文|江卿曻

編輯|江卿曻

晶體管在現(xiàn)代電子學(xué)中起著至關(guān)重要的作用，是無數(shù)電子設(shè)備和電路的基礎(chǔ)。在各種類型的晶體管中，表面安裝器件(SMD)晶體管由于其緊湊的尺寸、易于集成和可靠性而變得突出。本文全面概述了SMD晶體管，包括其歷史、工作原理、分類、制造工藝、應(yīng)用、優(yōu)勢和挑戰(zhàn)。晶體管的歷史可以追溯到20世紀中期，當(dāng)時它們?nèi)〈苏婵展埽瑥氐赘淖兞穗娮宇I(lǐng)域。

SMD晶體管是晶體管的一個子集，是對更小、更輕、更高效元件需求的回應(yīng)。隨著電子工業(yè)轉(zhuǎn)向小型化，它們的發(fā)展在20世紀60年代后期獲得了動力。SMD晶體管是通過改變施加到第三個端子的電壓來控制兩個端子之間的電流的半導(dǎo)體器件。SMD晶體管主要有兩種類型:NPN(負-正-負)和PNP(正-負-正)51漫畫。這些類型基于半導(dǎo)體材料的排列-N型和P型。

在現(xiàn)代電子學(xué)起作用，無數(shù)電路的基礎(chǔ)，SMD片式三極管究竟有何作用？

當(dāng)小電流施加到基極時，NPN晶體管允許電流從集電極流到發(fā)射極，而PNP晶體管以相反的方式工作。SMD晶體管可以根據(jù)其結(jié)構(gòu)和應(yīng)用進行分類。根據(jù)結(jié)構(gòu)，它們分為三種主要類型:雙極結(jié)型晶體管(BJT)、金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFETs)和結(jié)型場效應(yīng)晶體管(JFETs)。每種類型都有獨特的特性，使它們適合特定的應(yīng)用。

在消費電子產(chǎn)品中，它們是智能手機、電視和音頻系統(tǒng)中不可或缺的組件。在汽車領(lǐng)域，它們?yōu)榘l(fā)動機控制單元和信息娛樂系統(tǒng)做出了貢獻。SMD晶體管廣泛用于醫(yī)療設(shè)備、航空航天技術(shù)、電信等領(lǐng)域。SMD晶體管提供了幾個有助于其廣泛采用的優(yōu)點。其緊湊的尺寸和輕便的性質(zhì)使它們成為空間有限的設(shè)備的理想選擇。

表面貼裝封裝簡化了自動化組裝過程，降低了生產(chǎn)成本，提高了效率。由于SMD晶體管直接連接到電路板，因此表現(xiàn)出改善的熱性能。雖然SMD晶體管具有眾多優(yōu)勢，但也帶來了一些挑戰(zhàn)。它們的尺寸很小，在搬運和焊接過程中容易損壞。維修SMD晶體管可能具有挑戰(zhàn)性。小型化的趨勢引起了對密集封裝電路中的散熱和信號干擾的關(guān)注。

表面貼裝器件(SMD)晶體管已經(jīng)發(fā)展成為現(xiàn)代電子產(chǎn)品中不可或缺的元件，他們從20世紀中期到今天的旅程凸顯了他們在推動技術(shù)進步方面的重要性。了解SMD晶體管的工作原理、分類、制造工藝、應(yīng)用和挑戰(zhàn)，有助于全面掌握它們在塑造電子領(lǐng)域中的作用。隨著技術(shù)的不斷進步，SMD晶體管將保持在創(chuàng)新的最前沿，從而創(chuàng)造出更復(fù)雜、更高效的電子器件。

在數(shù)字電子技術(shù)中，它們在根據(jù)施加于基極端的電壓啟用或禁用電流方面起著關(guān)鍵作用。這種開關(guān)功能是二進制邏輯的基礎(chǔ)，也是現(xiàn)代計算的支柱，支撐著從微處理器到存儲單元的一切。振蕩器是產(chǎn)生周期性波形的重要元件，SMD晶體管通過在截止區(qū)和飽和區(qū)之間交替來構(gòu)成振蕩器電路。振蕩器電路中的反饋網(wǎng)絡(luò)，加上晶體管的開關(guān)動作，導(dǎo)致振蕩的產(chǎn)生。

SMD晶體管有助于在基于晶體管的混頻器電路中實現(xiàn)輸入信號的非線性混頻，這些混合信號用于無線通信和雷達系統(tǒng)中必不可少的射頻(RF)混頻器和調(diào)制器。移相器在天線陣列、相控陣雷達系統(tǒng)和音頻系統(tǒng)中至關(guān)重要，可以控制輸入信號的相位變化。SMD晶體管，特別是場效應(yīng)晶體管(fet ),被用于通過控制施加到晶體管的偏置電壓來產(chǎn)生可變移相器。

該功能允許在天線中進行波束成形，并為各種效果處理音頻信號，SMD晶體管在各種傳感應(yīng)用中被用作檢測器。在無線電接收機中，晶體管可以用作包絡(luò)檢波器，從載波中提取調(diào)制信號。它們還可用于光敏應(yīng)用，將光強轉(zhuǎn)換為電流變化，用于光通信和光傳感系統(tǒng)。電壓轉(zhuǎn)換電路在電子系統(tǒng)中是不可或缺的，在電子系統(tǒng)中，不同的元件需要不同的電壓電平。

通過快速切換晶體管來控制電壓輸出，SMD晶體管可用于升壓(boost)或降壓(buck)轉(zhuǎn)換器。這些轉(zhuǎn)換器在電池供電設(shè)備和電源管理電路中至關(guān)重要。表面貼裝器件(SMD)晶體管展現(xiàn)了構(gòu)成現(xiàn)代電子系統(tǒng)功能基礎(chǔ)的多種基本功能。它們具有放大、開關(guān)、振蕩、調(diào)節(jié)電壓和電流、混頻、移相、檢測信號和轉(zhuǎn)換電壓的能力，是各種應(yīng)用中不可或缺的元件。

MOSFETs是SMD晶體管的另一個突出類別，它們有兩種主要類型:N溝道和P溝道。N溝道MOSFET在兩個P型區(qū)域之間具有N型半導(dǎo)體溝道，而P溝道MOSFET在兩個N型區(qū)域之間具有P型溝道。MOSFETs的工作原理是通過施加在柵極端子上的電壓來控制電流，這使其成為高速開關(guān)和放大的理想選擇。它們在電力電子、數(shù)字電路和集成電路中得到應(yīng)用。

JFETs是半導(dǎo)體器件，其中源極和漏極端子之間的電流由施加到柵極端子的電壓控制。與MOSFETs類似，它們提供N溝道和P溝道配置。JFETs主要在耗盡模式下工作，此時電流隨著負柵極-源極電壓的增加而減少。這些晶體管通常用于低噪聲放大器、壓控電阻和模擬開關(guān)。達林頓晶體管是兩個BJT的特殊配置，以這樣的方式連接。

第一個晶體管放大的電流被第二個晶體管進一步放大，這種配置提供了高電流增益，使達林頓晶體管適合于要求高電流開關(guān)的應(yīng)用，如電機控制和功率調(diào)節(jié)。達林頓陣列是在單個封裝中包含多個達林頓晶體管對的集成電路。這些陣列簡化了設(shè)計和組裝過程，特別是在需要多路高電流輸出的應(yīng)用中，例如步進電機驅(qū)動器、繼電器驅(qū)動器和LED顯示器。

肖特基晶體管在設(shè)計中利用肖特基勢壘二極管，與傳統(tǒng)BJT相比，開關(guān)速度更快，壓降更低。這些晶體管通常用于高頻應(yīng)用、混頻器和檢波器，其中快速開關(guān)和低損耗至關(guān)重要。RF(射頻)晶體管針對無線電通信、無線網(wǎng)絡(luò)和雷達系統(tǒng)等高頻應(yīng)用進行了優(yōu)化。它們旨在最大限度地降低寄生電容和電感，從而實現(xiàn)有效的信號放大和射頻傳輸。51漫畫

表面貼裝器件(SMD)晶體管已經(jīng)成為現(xiàn)代電子器件的基石，在各種應(yīng)用領(lǐng)域都有廣泛的用途。這些緊湊可靠的半導(dǎo)體元件徹底改變了電子系統(tǒng)的設(shè)計和制造方式。本文深入探討了SMD晶體管的主要用途，闡明了它們在各種行業(yè)和技術(shù)中不可或缺的作用。SMD晶體管在消費電子產(chǎn)品上留下了不可磨滅的印記，滲透到智能手機、平板電腦、電視和音頻系統(tǒng)等設(shè)備中。

在智能手機中，SMD晶體管有助于電源管理、信號放大和電壓調(diào)節(jié)。這些晶體管的緊湊特性是保持時尚輕巧設(shè)計的關(guān)鍵，有助于不斷發(fā)展的消費技術(shù)世界。全球通信網(wǎng)絡(luò)的無縫運行嚴重依賴于SMD晶體管。這些器件有助于電信基礎(chǔ)設(shè)施中的信號放大、調(diào)制和解調(diào)。放大器和收發(fā)器都依賴SMD晶體管來處理和遠距離傳輸信號，從而支持5G等現(xiàn)代通信技術(shù)。

這些晶體管用于航空電子系統(tǒng)、導(dǎo)航設(shè)備、雷達系統(tǒng)和衛(wèi)星通信，有助于航空和航天任務(wù)的準確性和安全性。SMD晶體管改變了醫(yī)療設(shè)備，增強了診斷治療和患者護理。從病人監(jiān)護設(shè)備到診斷成像設(shè)備，這些晶體管能夠?qū)崿F(xiàn)精確的信號處理、放大濾波。SMD晶體管在起搏器和胰島素泵等植入式醫(yī)療設(shè)備中也發(fā)揮著重要作用，為個性化醫(yī)療的發(fā)展做出了貢獻。51漫畫

以太陽能電池板、風(fēng)力渦輪機和儲能系統(tǒng)為特征的可再生能源行業(yè)受益于SMD晶體管的能量轉(zhuǎn)換能力。這些晶體管在不同形式之間調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)換能量，促進可持續(xù)能源解決方案中的高效發(fā)電和存儲。物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)依靠SMD晶體管來實現(xiàn)各種互聯(lián)設(shè)備之間的無縫連接和數(shù)據(jù)處理。從智能家居設(shè)備到工業(yè)傳感器，SMD晶體管有助于數(shù)據(jù)收集、分析和通信。

SMD晶體管在精度和可靠性至關(guān)重要的科學(xué)研究中發(fā)揮著重要作用，它們被用于實驗室設(shè)備、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和實驗裝置，以控制電子信號和與傳感器接口，促進各種科學(xué)學(xué)科的進步。隨著可穿戴電子產(chǎn)品、柔性顯示器和增強現(xiàn)實等新興技術(shù)的不斷發(fā)展，SMD晶體管為創(chuàng)新提供了基礎(chǔ)。它們使得重新定義人類與技術(shù)互動的尖端應(yīng)用得以實現(xiàn)。

表面貼裝器件(SMD)晶體管已經(jīng)滲透到現(xiàn)代生活的幾乎每個方面，推動了行業(yè)和技術(shù)的進步。從消費電子到航空航天，它們的多功能性和可靠性使它們成為無數(shù)設(shè)備和系統(tǒng)的支柱。隨著技術(shù)的不斷進步，SMD晶體管仍將是必不可少的元件，它將塑造電子產(chǎn)品的未來，并為創(chuàng)新和進步帶來新的可能性。

參考文獻

【1】《機械原理與機械零件》 屈國華、康介鐸、黃文燦、何元庚 高等教育出版 2011年

【2】《機械零部件設(shè)計》 張金美 機械工業(yè)出版社 2019年6月

【3】《機械零件常識》黃文 機械工業(yè)出版社 2019年4月