Какие размеры бывают у транзисторов и где их применяют?

Размеры у современных транзисторов могут быть от единиц нанометров до нескольких миллиметров, то есть разница - в миллионы (!) раз.

Самые крупные транзисторы (если рассматривать не внешний размер, по корпусу, а именно размер полупроводниковой структуры на кристалле кремния) - это силовые транзисторы, рассчитанные на токи в десятки и сотни ампер. Те, что у нас относятся к сериями КТ7хх, к примеру. По сути такие транзисторы представляют собой своего рода интегральный схемы, состоящие из множества небольших идентичных транзисторов, коллектор у которых общий (подложка) а вот базы и эмиттеры - особенно эмиттеры - сформированы отдельно и объединены в общую структуру токоразводкой. Это сделано для того, чтобы гарантировать равномерное распределение тока по площади эмиттера - в биполярных приборах при сильных токах может возникать крайне неприятное явление, известное как шнурование тока. Большой размер кристалла силовых транзисторов диктуется не только ограничениями по максимально допустимой плотности тока, но и соображениями теплоотвода. Чем больше площадь кристалла, тем проще отвести от него выделяющееся тепло. С этой же целью корпуса всех силовых приборов, да и многих приборов на среднюю мощность (начиная с десятых долей ватта), снабжены металлической площадкой для эффективного теплового контакта с внешним радиатором.

Самые мелкие, опять же по размеру на кремнии, - это транзисторы в составе интегральных схем. Минимальные размеры тут диктуются проектными нормами технологического процесса. Сейчас уже серийно применяются 7-нанометровые проектные нормы, это значит, что минимально формируемый элемент при фотолитографии имеет размер в 7 нм. Таким элементом может быть, и чаще всего таки бывает, длина канала транзистора по затвору. Размер же транзистора, вместе с остальными его причиндалами (сток, исток, контакты) заметно больше и составляет уже десятки нанометров даже для предельных технологических норм (эти нормы даже в рамках одного техпроцесса разные для затвора и для стоков/истоков).

Размеры биполярных транзисторов, как правило, несколько больше, чем размеры полевых. Тут уже речь минимум о десятках нанометров, иногда до сотни-другой. Это связано с двумя вещами. Во-первых, топология транзисторов, то, как именно расположены их электроды. Во-вторых, стремление снизить размер как можно далее связано со стремлением заставить работать микросхему как можно быстрее, а эта тенденция характерна для логических схем, в первую очередь процессоры и память, которые все сплошь делаются на полевых транзисторах.

Где применяют - ответить гораздо сложнее, потому что теперь их применяют везде. В любом изделии, ну кроме разве сковородки (про современные кастрюли такого уже сказать нельзя...), есть какая-то схема управления, а значит - транзисторы. Везде, где есть обработка сигналов или какое-то управление чем угодно, есть транзисторы.

Современные транзисторы могут быть невидимы с помощью обычных органов зрения у человека, в современных микросхемах их умещается по нескольку тысяч на кристалле размером в 1 миллиметр на 1 миллиметр. Чем больше мощность, с которой работает транзистор, тем больше его размеры. Транзисторы, рассчитанные на работу с мощностями в несколько киловатт, могут быть размерами в десятки сантиметров. Применяются транзисторы в любых радиотехнических устройствах, где требуется автоматизация работы устройства, программирование выполняемых функций, контроль за потребляемой мощностью от источника питания, дистанционное управление, наличие связи с другими устройствами, серверами, отображение информации на экране. Везде в подобных устройствах, выполняющих такую работу, установлены транзисторы, вместе с другими радиотехническими компонентами.

Adblock
detector