集成电路的设计 —— 晶体管
0. 模拟电路概论
集成电路（Integrated Circuit，IC）是一种微型电子器件或部件，俗称芯片。采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体，使电子元件向着微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面迈进了一大步。它在电路中用字母“IC”表示。
集成电路发明者为：
- 杰克·基尔比（基于锗（Ge）的集成电路）
- 罗伯特·诺伊思（基于硅（Si）的集成电路）
当今半导体工业大多数应用的是基于硅（硅谷？）的集成电路。
1. 晶体管
如下图示的高通（qualcomm）骁龙（snapdragon）810芯片的构成中充斥着 20亿个晶体管：
晶体管（transistor）是一种固体半导体器件，具有检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制等多种功能。晶体管作为一种可变电流开关，能够基于输入电压控制输出电流。与普通机械开关（如Relay、switch）不同，晶体管利用电讯号来控制自身的开合，而且开关速度可以非常快，实验室中的切换速度可达 100GHz 以上。
2. 晶体管的作用
- 没有机械结构的开关；
- 放大微弱信号；
- 放大器；
3. 晶体管的工作原理
- 晶体管由硅等半导体构成，
- 每个硅原子都与 4 个相邻的硅原子结合，硅的电子层有 4 个电子，纯硅通电，电子会吸收能量成为自由电子，纯硅将具有低导电性；
- 纯硅掺入5价的磷，4组共价键，剩余的外层电子成为自由电子，而带负电，称为 N 型半导体；
- 纯硅掺入3价的硼，3组共价键，剩余一个空穴，而带正电，称为 P 型半导体；
- NPN => 晶体管；
- 把晶体管的一端掺杂成 P 型，一边掺杂成 N 型，便是 二极管（PN结加封装和引脚）；
- PN交界部分称为 PN 结，
- 晶体管是背靠背的两个二极管
- 把晶体管的一端掺杂成 P 型，一边掺杂成 N 型，便是 二极管（PN结加封装和引脚）；
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