近代發展

　　在無線電開始發展的年代，許多科學家和發明家在分別對無線電和電子學做出貢獻。在海因里希·魯道夫·赫茲1888年特高頻（Ultra high frequency，UHF）的實驗中，他利用電機設備傳輸並接收到無線波段的無線電波。1895年時，尼古拉·特斯拉的實驗結果可以在離紐約實驗室約40公里遠的地點接收到無線電波。1897年時，卡爾·費迪南德·布勞恩開始在示波器中使用陰極射線管，之後陰極射線管也成為電視機最關鍵的零組件。1904年時，約翰·佛萊明（John Fleming）首先發明真空管的二極體，兩年後羅伯特·凡李本（Robert von Lieben）和李·德·佛瑞斯特（Lee De Forest）也獨力發明了放大電流的真空管，稱之為三極體。1920年時，艾柏特·哈爾（Albert Hull）發展出可產生微波的真空管。這項突破也促成了1946年波西·史斑塞（Percy Spencer）對微波爐的發展。1934年時，英國陸軍開始利用微波科技來開發雷達，並在1936年8月在Bawdsey成立第一座雷達站開始運作。

　　1941年時，德國科學家Konrad Zuse展示了Z3系統，這也是世界上第一部可正常運作且可程式化的電腦。1946年2月15日，美軍在二戰中投資研製的電子數值積分計算器（Electronic Numerical Integrator and Computer，ENIAC）誕生於美國賓夕法尼亞大學。這一系列電腦的運算能力開啟了數值運算的新領域及新的科學探索，如日後的阿波羅計畫及美國NASA的登月計畫等等。

　　威廉·肖克利、約翰·巴丁和沃爾特·豪澤·布喇頓在1947年發明了電晶體開啟了日後積體電路的廣泛應用。1958年的傑克·基爾比和1959年的羅伯特·諾伊斯分別獨立發明積體電路。1968年，英特爾發明第一個微處理器，為今日個人電腦發展的濫觴。英特爾在1971年推出4004為第一個商品化的微處理器，而1973年的8080則是第一顆八位元處理器。第一部個人電腦Altair 8800也因應而生 。

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海因里希．魯道夫．赫茲

Heinrich．Rudolf．Hertz

威廉·布拉德福德·肖克利

William．Bradford．Shockley

電晶體

　　電晶體（transistor）是一種固態半導體元件，可以用於放大、開關、穩壓、信號調製和許多其他功能。
　　電晶體作為一種可變開關，基於輸入的電壓，控制流出的電流，因此電晶體可做為電流的開關，和一般機械開關（如Relay、switch）不同處在於電晶體是利用電訊號來控制，而且開關速度可以非常之快，在實驗室中的切換速度可達100GHz以上。
　　電晶體主要分為兩大類：雙極性電晶體（BJT）和場效應電晶體（FET）。
　　電晶體有三個極；雙極性電晶體的三個極，分別由N型跟P型組成射極（Emitter）、基極 (Base) 和集極（Collector）; 場效應電晶體的三個極，分別是源極（Source）、閘極（Gate）和洩極（Drain）。
　　電晶體因為有三種極性，所以也有三種的使用方式，分別是射極接地（又稱共射放大、CE組態）、基極接地（又稱共基放大、CB組態）和集極接地（又稱共集放大、CC組態、射極隨隅器）。
　　在雙極性電晶體中，射極到基極的很小的電流，會使得射極到集極之間，產生大電流；在場效應電晶體中，在閘極施加小電壓，來控制源極和洩極之間的電流。
　　在類比電路中，電晶體用於放大器、音頻放大器、射頻放大器、穩壓電路；在計算機電源中，主要用於開關電源。
　　電晶體也應用於數位電路，主要功能是當成電子開關。數位電路包括邏輯閘、隨機存取記憶體 (RAM) 和微處理器。
　　電晶體在使用上有許多要注意的最大額定值，像是最大電壓、最大電流、最大功率……，在超額的狀態下使用，電晶體內部的結構會被破壞。每種型號的電晶體還有特有的特性，像是直流放大率hfe、NF噪訊比…等，可以藉由電晶體規格表或是Data Sheet得知。
　　電晶體在電路最常用的用途應該是屬於訊號放大這一方面，其次是阻抗匹配、訊號轉換……等，電晶體在電路中是個很重要的元件，許多精密的組件主要都是由電晶體製成的。

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電子電路

晶圓片

電機體基本原理、重要性、類型

基本原理　　

　　NPN 順向主動工作區：BE接面順向， Vbe > 0.7V,BC接面逆向 Vbc < 0.5V。順向接面會有擴散電流，空乏區小；而逆向接面會有漂移電流，空乏區大。空乏區內只有游離的雜質離子；載子進入後不久後會游離，在補充了游離載子同時，另一端已經游離載子則會離開空乏區，以保持空乏區是電中性。Ie電流大部分流過Ic，少部分由Ib流出。

重要性
　　電晶體被認為是現代歷史中最偉大的發明之一，在重要性方面可以與印刷術，汽車和電話等的發明相提並論。電晶體實際上是所有現代電器的關鍵主動（active）元件。電晶體在當今社會的重要性主要是因為電晶體可以使用高度自動化的過程進行大規模生產的能力，因而可以不可思議地達到極低的單位成本。
　　雖然數以百萬計的單體電晶體還在使用，絕大多數的電晶體是和二極體，電阻，電容一起被裝配在微晶片（晶片）上以製造完整的電路。類比的或數位的或者這兩者被集成在同一顆晶片上。設計和開發一個複雜晶片的生產成本是相當高的，但是當分攤到通常百萬個生產單位上，每個晶片的價格就是最小的。一個邏輯閘包含20個電晶體，而2005年一個高級的微處理器使用的電晶體數量達2.89億個。
　　電晶體的成本，靈活性和可靠性使得其成為非機械任務的通用器件，例如數位計算。在控制電器和機械方面，電晶體電路也正在取代電機設備，因為它通常是更便宜，更有效地僅僅使用標準集成電路並編寫計算機程序來完成同樣的機械任務，使用電子控制，而不是設計一個等效的機械控制。
　　因為電晶體的低成本和後來的電子計算機，數位化資訊的浪潮來到了。由於計算機提供快速的查找、分類和處理數位資訊的能力，在資訊數位化方面投入了越來越多的精力。今天的許多媒體是通過電子形式發布的，最終通過計算機轉化和呈現為類比形式。受到數位化革命影響的領域包括電視，廣播和報紙。

類型
電晶體種類很多，依工作原理可粗分為雙極性接面電晶體(bipolar junctiontransistor,BJT) 和場效電晶體（field effect transistor, FET）。

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穿孔的電晶體

PNP NPN電晶體示意圖

雙極性電晶體與場效電晶體

　　雙載子接面電晶體（Bipolar Junction Transistor，又稱雙極電晶體、雙載子接面三極體）根據不同的摻雜方式，在同一矽晶片上，製造出三個摻雜區域，形成兩個 P-N 接面。
基本上依照極性可分成NPN 、PNP 兩種類。
　　以 NPN 電晶體為例：在雙載子接面電晶體裡，雖然基極內的電洞較多，是多數載子。但是電流的傳遞，主要卻是透過基極裡的少數載子（即電子）來完成的，也因此 BJT 被稱做少數載子元件（minority-carrier devices）。

簡介
以下以NPN電晶體做主要的例子
　　NPN電晶體操作在射－基極接面順向偏壓，基－集極接面逆向偏壓的狀態一個電晶體可以被視為兩個二極體共用一端，像NPN電晶體為共用正極，而PNP則是共用負極。在一般狀況下，射－基極接面跨有順向偏壓（簡稱順偏），而集－基極接面卻相反，接的是逆向偏壓（簡稱逆偏），在這種操作模態之下主要當作放大器使用，稱為順向主動模式，我們將在下一節有更詳細的介紹。

操作模式

　　雙極電晶體有三種主要工作區間：截止區、飽和區、順向主動區。

順向主動區（Forward active region）

　　以NPN電晶體為例子，射極接負電壓，基極接正電壓形成順偏，而集極電位又較基極高，是為逆偏，此時電晶體處於工作區（active region）。在NPN電晶體處於順向主動區時，射極P-N 接面上空乏區（depletion region）的熱平衡會被破壞，大量的電子由濃度高的射極區經基極擴散（diffusion）到達基－集極接面的空乏區。到達空乏區後，由於空乏區內形成的電場，電子又被拉入集極，形成集極電流iC

飽和區（Saturation region）

　　當射－基極、集－基極接面均跨有順向偏壓時，BJT操作在飽和區。 請注意，BJT的飽和區與MOSFET的飽和區雖然名稱相同，但定義完全不同，MOSFET的飽和區操作模式，反而比較近似於BJT的順向主動模式。

截止區（Cutoff region）

製作考量
　　為了使集極電流更大，在製造BJT時會採取以下策略：
　　1. 射極區的電子濃度會做得較集極高，方便電子擴散，而PNP電晶體也相同，射極區的電洞濃度較集極更高些，通常差兩個數量級左右。
　　2. 由於電子在穿越基極的過程中，容易和電洞結合（recombine）而消失，故在BJT基極的部分會盡量做薄，基極做得越薄，則電子所需擴散的距離也就愈短，得載子能夠較容易跨越它而到達集基-集接面的空乏區。 故我們知，各極載子濃度和基極寬度對於集極電流來說是息息習習相關的。

場效電晶體（Field Effect Transistor）是一種利用電場效應來控制電流大小的半導體器件，按結構可分為

結型場效電晶體

（Junction Field Effect Transistor，JFET） 
金屬—氧化物—半導體場效電晶體

（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET） 
金屬半導體場效電晶體

（MEtal Semiconductor Field Effect Transistor，MESFET） 
高速電子遷移率電晶體

（High Electron Mobility Transistor，HEMT） 
異質接面雙載子電晶體

（Hetero-junction Bipolar Transistor，HBT） 
調制雜場效電晶體

（Modulation Doped Field Effect Transistor，MODFET） 

　　場效電晶體體積小、重量輕、耗電省、壽命長，並具有輸入阻抗高、雜訊低、熱穩定性好、抗輻射能力強和製造工藝簡單等優點，因而應用範圍廣，特別在大型積體電路（LSI）和超大型積體電路（VLSI）中得到廣泛應用。

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(NPN電晶體操作在射－基極接面順向偏壓，基－集極接面逆向偏壓的狀態)

場效電晶體示意圖

(標準電壓下的耗盡型場效電晶體。從左到右依次依次為：結型場效電晶體，多晶矽金屬—氧化物—半導體場效電晶體，雙門極金屬—氧化物—半導體場效電晶體，金屬門極金屬—氧化物—半導體場效電晶體，金屬半導體場效電晶體。  耗盡層 ,  電子雲 ,  電洞 ,  金屬 ,  絕緣體 . 上方：源極，下方：漏極，左方：門極，右方：主體。電壓導致通道形成的細節沒有畫出)