半導(dǎo)體晶體管電路設(shè)計(jì)須知（一）

　　SuVolta是硅谷的一家小公司，他們提出了另一種方法。他們計(jì)劃制造的平板晶體管通道也不摻入雜質(zhì)。但這家公司打算使用價(jià)格低廉的傳統(tǒng)硅晶片，而不必改變晶片的成分，不必制造絕緣硅聯(lián)合會(huì)要求的超薄溝道，他們的過(guò)人之處在于，在溝道的下面增加一個(gè)柵極。兩個(gè)柵極共同作用就能夠控制沒(méi)有添加雜質(zhì)并且厚度不夠小的溝道。就這樣，功能更好而能耗更低的晶體管就產(chǎn)生了，該公司表示，它的能耗減少到只有傳統(tǒng)類型的晶體管能耗的一半，而性能上并沒(méi)有損失。SuVolta此舉激起了日本電子巨頭富士通的極大興趣，目前他們已擁有這項(xiàng)技術(shù)的生產(chǎn)許可。

　　還有多少發(fā)展空間

　　所有這些方法都意味著摩爾定律至少在未來(lái)幾年內(nèi)還會(huì)繼續(xù)發(fā)揮作用。數(shù)百位專家每年都要對(duì)半導(dǎo)體國(guó)際技術(shù)路線圖進(jìn)行更新。他們預(yù)測(cè)，標(biāo)準(zhǔn)晶體管的橫向尺寸到2013年將減小到16納米(現(xiàn)在是32納米)，到2015年還將減小到11納米。要想進(jìn)一步縮小就需要一個(gè)概念上的飛躍。有幸的是，已經(jīng)有了幾個(gè)這樣的選擇。

　　一個(gè)最有前景的方法去年已由考林吉帶領(lǐng)的愛爾蘭廷德爾國(guó)家研究所描繪出來(lái)。他們發(fā)表一篇論文，宣布他們已經(jīng)創(chuàng)造出無(wú)接晶體管。這一方法早在1925年就由一位名叫朱利葉斯?利林菲爾德的物理學(xué)家獲得專利，但直到現(xiàn)在，它的制造依然是個(gè)難題。

　　晶體管連接處的兩面是摻入了導(dǎo)電電子(因?yàn)殡娮訋в胸?fù)(negative)電荷，因此被稱為n型材料)的硅片，而p型區(qū)域的晶格中摻入了帶有正電的空穴，這些空穴由電子的游離而產(chǎn)生。還有一些三極管，源極和漏極都是p型，溝道是n型。在其他情況下，情況正好相反。在n型和p型的結(jié)合處，硅的作用就像一個(gè)閥門，防止電流流向相反的方向。

　　然而，晶體管越小，制造PN結(jié)的難度就越大，這也是受到了摻入元素濃度波動(dòng)的影響。考林吉博士的設(shè)計(jì)——類似英特爾的三柵極，在一個(gè)單獨(dú)的、超薄的硅導(dǎo)線周圍環(huán)繞一個(gè)三維柵極——為避免這種情況，整個(gè)晶體管全部采用一種比常規(guī)平板晶體管所用的半導(dǎo)體摻入元素濃度更大的半導(dǎo)體來(lái)制造。設(shè)計(jì)中含有一個(gè)極薄的溝道，就像閥門一樣，斷路時(shí)載流子(比如，自由電子或空穴)全部消失，通路時(shí)充滿這種載流子。它的尺寸同樣應(yīng)該可以縮小。廷德爾研究院的研究人員去年報(bào)告說(shuō)，通過(guò)對(duì)這種原子排列的無(wú)接晶體管進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬顯示他們的運(yùn)行狀況完好，而且它的柵極長(zhǎng)度只有3.1納米。

　　這種柵極長(zhǎng)度會(huì)使摩爾定律在未來(lái)幾年將繼續(xù)發(fā)揮作用，此后，摩爾定律要想繼續(xù)發(fā)揮作用，就要求有更多的創(chuàng)新思維。比如，大量的學(xué)術(shù)人員和工程人員正在思考，如何制造出這樣一種晶體管，使得量子溝道成為一種特色，而不是一種缺陷。根據(jù)量子理論，電子只有在某個(gè)能量級(jí)才能獲得，這就意味著利用隧穿效應(yīng)的晶體管可能直接從從弱電流轉(zhuǎn)至強(qiáng)電流，并且不要預(yù)熱時(shí)間。

　　這也許是一個(gè)不錯(cuò)的想法。晶體管的大小受到單原子大小的局限，在這種情況下，還不知這是否就是工程人員最后一個(gè)即興之舉。當(dāng)摩爾博士宣布這一定律時(shí)，他本以為定律可能會(huì)在10年內(nèi)有效。具有不可抗拒力量的人類創(chuàng)造力確保摩爾定律的壽命比預(yù)想的大大延長(zhǎng)了，但這種力量現(xiàn)在正面臨著原子物理學(xué)難以逾越的障礙。這真是一場(chǎng)引人入勝的競(jìng)賽。

三、100W電子管擴(kuò)音機(jī)改由晶體管整流供電

　　該機(jī)的電源整流電路如下圖a所示。

　　電路由燈絲變壓器B2、次高壓變壓器B1和大高壓變壓器B3供電。

　　開機(jī)時(shí)，先合上低壓開關(guān)Kl，接通燈絲變壓器B2，使整機(jī)所有電子管燈絲通電開始對(duì)陰極進(jìn)行加熱。由于+810V大高壓由兩只汞汽整流管VI、V2(866X2)整流供電，故燈絲必須加熱5分鐘.才能加高壓。

　　加熱5分