晶體管和電子管的區別
晶體管和電子管都是電子器件,它們分別代表了不同的技術水平。由于晶體管取代了電子管并成為了現代電子技術的基石,兩者之間的主要差異有助于我們了解晶體管的優點。
一、結構差異
晶體管是一種半導體晶體器件,通常由層層不同摻雜的硅和其他半導體材料組成,主要由PN結和柵極構成。而電子管由電子射極、網格和屏蔽極三部分組成,形狀通常是玻璃管。
二、物理原理
晶體管是利用PN結的導電特性來控制電流流動的器件,當在PN結上施加一個電壓,它將改變載流子在半導體中的濃度,從而控制中間的電流。而電子管的工作原理是利用熱電子發射原理,其內部真空燈絲加熱電子發射區域,將電流引出,經過一個網格控制電場調控電流。
三、功耗和效率
大概在1960年代,晶體管開始逐漸取代電子管。晶體管功耗低且電耗更少,因為它不基于電阻器等通過放大電流的機制,而是通過調整控制電路來控制電流的大小,從而實現了比電子管更高的效率。為了實現同樣放大效果,晶體管的大小大大減小。
四、可靠性和壽命
晶體管的可靠性非常高。由于它內沒有真空,時間長了不會出現電性能變化或內部絲路燒蝕的問題。而電子管使用直線電極在真空環境中工作,這意味著其基本構造更容易出問題,從而導致電性能下降和/或中斷。
五、硬件尺寸
晶體管比電子管小,這對于電路設計是非常重要因素。由于晶體管的尺寸小,可以將基本的集成電路設計成一個特別小的空間,從而可以創造出更大的電子設備和更靈活的電路設計。
六、價格
基于參與生產晶體管的數量,晶體管的價格已經開始降低。相比之下,電子管價格昂貴,原因是它們制造更困難、成本更高、效率更低。
綜上所述,雖然電子管仍然在一些特殊場合使用,但晶體管已經成為現代電子技術的主要基礎。晶體管能夠提供更高的效率、更小的尺寸、更可靠的機制,并且價格更合理。因此,晶體管已經徹底改變了我們的現代生活方式。
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