トランジスタ

トランジスタ
コンポーネントタイプアクティブ
発明家
発明年1947
初生産1950年代
ピン名ベース、コレクタ、エミッタ
電子シンボル

NPNとPNPのシンボル
金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（MOSFET）。ゲート（G）、ボディ（B）、ソース（S）、ドレイン（D）の各端子を示す。ゲートは絶縁層（白）によってボディから分離されている。

トランジスタは、電気信号や電力を増幅または切り替えるために使用される半導体デバイスです。これは、現代の電子機器の基本的な構成要素の1つです。[1]トランジスタは半導体材料で構成され、通常、電子回路に接続するための少なくとも3つの端子を備えています。トランジスタの1つの端子に印加された電圧または電流は、もう1つの端子のペアを流れる電流を制御します。制御された（出力）電力は制御（入力）電力よりも高くなることがあるため、トランジスタは信号を増幅することができます。一部のトランジスタは個別にパッケージ化されていますが、小型の形で集積回路に組み込まれているものが多くあります。トランジスタは、事実上すべての現代の電子機器の主要な能動部品であるため、20世紀の偉大な発明の1つであると考えられています。[2]

物理学者 ジュリアス・エドガー・リリエンフェルトは1925年に電界効果トランジスタ（FET）の概念を提唱したが、 [3]当時は実際に動作するデバイスを作ることはできなかった。[4]最初の動作デバイスは1947年にベル研究所の物理学者ジョン・バーディーン、ウォルター・ブラッテン、ウィリアム・ショックレーが発明した点接触型トランジスタで、3人はその功績により1956年のノーベル物理学賞を共同受賞した。[5]最も広く使用されているタイプのトランジスタである金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（MOSFET）は、1955年から1960年の間にベル研究所で発明された。[6] [7] [8] [ 9 ] [10] [11]トランジスタはエレクトロニクス分野に革命を起こし、ラジオ、電卓、コンピューター、その他の電子機器の小型化と低価格化への道を開いた。

ほとんどのトランジスタは非常に純粋なシリコンから作られており、一部はゲルマニウムから作られていますが、他の特定の半導体材料が使用されることもあります。トランジスタは、電界効果トランジスタでは1種類の電荷キャリアしか持たない場合があり、バイポーラ接合トランジスタデバイスでは2種類の電荷キャリアを持つ場合があります。真空管と比較すると、トランジスタは一般に小型で、動作に必要な電力も少なくて済みます。進行波管やジャイロトロンなど、一部の真空管は、非常に高い動作周波数や高い動作電圧においてトランジスタよりも優れています。多くの種類のトランジスタが、複数のメーカーによって標準化された仕様で製造されています。

歴史

ユリウス・エドガー・リリエンフェルトは 1925 年に電界効果トランジスタの概念を提案しました。

1907年に発明された真空 管である熱電子三極管は、増幅された無線技術と長距離電話を可能にした。しかし、三極管は大量の電力を消費する壊れやすい装置であった。1909年、物理学者ウィリアム・エクルズは結晶ダイオード発振器を発見した。[12]物理学者ジュリアス・エドガー・リリエンフェルトは1925年にカナダで電界効果トランジスタ（FET）の特許を申請したが、 [13]これは三極管の固体代替品となることを意図していた。 [14] [15]彼は1926年[16]と1928年に米国で同一の特許を申請した。[17] [18]しかし、彼は自分の装置についての研究論文を一切発表しておらず、特許でも実用的なプロトタイプの具体例を挙げていなかった。高品質の半導体材料の生産が実現するまでにはまだ数十年かかり、リリエンフェルトの固体増幅器のアイデアは、たとえそのような装置が作られたとしても、1920年代と1930年代には実用化されなかっただろう。[19] 1934年、発明家のオスカー・ハイルがヨーロッパで同様の装置の特許を取得した。[20]

バイポーラトランジスタ

1948 年、ベル研究所のジョン・バーディーン、ウィリアム・ショックレー、ウォルター・ブラッテンは、 1947 年にポイントコンタクト トランジスタを発明し、1948 年にショックレーはバイポーラ接合トランジスタを発明しました。
1947年に発明された点接触型トランジスタである、実際に機能する最初のトランジスタのレプリカ
1948 年 6 月、ハーバート・マタレとハインリッヒ・ウェルカーはそれぞれ独立して点接触型トランジスタを発明しました。
1953年に開発・製造されたフィルコ社製表面障壁トランジスタ

1947年11月17日から12月23日まで、ニュージャージー州マレーヒルにあるAT&Tのベル研究所でジョン・バーディーンおよびウォルター・ブラッテンは実験を行い、2つの金の点接触をゲルマニウムの結晶に適用すると、入力よりも大きな出力で信号が生成されるのを観察した。[21]固体物理学グループのリーダーであるウィリアム・ショックレーはこれに可能性を感じ、その後数か月かけて半導体に関する知識を大幅に拡大する研究を行った。トランジスタという用語は、ジョン・R・ピアースがトランスレジスタンスを短縮して作った造語である。[22] [23] [24]リリアン・ホッデソンおよびヴィッキー・ダイチによると、ショックレーはベル研究所のトランジスタの最初の特許は電界効果に基づくべきであり、発明者として彼の名前が記されるべきであると提案した。ベル研究所の弁護士たちは、数年前に忘れ去られていたリリエンフェルドの特許を発掘した後、ショックレーの提案に反対を唱えました。電界をグリッドとして利用する電界効果トランジスタのアイデアは目新しいものではなかったからです。しかし、バーディーン、ブラッテン、そしてショックレーが1947年に発明したのは、世界初の点接触型トランジスタでした。[19]この功績を称え、ショックレー、バーディーン、ブラッテン3人は「半導体に関する研究とトランジスタ効果の発見」により、1956年のノーベル物理学賞を共同受賞しました。[25] [26]

ショックレーのチームは当初、半導体の導電性を変調させることで電界効果トランジスタ（FET）の構築を試みたが、主に表面準位、ダングリングボンド、そしてゲルマニウムと銅の複合材料に問題があったため、成功しなかった。この失敗の背後にある謎の理由を解明しようと試みた結果、彼らはバイポーラ点接触型トランジスタと接合型トランジスタを発明した。[ 27] [28]

1948年、物理学者ハーバート・マタレとハインリッヒ・ウェルカーは、パリのウェスティングハウスの子会社であるCompagnie des Freins et Signaux Westinghouseで働いていた時に、点接触トランジスタを独立に発明した。マタレは、第二次世界大戦中のドイツのレーダー開発において、シリコンとゲルマニウムから結晶整流器を開発した経験があった。この知識を基に、彼は1947年に干渉現象の研究を開始した。1948年6月までに、点接触に電流が流れるのを目撃し、ウェルカーが製造したゲルマニウムのサンプルを使用して、バーディーンとブラッテンが1947年12月初旬に達成したものと同様の一貫した結果を得た。ベル研究所の科学者が既にトランジスタを発明していたことに気づいた同社は、フランスの電話網で増幅用途にトランジスタトロンを急いで生産し、1948年8月13日に最初のトランジスタ特許を出願した。[29] [30] [31]

最初のバイポーラ接合トランジスタは、ベル研究所のウィリアム・ショックレーによって発明され、1948年6月26日に特許（2,569,347）を出願しました。1950年4月12日、ベル研究所の化学者ゴードン・ティールとモーガン・スパークスは、実用的なバイポーラNPN接合増幅ゲルマニウムトランジスタの開発に成功しました。ベル研究所は、この新しいサンドイッチトランジスタの発見を1951年7月4日のプレスリリースで発表しました。 [32] [33]

最初の高周波トランジスタは、 1953年にフィルコ社によって開発された表面障壁型ゲルマニウムトランジスタであり、最大60MHzの周波数で動作可能でした。[34]これらのトランジスタは、n型ゲルマニウムベースの両面から硫酸インジウム(III)を噴射して凹部をエッチングし、厚さを数万分の1インチにすることで作られました。凹部に電気めっきされたインジウムがコレクタとエミッタを形成しました。[35] [36]

AT&Tは1953年にNo.4Aトールクロスバー交換システムで初めて通信機器にトランジスタを採用し、トランスレータカードにエンコードされたルーティング情報からトランク回線を選択するために使用しました。[37]その前身である

ウェスタンエレクトリック No. 3Aフォトトランジスタは、パンチメタルカードから機械的なエンコードを読み取ります。

最初のプロトタイプのポケット型トランジスタラジオは、 1952年にヘルベルト・マタレが設立したインターメタル社によって、 1953年8月29日から9月6日まで開催されたデュッセルドルフ国際ラジオ見本市で披露された。 [38] [39]最初の量産型ポケット型トランジスタラジオは、1954年10月に発売されたリージェンシーTR-1であった。 [26]リージェンシー社のインダストリアル・デベロップメント・エンジニアリング・アソシエイツ、IDEA、およびテキサス州ダラスのテキサス・インスツルメンツとの合弁事業として、TR-1はインディアナ州インディアナポリスで製造された。4つのトランジスタと1つのゲルマニウムダイオードを搭載した、ほぼポケットサイズのラジオだった。工業デザインはシカゴのペインター・ティーグ・アンド・ペーターティル社に外注された。当初は黒、アイボリー、マンダリンレッド、クラウドグレー、マホガニー、オリーブグリーンの6色から選択して発売された。その後すぐに他の色も追加された。[40] [41] [42]

最初の量産型オールトランジスタカーラジオはクライスラー社とフィルコ社によって開発され、1955年4月28日付のウォール・ストリート・ジャーナル紙で発表されました。クライスラーは1955年秋から、1956年型クライスラーおよびインペリアルの新製品にモパーモデル914HRをオプションとして搭載し、1955年10月21日に販売店のショールームに登場しました。[43] [44]

1957年に発売されたソニーTR -63は、初めて量産されたトランジスタラジオであり、トランジスタラジオの普及につながりました。[45] TR-63は1960年代半ばまでに世界中で700万台販売されました。[46]ソニーのトランジスタラジオの成功により、1950年代後半には真空管に代わってトランジスタが主流の電子技術となりました。[47]

最初の実用的なシリコントランジスタは、1954年1月26日にベル研究所でモリス・タネンバウムによって開発されました。最初の商用シリコントランジスタは、 1954年5月にテキサス・インスツルメンツによって発表されました。これは、高純度結晶の成長の専門家であり、以前ベル研究所に勤務していたゴードン・ティールによる研究でした。[48] [49] [50]

電界効果トランジスタ

電界効果トランジスタ（FET）の基本原理は、物理学者のジュリアス・エドガー・リリエンフェルトが1926年にMESFETに類似したデバイスの特許を申請し、1928年には絶縁ゲート電界効果トランジスタの特許を申請したときに初めて提案されました。 [15] [51] FETの概念は、後に1930年代に技術者のオスカー・ハイルによって、1940年代にはウィリアム・ショックレーによっても理論化されました。

1945年、JFETはハインリッヒ・ウェルカーによって特許を取得しました。[52] 1952年にショックレーがJFETの理論的説明を行った後、1953年にジョージ・C・デイシーとイアン・M・ロスによって実用的なJFETが作られました。[53]

1948年、バーディーンとブラッテンはベル研究所でMOSFETの原型となる反転層を備えた絶縁ゲートFET（IGFET）の特許を取得しました。バーディーンの特許と反転層の概念は、今日のCMOSおよびDRAM技術の基礎となっています。[54]

半導体産業の初期には、企業は接合型トランジスタに注力していましたが、これは比較的大型で大量生産が困難だったため、限られた特殊な用途に限られていました。電界効果トランジスタ（FET）が代替として理論化されましたが、研究者たちはFETを適切に動作させることができず、その主な原因は、外部電界が材料を透過するのを妨げる表面準位障壁でした。 [55]

MOSFET（MOSトランジスタ）

フロッシュとデリックが作ったSiO2トランジスタデバイスの1つの図[7]

1955年、カール・フロッシュとリンカーン・デリックは、シリコンウエハー上に偶然二酸化ケイ素の層を成長させ、表面パッシベーション効果を観察しました。[6] [56] 1957年までに、フロッシュとデリックはマスキングとプレデポジションを用いて二酸化ケイ素電界効果トランジスターの製造に成功しました。これは、ドレインとソースが同一表面に隣接した最初の平面トランジスターでした。[7]彼らは、二酸化ケイ素が絶縁体としてシリコンウエハーを保護し、ドーパントがウエハーに拡散するのを防ぐことを示しました。[6] [7]その後、J. R. リゲンザとW. G. スピッツァーは熱成長酸化物のメカニズムを研究し、高品質のSi/ SiO 2スタックを製造し、1960年にその結果を発表しました。[57] [ 58] [59]

この研究に続いて、モハメド・アタラとダウォン・カーンは1959年にシリコンMOSトランジスタを提案し[60]、1960年にベル研究所のチームで動作するMOSデバイスのデモンストレーションに成功しました。[61] [62]チームには、デバイスを製造したE. E. LaBateとE. I. Povilonis、拡散プロセスを開発したM. O. Thurston、L. A. D'Asaro、J. R. Ligenza、デバイスの特性評価を行ったH. K. GummelとR. Lindnerが含まれていました。[8] [9]高いスケーラビリティ、[63]はるかに低い消費電力、バイポーラ接合トランジスタよりも高い密度を備えたMOSFETにより、 [64]高密度集積回路の構築が可能になり、1つのICに10,000個以上のトランジスタを集積できるようになりました。[65]

1948年にバーディーンとブラッテンが提唱した反転層の概念は、今日のCMOS技術の基礎となっています。[67] CMOS （相補型MOS ）は、 1963年にフェアチャイルドセミコンダクターのチタン・サとフランク・ワンラスによって発明されました。[68]フローティングゲートMOSFETの最初の報告は、1967年にダウォン・カーンとサイモン・ゼによって行われました。[69]

1967年、ベル研究所の研究者ロバート・カーウィン、ドナルド・クライン、ジョン・サラスが自己整合ゲート（シリコンゲート）MOSトランジスタを開発し、フェアチャイルドセミコンダクターの研究者フェデリコ・ファギンとトム・クラインがそれを使って世界初のシリコンゲートMOS集積回路を開発しました。[70]

ダブルゲートMOSFETは、1984年に電気技術研究所の研究者である関川俊弘氏と林裕氏によって初めて実証されました。 [71] [72] 3D非平面マルチゲートMOSFETの一種であるFinFET （フィン電界効果トランジスタ）は、1989年に日立中央研究所の久本大氏とそのチームの研究から生まれました。[73] [74]

重要性

トランジスタは現代のほぼすべての電子機器の重要な能動部品であるため、20世紀の偉大な発明の1つであると多くの人が考えています。[2]

ベル研究所での最初のトランジスタの発明は、2009年にIEEEマイルストーンに認定されました。 [75]その他のマイルストーンには、1948年の接合型トランジスタの発明と1959年のMOSFETの発明が含まれます。 [76]

MOSFETは、コンピュータや電子機器[77]からスマートフォンなどの通信技術に至るまで、現在最も広く使用されているトランジスタです。[78] MOSFETは最も重要なトランジスタ[79] 、おそらく電子機器における最も重要な発明[80] 、そして現代の電子機器を可能にしたデバイス[81]と考えられています。20世紀後半以降、現代のデジタル電子機器の基盤となり、デジタル時代への道を切り開きました。[82]米国特許商標庁は、MOSFETを「世界中の生活と文化を変革した画期的な発明」と呼んでいます。[78]比較的基本的な材料から高度に自動化されたプロセス（半導体デバイス製造）によって大量生産できるため、トランジスタ1個あたりのコストは驚くほど低く抑えられます。MOSFETは歴史上最も多く生産された人工物であり、2018年までに1300兆個以上が製造されました。 [83]

毎年、複数の企業がそれぞれ10億個以上の個別パッケージ（ディスクリートと呼ばれる）MOSトランジスタを生産しているが、 [84]大部分は集積回路（ IC、マイクロチップ、または単にチップとも呼ばれる）の形で、ダイオード、抵抗器、コンデンサなどの電子部品とともに生産され、完全な電子回路が作られる。論理ゲートは最大約20個のトランジスタで構成されるが、2023年現在、高度なマイクロプロセッサには最大1340億個のトランジスタ（さらに例外的なチップでは2020年現在で2兆6000億個のトランジスタ）が含まれることがある。[85]マイクロプロセッサでは、計算を実行するためにトランジスタが論理ゲートに編成されることが多い。[86]

トランジスタは低コスト、柔軟性、信頼性という利点から、あらゆるところに普及しています。トランジスタ化されたメカトロニクス回路は、家電製品や機械の制御において、電気機械装置に取って代わりました。標準的なマイクロコントローラを用いて制御機能を実行するコンピュータプログラムを作成する方が、同等の機械システムを設計するよりも簡単で安価になる場合が多くあります。

簡素化された操作

n-p-nバイポーラトランジスタのラベルを示す簡単な回路図

トランジスタは、一方の端子間に印加される小さな信号を利用して、もう一方の端子に印加されるはるかに大きな信号を制御することができます。この特性はゲインと呼ばれます。トランジスタは、弱い入力信号に比例した、より強い出力信号（電圧または電流）を生成することができ、増幅器として機能します。また、電流量が他の回路素子によって決定される電気的に制御されるスイッチとしても使用できます。 [87]

トランジスタには 2 つのタイプがあり、使用方法が若干異なります。

  • バイポーラ接合トランジスタ（BJT）には、ベース、コレクタ、エミッタという端子があります。ベース端子に流れる小さな電流は、ベースとエミッタの間を流れ、コレクタとエミッタの間に流れるはるかに大きな電流を制御または切り替えることができます。
  • 電界効果トランジスタ（FET）には、ゲート、ソース、ドレインという端子があります。ゲートの電圧によって、ソースとドレイン間の電流を制御できます。[88]

このセクションの一番上の図は、回路内の典型的なバイポーラトランジスタを表しています。ベース電流に応じて、エミッタ端子とコレクタ端子の間に電荷が流れます。ベースとエミッタの接続は半導体ダイオードのように動作するため、両者の間に電圧降下が発生します。この降下量はトランジスタの材料によって決まり、V BEと呼ばれます。[88] (ベース・エミッタ電圧)

スイッチとしてのトランジスタ

接地エミッタ構成の電子スイッチとして使用されるBJT

トランジスタは、デジタル回路において、オンまたはオフの状態をとることができる電子スイッチとして一般的に使用されています。これは、スイッチング電源などの高電力アプリケーションと、論理ゲートなどの低電力アプリケーションの両方で使用されます。このアプリケーションにおける重要なパラメータには、スイッチング電流、処理電圧、そして立ち上がり時間と立ち下がり時間によって特徴付けられるスイッチング速度が含まれます。[88]

スイッチング回路における目標は、オフ時に開回路、オン時に短絡、そしてこれら2つの状態間の瞬時遷移という特性を持つ理想的なスイッチを、可能な限りシミュレートすることです。パラメータは、オフ時の出力が接続された回路に影響を与えないほど小さいリーク電流に制限され、オン時のトランジスタの抵抗が回路に影響を与えないほど小さく、2つの状態間の遷移が悪影響を与えないほど高速になるように選択されます。[88]

図に示すライトスイッチ回路のようなエミッタ接地型トランジスタ回路では、ベース電圧が上昇すると、エミッタ電流とコレクタ電流が指数関数的に増加します。コレクタ電圧は、コレクタからエミッタへの抵抗が減少するため低下します。コレクタとエミッタ間の電圧差がゼロ（またはゼロに近い）の場合、コレクタ電流は負荷抵抗（電球）と電源電圧によってのみ制限されます。電流がコレクタからエミッタへ自由に流れるため、これは飽和と呼ばれます。飽和状態にあるとき、スイッチはオン状態にあると言われます。[89]

バイポーラトランジスタをスイッチング用途に使用するには、トランジスタをバイアスし、オフ状態のカットオフ領域と飽和領域（オン）の間で動作させる必要がある。これには十分なベース駆動電流が必要である。トランジスタは電流利得を提供するため、コレクタに流れる比較的大きな電流を、ベース端子に流れるはるかに小さな電流でスイッチングすることができる。これらの電流の比率はトランジスタの種類によって異なり、特定の種類であってもコレクタ電流によって変化する。図示のように、光スイッチ回路の例では、トランジスタが飽和状態になるのに十分なベース電流を供給するように抵抗器が選択される。[88]ベース抵抗値は、電源電圧、トランジスタのCE接合電圧降下、コレクタ電流、および増幅率ベータから計算される。[90]

増幅器としてのトランジスタ

増幅回路、電圧分割バイアス回路を備えた共通エミッタ構成

共通エミッタ増幅器は、電圧（ Vin ）の小さな変化がトランジスタのベースを流れる小さな電流を変化させるように設計されており、その電流増幅と回路の特性の組み合わせにより、Vinの小さな変動がVoutの大きな変化を生み出すことを意味します。[88]

単一トランジスタ アンプにはさまざまな構成が可能で、電流ゲイン、電圧ゲイン、またはその両方を提供するものがあります。

携帯電話からテレビに至るまで、膨大な数の製品に音声再生、無線伝送、信号処理のためのアンプが搭載されています。初期のディスクリートトランジスタオーディオアンプは、わずか数百ミリワットの出力しか得られませんでしたが、より高性能なトランジスタが利用可能になり、アンプのアーキテクチャが進化するにつれて、出力と音質は徐々に向上しました。[88]

数百ワットまでの現代のトランジスタオーディオアンプは一般的であり、比較的安価です。

真空管との比較

トランジスタが開発される前は、真空（電子）管（英国では熱電子管、または単にバルブ）が電子機器の主な能動部品でした。

利点

ほとんどのアプリケーションで真空管の代わりにトランジスタが使えるようになった主な利点は、

  • カソードヒーター (チューブの特徴的なオレンジ色の輝きを生み出す) がないため、消費電力が削減され、チューブヒーターが温まるまでの遅延がなくなり、カソード中毒や消耗の影響を受けません。
  • サイズと重量が非常に小さいため、機器のサイズが小さくなります。
  • 多数の極めて小さなトランジスタを 1 つの集積回路として製造することができます。
  • わずか数個のセルのバッテリーに対応する低い動作電圧。
  • 通常、より高いエネルギー効率を持つ回路が可能です。特に低電力アプリケーション（例えば電圧増幅）では、真空管に比べてエネルギー消費量を大幅に削減できます。
  • 補完的なデバイスが利用可能で、真空管では不可能な補完対称回路を含む設計の柔軟性を提供します。
  • 機械的な衝撃や振動に対する感度が非常に低いため、物理的な堅牢性が得られ、衝撃によって発生するスプリアス信号（オーディオ アプリケーションにおけるマイクロフォニックなど）が実質的に排除されます。
  • ガラス容器の破損、液漏れ、ガス放出、その他の物理的損傷の影響を受けません。

制限事項

トランジスタには次のような制限がある場合があります。

  • 真空管の真空によって得られる高い電子移動度は、一部の地上波テレビ送信機や一部の衛星の増幅器として使用される進行波管など、高出力、高周波動作に望ましい特性であるが、真空管の真空度によって得られる高い電子移動度は備えていない。
  • トランジスタやその他の固体デバイスは、取り扱い時の静電放電など、非常に短時間の電気的・熱的事象による損傷を受けやすい傾向があります。一方、真空管は電気的に非常に耐久性があります。
  • 放射線や宇宙線に敏感です(宇宙船の装置には特殊な耐放射線チップが使用されています)。
  • オーディオ用途では、トランジスタは真空管の特徴である低次高調波歪み（いわゆる真空管サウンド ）を持たず、一部の人々に好まれています。[91]

種類

分類

PNPPチャネル
NPNNチャネル
BJTJFET
BJTおよびJFETシンボル
絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（IGBT）
Pチャネル
Nチャネル
MOSFET強化MOSFETの依存関係
MOSFETシンボル

トランジスタは次のように分類されます

したがって、特定のトランジスタは、シリコン、表面実装、BJT、NPN、低電力、高周波スイッチとして説明できます。

記憶術

トランジスタの種類（電気記号で表される）を覚える便利な方法は、矢印の向きです。BJTの場合、 n -p-nトランジスタ記号では矢印は「Nを指しません」。p -n-pトランジスタ記号では矢印は「Pを指しています」。ただし、MOSFETベースのトランジスタ記号では矢印は通常逆向き（つまり、n-p-nの矢印は内側）となるため、この方法は当てはまりません。

電界効果トランジスタ（FET）

FETの動作とI d - V g曲線。ゲート電圧が印加されていない状態では、チャネル内に反転電子が存在しないため、デバイスはオフ状態になります。ゲート電圧が増加すると、チャネル内の反転電子密度が増加し、電流が増加し、デバイスはオン状態になります。

電界効果トランジスタ（ユニポーラトランジスタとも呼ばれる）は、伝導に電子（nチャネルFET）または正孔（pチャネルFET ）を使用します。FETの4つの端子は、ソース、ゲート、ドレイン、そしてボディ（基板）と呼ばれます。ほとんどのFETでは、ボディはパッケージ内部でソースに接続されており、以下の説明でもこの状態を前提とします。

FETでは、ドレイン・ソース間電流は、ソース領域とドレイン領域を結ぶ導電チャネルを介して流れる。導電率は、ゲート・ソース端子間に電圧を印加した際に発生する電界によって変化するため、ドレイン・ソース間を流れる電流は、ゲート・ソース間に印加される電圧によって制御される。ゲート・ソース間電圧（V GS）が増加すると、ドレイン・ソース間電流（I DS）は、 V GSが閾値以下の場合には指数関数的に増加し、閾値以上の空間電荷制限領域では、ほぼ2乗の速度で増加する（ I DS ∝ ( V GS − V T ) 2、ここでV Tはドレイン電流が流れ始める閾値電圧） [94] 。この2乗の挙動は、例えば65 nmテクノロジーノードなどの最新デバイスでは見られない。[95]

狭い帯域幅でノイズを低くするには、FET の入力抵抗が高いほど有利です。

FETは、接合型FET（JFET）と絶縁ゲートFET（IGFET）の2つのファミリーに分けられます。IGFETは、金属（ゲート）、酸化物（絶縁体）、および半導体の層からなる元の構造を反映して、金属酸化物半導体FET（MOSFET ）としてより一般的に知られています。IGFETとは異なり、JFETゲートは、ソースとドレインの間にあるチャネルでp-nダイオードを形成します。機能的には、これによりnチャネルJFETは、同様にグリッドとカソードの間にダイオードを形成する真空管三極管の固体版になります。また、両方のデバイスはデプレッションモードで動作し、両方とも入力インピーダンスが高く、両方とも入力電圧の制御下で電流を伝導します。

金属-半導体FET（MESFET）は、逆バイアスされたp-n接合を金属-半導体接合に置き換えたJFETです。MESFETと、非常に高いキャリア移動度を持つ二次元電子ガスを電荷輸送に用いるHEMT（高電子移動度トランジスタ、HFET）は、特に超高周波数（数GHz）での使用に適しています。

FETはさらに、ゲート・ソース間電圧がゼロの状態でチャネルがオンになるかオフになるかによって、デプレッション型とエンハンスメント型に分類されます。エンハンスメント型では、チャネルはゼロバイアスでオフになり、ゲート電位によって導通が促進されます。デプレッション型では、チャネルはゼロバイアスでオンになり、ゲート電位（反対極性）によってチャネルが空乏化され、導通が低下します。どちらのモードでも、ゲート電圧が正のほど、nチャネルデバイスでは電流が増加し、pチャネルデバイスでは電流が減少します。JFETはほぼすべてデプレッション型です。これは、エンハンスメント型デバイスであればダイオード接合が順方向バイアスされて導通するためです。一方、IGFETのほとんどはエンハンスメント型です。

金属酸化物半導体FET（MOSFET）

金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（MOSFET、MOS-FET、MOS FET）は、金属酸化物シリコントランジスタ（MOSトランジスタ、MOS）[65]とも呼ばれ、半導体（典型的にはシリコン）の制御された酸化によって製造される電界効果トランジスタの一種です。絶縁ゲートを持ち、その電圧によってデバイスの導電性が決まります。印加電圧に応じて導電性を変えるこの能力は、電子信号の増幅やスイッチングに使用できます。MOSFETは現在までに最も一般的なトランジスタであり、ほとんどの現代電子機器の基本的な構成要素です。[82] MOSFETは世界中のトランジスタの99.9%を占めています。[96]

バイポーラ接合トランジスタ（BJT）

2N2222A NPNトランジスタ

バイポーラトランジスタは、多数キャリアと少数キャリアの両方を利用して伝導することから、その名が付けられました。バイポーラ接合トランジスタは、最初に量産されたトランジスタの一種で、2つの接合ダイオードを組み合わせたもので、2つのn型半導体に挟まれたp型半導体の薄層（n-p-nトランジスタ）、または2つのp型半導体に挟まれたn型半導体の薄層（p-n-pトランジスタ）で構成されています。この構造により、ベース領域と呼ばれる薄い半導体領域によって分離された、ベース・エミッタ接合とベース・コレクタ接合の2つのp-n接合が形成されます。（2つの接合ダイオードを、介在する半導体領域を共有せずに配線しても、トランジスタにはなりません。）

BJT には、半導体の 3 つの層、つまりエミッタ、ベース、コレクタに対応する 3 つの端子があります。エミッタとコレクタの電流を比較的小さなベース電流で制御できるため、 BJT は増幅器に有用です。 [97]アクティブ領域で動作する n-p-n トランジスタでは、エミッタ - ベース接合は順方向バイアスされ (電子と正孔が接合で再結合する)、ベース - コレクタ接合は逆方向バイアスされ (電子と正孔が接合で生成され、そこから移動する)、電子がベース領域に注入されます。ベースが狭いため、これらの電子のほとんどは逆方向バイアスされたベース - コレクタ接合に拡散し、コレクタに掃き集められます。おそらく電子の 100 分の 1 がベースで再結合し、これがベース電流の主なメカニズムです。ベースは（エミッタ領域およびコレクタ領域と比較して）低濃度にドーピングされているため、再結合率が低く、より多くのキャリアがベース領域を拡散します。ベースから放出される電子の数を制御することで、コレクタに流入する電子の数を制御することができます。[97]コレクタ電流は、ベース電流のβ（共通エミッタ電流利得）倍にほぼ相当します。小信号トランジスタでは通常100を超えますが、高出力用途向けに設計されたトランジスタではより小さくなる場合があります。

電界効果トランジスタ（下記参照）とは異なり、BJTは低入力インピーダンスのデバイスです。また、ベース・エミッタ間電圧（V BE）が増加すると、ベース・エミッタ間電流、ひいてはコレクタ・エミッタ間電流（I CE ）は、ショックレー・ダイオードモデルおよびエーバース・モルモデルに従って指数関数的に増加します。この指数関数的な関係により、BJTはFETよりも 高い相互コンダクタンスを持ちます。

バイポーラトランジスタは、ベース領域における光子の吸収によって光電流が発生し、これがベース電流として作用するため、光照射によって導通させることができます。コレクタ電流は光電流の約β倍です。この目的のために設計されたデバイスは、パッケージに透明な窓を備えており、フォトトランジスタと呼ばれます。

MOSFETとBJTの使用

MOSFETは、デジタル回路とアナログ回路の両方で圧倒的に最も広く使用されているトランジスタであり、[98]世界中のすべてのトランジスタの99.9%を占めています。[96]バイポーラ接合トランジスタ（BJT）は、1950年代から1960年代にかけて最も一般的に使用されていたトランジスタでした。 1970年代にMOSFETが広く利用できるようになった後も、BJTは優れた直線性のために、増幅器などの多くのアナログ回路で選択されるトランジスタであり続け、1980年代にほとんどのパワーエレクトロニクスアプリケーションでMOSFETデバイス（パワーMOSFET、LDMOS、RF CMOSなど）がそれらに取って代わりました。集積回路では、MOSFETの望ましい特性により、1970年代にデジタル回路のほぼすべての市場シェアを獲得することができました。 ディスクリートMOSFET（通常はパワーMOSFET）は、アナログ回路、電圧レギュレータ、増幅器、電力送信機、およびモータードライバなどのトランジスタアプリケーションに適用できます。

その他のトランジスタタイプ

アヴェイロ大学のポルトガルの歩道に作られたトランジスタのシンボル

デバイス識別

トランジスタデバイスの指定には、3つの主要な識別規格が用いられています。それぞれの規格において、英数字のプレフィックスはデバイスのタイプを示す手がかりとなります。

合同電子デバイス技術評議会（JEDEC）

JEDECの部品番号体系は、1960年代に米国で発展しました。JEDEC EIA-370のトランジスタデバイス番号は通常、3端子デバイスを示す2Nで始まります。 [113]デュアルゲート電界効果トランジスタは4端子デバイスであり、3Nで始まります。この接頭辞の後には、デバイスの特性とは無関係の2桁、3桁、または4桁の数字が続きますが、初期のデバイスで番号が小さいものはゲルマニウムデバイスである傾向があります。例えば、2N3055はシリコンn-p-nパワートランジスタ、2N1301はp-n-pゲルマニウムスイッチングトランジスタです。Aなどの文字の接尾辞は、新しいバリエーションを示すために使用されることがありますが、ゲインのグループ化に使用されることはほとんどありません。

JEDECプレフィックステーブル
接頭辞種類と用途
1Nダイオードなどの2端子デバイス
2Nトランジスタやシングルゲート電界効果トランジスタなどの3端子デバイス
3Nデュアルゲート電界効果トランジスタなどの4端子デバイス

日本工業規格（JIS）

日本では、JIS半導体規格（|JIS-C-7012）では、トランジスタ素子は2Sで始まるラベルが貼られています（[114]例：2SD965）。しかし、パッケージに2Sのプレフィックスが付されていない場合もあります。2SD965はD965とのみ表示され、2SC1815はサプライヤーによっては単にC1815と記載されることがあります。このシリーズには、赤、オレンジ、青などを表すR、O、BLなどの接尾辞が付くこともあり、 h FE （ゲイン）のグループ分けなどのバリエーションを示すために使用されます。

JISトランジスタ接頭辞表
接頭辞種類と用途
2SA高周波p-n-p BJT
2SBオーディオ周波数p-n-p BJT
2SC高周波n-p-n BJT
2SDオーディオ周波数n-p-n BJT
2SJPチャネルFET（JFETとMOSFETの両方）
2SKNチャネルFET（JFETとMOSFETの両方）

欧州電子部品工業会（EECA）

欧州電子部品工業会 (EECA) は、 1983 年にPro Electronが EECA と合併した際に引き継いだ番号体系を使用しています。この体系は 2 つの文字で始まります。最初の文字は半導体の種類 (A はゲルマニウム、B はシリコン、C は GaAs などの材料) を示します。2 番目の文字は用途 (A はダイオード、C は汎用トランジスタなど) を示します。そのあとに 3 桁の通し番号 (または産業用タイプの場合は 1 文字と 2 桁の数字) が続きます。初期のデバイスでは、これはケースの種類を示していました。文字が付く接尾辞が使用される場合もあり (例: C は多くの場合、BC549C [115] のように、高 h FE を意味します) 、その他のコードが付いてゲイン (例: BC327-25) や電圧定格 (例: BUK854-800A [116]

EECAトランジスタ接頭辞表
接頭辞種類と用途例同等参照
交流ゲルマニウム、小信号AFトランジスタAC126NTE102A
広告ゲルマニウム、AFパワートランジスタ西暦133年NTE179
AFゲルマニウム小信号RFトランジスタAF117NTE160
ALゲルマニウム、RFパワートランジスタALZ10NTE100
としてゲルマニウム、スイッチングトランジスタASY28NTE101
オーストラリアゲルマニウム、電力スイッチングトランジスタAU103NTE127
紀元前シリコン、小信号トランジスタ（「汎用」）紀元前548年2N3904データシート
BDシリコン、パワートランジスタBD139NTE375データシート
ボーイフレンドシリコン、RF（高周波）BJTまたはFETBF245NTE133データシート
学士シリコン、スイッチングトランジスタ（BJTまたはMOSFET）BS1702N7000データシート
BLシリコン、高周波、高出力（送信機用）BLW60NTE325データシート
BUシリコン、高電圧（CRT水平偏向回路用）BU2520ANTE2354データシート
CFガリウムヒ素、小信号マイクロ波トランジスタ（MESFET） CF739—データシート
CLガリウムヒ素、マイクロ波パワートランジスタ（FET）CLY10—データシート

独自の

デバイスメーカーは独自の番号体系を持つ場合があります（例：CK722）。デバイスはセカンドソースであるため、メーカーのプレフィックス（MPF102のMPFは元々Motorola FETを指していました）は、現在ではデバイスの製造元を示す信頼できる指標ではありません。独自の命名体系の中には、他の命名体系の一部を採用しているものもあります。例えば、PN2222Aは（おそらくFairchild Semiconductorの）2N2222Aのプラスチックケース入りです（ただし、PN108はBC108のプラスチック版であり、2N108ではありません。また、PN100は他のxx100デバイスとは無関係です）。

英国軍 CV 命名システムなど、軍の部品番号にはコードが割り当てられることがあります。

類似の部品を大量に購入するメーカーは、ハウスナンバーを付与して供給することがあります。これは特定の購入仕様を示すものであり、必ずしも標準化された登録番号を持つデバイスとは限らないからです。例えば、HP部品番号1854,0053は（JEDEC）2N2218トランジスタ[117] [118]であり、CV番号CV7763 [119]も割り当てられています。

命名の問題

非常に多くの独立した命名規則があり、デバイスに印刷された部品番号も略称で表記されているため、曖昧さが生じることがあります。例えば、2つの異なるデバイスに「J176」と表記されている場合があります（一方は低電力JFETのJ176 、もう一方は高電力MOSFETの2SJ176です）。

古いスルーホールトランジスタの表面実装パッケージ版が発売されると、メーカーは多様なピン配列や、デュアルまたはn-p-n + p-n-pデバイスを1つのパッケージに収めるオプションに対応するための独自のシステムを構築しているため、多くの異なる部品番号が割り当てられる傾向があります。そのため、オリジナルのデバイス（例えば2N3904）が標準化団体によって割り当てられ、長年にわたりエンジニアによく知られている場合でも、新しいバージョンの命名法は標準化されていません。

工事

半導体材料

半導体材料特性
半導体
材料		接合順方向
電圧 @ 25 °C、V		電子移動度
@ 25 °C、m 2 /(V·s)		正孔移動度
@ 25 °C、m 2 /(V·s)		最大接合
温度、°C
ゲ0.270.390.1970から100
シ0.710.140.05150から200
ガリウムヒ素1.030.850.05150から200
Al-Si接合0.3——150から200

最初のBJTはゲルマニウム（Ge）で作られました。現在はシリコン（Si）タイプが主流ですが、一部の高度なマイクロ波および高性能バージョンでは、複合半導体材料であるガリウムヒ素（GaAs）や半導体合金である シリコン-ゲルマニウム（SiGe）が使用されています。単一元素半導体材料（GeおよびSi）は、元素と呼ばれます。

トランジスタの製造に用いられる最も一般的な半導体材料の大まかなパラメータは、隣の表に示されています。これらのパラメータは、温度、電界、不純物レベル、歪み、その他様々な要因によって変化します。

接合順方向電圧は、BJTのエミッタ-ベース接合に印加され、ベースに特定の電流を流すための電圧です。接合順方向電圧が増加すると、電流は指数関数的に増加します。表に示されている値は、電流1mA時の標準値です（半導体ダイオードにも同じ値が適用されます）。接合順方向電圧が低いほど、トランジスタを駆動するために必要な電力が少なくなるため、優れています。与えられた電流に対する接合順方向電圧は、温度の上昇とともに低下します。典型的なシリコン接合では、変化は-2.1 mV/°Cです。[120]一部の回路では、このような変化を補償するために特別な補償素子（センサー）を使用する必要があります。

MOSFETのチャネルにおける移動キャリアの密度は、チャネルを形成する電界や、チャネル内の不純物レベルといった様々な現象の関数です。MOSFETの製造においては、MOSFETの電気的挙動を制御するために、ドーパントと呼ばれる不純物が意図的に導入されます。

電子移動度と正孔移動度の列は、1メートルあたり1ボルトの電界を印加した際に、電子と正孔が半導体材料中を拡散する平均速度を示しています。一般的に、電子移動度が高いほど、トランジスタの動作速度は速くなります。表から、この点においてGeはSiよりも優れた材料であることがわかります。しかし、Geにはシリコンやガリウムヒ素と比較して、4つの大きな欠点があります。

  1. 最高温度には制限があります。
  2. 漏れ電流が比較的高い。
  3. 高電圧に耐えられません。
  4. 集積回路の製造にはあまり適していません。

すべての半導体材料において電子移動度は正孔移動度よりも高いため、特定のバイポーラn-p-n トランジスタは同等のp-n-p トランジスタよりも高速になる傾向があります。 GaAs は 3 種類の半導体の中で最も高い電子移動度を持っています。このため GaAs は高周波アプリケーションで使用されます。 比較的最近[いつ? ]開発された FET である高電子移動度トランジスタ(HEMT) は、アルミニウム ガリウム ヒ素 (AlGaAs)-ガリウム ヒ素 (GaAs) のヘテロ構造(異なる半導体材料間の接合) を持ち、GaAs-金属バリア接合の 2 倍の電子移動度を持っています。 HEMT は高速でノイズが少ないため、約 12 GHz の周波数で動作する衛星受信機に使用されています。 窒化ガリウムと窒化アルミニウム ガリウムをベースにした HEMT (AlGaN/GaN HEMT) はさらに高い電子移動度を提供し、さまざまなアプリケーション向けに開発されています。

最大接合温度の値は、様々なメーカーのデータシートから抜粋した断面を示しています。この温度を超えるとトランジスタが損傷する可能性があります。

Al-Si接合とは、高速（アルミニウム-シリコン）金属-半導体バリアダイオード、通称ショットキーダイオードを指します。一部のシリコンパワーIGFETには、製造工程の一環としてソースとドレイン間に寄生逆ショットキーダイオードが形成されるため、この表に含まれています。このダイオードは厄介な場合もありますが、回路で使用されることもあります。

パッケージ

各種個別トランジスタ
ソビエト製のKT315bトランジスタ

ディスクリート トランジスタは、個別にパッケージ化されたトランジスタ、またはパッケージ化されていないトランジスタ チップになります。

トランジスタには様々な半導体パッケージがあります（図を参照）。主なパッケージは、スルーホール（またはリード付き）と表面実装（表面実装デバイス（SMD ）とも呼ばれます）の2つです。ボールグリッドアレイ（BGA）は最新の表面実装パッケージです。BGAでは、リードの代わりに裏面にはんだボールが配置されています。SMDは小型で配線が短いため、高周波特性は優れていますが、定格電力は低くなります。

トランジスタのパッケージは、ガラス、金属、セラミック、またはプラスチックで作られています。パッケージによって、定格電力と周波数特性が決まる場合が多くあります。パワートランジスタは、冷却効果を高めるためにヒートシンクにクランプできる大型のパッケージを採用しています。また、ほとんどのパワートランジスタでは、コレクタまたはドレインが金属筐体に物理的に接続されています。一方、表面実装型のマイクロ波トランジスタの中には、砂粒ほどの大きさのものもあります。

特定のトランジスタタイプは、複数のパッケージで提供されることがよくあります。トランジスタのパッケージは基本的に標準化されていますが、トランジスタの機能と端子の割り当ては標準化されていません。他のタイプのトランジスタでは、パッケージの端子に異なる機能を割り当てることができます。同じタイプのトランジスタでも、端子の割り当ては異なる場合があります（通常、部品番号の末尾に文字が付きます。例：BC212L、BC212K）。

現在、ほとんどのトランジスタは幅広いSMTパッケージで提供されています。それに比べて、スルーホールパッケージの種類は比較的限られています。以下に、最も一般的なスルーホールトランジスタパッケージをアルファベット順に示します。ATV、E-line、MRT、HRT、SC-43、SC-72、TO-3、TO-18、TO-39、TO-92、TO-126、TO220、TO247、TO251、TO262、ZTX851。

パッケージ化されていないトランジスタチップ（ダイ）は、ハイブリッドデバイスに組み立てられることがあります。[121] 1960年代の IBM SLTモジュールは、ガラスパッシベーションされたトランジスタ（およびダイオード）ダイを使用したハイブリッド回路モジュールの一例です。ディスクリートトランジスタをチップとしてパッケージ化する他の技術としては、ダイレクトチップアタッチ（DCA）やチップオンボード（COB）などがあります。[121]

フレキシブルトランジスタ

研究者らは、有機電界効果トランジスタを含むいくつかの種類のフレキシブルトランジスタを作製した。[122] [123] [124]フレキシブルトランジスタは、いくつかの種類のフレキシブルディスプレイやその他のフレキシブル電子機器に有用である。

参照

参考文献

  1. ^ 「トランジスタ」.ブリタニカ. 2021年1月12日閲覧。
  2. ^ ab 「トランジスタの発明の歴史とそれが私たちを導く道」(PDF) IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS Vol 32 No 12 1997年12月。
  3. ^ 「特許272437の概要」カナダ特許データベース。
  4. ^ “1926年 – 電界効果半導体デバイスの概念が特許を取得”.コンピュータ歴史博物館. 2016年3月22日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2016年3月25日閲覧。
  5. ^ 「1956年のノーベル物理学賞」Nobelprize.org . Nobel Media AB. 2014年12月16日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2014年12月7日閲覧。
  6. ^ abc ハフ、ハワード、リオーダン、マイケル（2007年9月1日）「フロッシュとデリック：50年後（序文）」電気化学協会インターフェース誌. 16 (3): 29. doi :10.1149/2.F02073IF. ISSN  1064-8208.
  7. ^ abcd Frosch, CJ; Derick, L (1957). 「シリコンの拡散時における表面保護と選択的マスキング」 . Journal of the Electrochemical Society . 104 (9): 547. doi :10.1149/1.2428650.
  8. ^ ab KAHNG, D. (1961). 「シリコン-二酸化シリコン表面デバイス」.ベル研究所技術覚書: 583– 596. doi :10.1142/9789814503464_0076. ISBN 978-981-02-0209-5。 {{cite journal}}:ISBN / 日付の非互換性（ヘルプ）
  9. ^ ab Lojek, Bo (2007).半導体工学の歴史. ベルリン, ハイデルベルク: Springer-Verlag Berlin Heidelberg. p. 321. ISBN 978-3-540-34258-8。
  10. ^ Ligenza, JR; Spitzer, WG (1960). 「蒸気および酸素中でのシリコン酸化のメカニズム」 . Journal of Physics and Chemistry of Solids . 14 : 131– 136. Bibcode :1960JPCS...14..131L. doi :10.1016/0022-3697(60)90219-5.
  11. ^ Lojek, Bo (2007).半導体工学の歴史. Springer Science & Business Media . p. 120. ISBN 978-3-540-34258-8。
  12. ^ モアヴェンザデ、フレッド（1990年）『建築・建設資材の簡潔百科事典』MIT出版、ISBN 978-0-262-13248-0。
  13. ^ リリエンフェルト、ジュリアス・エドガー (1927). 電流制御機構の特許出願の明細書。
  14. ^ Vardalas, John (2003 年 5 月) Twists and Turns in the Development of the Transistor Archived January 8, 2015, at the Wayback Machine IEEE-USA Today's Engineer。
  15. ^ ab Lilienfeld, Julius Edgar、「電流を制御する方法および装置」、米国特許 1,745,175、1930年 1 月 28 日（カナダ出願 1925 年 10 月 22 日、米国出願 1926 年 10 月 8 日）。
  16. ^ 「電流を制御する方法および装置」。米国特許商標庁。
  17. ^ 「電流用増幅器」。米国特許商標庁。
  18. ^ 「電流を制御する装置」。米国特許商標庁。
  19. ^ ab 「トランジスタ開発の紆余曲折」。米国電気電子学会。2015年1月8日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  20. ^ Heil, Oskar、「電気増幅器およびその他の制御配置およびデバイスに関する改良」、特許番号 GB439457、欧州特許庁、1934 年 3 月 2 日にイギリスで出願、1935 年 12 月 6 日に公開（ドイツでは 1934 年 3 月 2 日に最初に出願）。
  21. ^ 「1947年11月17日～12月23日：最初のトランジスタの発明」アメリカ物理学会。2013年1月20日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  22. ^ ミルマン, S.編 (1983).ベルシステムにおける工学と科学の歴史、物理科学（1925–1980） . AT&Tベル研究所. p. 102.
  23. ^ ボダニス、デイヴィッド（2005年）『エレクトリック・ユニバース』クラウン・パブリッシャーズ、ニューヨーク、ISBN 978-0-7394-5670-5。
  24. ^ 「トランジスタ」.アメリカン・ヘリテージ辞典（第3版）. ボストン：ホートン・ミフリン. 1992年.
  25. ^ “1956年のノーベル物理学賞”. nobelprize.org. 2007年3月12日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  26. ^ ab Guarnieri, M. (2017). 「トランジスタ化の70年」. IEEE Industrial Electronics Magazine . 11 (4): 33– 37. doi :10.1109/MIE.2017.2757775. hdl : 11577/3257397 . S2CID  38161381.
  27. ^ Lee, Thomas H. (2003). 「CMOS無線周波数集積回路の設計」.はんだ付けと表面実装技術. 16 (2).ケンブリッジ大学出版局. doi :10.1108/ssmt.2004.21916bae.002. ISBN 978-1-139-64377-1. S2CID  108955928. 2021年10月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  28. ^ ピュアース、ロバート;バルディ、リビオ。ヴォールデ、マルセル・ヴァン・デ。ヌーテン、セバスチャン E. ヴァン (2017)。ナノエレクトロニクス: 材料、デバイス、アプリケーション、2 冊。ジョン・ワイリー＆サンズ。 p. 14.ISBN​ 978-3-527-34053-8。
  29. ^ FR 1010427  HF Mataré / H. Welker / Westinghouse: "Nouveau sytème crystallin à plusieur électrodes réalisant des relais de Effects électroniques" 1948 年 8 月 13 日に提出
  30. ^ US 2673948 HF Mataré / H. Welker / Westinghouse、「固体半導体を用いて電流を制御する水晶デバイス」フランス優先権 1948年8月13日 
  31. ^ “1948年、ヨーロッパのトランジスタ発明”. コンピュータ歴史博物館. 2012年9月29日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  32. ^ “1951: 最初の成長接合型トランジスタが製造される | シリコンエンジン | コンピュータ歴史博物館”. www.computerhistory.org . 2017年4月4日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  33. ^ “動作する接合型トランジスタ”. PBS . 2017年7月3日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年9月17日閲覧。
  34. ^ Bradley, WE (1953年12月). 「表面バリアトランジスタ：第1部 表面バリアトランジスタの原理」. Proceedings of the IRE . 41 (12): 1702– 1706. Bibcode :1953PIRE...41.1702B. doi :10.1109/JRPROC.1953.274351. S2CID  51652314.
  35. ^ ウォール・ストリート・ジャーナル、1953年12月4日、4ページ、記事「フィルコ社、自社のトランジスタが現在使用されている他社製品より優れていると主張」
  36. ^ エレクトロニクス誌、1954年1月号、記事「電気メッキトランジスタ発表」
  37. ^ P. Mallery, 4Aトールクロスバースイッチングシステムにおけるトランジスタとその回路, AIEE Transactions, 1953年9月, p.388
  38. ^ 1953年Foreign Commerce Weekly; 第49巻; 23ページ
  39. ^ “Der deutsche Erfinder des Transistors – Nachrichten Welt Print – DIE WELT”.ダイ・ヴェルト。 Welt.de. 2011 年 11 月 23 日。2016 年 5 月 15 日のオリジナルからアーカイブ。2016 年5 月 1 日に取得。
  40. ^ 「リージェンシーTR-1トランジスタラジオの歴史」。2004年10月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。2006年4月10日閲覧。
  41. ^ “The Regency TR-1 Family”. 2017年4月27日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年4月10日閲覧。
  42. ^ “Regencyは米国で製造、無線技術は米国発”. 2017年4月10日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2017年4月10日閲覧。
  43. ^ ウォール・ストリート・ジャーナル、「クライスラー、1956年に真空管の代わりにトランジスタを搭載したカーラジオを発売」、1955年4月28日、1ページ
  44. ^ 「FCA North America - Historical Timeline 1950-1959」www.fcanorthamerica.com。2015年4月2日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2017年12月5日閲覧。
  45. ^ スクラベック、クエンティン・R・ジュニア（2012年）『アメリカビジネスにおける最も重要な100の出来事：百科事典』ABC-CLIO、pp.  195–7、ISBN 978-0-313-39863-6。
  46. ^ Snook, Chris J. (2017年11月29日). 「失われた10年を経てソニーがトップに返り咲くために用いた7ステップの秘訣」. Inc.
  47. ^ Kozinsky, Sieva (2014年1月8日). 「教育とイノベーションのジレンマ」. Wired . 2019年10月14日閲覧。
  48. ^ Riordan, Michael (2004年5月). 「トランジスタの失われた歴史」. IEEE Spectrum : 48–49 . 2015年5月31日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  49. ^ Chelikowski, J. (2004)「序論：シリコンのあらゆる形態」『シリコン：技術の進化と未来』 p. 1 、P. Siffert および EF Krimmel (編)、Springer、 ISBN 3-540-40546-1。
  50. ^ マクファーランド、グラント（2006）『マイクロプロセッサ設計：設計計画から製造までの実用ガイド』 McGraw-Hill Professional.p.10.ISBN 0-07-145951-0。
  51. ^ リリエンフェルド、ジュリアス・エドガー、「電流を制御する装置」、米国特許 1,900,018、1933年 3 月 7 日（米国出願 1928 年 3 月 28 日）。
  52. ^ グルンドマン、マリウス (2010)。半導体の物理学。スプリンガー・フェルラーク。ISBN 978-3-642-13884-3。
  53. ^ 西沢潤一 (1982). 「接合型電界効果デバイス」.電力調整用半導体デバイス. pp.  241– 272. doi :10.1007/978-1-4684-7263-9_11. ISBN 978-1-4684-7265-3。
  54. ^ Howard R. Duff (2001). 「ジョン・バーディーンとトランジスタ物理学」AIP Conference Proceedings . Vol. 550. pp.  3– 32. doi : 10.1063/1.1354371 .
  55. ^ モスコウィッツ、サンフォード・L. (2016). 『先端材料イノベーション：21世紀におけるグローバル技術のマネジメント』ジョン・ワイリー・アンド・サンズ168頁. ISBN 978-0-470-50892-3。
  56. ^ US2802760A、リンカーン、デリック、フロッシュ、カール J.、「制御拡散のための半導体表面の酸化」、1957年8月13日発行 
  57. ^ Ligenza, JR; Spitzer, WG (1960年7月1日). 「蒸気および酸素中でのシリコン酸化のメカニズム」 . Journal of Physics and Chemistry of Solids . 14 : 131– 136. Bibcode :1960JPCS...14..131L. doi :10.1016/0022-3697(60)90219-5. ISSN  0022-3697.
  58. ^ Deal, Bruce E. (1998). 「シリコン熱酸化技術のハイライト」.シリコン材料科学と技術.電気化学協会. p. 183. ISBN 978-1-56677-193-1。
  59. ^ Lojek, Bo (2007).半導体工学の歴史. Springer Science & Business Media. p. 322. ISBN 978-3-540-34258-8。
  60. ^ バセット、ロス・ノックス（2007年）『デジタル時代へ：研究所、スタートアップ企業、そしてMOSテクノロジーの台頭』ジョンズ・ホプキンス大学出版局、  22～ 23頁。ISBN 978-0-8018-8639-3。
  61. ^ Atalla, M. ; Kahng, D. (1960). 「シリコン-二酸化シリコン電界誘起表面デバイス」. IRE-AIEE固体デバイス研究会議.
  62. ^ 「1960年 - 金属酸化膜半導体（MOS）トランジスタの実証」。シリコンエンジン。コンピュータ歴史博物館。 2023年1月16日閲覧。
  63. ^ 本吉 正之 (2009). 「シリコン貫通ビア (TSV)」(PDF) . Proceedings of the IEEE . 97 (1): 43– 48. doi :10.1109/JPROC.2008.2007462. ISSN  0018-9219. S2CID  29105721. 2019年7月19日時点のオリジナル(PDF)からのアーカイブ。
  64. ^ 「トランジスタがムーアの法則を維持」EETimes 2018年12月12日. 2019年7月18日閲覧。
  65. ^ ab 「トランジスタを発明したのは誰か？」コンピュータ歴史博物館。2013年12月4日。 2019年7月20日閲覧。
  66. ^ ヒッティンガー, ウィリアム・C. (1973). 「金属酸化物半導体技術」. Scientific American . 229 (2): 48– 59. Bibcode :1973SciAm.229b..48H. doi :10.1038/scientificamerican0873-48. ISSN  0036-8733. JSTOR  24923169.
  67. ^ Howard R. Duff (2001). 「ジョン・バーディーンとトランジスタ物理学」AIP Conference Proceedings . Vol. 550. pp.  3– 32. doi : 10.1063/1.1354371 .
  68. ^ 「1963年：相補型MOS回路構成が発明される」。コンピュータ歴史博物館。2019年7月6日閲覧。
  69. ^ D. Kahng、SM Sze、「フローティングゲートとメモリデバイスへの応用」、 The Bell System Technical Journal、第46巻、第4号、1967年、1288～1295ページ。
  70. ^ 「1968年：IC向けシリコンゲート技術の開発」。コンピュータ歴史博物館。 2019年7月22日閲覧。
  71. ^ Colinge, JP (2008). FinFETとその他のマルチゲートトランジスタ. Springer Science & Business Media. p. 11. ISBN 978-0-387-71751-7。
  72. ^ 関川俊宏、林裕（1984年8月1日）. 「追加ボトムゲートを有するXMOSトランジスタの閾値電圧特性の計算」.ソリッドステートエレクトロニクス. 27 (8): 827– 828. Bibcode :1984SSEle..27..827S. doi :10.1016/0038-1101(84)90036-4. ISSN  0038-1101.
  73. ^ “IEEE Andrew S. Grove Award Recipients”. IEEE Andrew S. Grove Award . Institute of Electrical and Electronics Engineers . 2018年9月9日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2019年7月4日閲覧。
  74. ^ 「トライゲート・テクノロジーによるFPGAの画期的な利点」（PDF） . Intel . 2014年. 2019年7月4日閲覧。
  75. ^ 「マイルストーン：ベル電話研究所における最初のトランジスタの発明、1947年」IEEE Global History Network IEEE。2011年10月8日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2011年8月3日閲覧。
  76. ^ 「IEEEマイルストーン一覧」2020年12月9日。
  77. ^ 「Dawon Kahng」.全米発明家の殿堂. 2019年6月27日閲覧。
  78. ^ ab 「2019年国際知的財産会議におけるイアンク所長の発言」。米国特許商標庁。2019年6月10日。2019年12月17日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2019年7月20日閲覧。
  79. ^ Ashley, Kenneth L. (2002). LabVIEWによるアナログエレクトロニクス. Prentice Hall Professional . p. 10. ISBN 978-0-13-047065-2。
  80. ^ Thompson, SE; Chau, RS; Ghani, T.; Mistry, K.; Tyagi, S.; Bohr, MT (2005). 「『永遠』を求めて、トランジスタのスケーリングは新たな材料を一つずつ開発し続けた」IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing . 18 (1): 26– 36. Bibcode :2005ITSM...18...26T. doi :10.1109/TSM.2004.841816. ISSN  0894-6507. S2CID  25283342.エレクトロニクス分野において、平面Si金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（MOSFET）はおそらく最も重要な発明である。
  81. ^ 窪園義弘;彼、シュエシア。浜尾、志乃。上杉絵里；シモ、ユマ。三上 貴裕;後藤英典神戸隆史（2015） 「有機半導体のトランジスタへの応用」。フォトニクスおよびエレクトロニクス用のナノデバイス: 進歩と応用。CRC を押します。 p. 355.ISBN​ 978-981-4613-75-0。
  82. ^ ab 「MOSトランジスタの勝利」YouTubeコンピュータ歴史博物館2010年8月6日. 2021年12月11日時点のオリジナルよりアーカイブ。2019年7月21日閲覧。
  83. ^ 「歴史上最も多く製造された人類の遺物」. Computer History . 2018年4月2日. 2021年1月21日閲覧。
  84. ^ FET/MOSFET：小型アプリケーションが表面実装型製品の供給を押し上げる。globalsources.com (2007年4月18日)
  85. ^ 「M1 ProとM1 Maxのご紹介：Appleがこれまでに製造した中で最もパワフルなチップ - Apple」www.apple.com . 2022年10月20日閲覧。
  86. ^ デシャン、ジャン＝ピエール;バルデラマ、エレナ。テレス、ルイス（2016 年 10 月 12 日）。デジタル システム: ロジック ゲートからプロセッサまで。スプリンガー。ISBN 978-3-319-41198-9。
  87. ^ ローランド、ジェームズ（2016年8月1日）『トランジスタの仕組み』ラーナー出版。ISBN 978-1-5124-2146-0。
  88. ^ abcdefg Pulfrey, David L. (2010年1月28日). 『現代のトランジスタとダイオードを理解する』ケンブリッジ大学出版局. ISBN 978-1-139-48467-1。
  89. ^ カプラン、ダニエル (2003).ハンズオン・エレクトロニクス. pp.  47– 54, 60– 61.書誌コード:2003hoe..book.....K. ISBN 978-0-511-07668-8。
  90. ^ 「トランジスタベース抵抗計算機」2012年1月27日。
  91. ^ van der Veen, M. (2005). 「真空管アンプ用ユニバーサルシステムと出力トランス」(PDF) .第118回AESコンベンション、バルセロナ、スペイン. 2009年12月29日時点のオリジナルよりアーカイブ(PDF) .
  92. ^ 「トランジスタの例」。2008年2月8日時点のオリジナルよりアーカイブ。071003 bcae1.com
  93. ^ Gumyusenge, Aristide; Tran, Dung T.; Luo, Xuyi; Pitch, Gregory M.; Zhao, Yan; Jenkins, Kaelon A.; Dunn, Tim J.; Ayzner, Alexander L.; Savoie, Brett M.; Mei, Jianguo (2018年12月7日). 「高温で安定した電荷輸送を示す半導体ポリマーブレンド」. Science . 362 (6419): 1131– 1134. Bibcode :2018Sci...362.1131G. doi : 10.1126/science.aau0759 . ISSN  0036-8075. PMID  30523104.
  94. ^ ホロウィッツ、ポール、ウィンフィールド・ヒル(1989). 『エレクトロニクスの芸術』（第2版）ケンブリッジ大学出版局. p. [115]. ISBN 978-0-521-37095-0。
  95. ^ サンセン、WMC (2006).アナログデザインの必需品。ニューヨーク、ベルリン：スプリンガー。 p. §0152、p. 28.ISBN​ 978-0-387-25746-4。
  96. ^ ab 「13 Sextillion & Counting: The Long & Winding Road to the Most frequently Manufactured Human Artifact in History」.コンピュータ歴史博物館. 2018年4月2日. 2019年7月28日閲覧。
  97. ^ ab ストリートマン、ベン(1992).固体電子デバイス. エングルウッドクリフス、ニュージャージー州: プレンティス・ホール. pp.  301– 305. ISBN 978-0-13-822023-5。
  98. ^ 「MOSFET差動増幅器」（PDF）ボストン大学. 2019年8月10日閲覧。
  99. ^ 「IGBTモジュール 5SNA 2400E170100」(PDF) 。 2012年4月26日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2012年6月30日閲覧。
  100. ^ Buonomo, S.; Ronsisvalle, C.; Scollo, R.; STMicroelectronics ; Musumeci, S.; Pagano, R.; Raciti, A.; University of Catania Italy (2003年10月16日). IEEE (ed.).高電圧コンバータ用途における新型モノリシックエミッタスイッチングバイポーラトランジスタ（ESBT） . 第38回IAS年次会議記録、産業応用会議第3巻/全3巻. ソルトレイクシティ. pp.  1810– 1817. doi :10.1109/IAS.2003.1257745.
  101. ^ STMicroelectronics . 「ESBTs」. www.st.com . 2019年2月17日閲覧。STはこれらの部品の提供を終了しており、このウェブページは空であり、データシートは廃止されています。
  102. ^ Zhong Yuan Chang、Willy MC Sansen、「バイポーラおよびCMOS技術における低ノイズ広帯域アンプ」、31ページ、Springer、1991 ISBN 0792390962。
  103. ^ 「単電子トランジスタ」. Snow.stanford.edu. 2012年4月26日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2012年6月30日閲覧。
  104. ^ Sanders, Robert (2005年6月28日). 「ナノ流体トランジスタ、未来の化学プロセッサーの基盤」 Berkeley.edu. 2012年7月2日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2012年6月30日閲覧。
  105. ^ “真空管の復活か？”. Gizmag.com. 2012年5月28日. 2016年4月14日時点のオリジナルよりアーカイブ。2016年5月1日閲覧。
  106. ^ 「ゲルマニウム-スズ合金から新型トランジスタを開発」2023年4月28日。
  107. ^ 「Timber! 世界初の木製トランジスタ – IEEE Spectrum」。
  108. ^ 「科学者らが世界初の木製トランジスタを開発したと主張」
  109. ^ 「ペーパートランジスタ – IEEEスペクトラム」IEEE。
  110. ^ 「このダイヤモンドトランジスタはまだ未完成だが、将来は明るい - IEEE Spectrum」IEEE。
  111. ^ 「新しいトランジスタ - IEEEスペクトラム」IEEE。
  112. ^ スタッフ、The SE（2024年2月23日）。「チップ業界ウィーク・イン・レビュー」、半導体エンジニアリング。
  113. ^ 「型式登録、データシート」JEDEC . 2025年3月7日閲覧。
  114. ^ “Transistor Data”. Clivetec.0catch.com. 2016年4月26日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2016年5月1日閲覧。
  115. ^ 「BC549のデータシート（A、B、Cゲイングループ付き）」（PDF）フェアチャイルドセミコンダクター2012年4月7日時点のオリジナルよりアーカイブ（PDF）2012年6月30日閲覧。
  116. ^ 「BUK854-800A（800ボルトIGBT）のデータシート」（PDF） 。 2012年4月15日時点のオリジナルよりアーカイブ（PDF） 。 2012年6月30日閲覧。
  117. ^ “Richard Freeman's HP Part numbers Crossreference”. Hpmuseum.org. 2012年6月5日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2012年6月30日閲覧。
  118. ^ 「トランジスタ–ダイオード相互参照 – HP部品番号とJEDEC (pdf)」(PDF) 。 2016年5月8日時点のオリジナルよりアーカイブ(PDF) 。 2016年5月1日閲覧。
  119. ^ 「CVデバイスの相互参照 by Andy Lake」Qsl.net。2012年1月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2012年6月30日閲覧。
  120. ^ Sedra, AS & Smith, KC (2004). Microelectronic circuits (Fifth ed.). New York: Oxford University Press. p. 397 and Figure 5.17. ISBN 978-0-19-514251-8。
  121. ^ ab Greig, William (2007年4月24日). 集積回路のパッケージング、アセンブリ、および相互接続. Springer. p. 63. ISBN 978-0-387-33913-9ハイブリッド回路は、能動半導体デバイス（パッケージ化および非パッケージ化）の両方を含むアセンブリとして定義されます。
  122. ^ Rojas, Jhonathan P.; Torres Sevilla, Galo A.; Hussain, Muhammad M. (2013). 「柔軟で透過的な、真に高性能なコンピュータは構築できるか？」Scientific Reports 3 2609. Bibcode : 2013NatSR...3.2609R. doi :10.1038/srep02609. PMC 3767948. PMID 24018904  . 
  123. ^ Zhang, Kan; Seo, Jung-Hun; Zhou, Weidong; Ma, Zhenqiang (2012). 「転写可能なシリコンナノメンブレンを用いた高速フレキシブルエレクトロニクス」 . Journal of Physics D: Applied Physics . 45 (14) 143001. Bibcode :2012JPhD...45n3001Z. doi :10.1088/0022-3727/45/14/143001. S2CID  109292175.
  124. ^ 孫東明;ティマーマンズ、マリーナ Y.ティエン、イン。ナシブリン、アルバート G.カウピネン、エスコ I.岸本茂；水谷 隆史;大野豊 (2011) 「柔軟な高性能カーボンナノチューブ集積回路」。自然のナノテクノロジー。6 (3): 156–61。ビブコード:2011NatNa...6..156S。土井：10.1038/NNANO.2011.1。PMID  21297625。S2CID 205446925  。

さらに読む

本
  • ポール・ホロウィッツ＆ウィンフィールド・ヒル（2015年）『エレクトロニクスの芸術』（第3版）ケンブリッジ大学出版局。ISBN 978-0-521-80926-9。{{cite book}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク)
  • エイモス・SW、ジェームズ・MR（1999年）『トランジスタ回路の原理』バターワース・ハイネマン社、ISBN 978-0-7506-4427-3。
  • マイケル・リオーダン＆リリアン・ホッデソン（1998年）『クリスタル・ファイア』WWノートン・アンド・カンパニー・リミテッド刊。ISBN 978-0-393-31851-7。トランジスタの発明と情報化時代の誕生
  • ウォーンズ、ライオネル（1998年）『アナログとデジタルエレクトロニクス』マクミラン・プレス社ISBN 978-0-333-65820-8。
  • パワートランジスタ - 温度と熱伝達; 第1版; John McWane、Dana Roberts、Malcom Smith; McGraw-Hill; 82ページ; 1975年; ISBN 978-0-07-001729-0。（アーカイブ）
  • トランジスタ回路解析 - 理論と235の問題に対する解答; 第2版; アルフレッド・グロナー; サイモン＆シュスター; 244ページ; 1970年. (アーカイブ)
  • トランジスタ物理と回路、RL Riddle と MP Ristenbatt、Prentice-Hall、1957 年。
定期刊行物
  • マイケル・リオーダン (2005). 「ヨーロッパはいかにしてトランジスタを見逃したか」. IEEE Spectrum 42 ( 11): 52– 57. doi :10.1109/MSPEC.2005.1526906. S2CID  34953819. 2008年2月14日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  • 「トランジスタの発明者、ハーバート・F・マタレの活躍」ニューヨーク・タイムズ、2003年2月24日。2009年6月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  • ベーコン、W・スティーブンソン (1968). 「トランジスタ20周年：ゲルマニウムと少しの電線が世界を変えた」『ポピュラーサイエンス』192 (6): 80–84 . ISSN  0161-7370.
データブック
  • ディスクリートデータブック; 1985; フェアチャイルド（現オン・セミコンダクター）
  • 小信号半導体データブック、1987年、モトローラ（現ONセミコンダクタ）
  • ディスクリートパワーデバイスデータブック; 1982; SGS (現STMicroelectronics)
  • ディスクリートデータブック; 1978; ナショナル セミコンダクター（現テキサス インスツルメンツ）
ウィキメディア コモンズには、トランジスタとトランジスタ (SMD)に関連するメディアがあります。
ウィキブックスにはトランジスタに関する書籍があります。
  • BBC: デジタル時代を築くトランジスタの写真史
  • ベルシステムズ・トランジスタ記念碑
  • IEEE Global History Network、「トランジスタとポータブルエレクトロニクス」、2015年2月14日アーカイブ（Wayback Machine） トランジスタと集積回路の歴史に関するすべて。
  • 今月の物理学史：1947年11月17日から12月23日：世界初のトランジスタの発明。アメリカ物理学会より
  • トランジスタ | 定義と用途 | ブリタニカ百科事典「トランジスタ」
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