什么是晶体管？

首页 › 博客 › 什么是晶体管？

简介

关于晶体管！你可能会想：“晶体管？它们不就是开关吗？” 的确，它们是微型电子开关——但正是这些开关让我们的手机、电脑以及各种智能设备如此强大。今天，我将一步步、以最简单的方式带你了解：晶体管究竟是什么？如何使用它？它的符号是什么样子的？它在CPU内部占据了多少“居民”？它在未来将扮演什么样的角色？

目录

• 什么是晶体管
  
• 晶体管如何工作
  
• 晶体管符号
  
• 几种经典晶体管电路
  
• 晶体管连接图
  
• 晶体管原理图
  
• CPU 中有多少个晶体管
  
• 处理器中有多少个晶体管
  
• 晶体管的尺寸是多少？

什么是晶体管

首先，让我们来解决第一个问题：“什么是晶体管？”很简单——晶体管是一个微型神奇开关，可以控制电流的“开”和“关”。当你在其栅极 (Gate/B)上施加电压时，它会导通；移除电压时，它会截止。但别就此止步——它不仅仅是一个开关。它还可以放大信号，将微小电流放大成我们需要的更大电流。这意味着它不仅可以用作开关，还可以用作“放大器”！

晶体管是如何工作的

好的，现在我们来谈谈“晶体管是如何工作的”。晶体管主要分为两种类型：双极结型晶体管 (BJT)（双极结型晶体管）和场效应晶体管 (FET)（场效应晶体管）。BJT 有三个引脚——发射极 (E)、基极 (B) 和集电极 (C)。向基极注入少量电流，可以控制从集电极流向发射极的更大电流——就像用小阀门调节大水管一样。场效应晶体管 (FET) 甚至更酷：它们包括 MOSFET、JFET 等等。你只需要一个电压就可以打开或关闭它们的通道，就像升降运河上的水闸一样。场效应晶体管 (FET) 具有高输入阻抗和低功耗，非常适合现代芯片内部的大规模晶体管阵列。

晶体管符号

在电路原理图中，晶体管符号是您的导航地标：

• BJT：看起来像一把三叉戟，箭头指向 NPN 或 PNP
• MOSFET：栅极、漏极、源极、体极——均用小方框或箭头标记
• IGBT、JFET：更具特色——在看过几次各种变体之后，您就能立即认出它们。

一旦掌握了这些符号，你就可以轻松看懂任何晶体管的原理图了。

几种经典的晶体管电路

那么，你在现实生活中看到的晶体管电路是什么样的呢？我们来谈谈几个经典的例子：

• 共射极/共源极放大器：BJT 的共射极和 MOSFET 的共源极级是增强小信号的首选；  
• 射极/源极跟随器：输出“跟随”输入——非常适合阻抗匹配和电压缓冲；  
• 开关电路：在数字世界中，晶体管是一个快速开启/关闭的“开关工人”，构建逻辑门和电压调节电路；  
• 差分对 &电流镜：晶体管“联手”提升线性度和稳定性。

掌握这些晶体管电路基础知识，您就可以DIY自己的电子产品了！

在金信阳，您可以以优惠的价格找到所有这些经典产品——我们甚至提供免费样品。

晶体管连接图

现在我们已经了解了电路，你知道晶体管引脚是如何连接的吗？让我们来看一下：

发射极/源极通常接地或连接到电源轨；  
基极/栅极需要偏置电阻或电容；  
集电极/漏极连接到负载或电源。  

一些小细节很重要：将去耦电容靠近器件，并正确布局接地层，以确保电路稳定高效。

晶体管原理图

绘制完整的原理图时，您会看到各种符号、连接和注释，它们有助于您理解结构：

放大器电路中的偏置网络；  
开关电路中的上拉/下拉电阻；  
差分对中的交叉连接；  
CMOS 反相器中的 PMOS/NMOS 配对。  

熟悉原理图就像阅读身份证一样——您永远不会迷失在PCB 设计，每个组件都一目了然。

CPU 中有多少个晶体管

这是一个很好的问题——你可能想知道，“CPU 中有多少个晶体管？”答案是：如今的 CPU 晶体管数量激增。一部典型的智能手机拥有数百亿个晶体管，而桌面级芯片的数量更是惊人：

• Apple M1 (5 纳米)：85 亿个；  
• Apple M3 Pro (3 纳米)：134 亿个；  
• Intel Core i9-14900K (Intel 4)：147 亿个；  
• AMD Ryzen 9 7950X (5 纳米)： 550亿。

没错——芯片虽小，但其“晶体管小镇”却能堆叠成一座完整的城市！

一个处理器里有多少个晶体管

那么，处理器里有多少个晶体管呢？不仅仅是 CPU，还包括 MCU、DSP 和 AI 加速器：

• MCU：数十万到数百万个晶体管，用于简单控制；  
• DSP：数百万到数千万个晶体管，用于音频和视频处理；  
• AI 加速器：数百亿甚至数千亿个晶体管，专用于运行深度学习模型。

从嵌入式控制到超级计算加速，不同处理器的晶体管数量差异很大。

晶体管尺寸是多少？

最后，您想知道晶体管有多大吗？下表显示了晶体管尺寸的演变。

时代	工艺节点	晶体管尺寸	比较
20世纪50年代	分立晶体管	~10,000 纳米 (10 微米)	一粒沙
1971年	Intel 4004 CPU	10,000纳米 (10微米)	人类头发 (~75微米)
2000年	奔腾4	180纳米	红细胞 (~7微米)
2014年	iPhone 6	20纳米	流感病毒 (~100 纳米)
2023年	Apple M2	3纳米	DNA 螺旋 (~2.5 纳米)

金芯阳科技

我们是一家专业的电子元器件分销商，提供种类繁多的产品。我们高效的定制服务可为您节省大量时间、精力和成本。我们精心准备订单，快速交付。

常见问题解答

第一代 CPU 有多少个晶体管？

第一代当时的CPU（英特尔4004）仅包含2300个晶体管，而如今的高端芯片已超过1000亿个晶体管，计算能力提升了1000多万倍！

世界上最小的处理器是什么？

目前，世界上最小的处理器是IBM的“比盐粒还小”微芯片（2021年发布），其尺寸仅为0.3毫米×0.3毫米，比一粒盐还小，但功能齐全，可以执行基本的计算任务。