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❒ 電的主動元件(Active device)

電子元件(Electronic device)又稱為「半導體元件(Semiconductor device)」，主要分為「主動元件」與「被動元件」如＜圖一＞所示，其中主動元件又分為「二極體(Diode)」和「電晶體(Transistor)」，被動元件又分為電阻(Resistor)、電容(Capacitor)、電感(Inductor)。
➤主動元件(Active device)：主動元件泛指有參與電訊號調變的電子元件，所謂「有參與電訊號調變」是指可以控制電子(電洞)導通(代表1)或不導通(代表0)的電子元件，這種元件通常也可以放大電壓或電流。
➤被動元件(Passive device)：被動元件泛指沒有參與電訊號調變的電子元件，所謂「沒有參與電訊號調變」是指無法控制電子(電洞)導通或不導通，換句話說，被動元件只是單純地讓電子(電洞)通過，但是在電子(電洞)通過被動元件的過程中可能會產生一些電場或磁場的效應，主要分為電阻(Resistor)、電容(Capacitor)、電感(Inductor)三種。
 

圖一　電的主動元件與被動元件。
 

❒ 二極體(Diode)
利用「順接」與「逆接」控制電子可導通與不可導通，一般應用在製作「類比積體電路」，它最重要的功能就是將交流電(AC)轉換成直流電(DC)做為「整流器(Rectifier)」，是最常見的一種「功率元件(Power device)」。

❒ 電晶體(Transistor)
利用半導體材料「P型(P type)」與「N型(N type)」的特性，可以做為「開關(Switch)」或「放大器(Amplifier)」兩種功能不同的元件，分別應用在不同的電子產品上：
➤開關(Switch)：利用半導體元件外加電壓控制電子(電洞)可導通(代表1)與不可導通(代表0)，應用在數位積體電路可以進行運算或儲存，例如：處理器(CPU)、記憶體(RAM或ROM)等，應用在類比積體電路可以進行電源轉換，例如：離散功率元件、電源積體電路。
➤放大器(Amplifier)：利用半導體的特性使較小的輸入電壓或電流轉變成較大的輸出電壓或電流，使電訊號放大，主要應用在類比積體電路可以進行訊號放大，例如：功率放大器(PA：Power Amplifier)、音訊放大器(Audio amplifier)。

這裡要特別提醒大家，同一種結構的元件，可以用來做許多不同的應用，依照不同的應用可能材料或結構上會有些不同，例如「金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)」：
➤可以製作中央處理器(CPU)進行運算儲存，製程節點(閘極長度)很小，只需要承受很小的電壓或電流，製程節點愈小愈省電，目前可以做到10nm(奈米)以下；
➤可以製作功率放大器(PA)進行訊號放大，製程節點較大，可以承受較大的電壓或電流，製程節點愈大愈耗電，但是可能提供更大的訊號放大倍率，目前大約1μm(微米)以下；
➤可以製作離散功率元件進行電源轉換，製程節點更大，才能承受更大的電壓或電流，甚至改變元件結構，例如使用矽晶圓製作「絕緣閘極雙極性電晶體(IGBT)」，或改變元件材料，例如使用第三代半導體「碳化矽(SiC)」或「氮化鎵(GaN)」，就是因為功率元件必須承受更大的功率(電壓或電流)，或使用不同材料可以滿足其他元件需要的特性。

❒ 電晶體的分類
由＜圖一＞可以看出電晶體又分為三大類：
➤場效電晶體：金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET：Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)、金屬半導體場效電晶體(MESFET：Metal Semiconductor Field Effect Transistor)、高電子移動速度電晶體(HEMT：High Electron Mobility Transistor)等元件；
➤接面電晶體：雙極性接面電晶體(BJT：Bipolar Junction Transistor)、異質雙極性接面電晶體(HBT：Heterojunction Bipolar Transistor)等元件；
➤混合型電晶體：將場效電晶體(FET)與雙極性接面電晶體(BJT)結合起來形成混合型電晶體，例如：雙極性互補型金屬氧化物半導體場效電晶體(BiCMOS：Bipolar CMOS)、絕緣閘極雙極性電晶體(IGBT：Insulated Gate Bipolar Transistor)等元件。

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