最近画PCB时感觉很多电子学知识都不太熟悉，于是通过搜索维基百科做了一个基础知识的整理。
🌟电子学历史
真空管时期
真空管（Vacuum tube）可分为二极管、三极管、四极管、五极管和复合管等。
1904年，John Ambrose Fleming发明了二极管（Diode）。1906年，Lee De Forest发明了三极管（Triode）。
这时的电子学主要是“无线电技术”。
晶体管及集成电路时期
1948年，贝尔实验室的John Bardeen、Walter Houser Brattain和William Shockley发明了晶体管（Transistor）。
1958年，Jack Killby发明了集成电路（Integrated Circuit, IC ）。
⭐️二极管（Diode）
早期是真空二极管，后来发展出半导体二极管。
结构
一个半导体性能的结晶片通过PN结连接到两个终端。
PN结
将一块半导体晶体（如硅晶体）的一侧掺入少量磷，使自由电子浓度较高，带负电，为N型半导体；另一侧掺入少量硼，使空穴浓度较高，带正电，为P型半导体。中间的接触面形成一个过渡层，成为PN结（P-N junction）。
特性
二极管仅允许电流单方向传导，即顺向流通、逆向阻断。
二极管的电流-电压特性曲线是非线性的。
⭐️三极管
三极管可以指真空三极管（Triode），也可以指双极性晶体管（BJT）。
真空三极管具有放大功能，是第一个电子放大器。20世纪70年代起被晶体管取代。
⭐️晶体管（Transistor）
结构
晶体管由三部分掺杂程度不同的半导体制成，两种不同掺杂物之间的边界形成PN结，故有NPN型和PNP型。它有三个对外端点（称之为极）。
特性
当晶体管工作于线性区时，就成为“放大器”。常用于模拟电路。
当晶体管要么完全关闭要么完全导通时，就称为“开关”。常用于数字电路。
分类
晶体管主要分两类：双极性结型晶体管（Bipolar Junction Transistor, BJT ）（俗称三极管）和场效应管（Field Effect Transistor, FET）（也叫单极性晶体管）。
BJT工作时，电子和空穴两种载流子都在流动；FET工作时，只有单一种类的载流子在流动。
BJT
BJT的三个极为射极（Emitter）、基极（Base）和集极（Collector）。
射极到基极的微小电流，会使得射极到集极之间的阻抗改变，从而改变流经的电流。即基极-发射极电流控制集电极-发射极电流（也可以看成电压控制）。
在放大区内，可以近似认为：前者为恒定值，后者为前者的若干倍，晶体管起电流放大作用。
NPN型
箭头（表示发射极电流方向）指向外侧，即从基极指向发射极。
现在使用的BJT大部分是NPN型。
根据发射结（基极-发射极）和集电结（基极-集电极）的偏置情况定义工作区：
- 正向放大区/放大区（集电极-发射极电流与基极-发射极电流近似成线性关系）：发射结正向偏置，集电结反向偏置;
- 反向放大区（几乎不用）：发射极反向偏置，集电结正向偏置；
- 饱和区（可在数字逻辑中表示高电平）：两个PN结均正向偏置；
- 截止区（可在数字逻辑中表示低电平）：两个PN结均反向偏置；
- 突崩溃：集电结反向偏置电流过大，PN结被击穿。
PNP型
箭头指向内侧，即从发射极指向基极。
PNP型的工作区的电压描述与NPN型相反。
三种放大器结构
共射极
基极作为输入端，集极作为输出端，射极为共用端（即接地，或接电源）。类似FET的共源极。
通常用于功率放大器、射频电路、低噪音放大器。
共基极
即基极接地（或接电源）。类似FET的共闸极。
通常用于电流缓冲器、电压放大器。不常用于低频电路，常用于高频电路。
共集极
即集电极接地（或接电源）。类似FET的共漏极。
通常用于电压缓冲器、负反馈放大器。
FET
实用的器件是结型场效应晶体管（Junction gate Field- Effect Transistor，JFET）和金属氧化物半导体场效应晶体管（Metal-Oxide-Semiconductor FET, MOSFET）。二者原理相同，但前者使用PN结，后者使用肖特基结（金属与半导体之间的结）。
FET的三个极是栅极（Gate）、漏极（Drain）、源极（Source）（对应BJT的B、C、E）。除JFET外，所有FET都有第四个极，被称为体（body）、基（base）、块体（bulk）或衬底（substrate）。这个第四极可以将FET调制至运行。
JFET
JFET分为N沟道（N-channel）和P沟道（P-channel）两种。
结构和原理
一个N沟道JFET是被P型半导体环绕的N型半导体。Source与Drain之间为N通道，它与Gate的P区形成PN结。Gate起控制作用。
Up为夹断电压。夹断后，相当于一个恒流源（I_DSS）。
符号
箭头表示沟道和栅极形成的PN结的极性（从P指向N），也是正向偏压下的电流方向。
MOSFET
MOSFET分为NMOSFET和PMOSFET。还可以分为增强型和耗尽型。
MOSFET在概念上属于绝缘闸极场效电晶体（Insulated-Gate Field Effect Transistor, IGFET）。IGFET多指MOSFET。
结构和原理
MOSFET除了Source、Drain和Gate外，还有Body。
MOSFET的核心是位于中央的MOS电容，左右两侧是Source和Drain。
MOS电容的结构是“金属（常用多晶硅取代）-氧化物（SiO2）-半导体”，其中氧化物相当于电容器中的介电质。
工作区
根据在MOSFET三个极施加的偏置电压的不同，有三种工作模式。以增强型NMOS为例：
当 |VGS| < |Vth| 时，处于截止区，不导通。|VGS| 为Gate到 Source的偏压差，|Vth| 为材料的临界电压；
当 VGS > Vth 且 VGD > Vth 时，处于线性区，相当于一个压控电阻，电流-电压有线性关系；
当 VGS > Vth 且 VGD < Vth 时，处于饱和区。
符号
将虚线改成实线就是耗尽型MOSFET。
⭐️逻辑电路
BJT逻辑电路有TTL（Transistor-Transistor Logic，晶体管-晶体管逻辑）和ECL（Emitter Coupled Logic，发射极耦合逻辑），MOSFET的逻辑电路是CMOS（Complementary Metal- Oxide- Semiconductor，互补式金属氧化物半导体）。
TTL
TTL是由晶体管、二极管和电阻构成的数字集成电路。最常见的是74系列。
TTL速度快，CMOS速度慢，但省电，成本比TTL低。后来CMOS的发展超越了TTL。目前TTL主要应用于教育或是较简单的数字电路。
CMOS
CMOS由一对NMOS和PMOS构成。
CMOS只有在切换启动与关闭时才消耗能量。
ECL
ECL的速度很快。摆幅小，抗干扰能力弱。
图中第一部分为开关，实现“或/或非”功能；第二部分为参考电压源，实现温度补偿功能；第三部分为射极跟随器，实现输出及隔离功能。
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