真空管和晶体管的区别

真空管和晶体管都是电子开关器件，用于各种电子设备和电路，例如计算机、通信系统、电源、电视、收音机、放大器等。然而，它们在技术和操作方面存在显著差异。

在本文中，我们将重点介绍区分真空管和晶体管的所有要点。让我们从真空管和晶体管的一些基本知识开始。

什么是真空管？

真空管是一种电子器件，它利用密封玻璃管内的真空来控制电路中的电流流动。从功能上讲，真空管基本上是现代晶体管的早期版本。

真空管的一个实际例子是阴极射线管 (CRT)，它曾用于早期的电视和计算机显示器。英国物理学家约翰·安布罗斯·弗莱明于1904年发明了真空管，它是当时所有电子设备的基本开关组件。

真空管由两个电极组成，即阴极和阳极，它们被封闭在一个密封的玻璃管中，所有空气都被排出，即管内是真空状态。当施加电位差时，阴极产生电子，阳极收集这些电子。真空管的一个主要缺点是它需要一个加热元件来产生电子，因此它消耗大量的功率并很快烧坏。

尽管真空管并没有完全过时，它们仍在广播电台、超高频电视电台、音频放大器等设备中使用。

什么是晶体管？

晶体管是一种三端半导体电子器件，用于各种电子电路中的开关用途。

晶体管是大多数现代电子系统中的关键组件。它主要充当电子开关和放大器。晶体管是由三位美国物理学家约翰·巴丁、沃尔特·布拉顿和威廉·肖克利于1947年发明的。

典型的晶体管由三层半导体组成，其中一层P型或N型半导体分别夹在三层N型或P型半导体之间。金属导体连接到三层中的每一层，形成晶体管的端子。因此，晶体管有三个端子，即发射极、基极和集电极。

根据结构或层叠加顺序的不同，晶体管分为两种类型：NPN型晶体管和PNP型晶体管。晶体管广泛应用于许多电子设备，例如计算机、电视、智能手机、电源、稳压器、各种测量设备等。

真空管和晶体管的区别

正如我们已经讨论的那样，真空管和晶体管都执行相同的开关功能，即控制电路中的电流流动。然而，它们在许多方面都不同；真空管和晶体管的主要区别列在下表中：

差异依据 真空管 晶体管
定义 真空管是一种电子器件，它使用密封的玻璃管和内部真空来控制电路中电流的流动。 晶体管是一种三端半导体电子器件，用于调节电子信号。
构造 真空管由阴极、阳极组成，密封在气密的玻璃管中。管内形成真空。 晶体管由三层半导体材料组成，它们叠加在一起形成两个PN结。每一层都有一个连接线，称为端子，因此共有三个端子，即发射极、基极和集电极。
载流子 在真空管中，电子是唯一负责导电的载流子。 在晶体管中，存在两种类型的载流子，即电子和空穴。
载流子的发射和流动 在真空管中，电子由阴极加热产生，并流向阳极。 在晶体管中，载流子由发射极发射，并流向集电极。
原理 真空管的工作原理是热电子发射，即加热的金属阴极产生载流子，即电子。 晶体管的工作原理是固态物理学，即载流子由半导体效应产生。
功耗 真空管消耗大量的功率。 晶体管的功耗较低。
功率损耗 在真空管中，大量的功率以热量的形式损耗。 在晶体管中，以热量形式损耗的功率较少。
物理尺寸 真空管尺寸较大。 晶体管的尺寸相对较小。
便携性 使用真空管的设备便携性较差。 使用晶体管的设备易于携带。
电压 真空管需要高压电源。 晶体管需要低压电源。
机械强度 由于真空管使用玻璃管，因此其机械强度较低。 晶体管的机械强度比真空管强。
效率 真空管的效率相对较低。 与真空管相比，晶体管的效率非常高。
电压增益 对于真空管，电压增益较低。 晶体管具有较高的电压增益。
输入阻抗 真空管具有高输入阻抗。 晶体管具有低输入阻抗。
温度的影响 温度变化会略微影响真空管的性能。 温度变化会极大地影响晶体管的性能。
适用于小信号电路 由于功率损耗大，真空管不太适合小信号电路。 晶体管非常适合小信号电路，因为它们的效率比真空管高。
寿命 真空管的寿命较短，最多可达数千小时。 晶体管的寿命相对较长，可达数年。
在集成电路中的制造 真空管不能与其他元件集成以形成集成电路。 晶体管可以集成以形成集成电路。
开关时间 真空管的开关时间较长，即真空管在接通时不会立即工作，因为它需要一些时间才能使阴极变热。 晶体管的开关时间较短，接通时会立即开始工作。
更换 设备用户可以轻松更换真空管。 晶体管的更换相对较难，因为它焊接在电路板上。
成本 真空管的成本较高。 晶体管是低成本器件。

结论

真空管和晶体管都执行几乎相同的功能。真空管和晶体管之间最显著的区别在于，真空管用于大功率应用，而晶体管用于低功率应用。

更新于：2022年8月22日

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