真空管和電晶體的區別

真空管和電晶體都是電子開關器件，用於各種電子裝置和電路，例如計算機、通訊系統、電源、電視、收音機、放大器等。然而，它們在技術和操作方面存在顯著差異。

在本文中，我們將重點介紹區分真空管和電晶體的所有要點。讓我們從真空管和電晶體的一些基本知識開始。

什麼是真空管？

真空管是一種電子器件，它利用密封玻璃管內的真空來控制電路中的電流流動。從功能上講，真空管基本上是現代電晶體的早期版本。

真空管的一個實際例子是陰極射線管 (CRT)，它曾用於早期的電視和計算機顯示器。英國物理學家約翰·安布羅斯·弗萊明於1904年發明了真空管，它是當時所有電子裝置的基本開關元件。

真空管由兩個電極組成，即陰極和陽極，它們被封閉在一個密封的玻璃管中，所有空氣都被排出，即管內是真空狀態。當施加電位差時，陰極產生電子，陽極收集這些電子。真空管的一個主要缺點是它需要一個加熱元件來產生電子，因此它消耗大量的功率並很快燒壞。

儘管真空管並沒有完全過時，它們仍在廣播電臺、超高頻電視電臺、音訊放大器等裝置中使用。

什麼是電晶體？

電晶體是一種三端半導體電子器件，用於各種電子電路中的開關用途。

電晶體是大多數現代電子系統中的關鍵元件。它主要充當電子開關和放大器。電晶體是由三位美國物理學家約翰·巴丁、沃爾特·布拉頓和威廉·肖克利於1947年發明的。

典型的電晶體由三層半導體組成，其中一層P型或N型半導體分別夾在三層N型或P型半導體之間。金屬導體連線到三層中的每一層，形成電晶體的端子。因此，電晶體有三個端子，即發射極、基極和集電極。

根據結構或層疊加順序的不同，電晶體分為兩種型別：NPN型電晶體和PNP型電晶體。電晶體廣泛應用於許多電子裝置，例如計算機、電視、智慧手機、電源、穩壓器、各種測量裝置等。

真空管和電晶體的區別

正如我們已經討論的那樣，真空管和電晶體都執行相同的開關功能，即控制電路中的電流流動。然而，它們在許多方面都不同；真空管和電晶體的主要區別列在下表中：

差異依據 真空管 電晶體
定義 真空管是一種電子器件，它使用密封的玻璃管和內部真空來控制電路中電流的流動。 電晶體是一種三端半導體電子器件，用於調節電子訊號。
構造 真空管由陰極、陽極組成，密封在氣密的玻璃管中。管內形成真空。 電晶體由三層半導體材料組成，它們疊加在一起形成兩個PN接面。每一層都有一個連線線，稱為端子，因此共有三個端子，即發射極、基極和集電極。
載流子 在真空管中，電子是唯一負責導電的載流子。 在電晶體中，存在兩種型別的載流子，即電子和空穴。
載流子的發射和流動 在真空管中，電子由陰極加熱產生，並流向陽極。 在電晶體中，載流子由發射極發射，並流向集電極。
原理 真空管的工作原理是熱電子發射，即加熱的金屬陰極產生載流子，即電子。 電晶體的工作原理是固態物理學，即載流子由半導體效應產生。
功耗 真空管消耗大量的功率。 電晶體的功耗較低。
功率損耗 在真空管中，大量的功率以熱量的形式損耗。 在電晶體中，以熱量形式損耗的功率較少。
物理尺寸 真空管尺寸較大。 電晶體的尺寸相對較小。
便攜性 使用真空管的裝置便攜性較差。 使用電晶體的裝置易於攜帶。
電壓 真空管需要高壓電源。 電晶體需要低壓電源。
機械強度 由於真空管使用玻璃管，因此其機械強度較低。 電晶體的機械強度比真空管強。
效率 真空管的效率相對較低。 與真空管相比，電晶體的效率非常高。
電壓增益 對於真空管，電壓增益較低。 電晶體具有較高的電壓增益。
輸入阻抗 真空管具有高輸入阻抗。 電晶體具有低輸入阻抗。
溫度的影響 溫度變化會略微影響真空管的效能。 溫度變化會極大地影響電晶體的效能。
適用於小訊號電路 由於功率損耗大，真空管不太適合小訊號電路。 電晶體非常適合小訊號電路，因為它們的效率比真空管高。
壽命 真空管的壽命較短，最多可達數千小時。 電晶體的壽命相對較長，可達數年。
在積體電路中的製造 真空管不能與其他元件整合以形成積體電路。 電晶體可以整合以形成積體電路。
開關時間 真空管的開關時間較長，即真空管在接通時不會立即工作，因為它需要一些時間才能使陰極變熱。 電晶體的開關時間較短，接通時會立即開始工作。
更換 裝置使用者可以輕鬆更換真空管。 電晶體的更換相對較難，因為它焊接在電路板上。
成本 真空管的成本較高。 電晶體是低成本器件。

結論

真空管和電晶體都執行幾乎相同的功能。真空管和電晶體之間最顯著的區別在於，真空管用於大功率應用，而電晶體用於低功率應用。

更新於：2022年8月22日

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