结型晶体管

不久之后，他的同事约翰巴丁而且沃尔特·h·布拉顿发明了点式接触装置，贝尔实验室物理学家威廉·b·肖克利认识到这些整流特性也可用于制造结型晶体管。在1949年的一篇论文中，肖克利解释了这些连接背后的物理原理，并展示了如何在三层结构中使用它们n-p-n或p-n-p-可以作为固态的设备放大器或开关。电流会从一端流到另一端，而施加在内层的电压决定了多少当前的在任何特定的时刻匆匆而过。在n-p-n例如，结型晶体管，电子从一个开始n-层通过内部p-层到另一层n层。因此，应用于内部基础层的微弱电信号将调节流经整个设备的电流。为了使电流流动，一些电子必须在空穴存在的情况下短暂存活;为了达到第二n-层，它们不能全部结合与孔p层。在肖克利第一次出现的时候，这种两极运作并不明显构思他的结型晶体管。实验越来越纯晶体硅和锗显示它确实发生了，使双极结晶体管成为可能。

为了实现双极操作，它还有助于基底层变窄，以便电子(在n-p-n晶体管)和孔(在p-n-p)在它们相反的数量面前不需要走很远。窄基层也促进结型晶体管的高频工作:基层越窄，工作频率越高。正如本节所述，这是20世纪50年代人们对发展扩散基极晶体管如此感兴趣的主要原因硅晶体管．微米厚的基片使得晶体管的工作频率首次超过100兆赫(每秒1亿次循环)。

MOS-type晶体管

类似的原则也适用于金属氧化-半导体但在这里，源极和漏极之间的距离在很大程度上决定了工作频率。在一个n以-沟道MOS (NMOS)晶体管为例，其源极和漏极是两个n类型的区域已经建立在一块p型半导体，通常硅．除了金属引线接触这些区域的两点外，整个半导体表面都覆盖着一层绝缘氧化层。通常是金属门铝，沉积在源极和漏极间隙上方的氧化层上。如果栅极上没有电压(或负电压)，它下面的半导体材料将包含多余的空穴，很少有电子能够穿过空隙，因为两者之一p-n路口会挡住他们的去路。因此，除了不可避免的泄漏电流外，没有电流在这种配置中流动。如果栅极电压为正，则电压为零电场会穿透氧化层，将电子吸引到栅极正下方的硅层(通常称为反转层)。一旦这个电压超过一个特定阈值值，电子将开始容易流动之间的源和漏。晶体管打开了。

类似的行为发生在p-沟道MOS晶体管，其中源极和漏极为p型区形成于n型半导体材料。在这里，高于阈值的负电压会在栅极下面产生一层空穴(而不是电子)，并允许电流从源流到漏流。对于这两个n声道输出,p-通道MOS(也称为NMOS和PMOS)晶体管，工作频率在很大程度上取决于电子或空穴在半导体材料中漂移的速度除以从源到漏的距离。由于电子通过硅的迁移率大约是空穴的三倍，NMOS晶体管可以在比PMOS晶体管更高的频率下工作。源极和漏极之间的小距离也促进了高频率的操作，人们已经投入了大量的努力来缩短这一距离。

在20世纪60年代，Frank Wanlass飞兆半导体公司认识到NMOS和PMOS晶体管的组合在待机工作时只会产生极小的电流——只有微小的、不可避免的泄漏电流。这些CMOS，或互补金属氧化物半导体，晶体管电路只有当门电压超过某个阈值和电流从源流到漏极时才会消耗大量的功率。因此，它们可以作为非常低功耗的器件，通常比等效的双极结晶体管低一百万倍。与他们一起固有的简单的制造，这一特点的CMOS晶体管已使他们的自然选择制造业微芯片如今，它在一个比指甲还小的表面上塞满了数百万个晶体管。在这种情况下，废热产生的组件的电力消费必须保持在绝对最低限度，否则薯条就会融化。

场效应晶体管

另一种单极晶体管叫做金属半导体场效应晶体管(MESFET)，特别适合于微波以及其他高频应用，因为它可以从半导体高的材料电子不支持绝缘氧化物表面层的移动器件。这些包括复合半导体如锗硅和镓砷化物。MESFET的结构很像MOS晶体管，但在栅极和底层传导通道之间没有氧化层。相反，栅极与通道进行直接的整流接触，通道通常是一层薄薄的薄膜n一种由绝缘衬底支撑的半导体。栅极上的负电压会引起电流耗尽层就在它下面，它限制了电子在源极和漏极之间的流动。这个装置就像一个电压控制装置电阻器；如果栅极电压足够大，它几乎可以完全阻断这种流。相反，栅极上的正电压鼓励电子遍历英吉利海峡。

为了进一步提高MESFET的性能，被称为异质结场效应晶体管的先进器件已经开发出来p-n连接是建立在两种稍有不同的半导体材料之间，如砷化镓和铝砷化镓。通过适当控制两种物质中的杂质，可以在它们的界面处形成高导电性通道，促进电子通过通道。如果一个半导体是一种高纯度的材料，它的电子迁移率可以很大，从而导致这种晶体管的高工作频率。(例如，砷化镓的电子迁移率是砷化镓的五倍硅)。异质结mesfet越来越多地用于微波应用，如移动电话系统。