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清华教授不说破的真相:三极管本质是电压器件

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发表于 昨天 20:32 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 纯今 于 2025-8-17 21:18 编辑

清华教授不说破的真相:三极管本质是电压器件

β系数的骗局:英文授课如何拆穿"电流控制"神话

从transistor到三极管:一个翻译丢失的关键信息

为什么清华微电子课坚持用英文?三极管命名的启示

被中文教科书掩盖的半导体真相:电压才是幕后主因

电压还是电流?教科书没告诉你的三极管真相

传统教科书将BJT三极管定义为电流控制器件,核心依据是电流放大系数β。但在清华大学的微电子专业课堂上,教授们选择直接用英文讲授核心理论,这不仅是为了与国际接轨,更是让学生跳过翻译偏差,直击器件物理本质。

这种教学方式揭示了一个关键事实:β只是工程简化模型,而三极管的工作机制,本质上仍是电场(电压)驱动载流子运动。当学生看到"transconductance"(跨导)而非"current gain"(电流增益)时,对器件原理的理解反而更纯粹。

1947年,贝尔实验室的肖克利小组发明了三极管,但它的名字却来自语言天才约翰·皮尔斯(John Pierce)。这位"通讯卫星之父(通讯卫星的英文词汇由他创造)"将transconductance(跨导:电压控制电流的能力)、varistor(压敏电阻)和后缀-or(表示器件,如resistor)组合成了transistor。这个命名直接暴露了其电压敏感特性。相比之下,中文"晶体管"或"三极管"受限于语言结构,只能从材料或形态命名。因为,总不能命名为通过电压调控输出电流的器件,这么一个冗长的中文名。

从半导体物理看:基区电场的建立(电压)调制载流子浓度梯度(因),载流子扩散形成电流(果),β只是描述输入/输出电流关系的比例系数。这就像"函数"(function)一词的双重含义:数学中的因果关系,与宴会中的程序性。没有电压变化的"电流控制",如同没有流程的聚餐,那叫吃饭,不是宴会function的本意。19世纪末,"函数(function)"一词才从日本汉语引入中文,其英文原意既指数学关系,也指"宴会"。电流是电压与电阻的函数,就暴露电压是主因,而不可能是电流控制电流。

这体现了所有模型都是错误的,不过有时候有用的说法

当清华教授用英文讲解"transconductance"时,学生瞬间理解英语词根trans-(跨越)、conduct-(传导)直接关联物理图像,而中文"跨导"需要额外解释"跨"指输入输出端,"导"指电导。这印证了给晶体管起名字的皮尔斯的智慧:某些科学概念在原语言中本就自带解释力。

至此,你是不是觉得不仅中文博大精深,其实,不同语言在不同的领域都有各自的博大精深







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发表于 昨天 21:14 | 显示全部楼层
专家来指点了。
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发表于 昨天 21:29 | 显示全部楼层
清华教授不说破的真相:三极管本质是电压器件 ------ 照这么说:电子管是什么器件?
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发表于 昨天 21:32 | 显示全部楼层
不把脊梁骨打断誓不罢休
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发表于 昨天 21:52 | 显示全部楼层
说的也没错,因为电流的前提是必须有电压(电势差)存在,BJT因为其输入阻抗低,因此其基极电流不被忽略,且基极电流变化时的电压变化不大。因此大家默认它是个电流控制元件。
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 楼主| 发表于 昨天 21:56 | 显示全部楼层
sun108512 发表于 2025-8-17 21:29
清华教授不说破的真相:三极管本质是电压器件 ------ 照这么说:电子管是什么器件? ...

电子管是"显性"的电压控制器件
晶体管是"隐性"的电压控制器件(但教科书常简化为电流控制)
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发表于 昨天 22:05 | 显示全部楼层
这个怎么说都可以,毕竟电压和电流是成对出现的,只是哪个数值大一些而已。
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 楼主| 发表于 昨天 22:17 | 显示全部楼层
fsnhtan 发表于 2025-8-17 21:32
不把脊梁骨打断誓不罢休

你说的没错,要不清华怎么叫留美预科班

美国有两个清华同学会,另一个是一直拿庚子赔款坐落在台湾的清华大学

LinkedIn(领英)的关键词搜索,如输入“SpaceX + Tsinghua University”时,显示有1022名清华毕业生在SpaceX工作

所以,我不认为是漫长的封建社会等原因,而是汉字这语言,无论如何发展不出来科学,比如最简单的函数表达式,还有方程式,方块字你怎么整,抽象思维受到了先天限制

函数这两个汉字都认识,而function这个词的翻译,居然还是从日语汉字引进的

华为内部管理系统,我在华为员工的电脑见过,全英文,根本不用中文

大厂软件项目的变量,一定不是拼音,一定用英文。这是英文的先天优势

文中,我没说的是长文,中文有优势,相同意思,中文更简练

字越少,中文信息量越低,例子就是Transistor
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 楼主| 发表于 昨天 22:20 | 显示全部楼层
2n3055 发表于 2025-8-17 21:52
说的也没错,因为电流的前提是必须有电压(电势差)存在,BJT因为其输入阻抗低,因此其基极电流不被忽略, ...

你所表达的就是一位科学家说的理念的科普

所有模型都是错误的,不过有时候有用
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 楼主| 发表于 昨天 22:25 | 显示全部楼层
heju 发表于 2025-8-17 22:05
这个怎么说都可以,毕竟电压和电流是成对出现的,只是哪个数值大一些而已。 ...

你我玩BJT确实怎么说都行

高等学府按照肖克利方程来讲,必须阐述是Transistor本意

我们当故事听就行了
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发表于 昨天 22:32 | 显示全部楼层
个人浅见:半导体本质上还是阻性器件,然后呈电压控制和电流控制两种状态,说白了还是截止-放大特性-导通三状态,为啥分电压和电流控制呢,还是因为控制极需要的能量不同,理论上电压控制型器件也是和电流相关不过需求很小基本微不可见.
作为应用型人员更多应该理解三极管工作状态,就是在什么状态呈现什么结果,需要什么结果那设计什么状态,把这个理解透彻了也就是我常说的悟了那做三极管应用就不难,这个也是模电基础其中之一.
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发表于 昨天 22:56 | 显示全部楼层
学过半导体物理器件、固体物理的都不会有楼主这种疑惑,一体两面,推导仿真过程是电势、载流子浓度、掺杂与具体器件结构的综合。利用COMSOL(可申请试用)可以模拟不少简单器件的物理模型,对于什么是初始条件会有更深刻的理解。然而模型的建立必然是为了运用,如果有简单表达,自然会采用简洁表达便于绝大部分人理解并快速运用,这是理论服务实践。对于复杂或逼近真实场景的模型,专业器件厂商会有提供器件模型供几大主流仿真软件直接使用。
如果纠结模型推导,那每个人都得读个研究生或是自学半导体器件物理,某种意义也是人力资源的浪费。当你纠结这个问题时,意味着你想应聘半导体相关企业的器件设计岗位,这一岗位对学历、学科以及项目经历要求不低,需要多年细致学习,不能苛求人人都会,因为这一岗位也是服务于模拟或数字电路的生产制造(重资产轻人力),脱离产线或是技术专利都是学究纸上谈兵几无回报。绝大部分用户根据厂家如实(但愿)提供的技术手册中的参数与特性曲线就够了。
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 楼主| 发表于 昨天 23:21 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
本帖最后由 纯今 于 2025-8-17 23:29 编辑
603599910 发表于 2025-8-17 22:32
个人浅见:半导体本质上还是阻性器件,然后呈电压控制和电流控制两种状态,说白了还是截止-放大特性-导通三状 ...


你说的没错,低频电路应用,尤其专科生,就是按你说的去要求的

我只是从另一个角度去写,把三极管命名的故事,Functon如何通过日语汉字引进晚清,对比了中英文特点,主要打击就中文博大精深的怪论,反正中文就博大精深啦

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 楼主| 发表于 昨天 23:27 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
mask2arm 发表于 2025-8-17 22:56
学过半导体物理器件、固体物理的都不会有楼主这种疑惑,一体两面,推导仿真过程是电势、载流子浓度、掺杂与 ...

大神,我写的东西,目标不是你这种学术研究,我锻炼的是从另一个角度去写,把三极管命名的故事,Functon如何通过日语汉字引进晚清,对比了中英文特点,主要潜移默化不要认为中文就博大精深,而是每种语言在各自领域都可能博大精深
您的文字,让我了解得更多,谢谢!
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发表于 昨天 23:55 | 显示全部楼层
本帖最后由 mask2arm 于 2025-8-18 00:09 编辑
纯今 发表于 2025-8-17 23:27
大神,我写的东西,目标不是你这种学术研究,我锻炼的是从另一个角度去写,把三极管命名的故事,Functon ...


实际上平时都用字母缩写代替,平时用哪种语言只是习惯,不造成误解就行。

另外楼主可以了解一下公元一世纪的《九章算术》第八章 方程:


为避免简体化等偏差,特意查了下电子版,写明了注释版本和修订者朝代。


虽然距离函数符号运算有差距,也能解决部分现实问题了,个人觉得距离函数概念只是一步之遥;如今各处流行的阿拉伯数字也是因为符号便捷高效被广泛采纳;能被广泛使用拥有市场的才是好技术。

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 楼主| 发表于 1 小时前 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
本帖最后由 纯今 于 2025-8-18 00:19 编辑
mask2arm 发表于 2025-8-17 23:55
实际上平时都用字母缩写代替,平时用哪种语言只是习惯,不造成误解就行。

另外楼主可以了解一下公元一世 ...


感谢你提供了古代线装书的原版复印件,可以看出这很不好理解,不是用字母来代表的抽象化的表达,反而,为我提供了佐证。拼音文字确实在逻辑学抽象思维方面有先天的优势,无法否定!此外

古义不同:当时的“方程”指“线性方程组”,而非现代意义上的“方程”。其本义是“方形的程式”(“方”指排列成矩形,“程”指计算或步骤),即通过摆算筹列出的线性方程组(如三元一次方程组)。

19世纪西方数学传入后,李善兰等学者用“方程”翻译英文“equation”(等式),赋予其现代含义。九章算术中的方程没有现今的这个等式的意思,没有的

意思也就是说九章算术那个时代的中文方程绝对没有达到今天方程的这个内涵
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发表于 1 小时前 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
重要的是实际应用。
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