晶体管 - 概述
了解单个 PN 结（或简单的二极管）的详细信息后，让我们尝试进行两个 PN 结连接。如果在单个PN结上添加另一种P型材料或N型材料，则会形成另一个结。这种结构简称为晶体管。
晶体管是一种三端半导体器件，可调节电流或电压并充当信号的开关或栅极。
晶体管的用途
晶体管充当放大器，必须增加信号强度。
晶体管还充当在可用选项之间进行选择的开关。
它还调节信号的输入电流和电压。
晶体管的结构细节
晶体管是一种三端固态器件，由两个二极管背对背连接而成。因此它有两个 PN 结。从其中存在的三种半导体材料中引出三个端子。这种类型的连接提供两种类型的晶体管。它们是PNP和NPN，分别表示介于两个P型之间的N型材料，另一种是介于两个N型之间的P型材料。
下图显示了晶体管的基本结构
从晶体管引出的三个端子表示发射极、基极和集电极端子。它们的功能如下所述。
发射器
上图所示结构的左侧可以理解为Emitter。
它具有适中的尺寸并且是重度掺杂的，因为其主要功能是提供许多多数载流子，即电子或空穴。
由于它发射电子，因此被称为发射器。
这仅用字母E表示。
根据
上图中中间的材质就是Base。
这是薄且轻掺杂的。
其主要功能是将多数载流子从发射极传递到集电极。
这由字母B表示。
集电极
上图中右侧的材质可以理解为一个Collector。
它的名字就暗示了它收集载体的功能。
它的尺寸比发射极和基极稍大一些。它是适度掺杂的。
这由字母C表示。
PNP和NPN晶体管的符号如下所示。
上图中的箭头表示晶体管的发射极。由于晶体管的集电极必须消耗更大的功率，因此它被做得很大。由于发射极和集电极的特定功能，它们不能互换。因此，在使用晶体管时始终要牢记端子。
在实用的晶体管中，发射极引线附近有一个凹口用于识别。PNP 和 NPN 晶体管可以使用万用表来区分。下图显示了不同的实用晶体管的外观。
到目前为止，我们已经讨论了晶体管的结构细节，但要了解晶体管的工作原理，首先我们需要了解偏置。
晶体管偏置
我们知道晶体管是两个二极管的组合，因此这里有两个结点。由于一个结位于发射极和基极之间，因此称为发射极-基极结，同样，另一个结称为集电极-基极结。
偏置是通过提供电源来控制电路的操作。两个 PN 结的功能是通过某些直流电源向电路提供偏置来控制的。下图显示了晶体管如何偏置。
看了上图就明白了
N型材料提供负电源，P型材料提供正电源，使电路正向偏置。
N型材料提供正电源，P型材料提供负电源，使电路反向偏置。
通过施加电源，发射极基极结始终处于正向偏置，因为发射极电阻非常小。集电极基极结反向偏置，其电阻稍高。在发射极结处，小的正向偏压就足够了，而在集电极结处必须施加高的反向偏压。
上述电路中所示的电流方向，也称为常规电流，是与电子电流相反的空穴电流的运动。
PNP晶体管的操作
PNP 晶体管的工作原理可以通过查看下图来解释，其中发射极-基极结正向偏置，集电极-基极结反向偏置。
电压V EE在发射极提供正电势，其排斥P型材料中的空穴，并且这些空穴穿过发射极-基极结到达基极区域。空穴与 N 区自由电子重新结合的百分比非常低。这提供了构成基极电流I B的非常低的电流。剩余的空穴穿过集电极-基极结，构成集电极电流IC，即空穴电流。
当空穴到达集电极端子时，来自电池负极端子的电子填充集电极中的空间。该流量缓慢增加，少数电子电流流过发射极，其中进入V EE正极端子的每个电子通过向发射极结移动而被空穴取代。这构成了发射极电流I E。
因此我们可以理解 -
PNP 晶体管中的传导是通过孔进行的。
集电极电流略小于发射极电流。
发射极电流的增加或减少会影响集电极电流。
NPN晶体管的操作
NPN 晶体管的工作原理可以通过查看下图来解释，其中发射极-基极结正向偏置，集电极-基极结反向偏置。
电压V EE在发射极提供负电势，该负电势排斥N型材料中的电子，并且这些电子穿过发射极-基极结到达基极区域。在那里，电子与 P 区自由空穴重新结合的比例非常低。这提供了构成基极电流I B的非常低的电流。剩余的空穴穿过集电极-基极结，构成集电极电流I C。
当电子离开集电极端子并进入电池的正极端子时，来自电池V EE的负极端子的电子进入发射极区域。该电流缓慢增加，电子电流流过晶体管。
因此我们可以理解 -
NPN 晶体管中的传导是通过电子进行的。
集电极电流高于发射极电流。
发射极电流的增加或减少会影响集电极电流。
晶体管的优点
使用晶体管有很多优点，例如 -
- 高电压增益。
- 较低的电源电压就足够了。
- 最适合低功率应用。
- 体积更小、重量更轻。
- 机械强度比真空管更强。
- 不需要像真空管那样的外部加热。
- 非常适合与电阻和二极管集成生产IC。
存在一些缺点，例如由于功耗较低，它们不能用于高功率应用。它们具有较低的输入阻抗并且与温度相关。