晶体管 - 概述
了解了单个 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。如果将另一种 P 型材料或 N 型材料添加到单个 PN 结，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门。
晶体管的用途
晶体管充当放大器，其中必须增加信号强度。
晶体管还充当开关，以在可用选项之间进行选择。
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。这种连接类型提供两种类型的晶体管。它们是PNP和NPN，这意味着两个P型之间的N型材料，另一种是两个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。
发射极
上图结构的左侧可以理解为发射极。
它具有中等尺寸并且重掺杂，因为其主要功能是供应一定数量的多数载流子，即电子或空穴。
由于它会发射电子，因此被称为发射极。
这简单地用字母E表示。
基极
上图中间的材料是基极。
这是薄且轻掺杂。
其主要功能是将多数载流子从发射极传递到集电极。
这用字母B表示。
集电极
上图右侧的材料可以理解为集电极。
其名称暗示了其收集载流子的功能。
其尺寸比发射极和基极稍大。它是中度掺杂。
这用字母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耗散更大的功率，因此它被做得很大。由于发射极和集电极的特定功能，它们不可互换。因此，在使用晶体管时，始终要记住端子。
在实际晶体管中，发射极引线附近有一个凹口，以便识别。可以使用万用表区分 PNP 和 NPN 晶体管。下图显示了不同实际晶体管的外观。
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
众所周知，晶体管是两个二极管的组合，因此这里有两个结。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。
偏置通过提供电源来控制电路的运行。两个 PN 结的功能都是通过一些直流电源向电路提供偏置来控制的。下图显示了晶体管的偏置方式。
通过查看上图，可以理解
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，发射极基极结始终正向偏置，因为发射极电阻非常小。集电极基极结是反向偏置，其电阻稍高。在发射极结处施加较小的正向偏置就足够了，而在集电极结处必须施加较大的反向偏置。
上述电路中指示的电流方向也称为常规电流，是空穴电流的运动，其与电子电流相反。
PNP 晶体管的工作原理
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，而集电极-基极结反向偏置。
电压 VEE 在发射极处提供正电位，其排斥 P 型材料中的空穴，这些空穴穿过发射极-基极结，到达基极区域。有极低比例的空穴与 N 区的自由电子重新结合。这提供了极低的电流，构成基极电流 IB。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。该电流缓慢增加，电子少数电流流过发射极，其中进入 VEE 正极的每个电子都被空穴取代，并向发射极结移动。这构成了发射极电流IE。
因此我们可以理解−
PNP晶体管中的传导是通过空穴进行的。
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 晶体管的工作原理
NPN 晶体管的工作原理可以通过下图来解释，其中发射极-基极结正向偏置，而集电极-基极结反向偏置。
电压 VEE 在发射极处提供负电位，从而排斥 N 型材料中的电子，这些电子穿过发射极-基极结，到达基极区。在那里，极低比例的电子与 P 区的自由空穴重新结合。这提供了极低的电流，构成基极电流 IB。剩余的空穴穿过集电极-基极结，构成集电极电流IC。
当电子从集电极端子伸出并进入电池正极时，来自电池负极VEE的电子进入发射极区。这种流动慢慢增加，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。
- 最适合低功耗应用。
- 更小更轻。
- 比真空管机械强度更高。
- 不需要像真空管那样进行外部加热管。
- 非常适合与电阻器和二极管集成以生产 IC。
它们有一些缺点，例如由于功耗较低，它们不能用于高功率应用。它们的输入阻抗较低，并且它们依赖于温度。
