晶体三极管

阡陌

晶体三极管（Transistor），也称为晶体管、三极管、半导体三极管、双极型晶体管。是在一块半导体基片上制作两个相距很近的 PN 结，两个 PN 结把整块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有 PNP 和 NPN 两种。发射区与基区之间形成的 PN 结称为发射结，而集电区与基区形成的 PN 结称为集电结，三条引线分别称为发射极 E（Emitter）、基极 B（Base）和集电极 C （Collector）。

在三极管符号中有一个箭头，箭头画在发射极 E，总是指向 N 区（N 型半导体），这是用来区分电路符号是 NPN（从基极指向射极）还是 PNP（从射极指向基极）的。

晶体三极管是电流型控制器件，而场效应晶体管则是电压型控制器件。

以上图的 NPN 三极管为例来讲。在制造三极管时，有意识地使发射区的多数载流子浓度大于基区的，同时基区做得很薄，而且，要严格控制杂质含量，这样，一旦接通电源后，由于发射结正偏，发射区的多数载流子（电子）及基区的多数载流子（空穴）很容易地越过发射结互相向对方扩散，但因前者的浓度基大于后者，所以通过发射结的电流基本上是电子流，这股电子流称为发射极电流子。由于基区很薄，加上集电结的反偏，注入基区的电子大部分越过集电结进入集电区而形成集电极电流 Ic，只剩下很少的电子在基区的空穴进行复合，被复合掉的基区空穴由基极电源 Eb 重新补给，从而形成了基极电流 Ib。根据电流连续性原理得：Ie = Ib + Ic。这就是说，在基极补充一个很小的 Ib，就可以在集电极上得到一个较大的 Ic，这就是所谓电流放大作用，Ic 与 Ib 是维持一定的比例关系，即：β = Ic / Ib。三极管的电流放大作用实际上是利用基极电流的微小变化去控制集电极电流的巨大变化。

放大原理

1. 发射区向基区发射电子
   电源 Ub 经过电阻 Rb 加在发射结上，发射结正偏，发射区的多数载流子(自由电子）不断地越过发射结进入基区，形成发射极电流 Ie。同时基区多数载流子也向发射区扩散，但由于多数载流子浓度远低于发射区载流子浓度，可以不考虑这个电流，因此可以认为发射结主要是电子流。

2. 基区中电子的扩散与复合
   电子进入基区后，先在靠近发射结的附近密集，渐渐形成电子浓度差，在浓度差的作用下，促使电子流在基区中向集电结扩散，被集电结电场拉入集电区形成集电极电流 Ic。也有很小一部分电子（因为基区很薄）与基区的空穴复合，扩散的电子流与复合电子流之比例决定了三极管的放大能力。

3. 集电区收集电子
   由于集电结外加反向电压很大，这个反向电压产生的电场力将阻止集电区电子向基区扩散，同时将扩散到集电结附近的电子拉入集电区从而形成集电极主电流 Icn。另外集电区的少数载流子（空穴）也会产生漂移运动，流向基区形成反向饱和电流，用 Icbo 来表示，其数值很小，但对温度却异常敏感。

晶体三极管在结构设计上的要点：

1. 基区足够薄，以使发射区发来的载流子能够更容易地越过基区到达集电区；
2. 基区掺杂浓度较小，使得在基区因空穴与电子复合而消耗掉发射区发射的载流子足够地少。

可见，晶体三极管简单地比作两个二极管的组合连接是不恰当的，三极管之所能够工作，与其结构设计是密不可分的。