晶体管・由来-ag凯发旗舰厅
晶体管的功能
晶体管具有放大和开关电信号的功能。
比如在收音机中，会扩大（放大）空中传输过来的非常微弱的信号，并通过扬声器播放出来。这就是晶体管的放大作用。
另外，晶体管还能仅在事先确定的信号到达时才工作，这时发挥的是开关作用。
我们常听到的“ic”也好“lsi”也好，都是晶体管的集合体，是晶体管构成了其功能的基础。
【晶体管的基本功能示意图】
作为开关使用的晶体管
下面通过发射极接地时的开关工作来介绍起到开关作用的晶体管。
当晶体管的基极引脚被施加电压（约0.7v以上）并流过微小电流时，晶体管会导通，电流会在集电极和发射极之间流动。
反之，当施加到基极引脚的电压较低（约0.7v以下）时，集电极和发射极处于关断状态，电流不流动。
晶体管的开关工作就像使用基极作为开关来打开和关闭从集电极流向发射极的电流。
【开关导通示意图】
作为放大器使用的晶体管
下面通过比较自来水供水机制来介绍晶体管的功用。晶体管有三个引脚，分别是发射极、基极和集电极。基极相当于水龙头开关，发射极相当于水龙头出水口，集电极相当于水箱。用很小的力（向基极输入信号）控制水龙头开关，就会有大量的水从水箱（集电极）流向水龙头出水口（发射极）。通过这样的比喻来思考的话，可能更容易理解。
现在，我们使用图1和图2更详细地讲解一下晶体管的放大原理。流经集电极的电流是与输入电压e和偏置电压e1构成的基极-发射极间电压 (vbe)成正比的电流(ib)的hfe*1倍电流(ic)。随着该集电极电流ic流过电阻器rl，在电阻器rl两端出现ic×rl的电压。最终，输入电压e被转换（放大）为电压icrl并在输出中体现出来。
※1：hfe 晶体管的直流电流放大系数
晶体管的工作原理
晶体管由pn结组成，通过在基极流过电流，而在集电极-发射极间流过电流。
在这里，以npn晶体管为例来说明其工作原理。
当在基极和发射极之间施加正向电压（vbe）时，发射极的电子（负电荷）流入基极，部分电子会与基极的空穴（正电荷）结合。这就是基极的微小电流（ib）。
基极（p型半导体）在结构上很薄，从发射极流入基极的大部分电子会扩散到集电极。
电子（负电荷）被集电极-发射极间电压（vce）吸引并向集电极的电极方向移动。这就是集电极电流ic。
＜电流方向与电子移动方向相反＞
【晶体管工作示意图（npn型）】
npn和pnp晶体管
晶体管大致可以分为“npn”和“pnp”两种类型。从右图中也可以看出，主要是根据集电极引脚侧在电路中是吸入还是输出电流来区分使用晶体管。
如果想根据输入信号进行开关，那么使用npn型晶体管，发射极接地。如果想在电源侧进行控制，则通常使用pnp型晶体管。
npn型晶体管的载流子是电子（负电荷），而pnp型晶体管的载流子是空穴（正电荷）。在pnp型中，通过施加电压使发射极为正电压，基极为负电压，使发射极空穴（正电荷）流入基极，其中一部分与基极电子（负电荷）结合，产生微小的基极电流，其余部分扩散到集电极并成为集电极电流。
【npn型和pnp型晶体管】
晶体管的历史
1. 晶体管于1948年诞生于贝尔实验室
1948年发明了晶体管，这对当时的电子工业界带来了巨大的冲击。
正是那时拉开了当今电子时代的帷幕。此后，包括计算机在内的电力电子技术得到了飞速发展。从对我们的生活带来如此巨大的贡献来看，贝尔实验室的三位物理学家约翰·巴丁(john bardeen)、沃尔特·布拉顿(walter brattain)、威廉·肖克利(william shockley)获得诺贝尔奖可谓是当之无愧。
之后的发明，还有什么能与晶体管相匹敌呢？无论如何，晶体管对当今时代产生了巨大的影响。
2. 从锗到硅
晶体管最初是由一种叫做“锗”的物质（半导体）制成的。
然而，锗具有在80℃左右时会损坏的缺点，所以现在大多采用硅材质。顺便提一下，硅是一种可以承受约180℃高热的物质。