晶体管(Transistor)是一种用来放大和开关电信号的半导体器件,是现代电子技术的基础。它是由三个区域组成的半导体,分别为基区(Base)、发射区(Emitter)和集电区(Collector)。其中基区比较薄,通常只有10纳米左右。晶体管的工作原理是控制在基区的电压,以及在甚至很小的电流通过基区时电流放大的作用。
晶体管按照制造技术和结构,可以分为多种类型,例如功率晶体管、双极晶体管、场效应晶体管等等。其中最简单的晶体管是双极晶体管,又称BJT晶体管。它是基于二极管的构造而来,将二极管翻转制成三层,即增加了一个基区。
BJT晶体管由三个掺杂不同类型的半导体层,基区的掺杂类型和两个掺杂相同类型的半导体层(发射区和集电区)不同。发射区掺杂的为n型半导体,集电区掺杂的为p型半导体,而基区则掺杂为n-型半导体。
当该三层元件上有外加电压时,由于PN结的存在,发射区会注入大量的电子到基区,其中大部分电子汇集到集电区,形成电流,在外部电路中产生电压和电流的控制。这样,就可以通过控制小电流来控制大电流。
BJT晶体管的工作分为两个状态:放大状态和截止状态。放大状态时,在基区注入一个小电流IB,就可以通过集电极和发射极产生大电流IC。这种状态可以被用来放大微弱信号。截止状态时,没有电流通过晶体管,这种状态可以被用来做开关。
工作状态的转换可以通过改变基区的“控制电压”实现,当控制电压比较小,晶体管处于截止状态,而当控制电压较大,晶体管工作在放大状态。