電晶體的功能
電晶體的功能
電晶體具有放大和開關電氣訊號的功能。
比如在收音機中，會擴大（放大）空中傳輸過來的非常微弱的訊號，並透過揚聲器播放出來。這就是電晶體的放大作用。
另外，電晶體還能僅在事先確定的訊號到達時才工作，這時發揮的是開關作用。
我們常聽到的“IC”也好“LSI”也好，都是電晶體的集合體，是電晶體構成了其功能的基礎。
【電晶體的基本功能示意圖】
作為開關使用的電晶體
下面透過射極接地時的開關工作來介紹起到開關作用的電晶體。
當電晶體的基極引腳被施加電壓（約0.7V以上）並流過微小電流時，電晶體會導通，電流會在集極和射極之間流動。
反之，當施加到基極引腳的電壓較低（約0.7V以下）時，集極和射極處於關斷狀態，電流不流動。
電晶體的開關工作就像使用基極作為開關，來打開和關閉從集極流向射極的電流。
【開關導通示意圖】
作為放大器使用的電晶體
下面透過比較自來水供水機制來介紹電晶體的功用。電晶體有三個引腳，分別是射極、基極和集極。基極相當於水龍頭開關，射極相當於水龍頭出水口，集極相當於水箱。用很小的力（向基極輸入訊號）控制水龍頭開關，就會有大量的水從水箱（集極）流向水龍頭出水口（射極）。透過這樣的比喻來思考的話，可能更容易理解。
現在，我們使用圖1和圖2更詳細地講解一下電晶體的放大原理。流經集極的電流是與輸入電壓e和偏置電壓E1構成的基極-射極間電壓 (VBE)成正比的電流(IB)的hfe*1倍電流(IC)。隨著該集極電流IC流過電阻RL，在電阻RL兩端出現IC×RL的電壓。最終，輸入電壓e被轉換（放大）為電壓ICRL並在輸出中體現出來。
*1：hFE電晶體的直流電流放大係數
電晶體的工作原理
電晶體由PN結組成，透過在基極流過電流，而在集極-射極間流過電流。
在這裡，以NPN電晶體為例來說明其工作原理。
當在基極和射極之間施加正向電壓（VBE）時，射極的電子（負電荷）流入基極，部分電子會與基極的空穴（正電荷）結合。這就是基極的微小電流（IB）。
基極（P型半導體）在結構上很薄，從射極流入基極的大部分電子會擴散到集極。
電子（負電荷）被集極-射極間電壓（VCE）吸引並向集極的電極方向移動。這就是集極電流IC。
＜電流方向與電子移動方向相反＞
【電晶體工作示意圖（NPN型）】
NPN和PNP電晶體
電晶體大致可以分為“NPN”和“PNP”兩種類型。從右圖中也可以看出，主要是根據集極引腳側在電路中是導入還是輸出電流來區分使用電晶體。
如果想根據輸入訊號進行開關，那麼使用NPN型電晶體，射極接地。如果想在電源側進行控制，則通常使用PNP型電晶體。
NPN型電晶體的載流子是電子（負電荷），而PNP型電晶體的載流子是空穴（正電荷）。在PNP型中，透過施加電壓使射極為正電壓，基極為負電壓，使射極空穴（正電荷）流入基極，其中一部分與基極電子（負電荷）結合，產生微小的基極電流，其餘部分擴散到集極並成為集極電流。
【NPN型和PNP型電晶體】
電晶體的歷史
1. 電晶體在1948年誕生於貝爾實驗室
1948年發明了電晶體，這對當時的電子工業界帶來了巨大的衝擊。
正是那時拉開了當今電子時代的序幕。此後，包括電腦在內的電力電子技術得到了快速發展。從對我們的生活帶來如此巨大的貢獻來看，貝爾實驗室的三位物理學家約翰·巴丁(John Bardeen)、沃爾特·布拉頓(Walter Brattain)、威廉·蕭克利(William Shockley)獲得諾貝爾獎可謂是當之無愧。
之後的發明，還有什麼能與電晶體相匹敵呢？無論如何，電晶體對當今時代產生了巨大的影響。
2. 從鍺到矽
電晶體最初是由一種叫做“鍺”的物質（半導體）製成的。
然而，鍺具有在80℃左右時會損壞的缺點，所以現在大多採用矽材質。順便提一下，矽是一種可以承受約180℃高熱的物質。
電晶體的種類
在下一頁將按照結構、耐受功率、集成度和形狀分類介紹電晶體。
