晶体管,作为电子学领域的核心元件,微小的结构蕴藏着巨大的能量。犹如电子世界的「放大器」和「开关」参数处理、信号放大、电路控制等方面扮演着很重要,不可缺少的角色。那末,这个奇异的元件究竟是由甚么组成的呢?
晶体管的核心材料是半导体材料,最多见的是硅(Si)和锗(Ge)。与导体和绝缘体不同,半导体材料的导电性介于二者之间,可以通过搀杂杂质来改变其导电性能。以硅型晶体管为例NPN,是由一块型半导体和两块型半导体组成的PN。
在晶体管的结构,三块半导体材料并不是简单地堆叠在一起,而是奇妙地排列,构成了发射区、基区和集电区三个部份。发射区和集电区都是型半导体N,而基区则是型半导体P。这三个区域分别引出电极,分别称为发射极(E)、基极(B)和集电极(C)。 三个电极的名称形象地概括了在晶体管工作中的作用:发射极发射电子,基极控制电子的活动,集电极搜集电子。
晶体管的结构决定了其工作原理。以型晶体管为例NPN,当在发射结(发射区与基区之间的结PN)上施加正向电压集电结(集电区与基区之间的结PN)上施加反向电压时,发射区的电子就会被推向基区。基区很薄,大部份电子穿过基区到达集电区,构成集电极电流。而基极电流的微小变化,就可以控制集电极电流的较大变化,从而实现电流的放大作用。
总而言之,晶体管是由半导体材料构成的三极管,基本组成包含了发射区、基区、集电区和相应的三个电极。晶体管的结构和材料特性决定了其奇异的放大作用,使其成为现代电子技术中很重要,不可缺少的基础元件。