跟着科学技的开展，电子技术的使用简直浸透到了人们出产日子的方方面面。晶体三极管作为电子技术中一个最为根本的常用器材，其原理关于学习电子技术的人天然应该是一个要点。三极管原理的要害是要阐明以下三点：
1、集电结为何会发生反偏导通并发生Ic，这看起来与二极管原理着重的PN结单导游电性相对立。
2、扩大状况下集电极电流Ic，为什么会只受控于电流Ib而与电压无关;即：Ic与Ib之间为什么存在着一个固定的扩大倍数联络。尽管基区较薄，但只需Ib为零，则Ic即为零。
3、饱满状况下，Vc电位很弱的状况下，依然会有反向大电流Ic的发生。
许多教科书关于这部分内容，在解说办法上处理得并不恰当。特别是针对初、中级学者的普及性教科书，大多选用了逃避的办法，只给出定论却不讲原因。即便专业性很强的教科书，选用的解说办法大多也存在有很值得商讨的问题。这些问题会集表现在解说办法的切入视点不恰当，使解说内容前后对立，乃至构成讲还不如不讲的效果，使初学者看后简略发生一头雾水的感觉。
一、 传统讲法及问题：
传统讲法一般分三步，以NPN型为例(以下一切评论皆以NPN型硅管为例)，如示意图A。1.发射区向基区注入电子;2.电子在基区的分散与复合;3.集电区搜集由基区分散过来的电子。”(注1)
问题1：这种解说办法在第3步中，解说集电极电流Ic的构成原因时，不是着重地从载流子的性质方面阐明集电结的反偏导通，然后发生了Ic，而是不恰当地偏重着重了Vc的高电位效果，一起又着重基区的薄。这种着重很简略使人发生误解。认为只需Vc满意大基区满意薄，集电结就能够反导游通，PN结的单导游电性就会失效。其实这正好与三极管的电流扩大原理相对立。三极管的电流扩大原理恰恰要求在扩大状况下Ic与Vc在数量上有必要无关，Ic只能受控于Ib。
问题2：不能很好地阐明三极管的饱满状况。当三极管作业在饱满区时，Vc的值很小乃至还会低于Vb，此刻依然呈现了很大的反向饱满电流Ic，也便是说在Vc很小时，集电结依然会呈现反导游通的现象。这很明显地与着重Vc的高电位效果相对立。
问题3：传统讲法第2步过于着重基区的薄，还简略给人构成这样的误解，认为是基区的满意薄在支承三极管集电结的反导游通，只需基区满意薄，集电结就可能会失掉PN结的单导游电特性。这明显与人们使用三极管内部两个PN结的单导游电性，来判别管脚称号的经历相对立。既使基区很薄，人们判别管脚称号时，也并没有发现由于基区的薄而导致PN结单导游电性失效的状况。基区很薄，但两个PN结的单导游电特性依然完好无缺，这才使得人们有了判别三极管管脚称号的办法和依据。
问题4：在第2步解说为什么Ic会受Ib操控，并且Ic与Ib之间为什么会存在着一个固定的份额联络时，不能形象加以阐明。仅仅从工艺上着重基区的薄与掺杂度低，不能从根本上阐明电流扩大倍数为什么会坚持不变。
问题5：分裂二极管与三极管在原理上的天然联络，不能完成内容上的天然过渡。乃至使人发生对立观念，二极管原理着重PN结单导游电反向截止，而三极管原理则又要求PN结能够反导游通。一起，也不能表现晶体三极管与电子三极管之间在电流扩大原理上的前史联络。
二、新解说办法：
1、切入点：
要想很天然地阐明问题，就要挑选恰当地切入点。讲三极管的原理咱们从二极管的原理下手讲起。二极管的结构与原理都很简略，内部一个PN结具有单导游电性，如示意图B。很明显图示二极管处于反偏状况，PN结截止。咱们要特别留意这儿的截止状况，实践上PN结截止时，总是会有很小的漏电流存在，也便是说PN结总是存在着反向关不断的现象，PN结的单导游电性并不是百分之百。
为什么会呈现这种现象呢?这首要是由于P区除了因“掺杂”而发生的大都载流子“空穴”之外，还总是会有极少量的本征载流子“电子”呈现。N区也是相同，除了大都载流子电子之外，也会有极少量的载流子空穴存在。PN结反偏时，能够正导游电的大都载流子被拉向电源，使PN结变厚，大都载流子不能再经过PN结承担起载流导电的功用。所以，此刻漏电流的构成首要靠的是少量载流子，是少量载流子在起导电效果。
所以，如图B，假如能够在P区或N区人为地添加少量载流子的数量，很天然的漏电流就会人为地添加。其实，光敏二极管的原理便是如此。光敏二极管与一般光敏二极管相同，它的PN结具有单导游电性。因而，光敏二极管作业时应加上反向电压，如图所示。当无光照时，电路中也有很小的反向饱满漏电流，一般为1×10-8 —1×10 -9A(称为暗电流)，此刻相当于光敏二极管截止;当有光照耀时，PN结邻近受光子的炮击，半导体内被捆绑的价电子吸收光子能量而被击发发生电子—空穴对，这些载流子的数目，关于大都载流子影响不大，但对P区和N区的少量载流子来说，则会使少量载流子的浓度大大提高，在反向电压效果下，反向饱满漏电流大大添加，构成光电流，该光电流随入射光强度的改动而相应改动。光电流经过负载RL时，在电阻两头将得到随人射光改动的电压信号。光敏二极管便是这样完结电功用转化的。
光敏二极管作业在反偏状况，由于光照能够添加少量载流子的数量，因而光照就会导致反向漏电流的改动，人们便是使用这样的道理制作出了光敏二极管。已然此刻漏电流的添加是人为的，那么漏电流的添加部分也就很简略能够完成人为地操控。
2、着重一个定论：
讲到这儿，必定要要点地阐明PN结正、反偏时，大都载流子和少量载流子所充任的人物及其性质。正偏时是大都载流子载流导电，反偏时是少量载流子载流导电。所以，正偏电流大，反偏电流小，PN结显示出单向电性。特别是要要点阐明，反偏时少量载流子反向经过PN结是很简略的，乃至比正偏时大都载流子正向经过PN结还要简略。
为什么呢?咱们知道PN结内部存在有一个因大都载流子彼此分散而发生的内电场，而内电场的效果方向总是阻止大都载流子的正向经过，所以，大都载流子正向经过PN结时就需求战胜内电场的效果，需求约0.7伏的外加电压，这是PN结正导游通的门电压。而反偏时，内电场在电源效果下会被加强也便是PN结加厚，少量载流子反向经过PN结时，内电场效果方向和少量载流子经过PN结的方向共同，也便是说此刻的内电场关于少量载流子的反向经过不只不会有阻止效果，乃至还会有协助效果。
这就导致了以上咱们所说的定论：反偏时少量载流子反向经过PN结是很简略的，乃至比正偏时大都载流子正向经过PN结还要简略。这个定论能够很好解说前面说到的“问题2”，也便是教材后续内容要讲到的三极管的饱满状况。三极管在饱满状况下，集电极电位很低乃至会挨近或稍低于基极电位，集电结处于零偏置，但依然会有较大的集电结的反向电流Ic发生。
3、天然过渡：
持续评论图B，PN结的反偏状况。使用光照操控少量载流子的发生数量就能够完成人为地操控漏电流的巨细。已然如此，人们天然也会想到能否把操控的办法改动一下，不必光照而是用电注入的办法来添加N区或许是P区少量载流子的数量，然后完成对PN结的漏电流的操控。也便是不必“光”的办法，而是用“电”的办法来完成对电流的操控(注2)。接下来要点评论P区，P区的少量载流子是电子，要想用电注入的办法向P区注入电子，最好的办法便是如图C所示，在P区下面再用特别工艺加一块N型半导体(注3)。
图C所示其实便是NPN型晶体三极管的雏形，其相应各部分的称号以及功用与三极管彻底相同。为便利评论，以下咱们对图C中所示的各个部分的称号直接选用与三极管相应的称号(如“发射结”，“集电极”等)。再看示意图C，图中最下面的发射区N型半导体内电子作为大都载流子很多存在，并且，如图C中所示，要将发射区的电子注入或许说是发射到P区(基区)是很简略的，只需使发射结正偏即可。详细说便是在基极与发射极之间加上一个满意的正向的门电压(约为0.7伏)就能够了。在外加门电压效果下，发射区的电子就会很简略地被发射注入到基区，这样就完成对基区少量载流子“电子”在数量上的改动。
4、集电极电流Ic的构成：
如图C，发射结加上正偏电压导通后，在外加电压的效果下，发射区的大都载流子——电子就会很简略地被很多发射进入基区。这些载流子一旦进入基区，它们在基区(P区)的性质依然归于少量载流子的性质。如前所述，少量载流子很简略反向穿过处于反偏状况的PN结，所以，这些载流子——电子就会很简略向上穿过处于反偏状况的集电结抵达集电区构成集电极电流Ic。
由此可见，集电极电流的构成并不是必定要靠集电极的高电位。集电极电流的巨细更首要的要取决于发射区载流子对基区的发射与注入，取决于这种发射与注入的程度。这种载流子的发射注入程度及乎与集电极电位的凹凸没有什么联络。这正好能天然地阐明，为什么三极管在扩大状况下，集电极电流Ic与集电极电位Vc的巨细无关的原因。扩大状况下Ic并不受控于Vc，Vc的效果首要是保持集电结的反偏状况，以此来满意三极管扩大态下所需求外部电路条件。
关于Ic还能够做如下定论：Ic的实质是“少子”电流，是经过电子注入而完成的人为可控的集电结“漏”电流，因而它就能够很简略地反向经过集电结。
5、Ic与Ib的联络：
很明显，关于三极管的内部电路来说，图C与图D是彻底等效的。图D便是教科书上常用的三极管电流扩大原理示意图。
看图D，接着上面的评论，集电极电流Ic与集电极电位Vc的巨细无关，首要取决于发射区载流子对基区的发射注入程度。
经过上面的评论，现在现已了解，三极管在电流扩大状况下，内部的首要电流便是由载流子电子由发射区经基区再到集电区贯穿三极管所构成。也便是贯穿三极管的电流Ic首要是电子流。这种贯穿的电子流与前史上的电子三极管十分类似。如图E，图E便是电子三极管的原理示意图。电子三极管的电流扩大原理由于其结构的直观形象，能够很天然得到解说。
如图E所示，很简略了解，电子三极管Ib与Ic之间的固定份额联络，首要取决于电子管栅极(基极)的结构。当外部电路条件满意时，电子三极管作业在扩大状况。在扩大状况下，穿过管子的电流首要是由发射极经栅极再到集电极的电子流。电子流在穿越栅极时，很明显栅极会对其进行截流，截流时就存在着一个截流比问题。截流比的巨细，则首要与栅极的疏密度有关，假如栅极做的密，它的等效截流面积就大，截流份额天然就大，阻拦下来的电子流就多。反之截流比小，阻拦下来的电子流就少。栅极阻拦下来的电子流其实便是电流Ib，其他的穿过栅极抵达集电极的电子流便是Ic。
从图中能够看出，只需栅极的结构尺度确认，那么截流份额就确认，也便是Ic与Ib的比值确认。所以，只需管子的内部结构确认，的值就确认，这个比值就固定不变。
由此可知，电流扩大倍数的β值首要与栅极的疏密度有关。栅极越密则截流份额越大，相应的β值越低，栅极越疏则截流份额越小，相应的β值越高。
其实晶体三极管的电流扩大联络与电子三极管类似。晶体三极管的基极就相当于电子三极管的栅极，基区就相当于栅网，只不过晶体管的这个栅网是动态的是不行见的。扩大状况下，贯穿整个管子的电子流在经过基区时，基区与电子管的栅网效果相类似，会对电子流进行截流。假如基区做得薄，掺杂度低，基区的空穴数就会少，那么空穴对电子的截流量就小，这就相当于电子管的栅网比较疏相同。反之截流量就会大。很明显只需晶体管三极管的内部结构确认，这个截流比也就确认。所以，为了获大较大的电流扩大倍数，使β值满意高，在制作三极管时往往要把基区做得很薄，并且其掺杂度也要操控得很低。
与电子管不同的是，晶体管的截流首要是靠散布在基区的带正电的“空穴”对贯穿的电子流中带负电的“电子”中和来完成。所以，截流的效果首要取决于基区空穴的数量。并且，这个进程是个动态进程，“空穴”不断地与“电子”中和，一起“空穴”又不断地会在外部电源效果下得到弥补。在这个动态进程中，空穴的等效总数量是不变的。基区空穴的总数量首要取决于掺“杂”度以及基区的厚薄，只需晶体管结构确认，基区空穴的总定额就确认，其相应的动态总量就确认。这样，截流比就确认，晶体管的电流扩大倍数的值便是定值。这便是为什么扩大状况下，三极管的电流Ic与Ib之间会有一个固定的份额联络的原因。
6、关于截止状况的解说：
份额联络阐明，扩大状况下电流Ic按一个固定的份额受控于电流Ib，这个固定的操控份额首要取决于晶体管的内部结构。
关于Ib等于0的截止状况，问题更为简略。当Ib等于0时，阐明外部电压Ube太小，没有到达发射结的门电压值，发射区没有载流子“电子”向基区的发射注入，所以，此刻既不会有电流Ib，也更不行能有电流Ic。别的，从纯数学的电流扩大公式更简略推出定论，Ic=βIb，Ib为0，很明显Ic也为0。
三、新讲法需求留意的问题：
以上，咱们用了一种新的切入视点，对三极管的原理在解说办法进步行了评论。特别是对晶体三极管扩大状况下，集电结为什么会反导游电构成集电极电流做了要点评论，一起，对三极管的电流扩大倍数为什么是定值也做了深入剖析。这种解说办法的要害，在于着重二极管与三极管在原理上的联络。
其实，从二极管PN的反向截止特性曲线上很简略看出，只需将这个特性曲线转过180度，如图F所示，它的景象与三极管的输出特性十分类似，三极管输出特性如图G所示。这阐明了二极管与三极管在原理上存在着很必定的联络。所以，在解说办法上挑选这样的切入点，从PN结的偏状况下手讲三极管，就显得十分适宜。并且，这样的解说会使问题变得深入浅出生动形象，前后内容之间天然调和水到渠成。
这种讲法的缺乏点在于，从PN结的漏电流下手讲起，简略构本钱征漏电流与扩大电流在概念上的混肴。所以，在后面解说晶体管输入输出特性曲线时，应该留意着重阐明本征载流子与掺杂载流子的性质差异。本征载流子对电流扩大没有奉献，本征载流子的电流对晶体管的特性影响往往是负面的，是需求战胜的。晶体管电流扩大效果首要靠掺杂载流子来完成。要留意在概念进步行差异。
别的，还要留意阐明，从实质上晶体内部有关载流子的问题其实并不简略，它涉及到晶体的能级剖析能带结构，以及载流子移动的势垒剖析等。所以，并不是随意找一种或两种具有载流子的导体或半导体就能够制成PN结，就能够制成晶体管，晶体管实践的制作工艺也并不是如此简略。这样的解说办法首要是在不违背物理准则的前提下，企图把问题尽量地简化，尽量做到深入浅出，以便于了解与承受。这才是这种解说办法的首要含义地点。
