三極管，又叫做雙極型三極管，是一種電流控制電流型半導(dǎo)體元器件，目前三極管的主要用途是信號放大，或者作為電子開關(guān)使用。
三極管分為NPN和PNP兩種類型，示意圖如下所示：
以下都以NPN型三極管為例說明三極管原理。三極管發(fā)射區(qū)的參雜濃度非常高，有非常多的載流子——自由電子，集電區(qū)的參雜濃度低一些，但是面積非常大，基區(qū)的厚度非常薄，厚度只有幾十微米。
由于電子的擴散運動以及漂移運動，PN結(jié)形成內(nèi)部電場，由于三極管是NPN結(jié)構(gòu)，因此內(nèi)部有兩個PN結(jié)，集電區(qū)和基區(qū)形成集電結(jié)，發(fā)射區(qū)和基區(qū)形成發(fā)射結(jié)，形成兩個內(nèi)部電場，如下圖所示：
對三極管有一些了解的朋友都知道，要想三極管工作在放大區(qū)，必須集電結(jié)反向偏置，發(fā)射結(jié)正向偏置，只有這樣才能使三極管導(dǎo)通。可能朋友們都有一個疑惑，集電結(jié)反向偏置了應(yīng)該截止，怎么導(dǎo)通了?擊穿了?這還要從二極管原理說起，上一篇介紹了二極管原理的文章提到了，當給PN結(jié)施加反向偏置電壓的時候，內(nèi)部電場強度增強，空間電荷區(qū)變寬，空間電荷區(qū)的自由電子被電場加速，穿過PN結(jié)形成反向飽和電流。當然這些自由電子屬于少子，形成的反向電流也很小。如果人為把自由電子注入空間電荷區(qū)，這些電子同樣被電場加速形成反向電流。因此只需要控制注入的電子數(shù)量就能夠?qū)崿F(xiàn)對電流的控制。
搭建如下電路，使集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏。反向偏置的集電結(jié)在外部電場的幫助下變寬，同時正向偏置的發(fā)射結(jié)，由于內(nèi)部電場被削弱，自由電子擴散運動增強，發(fā)射區(qū)內(nèi)部的大量自由電子擴散到了基區(qū)，被集電結(jié)的內(nèi)部電場捕獲，被電場加速送到了集電結(jié)，集電區(qū)內(nèi)部的自由電子被反向偏置電壓吸出，產(chǎn)生大量空穴，這些空穴收集發(fā)射過來的電子，從而形成集電極電流Ic。發(fā)射區(qū)注入基區(qū)的電子只有極少的被基極偏置電壓吸出，形成基極電流Ib。Ic=βIb，β叫做放大倍數(shù)，這放大倍數(shù)是和制作工藝相關(guān)的，同一批制作出來的三極管也不一定相同，但是每個三極管的放大倍數(shù)可以認為是不會變的，也就是說只要控制了基極電流Ib，就能控制集電極電流Ic。
下面再來看看如何控制基極電流的：
以下圖片是二極管的伏安特性曲線，隨著二極管兩端的電壓增大，流過二極管的電流呈指數(shù)增大。發(fā)射結(jié)也可以等效為一個二極管，伏安特性也符合以下曲線，因此只要控制發(fā)射結(jié)電壓就好了。說到這里有朋友就說發(fā)射結(jié)電壓不是固定的0.7V嗎?如何控制?實際上在三極管處于放大狀態(tài)時發(fā)射結(jié)電壓Ube并不是固定的0.7V，只是變化很小，有時候可以忽略不計。
當可調(diào)電阻R2分別調(diào)整為100%和0%時，集電極電壓如下，既不是最大值5V也是不是最小值0V，說明R2在調(diào)整過程中，三極管始終工作在放大區(qū)。
R2調(diào)整到100% 時Ube=650mV，Ib=4.5uA
R2調(diào)整到0% 時Ube=685mV，Ib=14.5uA
由此可見R2增大時，Ib減小，Ube減小，發(fā)射區(qū)注入基區(qū)的電子減少，進而Ic減小。嚴格來說三極管也是個壓控流半導(dǎo)體器件。