晶体管原理与设计

晶体管泛指所有半导体器件，包含N多种类，因此其也具有多种不同的分类方式。晶体管根据使用材料的不同可分为硅材料晶体管和锗材料晶体管;根据极性的不同可分为NPN型晶体管和PNP型晶体管;根据结构和制造工艺的不同可分为扩散型晶体管、合金型晶体管和平面型晶体管;其还可根据电流容量的不同、工作频率的不同、封装结构的不同等分类方式分为不同的种类。但晶体管多指晶体三极管，主要分为双极性晶体管(BJT)和场效应晶体管(FET)，接下来我们就以BJT和FET为例来讲述晶体管的工作原理。

晶体管工作原理——双极性晶体管

双极性晶体管，英语名称为Bipolar Transistor，是双极性结型晶体管的简称，由于其具有三个终端，因此我们通常将其称为三极管。三极管由两个PN结构成，两个PN结将其分为发射区、基区和集电区，相应的产生三个电极：发射极、基极和集电极。

三极管的工作原理是酱紫的，首先，电源作用于发射结上使得发射结正向偏置，发射区的自由电子不断的流向基区，形成发射极电流;其次，自由电子由发射区流向基区后，首先聚集在发射结附近，但随着此处自由电子的增多，在基区内部形成了电子浓度差，使得自由电子在基区中由发射结逐渐流向集电结，形成集电极电流;最后，由于集电结处存在较大的反向电压，阻止了集电区的自由电子向基区进行扩散，并将聚集在集电结附近的自由电子吸引至集电区，形成集电极电流。

晶体管工作原理——场效应晶体管

场效应晶体管，英语名称为Field Effect Transistor，简称为场效应管，是一种通过对输入回路电场效应的控制来控制输出回路电流的器件。可分为结型和绝缘栅型、增强型和耗尽型、N沟道和P沟道，接下来我们就以N沟道结型场效应管为例来对场效应管的工作原理进行说明。

对应于三极管的基极、集电极和发射极，场效应管分别是栅极、漏极和源极。在其栅-源间加负向电压、漏-源间加正向电压以保证场效应管可以正常工作。所加负向电压越大，在PN结处所形成的耗尽区越厚，导电沟道越窄，沟道电阻越大，漏极电流越小;反之，所加负向电压越小，在PN结处所形成的耗尽区越薄，导电沟道越厚，沟道电阻越小，漏极电流越大。由此通过控制栅-源间所加负向电压完成了对沟道电流的控制。