晶體管的發(fā)明徹底改變了人類文明，智能手機(jī)的核心處理器只能依賴這個(gè)技術(shù)， 處理器擁有約20億個(gè)晶體管，它們的作用令人難以置信。

那么，微型設(shè)備是如何工作的呢？晶體管就像開關(guān)一樣，沒有活動(dòng)部件，它們可以放大微弱的信號(hào)，實(shí)際上放大器就是晶體管的一個(gè)基礎(chǔ)應(yīng)用。

首先讓我們了解晶體管的原理，之后我們會(huì)回來的到應(yīng)用部分。

晶體管由半導(dǎo)體制成，例如硅。每個(gè)硅原子與四個(gè)硅原子連接，硅的價(jià)電子層中有四個(gè)電子，讓我們用四手怪代替這個(gè)硅原子，每只手握一只電子。這些電子中的每一個(gè)都與相鄰的硅原子共享，這被稱為共價(jià)鍵，目前電子都在各自的共價(jià)鍵里。

如果純硅通電，電子必須吸收一些能量并變成自由電態(tài)。

雖然純硅的導(dǎo)電率低，但是有一個(gè)叫DOPING的技術(shù)可以提升半導(dǎo)體的導(dǎo)電率，比如說你注入價(jià)電子為5的磷，有一個(gè)電子將會(huì)在系統(tǒng)里自由移動(dòng)，這被稱為N型DOPING。

另外如果你注入價(jià)電子為3的硼，那將會(huì)有一個(gè)可以放電子的空位，這個(gè)空位是我們所知的一個(gè)空穴，與之相鄰的電子隨時(shí)可以把它填上，這種電子運(yùn)動(dòng)亦可看作空穴對(duì)位運(yùn)動(dòng)，我們把這稱之為P型DOPING。

如果你以以下方式DOPE一塊硅晶片，那么一個(gè)晶體管就誕生了。

但是如果你真的想要明白晶體管怎么運(yùn)作，我們必須搞清楚在元件層面上到底發(fā)生了什么。比如一個(gè)二極管，把硅晶體的一邊DOPE成P型，另一邊DOPE成N型，那么一個(gè)二極管就形成了。

在N部分與P部分的交界線有趣的事情發(fā)生了，那里大量聚集的電子，將會(huì)在一個(gè)自然的趨勢(shì)下遷移至P部分的空穴里，這會(huì)讓P部分的邊界輕微地帶負(fù)電，而N部分的則輕微帶正電，這導(dǎo)致電場(chǎng)阻止任何一個(gè)電子進(jìn)一步遷移。

如果你如上所示地給二極管接上電源，電源會(huì)吸引電子與空穴。在這個(gè)情況下是不可能有電流的，然而，如果你反轉(zhuǎn)電源，情況就相當(dāng)不同。

假設(shè)電源有足夠的電壓克服（potential barrier）電位障，你可以立馬看到電子被負(fù)極推動(dòng)，電子通過電位障的時(shí)候，它們會(huì)耗盡能量并輕易占據(jù)P部分的空穴。

但由于正極的吸引這些電子馬上可以跳進(jìn)臨近P部分的空穴里，并流動(dòng)到外部電路，這被稱為二極管的正向偏壓。

認(rèn)真記住這二極管簡(jiǎn)單的原理，你就可以十分輕易地明白晶體管的運(yùn)作。

現(xiàn)在回到晶體管，注意到P層很窄而且DOPE的程度淺，你可以容易地看到晶體管基本上是背靠背的兩個(gè)二極管夾層。

所以不管你怎樣連接電源，一邊的二極管總會(huì)反向偏壓并阻塞電流，這表明晶體管處于關(guān)閉狀態(tài)。

現(xiàn)在我們以上所示地連上第二個(gè)電源，這電源應(yīng)該有足夠的電壓克服電位障。

這只是一個(gè)正向偏壓二極管，因此大量的電子會(huì)從N部分發(fā)射出來，就像在一個(gè)二極管中一些電子會(huì)與空穴結(jié)合，跳過鄰近的空穴并流向BASE（基極）。

但是剩下有更多的電子跨越到了了P部分，這部分剩下的電子會(huì)做什么？這些剩下的電子會(huì)被第一個(gè)電源的正極吸引并像以上所示那樣流動(dòng)。

注意看P部分很狹窄，這保證了沒有其中的電子流動(dòng)到第二個(gè)電源的正極，瞬間一個(gè)小的BASE（基極）電流被放大到大的COLLECTOR（集極）電流，你可以輕易察覺到晶體管各極命名與電流性質(zhì)的關(guān)系。

如果你可以提升基極電流，集極電流也會(huì)按比例升高，這是一個(gè)易懂的關(guān)于電流放大的案例。

我們討論的這種晶體管叫雙極性晶體管，我們把這象征性的晶體管替換成一個(gè)現(xiàn)實(shí)的，你可以使用更多的晶體管來進(jìn)一步改善放大電路。

這個(gè)晶體管的基極與第一個(gè)晶體管的發(fā)射極連接起來，如果你在輸入端引進(jìn)一個(gè)微弱的波動(dòng)信號(hào)比如你可以找得到的麥克風(fēng)，你就會(huì)在揚(yáng)聲器處得到一個(gè)經(jīng)過放大的信號(hào)。

關(guān)于這個(gè)基礎(chǔ)電路還有另外一件趣事情你會(huì)注意到，那就是根據(jù)施加電壓，晶體管可開可關(guān)。

這里的晶體管沖當(dāng)一個(gè)開關(guān)，晶體管的這個(gè)性質(zhì)打開了數(shù)字電子學(xué)與數(shù)字儲(chǔ)存器的大門，使用兩個(gè)BJT（雙極型晶體管）可以構(gòu)建計(jì)算機(jī)的基本動(dòng)態(tài)儲(chǔ)存元件一個(gè)Flip-Flop（觸發(fā)器）。
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