三極管也稱雙極型晶體管（Bipolar Junction Transistor, BJT），是一種電流控制電流的半導(dǎo)體器件，具有電流放大作用，其主要作用是把微弱輸入信號(hào)放大成幅值較大的電信號(hào)，是很多常用電子電路的核心元件。

三極管的原理圖符號(hào)主要有兩種，如下圖所示：

其中，Q1為NPN管，Q2為PNP管，E極箭頭方向代表發(fā)射結(jié)正向偏置時(shí)電流的實(shí)際方向，它們對(duì)應(yīng)的基本結(jié)構(gòu)如下圖所示：

由三個(gè)相鄰互不相同的雜質(zhì)半導(dǎo)體疊加起來就形成了三極管的基本結(jié)構(gòu)，從三個(gè)雜質(zhì)半導(dǎo)體區(qū)域各引出一個(gè)電極，我們分別將其稱之為發(fā)射極（Emitter）、集電極（Collector）、基極（Base），而對(duì)應(yīng)的區(qū)域分別稱為發(fā)射區(qū)、集電區(qū)、基區(qū)，相鄰的兩個(gè)不同類型的雜質(zhì)半導(dǎo)體將形成PN結(jié)，我們把發(fā)射區(qū)與基區(qū)之間的PN結(jié)稱之為發(fā)射結(jié)，而把基區(qū)與集電區(qū)之間的PN結(jié)稱之為集電結(jié)。

三極管在實(shí)際應(yīng)用中可能有四種工作狀態(tài)（即放大、截止、飽和及倒置），下面我們以NPN三極管為例詳細(xì)講解三極管放大狀態(tài)的工作原理（PNP是類似的，本文不再贅述）：

話說天下大勢(shì)，分久必合，合久必分，在這片由三塊半導(dǎo)體組成的小區(qū)域內(nèi)，也上演了一部群雄逐鹿中原的三國演義史，我們的故事就發(fā)生在如下圖所示的這片區(qū)域：

第一目：在這個(gè)看似和平的時(shí)代，總有一些暗流涌動(dòng)的勢(shì)力正在潛伏著，只要時(shí)機(jī)一到，戰(zhàn)爭一觸即發(fā)，其中的基區(qū)是小國，同時(shí)也是集電區(qū)與發(fā)射區(qū)的共同鄰國，為了在這種兵荒馬亂的時(shí)代夾縫中生存，基區(qū)時(shí)刻都在集電區(qū)與發(fā)射區(qū)發(fā)展自己的暗勢(shì)力（有分教）！

NPN三極管由兩塊N型半導(dǎo)體（發(fā)射區(qū)與集電區(qū)）夾著一塊P型半導(dǎo)體（基區(qū)），其中，基區(qū)很薄且摻雜濃度低（所以多數(shù)載流子空穴也少，少數(shù)載流子電子就更少了，弱國嘛！），發(fā)射區(qū)與集電區(qū)是都是N型雜質(zhì)半導(dǎo)體，但發(fā)射區(qū)的摻雜濃度高很多，兵強(qiáng)馬壯，而集電區(qū)的面積比發(fā)射區(qū)面積大，幅員遼闊。

第二目：黎明剛剛破曉，一支百萬大軍從發(fā)射區(qū)大本營出發(fā)，浩浩蕩蕩向北部的基-射邊境開進(jìn)，發(fā)射區(qū)主帥接到命令：本次出兵的目的是掃平北部各蠻夷部落（尤其是集電區(qū)），使其臣服于統(tǒng)治之下！這個(gè)計(jì)劃已經(jīng)制定了很久了，但一直沒有等到時(shí)機(jī)，直到不久前探子來報(bào)：集電區(qū)守城主帥命令全城深溝高壘加強(qiáng)防守！機(jī)會(huì)來了。

原來一直沒有任何處理的NPN三極管被施加了兩個(gè)電壓，如下圖所示的：

要使NPN管處于放大狀態(tài)，施加在CE結(jié)兩端的電壓VCE比施加在BE結(jié)的電壓VBE要大，因此，NPN管三個(gè)極的電位大小分別是：VC>VB>VE，（發(fā)射極電位VE為參考電位0V），這樣一來，三極管的發(fā)射結(jié)是正向偏置，而集電結(jié)是反向偏置，這就是三極管處于放大狀態(tài)的基本條件。

（在電壓連接的一瞬間）假設(shè)基-射（發(fā)射結(jié)）偏置電壓VBE=5V，而集-射極偏置電壓VCE=15V，兩個(gè)N型半導(dǎo)體與P型半導(dǎo)體形成了兩個(gè)PN結(jié)，BE結(jié)（發(fā)射結(jié)）正向電壓偏置而導(dǎo)通將基極電位限制在0.7V（硅管），而集電極電位由于PN結(jié)反向偏置截止而為15V（瞬間電位，此時(shí)集電極電流還沒有），如下圖所示：

好，一切已經(jīng)就緒，一場(chǎng)戰(zhàn)爭馬上就要開始了，我們來觀察一下三極管的內(nèi)部載流子的流動(dòng)情況（多數(shù)載流子與少數(shù)載流子都要同時(shí)注意）

第三目：基區(qū)是一個(gè)小國家，無論各方面都無法與發(fā)射區(qū)大國相比，看到百萬大軍開到也絲毫不含糊，稍微做了抵抗意思意思一下后，就做出了一個(gè)英明無比的決策：打開城門投降！很快，發(fā)射區(qū)的兵力就沖過了基-射邊境。

當(dāng)發(fā)射結(jié)外加正向電壓VBE（正向偏置）時(shí)，由于發(fā)射區(qū)的摻雜濃度很高（三個(gè)區(qū)中最高），而基區(qū)的摻雜濃度最低，發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子電子將源源不斷地穿過發(fā)射結(jié)擴(kuò)散到基區(qū)（在文章“二極管”中已經(jīng)提到過：因濃度差而引起載流子由高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域的轉(zhuǎn)移，稱為擴(kuò)散），形成發(fā)射結(jié)電子擴(kuò)散電流IEN（該電流方向與電子運(yùn)動(dòng)方向相反）；

與此同時(shí)，基區(qū)的多數(shù)載流子空穴也擴(kuò)散至發(fā)射區(qū)，形成空穴擴(kuò)散電流IEP（該電流方向與IEN相同），很明顯，IEP相對(duì)于IEN而言很小，然而，革命的力量是不分大小的，我們一定要團(tuán)結(jié)一切可以團(tuán)結(jié)的力量，才能最終…不好意思，跑題了！

IEN與IEP兩者相加即為發(fā)射極電流IE，如下圖所示：

第四目：百萬大軍已經(jīng)順利攻占基區(qū)城池，勢(shì)如破竹，由于基區(qū)未有多大的抵抗，發(fā)射區(qū)百分大軍基本沒有損傷，正所謂“一鼓作氣”，因此，主帥命令大軍繼續(xù)北上，然而，誰也沒想到，百萬大軍中有少量的人趁機(jī)與基區(qū)中人暗中聯(lián)絡(luò)部署；

從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)的多數(shù)載流子電子在基-射邊境（發(fā)射結(jié)）附近濃度最高，離發(fā)射結(jié)越遠(yuǎn)（北上）濃度越低，從而形成了一定的電子濃度差，這種濃度差使得擴(kuò)散到基區(qū)的電子繼續(xù)向集電結(jié)方向（北上）擴(kuò)散。

在電子擴(kuò)散的過程中，有一小部分電子與基區(qū)的多數(shù)載流子空穴復(fù)合，從而形成基區(qū)電流IBN。前面我們已經(jīng)說過：基區(qū)很薄且摻雜濃度低，因此，電子與空穴復(fù)合機(jī)會(huì)少，基區(qū)電流IBN也很小，大多數(shù)電子都將被擴(kuò)散到集-基邊境（集電結(jié)），如下圖所示：

第五目：正如探子回報(bào)，集電區(qū)早知發(fā)射區(qū)有攻打本國的意圖，已然吩咐下去將所有城池加寬加固，以防備所有可能的攻擊。然而發(fā)射區(qū)主帥早有準(zhǔn)備：既然你要深溝高壘避而不戰(zhàn)，我就讓你“成于斯，敗于斯”，用子之矛攻子之盾。于是乎，大軍三更造飯，五更出發(fā)。

由于集電結(jié)是反向偏置電壓，空間電荷區(qū)的內(nèi)電場(chǎng)被進(jìn)一步加強(qiáng)（PN結(jié)變寬），這樣反而對(duì)基區(qū)擴(kuò)散到集電結(jié)邊境的載流子電子有很強(qiáng)的吸引力（電子帶負(fù)電，同性相斥異性相吸），使它們很快漂移過集電結(jié)（我們的文章“二極管”里提到過：電場(chǎng)的吸引或排斥作用引起的載流子移動(dòng)叫做漂移），從而形成集電極電流ICN（方向與電子漂移方向相反）。

很明顯，ICN=IEN-IBN，因?yàn)榘偃f大軍一小部分在基區(qū)，剩下的大部分在集電區(qū)，如下圖所示：

有人問道：發(fā)射區(qū)的載流子電子都跑到基區(qū)與集電區(qū)了，后續(xù)不就沒了電子了嗎？乖乖，外面有電源VBE與VCE呀，它可以提供更多源源不斷的電子。

第六目：得益于發(fā)射區(qū)主帥的奇囊妙計(jì)，發(fā)射區(qū)大軍果然順利攻下了集電區(qū)，形成了全境統(tǒng)一的格局，但是集電區(qū)的殘余勢(shì)力也乘機(jī)混入到基區(qū)或發(fā)射區(qū)中，蟄伏待機(jī)，隨時(shí)可能會(huì)跑出來破壞國家統(tǒng)一。

在多數(shù)載流子電子進(jìn)入到集電區(qū)后，集電區(qū)（N型）的少數(shù)載流子空穴與基區(qū)（P型）的少數(shù)載流子電子也會(huì)產(chǎn)生漂移運(yùn)動(dòng)，形成了電流ICBO，而另有一些會(huì)跨過基區(qū)到達(dá)發(fā)射區(qū)從而形成ICEO，如下圖所示：

ICBO表示集電極-基極反向飽和電流，ICEO表示集電極-發(fā)射極反向飽和電流（也統(tǒng)稱為穿透電流），它們不受發(fā)射結(jié)電壓VBE控制，也不對(duì)電流的放大做出貢獻(xiàn)，只取決于溫度和少數(shù)載流子的濃度，當(dāng)然是越小越好。在相同條件下，硅管的穿透電流比鍺管小，在某些大功率應(yīng)用場(chǎng)合，還必須外接穿透電流釋放電阻，防止穿透電流引起三極管過熱而損壞（具體可參考文章“達(dá)林頓管”）

第七目：而事實(shí)是：基區(qū)鑒于自身的固有境況，一直在發(fā)射區(qū)與集電區(qū)發(fā)展暗勢(shì)力，這次戰(zhàn)爭就是間接使計(jì)，利用發(fā)射區(qū)決策層使發(fā)射區(qū)主帥發(fā)兵（集電區(qū)深溝高壘的情報(bào)就是基區(qū)傳遞過去的），借用發(fā)射區(qū)的兵力來剿滅集電區(qū)，也就是說，主動(dòng)權(quán)還是掌握在基區(qū)手中，只要控制發(fā)射區(qū)的施加壓力，就可以將發(fā)射區(qū)的勢(shì)力為自己所用！好一招“螳螂捕蟬，黃雀在后”

在三極管的放大狀態(tài)下，只要控制外加發(fā)射結(jié)電壓VBE，基極電流IB也會(huì)隨之變化，繼而控制發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流電子數(shù)量，最終也將控制集電極的電流IC。

從三極管放大的原理上可以看出，所謂的“放大”并不是將基極電流IB放大，只不過是用較小的基極電流IB值來控制較大的集電極電流IC值，從外部電路來看就好像是IB被放大一樣，這與“四兩拔千斤”也是一個(gè)道理。