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晶体管又称双极结型晶体管 (BJT)，是由电流驱动的半导体器材，用于操控电流的活动，其间，基极引线中的较小电流操控集电极和发射极之间较大的电流。它们能用于扩展弱信号，用作振动器或开关。晶体管一般由硅晶体制成，选用N和P型半导体层彼此夹合办法。见下图 1。
图 1：图 1a 展现了 2N3904 TO-92 剖视图，展现了连接到硅基的 E - 发射极、B - 基极和 C – 集电极引线 月的 Radio-Electronics 杂志，图中显现了 N 和 P 型层片及其摆放状况（其时运用的是锗资料）。
咱们将以 NPN 晶体管为例，来阐明晶体管的作业原理。要了解这类元件怎么作为开关运作，办法很简单，即想像水流流经阀门操控的水管即可。水压代表“电压”，流经水管的水流代表“电流”（图 3）。大水管代表集电/发射结，中心由阀门离隔，图中阀门以灰色椭圆形标明，像一块活动的挡板，由代表基极的小水管中的水流进行致动。阀门坚持从集电极到发射极的水压。当水流流经较小的水管（基极）时，将翻开集电/发射结之间的阀门，让水流经过发射极流向地上（地上标明所有水或电压/电流的回路）。
图 3：该图以图形化的办法阐明晰晶体管的作业原理。当水流流经小水管（基极）时，将翻开集电/发射结之间的阀门，让水流经过发射极流向地上。
假如仅仅想要翻开电路或是敞开负载，您应当考虑以下几点。确认您是想要经过正电流仍是负电流（即分别为 NPN 或 PNP 类型）来偏置或鼓励晶体管开关。NPN晶体管由在基极偏置的正电流驱动（或翻开），以操控从集电极到发射极的电流。PNP型晶体管由在基极偏置的负电流驱动，以操控从发射极到集电极的电流。（留意，PNP 极性与 NPN 相反。）更多概况信息，请拜见下图 4。
确认偏置电压后，所需的下一个变量是负载作业所需的电压和电流量。这些变量将成为晶体管的最小额外电压和电流。下表 1 和 2 供给了一些常见晶体管及其首要标准，包含其电压和电流约束。
下图 5 显现的电路示例，经过鼓励基极翻开集射结，或许经过滑动开关向基极施加 5 伏电压然后偏置晶体管以将其翻开。该示例将点亮作为负载运用的 LED。偏置基极时，需正确运用电阻器以避免过电流。我在实验板中运用引线零件测验我的示例电路。大都工程师在要上市的新产品规划中运用晶体管时，会运用外表贴装元器材（比 TO-92 封装尺度小许多）。此处链接将展现 3904 晶体管的各种封装尺度。
因为 2N3904 是 NPN 晶体管，所以基极需求正偏置（恰当的电压电平缓电阻）才干翻开集射结，以取得适宜的电流。此外，负载电阻器 (R1) 的运用也很重要，如此 LED 和晶体管中就不会有过多的电流经过。关于此晶体管的更多信息，请拜见 2N3904 标准书。
图 5：运用 EG1218 滑动开关点亮 LED 的 2N3904 电路示例，包含 C（集电极）、E（发射极）和 B（基极）引脚（图形用 Scheme-it 制造）。
晶体管的呈现是从何开端的？到底是谁真实发明晰第一个能运用的电气原型，许多人会有不同的见地；不过，毫无争议的是，Alexander Graham Bell 在 1876 年 3 月 7 日取得了第一个专利，并随后建立了美国电话电报公司 (aka AT&T)。1894 年1 前后，Bell 的专利到期。尽管 AT&T 从一开端直到 20 世纪初都操纵着电话商场，但 AT&T 的客户不断被新建立的其它公司抢走。因而，AT&T 意识到持续掌控并扩展电线 年，AT&T 总裁 Theodore Vail1 想要让电话传输横跨大陆（纽约到加州）。但要做到这点，他们要高质量的扩展器或中继器来增强长距离传输的信号。早在 1906 年，Lee De Forest 学习了 John A. Fleming 的效果（Fleming 依据 Thomas Edison 的效果发明晰一个叫作“振动管”的真空管器材，用于检测无线电波），并在此基础上进行改善，由此产生了三极管——一种可用作扩展器的低效 3 端子线 年，Western Electric Company（AT&T 的制造商）的 Harold Arnold 约请 Forest 展现他的发明。尽管 Forest 的三极管可在低压下作业，但为了制造能有用长距离传输声响的中继器，Arnold 需求三极管能在更高电压下作业。Arnold 以为他能制造出更好的三极管，因而招聘了科学家来研讨该器材的作业原理以及改善办法。1913 年 10 月，他成功了。不久之后，电话线开端大面积装置。AT&T 多年来一向招聘尖端科学家进行各种研讨，在这方面的出资使之意识到，深化的研讨能让他们具有竞赛优势，因而在 1925 年，建立了“贝尔电话实验室”。
要让电话线坚持正常运作，需求不计其数的真空管和继电器。但是，真空管功耗高、体积大，而且常常烧坏。Bell 实验室的研讨主任 Mervin Kelly 从二战时晶体整流器（用于启用雷达）的技能发展中取得启示，他感到要发明一种元器材来代替贵重且不牢靠的真空管，答案或许就在半导体（一种固态器材）身上。Kelly 找到实验室中优异的物理学家之一 William Shockley，向他论述了自己关于经过线路传输声响的元器材的改善见地。Kelly 标明，假如有一天有噪声的机械继电器和功耗大的真空管被固态电子器材代替，将是一件十分令人高兴的事。这个主意一向萦绕在 Shockley 心中，而且成为了他的首要方针。Kelly 让 Shockley 担任找到完结这个主意的办法。
尽管他是个出色的理论家，但却并不拿手将他的主意变成实际。Shockley 屡次测验想要证明他的理论，也便是经过场效应电子搬运理论，鼓励半导体上方的板片，然后将半导体的两边连接起来。他没有成功。绝望之余，他找到 Bell 实验室的别的两位物理学家 John Bardeen（通晓半导体电子理论）和 Walter Brattain（拿手实验室设备的原型规划和运用）寻求协助。之后他们加入了他的团队。Shockley 赞同这两人组成团队自行展开研讨。多年来他们进行了屡次测验，想要完结场效应理论，但均以失利告终。他们仔细检查了计算效果，发现这些效果理论上应该是可行的。后来，Bardeen 和 Brattain 打破定式思想，用硅和锗薄片进行实验，测验让场效应起效果。1947 年的秋天，当 Brattain 遇到了半导体外表凝结水的困难时，实验呈现了起色。他没有让水枯燥，反而在硅的顶部滴水并鼓励上方的板片，总算调查到了扩展效应。水滴协助处理了外表势垒的问题然后有助于构成电子流，但效果太小，不能明晰将声响信号成功扩展为传输声响所需的程度。
1947 年 12 月（世人称为奇观月），他们想到撤销场效应空隙、去掉水，并制造金触点触摸半导体的办法。他们改用在其时更简单处理的锗，并在锗上运用天然构成的薄氧化膜将其绝缘。但是，随后进行的屡次实验均未成功。到了 12 月中旬，出于偶尔，Walter Brattain 无意间冲刷掉了氧涂层，使得金触点非直触摸摸到锗！成功了！！！他调查到了杰出的扩展效应，晶体管起效果了。电子并未按 Shockley 的场效应理论假定的那样被拉到半导体外表，Brattain/Bardeen 反而发现，运用金触点触摸半导体，他们将空穴注入半导体，完结电流活动。大约在 1947 年的 12 月中旬，他们在 Shockley 不知情的状况下开端制造可运作的原型。Brattain 找到一块三角形塑料片，将金箔围到塑料片的斜边上，并在其三角极点上开了一条刀片细的缝。这是十分原始的原型规划。他们用回形针制成绷簧将三角形塑料片压入薄铜板上方的薄锗半导体上，三角形塑料片两头各有一根引线。假如乐意，锗片下的铜板可作为第三根引线）运用。终究制成了称作点触摸晶体管的原型。
Brattain 和 Bardeen 给 Shockley 打电话，告知他这个好消息。我的研讨标明 Shockley 其时心境杂乱，一方面关于实验的成功他感到高兴，但又绝望不是自己直接发明了它。1947 年 12 月 23 日，距其打破发现一周后，他们向 Shockley 的上司进行了展现（揭露宣告是在 1948 年 6 月 30 日）。后来拍了相片以留念这具有前史意义的时间（图 8）。Shockley 清楚点触摸晶体管易碎，不易走向工业生产，所以他（单独）尽心竭力对其进行改善。Shockley 拼命作业，测验以自己的办法处理此问题……他经过将半导体资料分层放置，使晶体管集成度更高，并在过程中记载主意。他进行了很多更多的研讨，终究完结这一理论，并请求了结式晶体管专利（1948 年 6 月 25 日请求）。功能性 NPN 结式晶体管于 1950 年 4 月 20 日问世（借助于 Gordon Teal 和 Morgan Sparks 的效果）。有关这段前史的概况远远超出您的幻想。
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