半導體的器件的根基：晶體三極管（三極管，mos管等），所有的模擬電路用他們的線性區，所有的數字電路用他們的飽和區和截止區。
本文適合電類學科的大中專及以上的人士閱讀，最好是已經學完了模電，但是仍舊不能實質性的搞清楚三極管放大原理，又抱有好奇心的同學閱讀。對於還沒有學習的模電的同學，建議先學完模電再看，不然很多概念會把人搞死。
關於模擬電路這門科學的學習，建議系統的學習《Analysis and design of analog integrated circuits》, P.R. Gray, P.J. Hurst, Lewis and R.G.Meyer. 4TH.這本書。
該書是模電的經典教材，要看英文原版的，不能看翻譯版的，翻譯的很多關鍵的難理解的地方也是糊弄過去的，十分影響原文的理解。
有人說這書好難看。如果畏懼這么點艱難，那就不要學它啦。
另外，國內近40年之內出版的模電教材，大多數都是做了很多簡化，有的魚龍混雜，最好不要接觸，容易被帶偏。
《三極管工作原理分析，精辟、透徹，看后你就懂》三極管工作原理分析，精辟、透徹，看后你就懂_Ralap Zhong的專欄-CSDN博客_三極管工作原理
上面這篇文章已經講的很好，在此對博主表示崇高的敬意。
順便對上文中我認為的核心思想做個一句話的總結：對於NPN三極管，通過某些技術大量增加反偏PN結P區少子的濃度，來大大提升少子產生的漏電流的數量級，形成Ic。
下面我也結合着自己的理解，做一些分析。
本文十分不嚴謹，只是期待在不違反物理原則的前提下，試圖把問題盡量地簡化，盡量做到淺顯易懂，以便於理解與接受。同時通過本文的寫作，也鍛煉自己對這部分知識的理解深度。懷着與同行共同探討的願望把它寫出來，以期能通過同行朋友的批評指正來加以完善。
神奇的半導體
單質就是由同種元素組成的純凈物質。半導體就是單質，常見的半導體有硅單質，鍺單質。
自然界的物質從導電性能上分可分為：
1、導電性能好的導體物質；
2、導電性能差的絕緣體物質；
3、和介於導體絕緣體之間的半導體物質
第三種物質的神奇之處就在於，通過某些技術手段，它的導電性能可控，這種技術手段可以使第三種物質快速的轉變成導體或者絕緣體。這種技術就是半導體技術，即半導體加工的各種技術，包括晶圓的生長技術、薄膜沉積、光刻、蝕刻、摻雜技術和工藝整合等技術。
半導體相關的部分概念
本證半導體：純凈的半導體物質，如硅，鍺。
N型半導體：在本證半導體中摻雜五價元素形成的混合物。（他們沒有進行化學反應）
P型半導體：在本證半導體中摻雜三價元素形成的混合物。
N、P型半導體中載流子的情況：常規條件下，N型中自由電子遠遠多於空穴，P型中空穴遠遠多於自由電子。
多子的概念：
N型半導體中通常自由電子濃度大於空穴濃度，有時候也可以反過來。但是我們還是將自由電子定義為N型半導體的多子。
P型半導體中通常空穴濃度大於自由電子，有時候也可以反過來。但是我們還是將空穴定義為P型半導體的多子。
上面概念中的“有時候可以反過來”，會很讓人迷惑，但是這也正是三極管工作原理的核心關鍵點所在。所以先來稍作解釋，以P型半導體為例,在P型半導體中，什么情況下自由電子的濃度大於空穴的濃度呢？如果我通過一種技術，將P型半導體注入大量的自由電子，直到自由電子的濃度大於空穴的濃度，此時就反過來了。即使此時P型半導體中的空穴濃度小於自由電子，但是仍然要把空穴叫做多子。這種技術如何實現呢，其實就是三極管所采用的技術，后面會細說。
上面啰嗦了一大堆，感覺很繞口也很繞腦子，目的就是想強調一點：注意多子的概念，多子通常比少子濃度大，也有可能比少子濃度小。
二極管的工作原理
在上面的基礎上展開二極管的工作原理，在二極管中，反偏阻止濃度高的多子通過PN結，促進濃度低的少子通過PN結；正偏促進濃度高的多子通過PN結，阻止濃度低的少子
二極管工作時，一切都是常規的，多子濃度確實比少子濃度多。
圖1 二極管反偏的情形（偷懶從網上找的圖片進行加工）
反偏時，耗盡區的內建電場變寬，電壓降變大，約等於自建電場壓降加上電源電壓。這新的電場方向從右到左。對於左邊P型區域紅色空穴多子，由於濃度遠遠大於耗盡區，產生擴散運動闖入耗盡區，但是耗盡區的電場排斥它，讓它減速到退回P型去，對於右邊的N型區的多子電子也是這樣的。這就是說，反偏時候，多子被PN結的電場阻擋了，無法通過。但是對於少子而言，左邊的少子是電子藍色的，它在P區的濃度遠遠小於多子空穴，但是仍舊比耗盡層的電子濃度大，因此仍舊會向耗盡層擴散，電子如果擴散到了耗盡層，會受到內建電場的強烈吸引穿過PN結到N區；對於右邊的少子空穴也是這樣的。這就是說，反偏時候，少子產生強烈的漂移運動穿過PN結形成漏電流。但是少子濃度低，漏電流等級很小。此時，如果人為的注入P區少子--自由電子，那么這個自由電子也會被耗盡區電場加速通過PN結，此時的漏電流就會非常大了，這一點對於后面講述三級管的工作原理非常重要。
正偏時，耗盡區內建電場變窄，自建電場壓降大大降低，外加電場方向在PN結上向右，自建電場方向向左，所以加在 PN結上的電壓約等於外加電壓減去自建電壓，方向同外加電場方向，朝右。此時左邊P去的多子空穴擴散到耗盡區后，得到電場加速，穿過耗盡區，右邊的多子電子也是這樣的，這個電流就是正向導通電流。左邊的少子是空穴，右邊的少子是自由電子，他們受到PN結電場的排斥作用，不能通過，這樣，正偏導電是多子導電，電流比較大。
三級管的工作原理
以NPN型三級管為例，如下圖2所示。
圖2 NPN三極管內部示意圖
P區摻雜的濃度非常低，圖2示意圖的P區畫的比較稀疏來表示，P區多子是空穴，相對少子多不少，圖中8個小圓圈代表P區的多子空穴，兩個小黑點代表P區的少子自由電子。但是由於摻雜濃度低，即使是多子空穴的濃度也遠遠低於N區多子自由電子的濃度。
兩個N區摻雜濃度較高，多子是電子，所以自由電子濃度比較高。里面大量的小黑點代表多子自由電子，少量的小圓圈代表少子空穴。
給BE加正向電壓，其就是一個正向導通的二極管，大量的E極的多子自由電子穿過下面的PN結，進入基區，這時候基區的少子自由電子的濃度急劇增加，遠遠超過多子空穴的濃度，並且基區摻雜濃度低，所以空穴濃度也低，中和電子的能力低，雖然中和了，但是基極電源源源不斷的供給正電荷，保持基區的空穴濃度平衡，從而形成基極電流Ib。
此時由於基區聚集了大量少子自由電子，而上面的PN接是反偏的，根據二極管的工作原理分析，反偏二極管極大的促進少子流過PN結，所以，此時基區的大量少子電子除了少部分成了Ib流入基極電源，剩下的自由電子流過上面的PN結形成Ic。
至此我們定性的搞清楚了，NPN三極管BE的PN結正偏置，BC的PN結反向偏置，會產生很大的IC，和很小的Ib。但是並沒有搞清楚為什么是Ib控制Ic？這個問題就要用基於半導體物理學的數學建模來分析了，如下圖3所示;
圖3 Ie電流推導
由圖3的推導，可知，基極電流在小信號下是線性的控制Ie的，且系數較大，基本穩定。這里偷下懶，不做更具體的解釋。讀者仔細琢磨上面的推導吧。
即PN結電流的大小Ie受Ib控制，而Ib的大小受外電路特性控制，Ib是控制Ie的把柄，或者把手。
NPN三級管的原理已經分析完了，PNP三級管的原理核心思想跟NPN是一樣的：通過CE之間的PN結正偏，大量向基區注入少子，高濃度的少子在基區產生擴散運動，闖入CB之間的PN結，在PN結中被電場加速(即漂移運動)，進入集電極，形成Ic。
對於PNP三級管，看着下面的兩個圖來理解如下的文字：
集電極和發射極是P型半導體，多子是空穴，摻雜濃度高；
基極是N型半導體，摻雜濃度低，多子是電子，濃度遠遠低於P區空穴濃度，這就是放大狀態是，基極電流很小的原因，
基區的少子空穴的濃度更低，但是放大運行時，稍低濃度大大增加，增加到比P區多子濃度可能還高或者差不多一樣的濃度。
為了保證基極發射極的PN結正偏，從而給基極注入大量的少子-空穴，和為了保證集電極基極PN結反偏，從而增強內建電場而加速闖入這個耗盡區的基區少子空穴；外電路的配置應該入下圖所示。
結合下圖和上文對NPN三極管的講解，姐可以理解PNP三級管的原理。
如果第一遍看到這里了，說明你沉下心看了，至少是有點毅力的人啦。