導讀
我們平常使用的電子產品，由大量的電晶體Transisitor組成。
圖1 電晶體
就拿手機中常用的驍龍處理器來說，有著約20個億個電晶體。
圖2 驍龍處理器
電晶體可以認為是一種沒有機械結構的開關。可以放大一些微弱的信號。
圖3 電晶體放大電路
空穴與電子
電晶體是一種固體半導體器件。
圖4 半導體材料矽
所謂半導體，就是導電性能介於導體與絕緣體之間。
與金屬相比，純的半導體是好的絕緣體，儘管不如真正的絕緣體。
有一種半導體，叫作本徵半導體，就是純的、沒有摻雜質的。
正如矽，他就是一種半導體，它的原子核外面有4個電子。
圖5 矽原子
不同的矽原子，在一起緊密的聯繫，電子也不會隨意的跑動，因而導電性一般。
圖6 矽內部結構
簡化一下圖6，就是圖7(A)顯示半導體有四個電子與其他四個原子形成共價鍵。
一個原子的所有電子都被四個共價鍵所束縛，這四個共價鍵是共有的電子對。
電子不能在晶格中自由移動。因此，與金屬相比，本徵、純半導體是相對較好的絕緣體。
共價鍵是什麼？
百度百科：共價鍵(covalent bond)是化學鍵的一種，兩個或多個原子共同使用它們的外層電子，在理想情況下達到電子飽和的狀態，由此組成比較穩定的化學結構叫做共價鍵，或者說共價鍵是原子間通過共用電子對所形成的相互作用。其本質是原子軌道重疊後，高機率地出現在兩個原子核之間的電子與兩個原子核之間的電性作用。
簡單理解，就是一股力量，把電子束縛在一起。
圖7 半導體內部結構
外界的熱能可能會使這個穩定的結構發生變化。
如圖7B所示，圖中一個電子Electron跑掉了，留下一個hole，翻譯成空穴。
那麼其他的電子就有可能移動，來填補這個空穴；這又會產生新的空穴，又有新的電子過來填補......
電子移動發生了！
換個角度看，也可以看作是空穴在不斷的移動。如果向半導體施加一個外部電場，則電子和空穴將沿相反方向傳導。
圖8是矽的內部結構，看起來還是相當的緊湊的。
圖8 三維結構
如果把矽Si原子想像成一個四個腳的怪物，這個怪物每個腳上拿了一個電子，然後不同的Si原子相互牽手，形成一個穩定的結構。
圖9 矽原子構造
所謂的摻雜技術，就是在半導體內注入其他物質。
如果我們在Si的半導體中注入磷元素，磷的外圍電子有5個。多出來一個電子，那麼這個電子就變成自由電子，當然導電率提升了。這被稱為N型摻雜，多了一個"帶負電"Negative的電子。
圖10 摻雜磷
如果我們在Si的半導體中注入硼B元素，磷的外圍電子有3個。多出來一個空穴，那麼這個電子就變成注入這個空穴，電子動起來，當然導電率提升了。這被稱為P型摻雜。
圖11 摻雜硼
也就是說，電子是自由的，直到它掉進一個洞裡。這叫做重組recombination。
如果向半導體施加外部電場，電子和空穴將向相反的方向傳導。
升高溫度會增加電子和空穴的數量，降低電阻。這與金屬相反，金屬的電阻隨溫度的增加而增加。
圖12 P型和N型半導體
N型半導體中的電子流動類似於在金屬中運動的電子。
N型摻雜原子將產生可用於導電的電子。
如果在圖13(A)中的N型半導體棒上施加電場，則電子由左向右移動，穿過晶格。
P型半導體中的電流相對難以理解。
P型半導體中的大多數載流子是空穴。請注意，圖13(B)中的電池與(A)相反。正極電池端子連接到P型半導體的左端，電子從右向左流動，返回正極。
圖13 A電子向右移動；B電子向左移動，相當於空穴向右移動
當空穴向左向右移動時，實際上是電子向相反方向運動，從而產生了明顯的空穴運動。
總結
摻雜一些"雜質"，整體的導電性能大不相同，奠定了電晶體的基礎。
參考文獻：
[1] 三極體的工作原理動畫演示,YouTubeLearnEngineering
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