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電晶體 圖片來自葰茂企業有限公司

晶體管（英語：transistor），早期音譯為穿細絲體，是一種類似於閥門的固態半導體元件，可以用於放大、開關、穩壓、信號調製和許多其他功能。在1947年，由約翰·巴丁、沃爾特·布拉頓和威廉·肖克利所發明。當時巴丁、布喇頓主要發明半導體三極體；肖克利則是發明PN二極體，他們因為半導體及電晶體效應的研究獲得1956年諾貝爾物理獎。

電晶體由半導體材料組成，至少有三個對外端點（稱為極），(C)集極、(E)射極、(B)基極，其中(B)基極是控制極，另外兩個端點之間的伏安特性關係是受到控制極的非線性電阻關係。晶體管基於輸入的電流或電壓，改變輸出端的阻抗，從而控制通過輸出端的電流，因此晶體管可以作為電流開關，而因為晶體管輸出信號的功率可以大於輸入信號的功率，因此晶體管可以作為電子放大器。

電晶體原本是由一種被稱為「鍺(Germania)」的物質(半導體)所製成的。然而，鍺有著溫度到達約80°C左右時就會遭到破壞的缺點，因此，目前多以矽為主要原料。矽是一種耐熱溫度可達180°C左右的物質。

開發歷史

• 1925年，加拿大物理學家尤利烏斯·愛德利林費爾德|Julius Edgar Lilienfeld申請場效應晶體管（FET）的專利
• 1926年，尤利烏斯·愛德利林費爾德|Julius Edgar Lilienfeld也在美國申請專利，但是他沒有發布過相關的文章，而且當時還沒有製作高品質半導體的相關技術。
• 1934年，德國發明家奧斯卡海爾|Oskar Heil 申請類似裝置的專利。
• 1947年12月，美國貝爾實驗室的肖克利、巴丁和布拉頓組成的研究小組，研製出一種點接觸型的鍺晶體管。

電路運用

晶體管主要分為兩大類：雙極性晶體管（BJT）和場效應晶體管（FET）

電晶體一般都有三個極，其中一極兼任輸入及輸出端子，(B)基極不能做輸出，(C)集極不能做輸入之外，其餘兩個極組成輸入及輸出對。 電晶體之所以如此多用途在於其訊號放大能力，當微細訊號加於其中的一對極時便能控制在另一對極較大的訊號，這特性叫增益。

當電晶體於線性工作時，輸出的訊號與輸入的訊息成比例，這時電晶體就成了一放大器。這是在模擬電路中的常用方式，例如電子放大器、音頻放大器、射頻放大器、穩壓電路；

當電晶體的輸出不是完全關閉就是完全導通時，這時電晶體便是被用作開關使用。這種方式主要用於數字電路，例如數字電路包括邏輯門、隨機存取記憶體（RAM）和微處理器。另外在開關電源中，電晶體也是以這種方式工作。

而以何種形式工作，主要取決於電晶體的特性及外部電路的設計。

雙極性晶體管的三個極，射極（Emitter）、基極（Base）和集極（Collector）; 射極到基極的微小電流，會使得射極到集極之間的阻抗改變，從而改變流經的電流；

場效應晶體管的三個極，源極（Source）、閘（柵）極（Gate）和汲極（Drain）。 在閘極與源極之間施加電壓能夠改變源極與汲極之間的阻抗，從而控制源極和汲極之間的電流。

晶體管因為有三種極性，所以也有三種的使用方式，分別是射極接地（又稱共射放大、CE組態）、基極接地（又稱共基放大、CB組態）和集極接地（又稱共集放大、CC組態、射極隨隅器）。

晶體管在應用上有許多要注意的最大額定值，例如最大電壓、最大電流、最大功率。若在超額的狀態下使用，會破壞晶體管內部的結構。每種型號的晶體管還有像是直流放大率h_FE、NF噪訊比等特性，可以藉由晶體管規格表得知。

發明貢獻

晶體管被認為是現代歷史中最偉大的發明之一，可能是二十世紀最重要的發明，它讓收音機、計算器、電腦、以及相關電子產品變得更小、更便宜。

在重要性方面可以與印刷術，汽車和電話等發明相提並論。晶體管是所有現代電器的關鍵主動（active）元件。晶體管在當今社會如此重要，主要是因為晶體管可以使用高度自動化的過程進行大規模生產的能力，因而可以不可思議地達到極低的單位成本。1947年貝爾實驗室發明電晶體已被列在IEEE里程碑列表中。

雖然數以百萬計的單體晶體管還在使用，絕大多數的晶體管是和二極管，電阻器，電容器一起被裝配在微芯片（芯片）上製造完整的電路。可能是模擬的、數字的，或是混合的芯片上。設計和開發複雜芯片的成本是相當高的，但是若分攤到百萬個生產單位上，對每個芯片價格的影響就不大的。一個邏輯門包含20個晶體管，而2012年一個高級的微處理器使用的晶體管數量達14億個。

晶體管的成本，靈活性和可靠性使得其成為非機械任務的通用器件，例如數字計算。晶體管電路在控制電器和機械的應用上，也正在取代電機設備，因為它通常是更便宜而有效，使用電子控制時，可以使用標準集成電路並編寫計算機程序來完成一個機械控制同樣的任務。

因為晶體管和後來的電子計算機的低成本，開始了數字化信息的浪潮。由於計算機提供快速的查找、分類和處理數字信息的能力，在信息數字化方面投入了越來越多的精力。今天的許多媒體是通過電子形式發布的，最終通過計算機轉化和呈現為模擬形式。受到數字化革命影響的領域包括電視，廣播和報紙。

與真空管的差異

在電晶體發展之前，真空管是電子設備中主要的功率元件。

優點

電晶體因為有以下的優點，因此可以在大多數應用中代替真空管：

• 沒有因加熱陰極而產生的能量耗損，應用真空管時產生的橙光是因為加熱造成，有點類似傳統的燈泡。
• 體積小，重量低，因此有助於電子設備的小型化。
• 工作電壓低，只要用電池就可以供應。
• 在供電後即可使用，不需加熱陰極需要的預熱期。
• 可透過半導體技術大量的生產。
• 放大倍數大。

缺點

相較於真空管，電晶體也有以下的限制：

• 矽電晶體會老化及失效。
• 高功率，高頻的應用中（例如電視廣播），因真空管中的真空有助提昇電子移動率，效果會比電晶體要好。
• 固體電子元件在應用時比較容易出現靜電放電現象。