【科普】晶体管-2

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N-P结

通过向硅元素掺入5个电子的磷或者3个电子的硼，可以形成N-P结构，当我们用电池给N端施加负电压，给P端施加正电压的时候，如果电压超过势垒电位，那么就电子就可以击穿边界进行流动。

N-P结构被电压击穿形成电流及电路图

N-P-N或者P-N-P就形成了双集结型晶体管BJT结构。其中N型的两端其一被称为采集端Collector，另一端称为发射端Emitter，这和真空管中情况的类似。而中间的P型则被称为基础端Base，扮演着控制器的角色。

参见【科普】继电器和电子管

N-P-N结构示意、电路图和三极管实物

通过BJT结构，我们可以实现电流的放大。

晶体管最简单的例子就是可以通过放大电流实现声音的放大，它的实际连接情况的示意类似下图：

扬声器原理

使用小电池供电的话筒，采集到了较小声音，但这些声音转变为电流，然后被大电池供电的回路放大，在喇叭端形成很大的声音。

把上图简化之后，如下：

扩音器电路示意

在这里，两个电池的电流最后都是经过喇叭然后流到右下角的地下，同时也实现了小电池到大电池的电流放大。

触发器电路最终发明于一百年前的1918年，而在1943年图灵建造的那台传富有奇色彩的计算机，就广泛使用了触发器电路，图灵依赖这台最早期的计算机破解了德军的密码，挽救了数千万人的生命。

触发器电路可以简单的描述为有两个灯泡和两个对应开关的电路系统，每个开关都可以打开特定的灯泡而同时关闭另一个灯泡。

整体结构如下图所示：

可以看到两个灯泡和开关之外还有两个竖立的晶体管。左右开关分别控制左右两个小灯。需要注意的是，按下左侧的开关，左侧灯打开，同时右侧灯也会关闭。反之亦然。

它的电路示意图如下：

触发器电路及左侧开关按下示意图

由于两个电阻（折线示意的元件）的原因，在两条交叉斜线上只能通过很小的电流，这个电流小到无法点亮灯泡，但这样的小电流由可以作为控制回路通过基础端打通晶体管（图中左右两侧含义箭头的圆圈）。

如上图右侧所示，左边的开关被按下的时候，红色线表示的控制回路被接通，但这个电流无法点亮右侧灯泡。然后左侧的晶体管被打通，绿色的回路形成，把左侧的灯泡点亮。如果弹起左侧开关，按下右侧开关，情况与这个是相似的。

如果我们只是用晶体管来控制两只灯，那么似乎并没有太大意义。但是如果我们把两只灯视为0和1两个数字，而把两个按钮开关视为键盘输入，那么就是按下左侧键盘0，左侧表示0的灯就点亮；按下右侧键盘1，对应表示1的右侧灯就被点亮。这就实现了最简单的输入输出控制，也是最简单的数字存储系统。

在后续文章中我们继续介绍逻辑门，以及如何实现加法计算器的内容。

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