学习电子学/半导体
当我们单独使用P型和N型半导体时，它们在两个方向上的导电能力都一样，就像电阻一样，表现出线性导电特性。这种行为被称为“欧姆行为”。
半导体是一种既不是导体也不是绝缘体的材料——它介于两者之间。这听起来像个电阻，事实上，用半导体材料制造电阻是可能的。然而，在电子学中，半导体有一个更具体的含义。
如果我们取一块纯材料的晶体，比如硅，我们会发现每个硅原子有四个键（这被称为原子的价键），每个键将它连接到另一个硅原子。这种键合形成了晶格，并占据了硅原子中的所有电子。因为没有自由电子，这种材料不能通过电流，是一种绝缘体。
如果我们小心地向材料中添加额外的元素，情况就会发生变化。如果我们添加一个价键为五而不是四的原子，我们会发现，无论在何处发现引入元素的原子，它的四个键都会连接到附近的硅原子，但第五个键将是未连接的，留下一个可用的自由电子，它将携带电流。这种材料被称为掺杂了施主材料，但由于只添加了少量的施主材料，自由电子的数量非常少，因此它将导电，但导电性很差。
如果我们用价键为五的材料掺杂硅，就会在晶体中产生额外的自由电子。这些电子以正常方式携带电荷，被称为多数载流子。以这种方式掺杂的材料被称为N型或“负型”半导体（因为电荷是由电子携带的，这种电荷实际上相对于常规电流是负的）。
我们也可以用价键只有三个而不是四个的施主掺杂硅。这也产生了半导体材料，因为键合的短缺在晶格中留下了空穴。这些空穴是电子的缺失，但它们仍然携带电荷，相当于电子的电荷，但符号相反。这些被称为少数载流子。空穴以与正常电流相反的方向携带电荷，因为它们的电荷符号相反。事实上，发生的事情是电流像往常一样由电子携带，但无论何时电子遇到空穴，它都会落入空穴，在它后面打开一个新的空穴。因此，虽然电流仍然是由电子引起的，但它看起来像是空穴以相反的方向迁移。这与正电荷以相反方向移动完全相同。
P型和N型材料本身并没有什么有趣，但当用两种材料形成三明治时，就会出现非凡的特性。这种三明治被称为结，是所有类型半导体器件的基础。
二极管允许电流单向流动，而不是双向流动。重要的是要记住，当查看电路图时，传统电流沿箭头方向流动（从正极到负极）。“二极管”这个词的意思是双端。
二极管是由一块N型半导体与一块P型半导体粘合在一起形成的。这种双层器件由一个P-N结组成，是最简单的半导体器件。当电流流过器件时，它被称为正向偏置，并且具有相当低的电阻。如果二极管上的电压反向，二极管就被称为反向偏置，通常没有电流流过；但也可以参见齐纳二极管。
它的工作原理如下。当反向偏置时，N型材料中的自由电子由于是负的，会受到施加到二极管上的正电位的吸引。在另一侧，带正电的空穴会被负极吸引。载流子（空穴和电子）被拉离结区，使其变得贫乏，没有任何载流子。这形成了一个耗尽层，它是一种绝缘体，因此电流不能流过器件，除了齐纳二极管。
当二极管上的电位差反向时，会发生相反的情况——载流子从端子被推向结，直到到达相反类型的材料。在这里，电子能够“落入”空穴，完成电路并允许电流流动。
二极管也用于将交流电转化为直流电。它们被称为整流器。
齐纳二极管用作电压源。
发光二极管或LED是一种与任何典型的二极管一样，由两层半导体器件组成，但它使用奇特的材料进行掺杂，以赋予它发光特性。当反向偏置时，LED 会像任何二极管一样阻挡电流，但当正向偏置时，每当电子落入空穴时，它都会释放出其能量作为一些光子，我们将其视为可见光。
释放的能量精确量决定了 LED 的颜色，而这反过来又由所用掺杂材料的精确比例和类型控制。低能量光子被视为红光，而高能量光子则给我们橙色、绿色和蓝色。白光 LED 是通过同时产生各种颜色来制造的。
大多数 LED 需要有仔细限制的电流，因为如果电流过大，它们很容易烧坏。因此，需要一个串联电阻来确保电流不能过高。只要电流保持在 LED 的设计极限内，它们就非常坚固，使用寿命非常长——远大于普通灯泡。
一个简单的实验
取一个 LED 和适当的电阻以及电池，使其工作，只需简单地将二极管的两个连接切换到电阻和电池上。如果操作正确，它应该在一个方向上发光，而在另一个方向上不发光。
[1]维基百科定义
晶体管是一种具有三个端子的半导体器件。有许多类型的晶体管，但总的来说，它们都执行相同的任务——它们在另一个通常小得多的电流或电压的影响下控制电流。最基本的晶体管类型是场效应晶体管（FET），由于它们是大多数类型集成电路中使用的，因此它们也是最常见的。
FET 由一根掺杂的半导体材料（例如 N 型）组成，该材料被金属板包围。金属板与半导体绝缘，此处没有 P-N 结。金属板连接到器件的控制端或栅极。杆的两个端点（称为沟道）连接到源极和漏极。电路的布置方式使得电流从源极流过器件到漏极。由于材料是半导体的，即使栅极端子未连接，也会有电流流过。
如果我们连接栅极，以便我们可以改变它上的电压，金属板就可以积累电荷，就像电容器一样。这些板上的电荷可以吸引或排斥沟道中的载流子。如果载流子被排斥到栅极之外，沟道的电阻会增加，因为在排斥区域，更少的载流子可以通过。通过改变栅极的设计，它会吸引载流子，使更多载流子可用以携带电流，从而增加电流。因此，通过改变栅极上的电压，可以随意改变沟道的电阻或电导。
当电流在电压的影响下发生变化时，这被称为跨导。“晶体管”这个词最初是指“跨导电阻”。
我们刚刚描述的 FET 类型有时被称为“绝缘栅极”FET 或IGFET。它是最简单的类型。还有一些其他的，例如金属氧化物半导体 FET（MOSFET）或结型 FET 或JFET，但它们都以类似的原理运行。
历史上，FET并非第一种被发明的晶体管，尽管如上所述的FET的工作方式与更古老的热电子管或真空管非常相似。当晶体管首次被发明时，制造的类型被称为双极结型晶体管。这通常是“晶体管”一词未加限定时所指的类型。然而，结型晶体管比FET更复杂，这就是我们首先解释FET的原因。
- 另见半导体
双极结型晶体管或BJT由三层半导体材料的夹层构成，排列为N-P-N或P-N-P。中间部分通常比另外两个部分窄得多，并连接到称为基极的端子。外侧区域连接到称为集电极和发射极的端子。
乍一看，BJT看起来有点像两个背靠背放置的二极管，事实上，如果使用万用表测试BJT，在测试基极和另外两个端子之间的连接时，它可以被视为一个二极管。然而，由于两个结的物理距离非常近，其物理行为与两个背靠背的二极管并不相同。为了理解BJT的工作原理，这一点非常重要。
在电路中，电流从集电极流向发射极，穿过器件。如果基极端子未连接，实际上不会有电流流过，因为至少有一个内部结处于反向偏置状态，因此就像二极管一样，载流子被排斥远离结连接，形成绝缘耗尽层。与二极管不同，这种耗尽层不会因反转器件两端的电压而改变，而是通过基极端子注入额外的载流子而改变。
如果安排一小部分电流流入基极端子，它会向耗尽层添加载流子，使其变窄。这降低了其电阻，并允许更多电流从集电极流过结到达发射极。这种电流可以比流入基极的电流大得多，但与其成正比，因此基极电流充当集电极-发射极电流的控制因素。
基极电流与集电极电流之间的比例称为器件的增益（也称为其β），可以是100倍甚至更高。因此，从某种意义上说，晶体管放大了信号 - 较大的电流变化与较小的基极电流变化同步。然而，这种关系并非线性 - 整体上它遵循平方律 - 集电极电流的变化与基极电流的平方成正比。然而，在有限范围内，输出或多或少是线性的，通常为了放大目的，晶体管在这个曲线的范围内工作。它的曲线特性是放大音乐或其他小信号时产生失真的原因。