晶体三极管的结构与作用的物理原理
接触电子——空穴阻挡层晶体三极管的结构如图1，a所示，在一块晶体中有两个电子——空穴整流阻挡层。电子——空穴阻挡层，把晶体分做三个区域，左右两边两个是电子导电性，中间一个是空穴导电性。导电性次序这样排列的三极管叫做n-p-n型三极管。除了n-p-n型外，还有p-n-p型三极管，它的两边两个区域是空穴导电性，而中间是电了导电性。这两种类型的三极管，基本原理是相同的，因此我们就只讨论第一种类型的三极管。
为了简单起见，我们假定由一个区域到另一个区域，在阻挡层那里，杂质类型的变化是突然的。因每个电子——空穴阻挡屋，在没有外加电压时，便有接触电位差存在。这时电子和空穴的浓度以及电位，沿着整个晶体的对称分布，分别如图1б，в和ι所示。在接了外加电压的工作状态下（图2），对右边阻挡层系接反向电压，对左边阻挡层系接正向的小电压。如果左边电子区域的导电性比中间空穴区域的导电性高，通过左边阻挡层的电流，大部分将是由于电子的移动，也就是会发生电子向空穴注入的现象。
这些注入到空穴区域的电子，又由于有扩散作用，自左边阻挡层向右边阻挡层移动。当接近第二阻挡层时，它们便受到那里存在着的电场的作用，迅速地被吸到右边电子区域中去，第二阻挡层收集了所有接近它的电子。换句话说：右边区域起着普通电子管中阳极的作用，因此叫做“集电极”。同时，左边区域便叫做“放射极”。和锗晶体片连接的电极，在接触处因为没有整流作用，所以叫做“底座电极”，而锗晶体的中间区域，又叫做“底座”。
改变放射极的电流强度，就会改变流到集电极电路上的电子数目，也就是说集电极上的电流会起相应的改变。但是在集电极电路中电流强度的改变，比发射极电流强度的改变要小些，这是由于发射极注射出来的电子，没有全部到达集电极上的原故，当电子自发射极到集电极的途中，经过中间区域，有一部分的电子和中间区的空穴结合起来。但如果结合的速度很小，中间区厚度很窄时，八发射极注射出来的电子，有98—99%可以到达集电极上去。为了简单起见，以下假定集电极电路中电流的变化和发射极电路中电流的变化相同，来考虑如何产生功率放大或电压放大。
图3，a为发射极电流lэ有不同数值时的集电极的电压——电流特性曲线组。集电极的特性曲线，和五极管在不周栅压时的阳极电流——电压特性曲线相似。图3，б为发射极的电压——电流特性曲线。绘这些曲线时，假定了它们的形状和集电极的电流无关。但是，在实用晶体三极管中，集电极有不同电流，发射集就有不同的特性曲线。
假设发射极电路中电流值的变化为ΔIэ。如上所述，这会使集电极中电流变化数值为ΔIc≈ΔIэ。因为集电极的特性曲线接近于和该极上的电压Uc的轴平行（图3，a），所以电流的变化会在集电极上（也在负荷电阻RH上）产生电压的变化ΔUc，ΔUc比产生ΔIэ的发射极上电压的变化ΔUэ大很多倍，因此便产生了电压放大和功率放大。由于集电极电路中的电阻比发射极电路中电阻大许多倍，因此所产生的电压放大和功率放大也可能很大。自然，放大的倍数还决定于信号电源的内阻和负荷电阻的数值。必须指出，和电子管恰好相反，控制晶体放大器的是发射极电路中的电流，也就是说集电极电路中电流的变化和发射极电路中电的变化成正比。而在电子管中阳极电流的变化和栅极电压的变化成正比。但是，当信号小时，发射集的非直线性可以忽略，集电极电路中电流的变化，便和发射极电压的变化成正比。以上所述的n-p-n型晶体三极管工作原理，对p-n-p型晶体三极管也是通用的。所不同的只是p-n-p型三极管的底座是电子导电性，因此信号自发射极到集电极的传递，不是靠电子，而是靠空穴。此外，加到集电极和发射极上的电压和n-p-n型的接法极性相反，也就是说对底座电极来说，在集电极上加的是负电压，在发射极上加的是正电压。面接触电子一空穴阻挡层的锗三极管中，集电极电阻可达到数兆欧，而输入电阻大约为数百欧，因此功率放大可达到数千倍左右。
晶体三极管的频率特性
现在讲一下电子——空穴阻挡层晶体三极管的频率特性。在低频率（例如音频）时，输出端电流的变化和输入端电疏的变化完全一致。但是，随着频率的增加，便会产生频率失真，并引起放大能力的减小。放大能力随频率增加而减小的原因之一，就是因为集电极阻挡层和发射极阻挡层各有电容量存在，这种电容量的作用，和电子管中输出和输入电容量的作用一样。发射极电路受这电容量的影响较小，因为发射极电路中电阻不大。相反的，集电极受这电容量的影响便很显著。集电极阻挡层的电容量通常由几个到数十微微法。限制高频放大的最主要原因是由于电子的扩散作用。在发射极和集电极间移动的所有的电子，渡过这段距离所需的时间不完全相同。它们渡越时间的不同，会使输出端电流的波形不同于输入端的波形，也就是产生了失真。例如，发射极上的电压有突然的脉冲变化时，同时会有一些电子向底座注入，由于它们热运动的速度不同，一部分电子到达集电极快，另一部分电子到达集电极慢，因此集电极电路电流的变化，便不是同样突然的变化。发射极和集电极间距离愈大，信号被变形也愈大，因此当脉冲重复频率相当大时，集电极上电流幅度的衰减愈快。图4a，б，θ，ι各表示频率增加时振幅衰减的情况。
电子自发射极转移到集电极各种可能路径的长度不同，也会引起同样的结果，底座厚度不均匀时的情形就是这样。在熔合锗三极管中，这种现象特别严重。因为发射极和集电极间的底座两面都呈凹陷的形状（图5）。
要使电子的渡越时间差减小，可采用薄而平行的锗片制成的，面接触的电子——空穴阻挡层。理论计算和经验数据都一致证明：极限频率（集电极电流幅度衰减为低频时幅度的0.7倍的频率）的公式为：
式中u为电荷负载者的迁移率（平方公分／秒，伏），d为发射极和集电极间锗层的厚度。由此可知，减小发射极和集电极间锗片的厚度和增加电荷负载者的迁移率，就可以提高可用的频率极限。在锗晶体中，电子的迁移率差不多比空穴的迁移率大两倍。显然，厚度相同时，底座为空穴区域的锗放大器的极限频率，也就是n-p-n型锗三极管，将比底座为电子区域，也就是P-n-p型锗三极管的更高。现代的电子——空穴阻挡层晶体三极管的极限频率比点接触式三极管的低，用做放大器的频率范围在数兆周以下。
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