半导体
半导体内容分析是为了后面推挽输出、漏极开路输出、集电极开路输出内容做铺垫的
晶体管泛指一切以半导体材料为基础的单一元件。
半导体
半导体发展史
半导体的发现实际上可以追溯到很久以前。
1833年，英国科学家电子学之父法拉第最先发现硫化银的电阻随着温度的变化情况不同于一般金属，一般情况下，金属的电阻随温度升高而增加，但法拉第发现硫化银材料的电阻是随着温度的上升而降低。这是半导体现象的首次发现。
不久，1839年法国的贝克莱尔发现半导体和电解质接触形成的结，在光照下会产生一个电压，这就是后来人们熟知的光生伏特效应，这是被发现的半导体的第二个特性。
1873年，英国的史密斯发现硒晶体材料在光照下电导增加的光电导效应，这是半导体的第三种特性。
在1874年，德国的布劳恩观察到某些硫化物的电导与所加电场的方向有关，即它的导电有方向性，在它两端加一个正向电压，它是导通的；如果把电压极性反过来，它就不导电，这就是半导体的整流效应，也是半导体所特有的第四种特性。同年，舒斯特又发现了铜与氧化铜的整流效应。
半导体的这四个特性，虽在1880年以前就先后被发现了，但半导体这个名词大概到1911年才被考尼白格和维斯首次使用。而总结出半导体的这四个特性一直到1947年12月才由贝尔实验室完成。
二极管的工作原理
二极管是用半导体材料(硅、硒、锗等)制成的一种电子器件。它具有单向导电性能， 即给二极管阳极和阴极加上正向电压时，二极管导通。 当给阳极和阴极加上反向电压时，二极管截止。 因此，二极管的导通和截止，则相当于开关的接通与断开 。
二极管的主要原理就是利用PN结的单向导电性，在PN结上加上引线和封装就成了一个二极管。
从上面的材料可以看出二极管是半导体特殊性质中的第三个性质制作成的：整流效应。
上面我们在二极管里面提到了PN结，那么什么东西是PN结呢？为了从根本上理解半导体工作原理我们来深入探究PN结的形成和工作原理。
首先我们来看一张PN结的示意图：
PN结形成原理理论知识：
P型半导体是在本征半导体（一种完全纯净的、结构完整的半导体晶体）掺入少量三价元素杂质，如硼（B）等。
外层轨道上的电子称为价电子。
每个原子最外层的价电子，不仅受到自身原子核的束缚，同时还受到相邻原子核的吸引。因此，价电子不仅围绕自身的原子核运动，同时也出现在围绕相邻原子核的轨道上。于是，两个相邻的原子共有一对共价电子对，这对价电子对组成所谓的共价键。
本征半导体
杂质半导体
总结：P型半导体内部多空穴，N型半导体内部多负电子。
相关资料截取于百度文库：https://wenku.baidu.com/view/6c6db8a3195f312b3169a5e3.html
关于二极管的原理来自于PN结，下图为本征半导体：
动画中空穴是红的，电子是蓝的
解释：本征半导体在常温下也是存在一定数量的空穴的，比如硅原子价电子就会在电场的作用下就填补空穴，填补空穴又本身产生空穴，所以电子就不断移动，在电场的作用下形成有方向的电子流就是电流。
P型半导体空穴多，容易吸引电子但原子核电荷不够，会形成负电荷。
N型半导体电子多，电子容易逃跑且原子核电荷太多，会形成正电荷。
PN结
P(Positive)型半导体和N(Negative)型半导体构成PN结以后，会扩散出一个内电场，也叫PN结、阻挡层、耗尽层、空间电荷区。
电子受到电场力作用会漂移向N级，但N级电子太多，还是会向P级扩散。两种运动形成了动态平衡，当然，不一定会像下面这个动画一样形成稳定的环形电流。
正向偏置
电源正极接P，负极接N，电荷会重新分布
因为载流子多而且PN结窄,所以会形成比较大的电流。
反向偏置
电源正极接N，负极接P，电荷也会重新分布
因为载流子少而且PN结太宽，所以电流会很小。
结论：对于PN结中，P(Positive)表示空穴多（虚拟成正电子），N(Negative)表示负电子多，导通状态时应该是P接正极N接负极。PN结内部电子流向是从N流向P。
三极管
晶体管包括三极管。严格意义上讲，晶体管泛指一切以半导体材料为基础的单一元件，包括各种半导体材料制成的二极管（二端子）、三极管、场效应管、晶闸管（后三者均为三端子）等。晶体管有时多指晶体三极管。
晶体管是一种半导体器件，放大器或电控开关常用。晶体管是规范操作电脑，手机，和所有其他现代电子电路的基本构建块。
晶体管作为一种可变电流开关，能够基于输入电压控制输出电流。与普通机械开关（如Relay、switch）不同，晶体管利用电讯号来控制自身的开合，而且开关速度可以非常快，实验室中的切换速度可达100GHz以上。
三极管的工作原理
了解三极管工作原理前，先看一张三极管内部结构原理图；从图中可以清晰的看出NPN和PNP内部结构的区别。
PN结内部电场驱使N极的负电子流向P极的正电子（空穴），自然状态下是形成内部轻微环形电子流，所以要单向导通的话就必须加外电场。电池我们都知道，电池内部就有一个电场，是化学能转换成的电场。电池电流的流向是从正极流向负极，而电子是从负极流向正极。所以电池接PN结时，正接正，负接负，P为正，N为负。电子相互排斥。
接下来我们推测三极管的导通与截至状态：
等价于二极管的两种情况
1.当基极b接电源的正，发射极e接电源的负，be是导通的，这就相当于普通的二极管导通一样。
2.当基极b接电源的正，集电极c接电源的负，bc是导通的，这就相当于普通的二极管导通一样。
（NPN）基极b和发射极e导通时，将集电极c接电源的负，C-->B有大量电子流动，那么势必会影响N-->B线路上的电子流动，当两路电子相遇时就形成排斥，那么电路表现出来的状态就是电流小，相当于断路。所以想要be发射极导通有两种方式，第一种就是C集电极悬空，be做普通二极管使用；第二种就是三极管的设计核心所在，集电极C做一个开关信号，集电极C接负极就关掉BE发射极，C集电极接正极就导通BE发射极（对照NPN图）。
总结：三极管正常使用时，发射极e端需要正向导通（P接正，N接负），基极一般为控制极，集电极c端需要反向截至(c是P就接负极，c是N就接正极），集电极c一般是配置好为截至状态的。
三极管有三种工作状态，条件分别为：
截止状态：当加在三极管发射结的电压小于PN结的导通电压，基极电流为零，集电极电流和发射极电流都为零，三极管这时失去了电流放大作用，集电极和发射极之间相当于开关的断开状态，我们称三极管处于截止状态。
放大状态：当加在三极管发射结的电压大于PN结的导通电压，并处于某一恰当的值时，三极管的发射结正向偏置，集电结反向偏置，这时基极电流对集电极电流起着控制作用，使三极管具有电流放大作用，这时三极管处放大状态。
饱和导通：当加在三极管发射结的电压大于PN结的导通电压，并当基极电流增大到一定程度时，集电极电流不再随着基极电流的增大而增大，而是处于某一定值附近不怎么变化，这时三极管失去电流放大作用，集电极与发射极之间的电压很小，集电极和发射极之间相当于开关的导通状态。三极管的这种状态我们称之为饱和导通状态。
实例：
图中为一个NPN三极管，功能是驱动蜂鸣器。
首先集电极配置成驱动负载的输入出口，集电极接负载，然后负载另一端接高电平（NP结反着接截至），控制端基极控制发射极和基极的正向导通还是截至，发射极配置成低电平，基极高电平时三极管正向导通，低电平时截至。
R5为限流电阻
R6为下拉电阻
下拉电阻的作用：
1.将一个不确定的信号，通过一个电阻与地GND相连，固定在低电平；
2.下拉是从器件输出电流，拉电流；
3.当一个接有下拉电阻的IO口设置为输入状态时，它的常态为低电平；
4.防静电干扰，在COMS芯片上，为了防止静电造成损坏，不用的管脚不能悬空，一般接上拉电阻降低输入阻抗，提供卸荷通路。同时悬空IO口容易受到外界电磁干扰。
你也可以这么想，三极管基极我接地表示默认状态时为截至状态，而有高电平输入到基极时才导通三极管，也避免了不是5V高电平的干扰，5V以下的电压经下拉电阻的分流，流经三极管的电流没有达到导通三极管的导通电流，所以三极管在5V以下时不工作，而达到5V时或者比5V高一点点时，流经三极管的电流达到了导通电流，所以三极管导通。这一点也表明了下拉电阻有抵御一定干扰作用。（注：上面的低于5V是我假设的值，具体范围需要查手册）