首先，叙述形成本征半导体本征激励复合杂质半导体n型半导体p型半导体PN结PN结的形成正向偏压PN结的反向偏压二极管晶体管的放大状态的结论
前言
最近看了PN结和晶体管的科普视频，有一件事不能接受。 在NPN型晶体管中，动作为扩大状态时，发射结偏向正，集电结偏向反。 那么，集电结反向偏压时，为什么会产生集电结-发射结的电流呢？
为了弄清这个问题，我在网上查了一些资料，综合自己的理解写了这个博客。 这是为了让自己以后能被调查的同时，也会分享给有同样疑问的人。 如果有不理解的地方，欢迎您的指正。
本征半导体本征半导体(intrinsic semiconductor )将完全不含杂质、没有晶格缺陷的纯半导体称为本征半导体。 主要代表硅、锗两种元素的单晶结构。
硅原子的最外层有4个电子，为了达到最外层的8个电子的稳定结构，各硅原子与相邻的硅原子共有最外层的4个电子，构成共价键。 结构稳定的原子不能自由移动。
固有激发一般来说，半导体中的价电子没有强到绝缘体中的价电子受到束缚的程度，只要能够从外部获得一定的能量(例如，光照射、温度上升、电磁场激发等)，一部分价电子就有可能摆脱共价键的束缚而成为接近自由的电子。 这就是固有激励。 这是热学本征激励，需要的平均能量是禁带宽度。
真性激发还有其他几种形式。 如果光照射下价电子获得足够的能量，脱离共价键成为自由电子，则这是光学固有激发(垂直跃迁)； 该固有激发所需的平均能量大于热学固有激发的能量——禁带宽度。 如果价电子在电场加速作用下受到高能电子的碰撞，电离成为自由电子，那就是碰撞电离的本征激发； 该固有激发所需的平均能量约为禁带宽度的1.5倍。
价带在本征激发下变为自由电子后，形成带正电的空穴，称为空穴(hole )，导带电子和价带空穴合称为电子-空穴对。 上述产生的电子和空穴都自由移动，成为自由载流子(free carrier )，它们在外部电场的作用下发生取向运动，形成宏观电流，分别称为电子传导和空穴传导。 在本征半导体中，这两种载流子的浓度相等。 随着温度的升高，其浓度基本呈指数级增加。
复合传导带中的电子落入空穴，电子和空穴对消失，称为复合(recombination )。 复合时产生的能量以电磁辐射(发射光子photon )或晶格热振动(发射声子phonon )的形式发射。 在一定温度下，电子-空穴对的产生和复合同时存在，达到动态平衡。 此时，本征半导体具有一定的载流子浓度，具有一定的电导率。 加热或光照对半导体进行热激发或光激发，产生更多的电子-空穴对，此时载流子浓度增加，电导率增加。 半导体热敏电阻和感光性电阻等半导体器件是基于该原理制作的。 常温下本征半导体电导率小，载流子浓度对温度变化敏感，难以控制半导体特性，实际应用不多。
杂质半导体在本征半导体中混入微量的杂质时，半导体的导电性能会发生显着变化。 其原因是掺杂的半导体的某种载流子浓度大幅增加。 自由电子浓度大幅增加的杂质半导体称为n型半导体(电子半导体)，空穴浓度大幅增加的杂质半导体称为p型半导体(空穴半导体)。
n型半导体在硅或锗的结晶中混入少量五价元素的磷(或锑)，晶格中的几个半导体原子被杂质取代。 磷原子的最外层有五价电子，其中四个与相邻的半导体原子形成共价键，一定有一个额外的电子。 这个电子几乎不受束缚，容易被激发成为自由电子。 这样，磷原子就变成了不能移动的带正电的离子。 每个磷原子被赋予一个称为施主原子的电子。
在n型半导体中，自由电子的浓度远大于空穴的浓度，因此自由电子被称为多数载流子(无私的包)，其中空穴称为少数载流子。 n型半导体主要通过自由电子导电，杂质越多，自由电子的浓度越高，导电性能也越强。
p型半导体在硅或锗的结晶中导入少量硼(或铟)等三价元素，晶格中的几个半导体原子被杂质置换，硼原子的最外层有三价电子，与相邻的半导体原子形成共价键时产生一个空穴。 该空穴有可能吸引束缚电子进行填埋，形成硼原子无法移动的带负电离子。 因为硼原子接收电子，所以被称为受主原子。
在p型半导体中，由于空穴的浓度远大于自由电子的浓度，空穴被称为多数载流子(无私的包)，其中自由电子称为少数载流子。 p型半导体主要通过空穴导电，加入杂质越多，空穴浓度越高，导电性能也越强。
在杂质半导体中，多数载流子浓度由导入的杂质浓度决定； 少数载流子的浓度主要取决于温度的影响。 对于杂质半导体来说，从整体上看，n型和p型都保持电中性。
在PN结的前一节中，杂质半导体分为n型半导体和p型半导体，它们的成分如下
N型半导体包含:自由电子(属于无私包，少数由本征激发，多数由磷原子提供)、空穴)属于少子，由本征激发)、带正电阳离子)不能移动，只有一个磷原子
P型半导体包含:自由电子(属于少子，由本征激发)、空穴
（属于无私的书包，少数由本征激发而来，多数由硼原子提供）、带负电的阴离子（不能移动，硼原子空穴得到一个电子后形成），自由电子数量 + 阴离子数量 = 空穴数量，整体呈现电中性。 PN结的形成PN结是由一个N型半导体和一个P型半导体紧密接触所构成的，其接触界面称为冶金结界面。
在一块完整的硅片上，用不同的掺杂工艺使其一边形成N型半导体，另一边形成P型半导体，我们称两种半导体的交界面附近的区域为PN结。
在P型半导体和N型半导体结合后，由于交界处出现自由电子和空穴浓度差的原因，有一些电子从N型区向P型区扩散，也有一些空穴要从P型区向N型区扩散。电子和空穴相向扩散时相遇，从而进行复合，电子-空穴对消失。
它们扩散的结果就使P区一边失去空穴，留下了带负电的杂质离子，N区一边失去电子，留下了带正电的杂质离子。这些不能移动的带电粒子在P和N区交界面附近，形成了一个空间电荷区。
在空间电荷区形成后，由于正负电荷之间的相互作用，在空间电荷区形成了内电场，其方向是从带正电的N区指向带负电的P区。显然，这个电场的方向与载流子扩散运动的方向相反，阻止无私的书包扩散。
另一方面，这个电场将使N区的少数载流子空穴向P区漂移，使P区的少数载流子电子向N区漂移，漂移运动的方向正好与扩散运动的方向相反。从N区漂移到P区的空穴补充了原来交界面上P区所失去的空穴，从P区漂移到N区的电子补充了原来交界面上N区所失去的电子，这就使空间电荷减少，内电场减弱。因此，漂移运动的结果是使空间电荷区变窄，扩散运动加强。
最后，无私的书包的扩散和少子的漂移达到动态平衡。在P型半导体和N型半导体的结合面两侧，留下离子薄层，这个离子薄层形成的空间电荷区称为PN结。PN结的内电场方向由N区指向P区。在空间电荷区，由于缺少无私的书包，所以也称耗尽层。
PN结的正向偏置PN结P极接正，N极接负，这就是所谓的正向偏置，很显然正向偏置时外电场与内电场方向相反，正向偏置将加强无私的书包的扩散运动，阻止少子的漂移运动。
PN结的反向偏置PN结P极接负，N极接正，这就是所谓的反向偏置，反向偏置时外电场与内电场方向相同，反向偏置将加强少子的漂移运动，阻止无私的书包的扩散运动。
二极管二极管就是由一个PN结组成，正向偏置时无私的书包参与导电，所以电流很大；反向偏置时少子参与导电，所以电流很小（漏电流）。
三极管三极管由两个背靠背的PN结组成，可以是NPN组合，也可以是PNP组合。三极管有三个区：
集电区C：集电区与发射区为同一性质的掺杂半导体，但集电区的掺杂浓度要低，面积要大，便于收集电子。
基区B：基区尺度很薄:3~30μm，掺杂浓度低。
发射区E：发射区高掺杂，为了便于发射结发射电子，发射区半导体掺浓度高于基区的掺杂浓度，且发射结的面积较小。
三极管有三种工作状态：
截止状态
放大状态
饱和导通
三极管的放大状态以NPN型三极管为例，当发射结正向偏置并导通，集电结反向偏置时，三极管工作于放大状态，发射极电流Ie=基极电流Ib + 集电极电流Ic。
结论前面铺垫了那么多，终于进入今天的主题了，三极管处于放大状态时，发射结处于正向偏置，这时候发射结导通，产生基极到发射极的电流Ib，这一步没问题，正向偏置导通是PN结的特性。那么集电结反向偏置时，为什么还会有大量电流通过呢？这不是有违PN结特性吗？
个人理解是这样的：发射结正偏时，由无私的书包扩散运动参与导电，大量E区的电子（无私的书包）扩散进入B区，进入B区的电子一小部分流过B极产生电流Ib。
此时由于集电结为反偏，集电结外部电场与内部电场一致，并且由集电区C指向基区B，强大的电场将进入B区的电子吸引进集电区C，从而形成电流Ic。
所以对于二极管和三极管来说，同样是反向偏置，二极管不能导通，三极管集电结却可以导通的原因就是二极管P区只有少量的电子可以飘移到N区，从而形成漏电流；三极管基区（NPN的P型半导体）却被注入了大量的电子，这些电子飘移到集电区（NPN的N型半导体）从而形成大电流Ic。