Транзистор — это полупроводниковый кристалл, в котором созданы не один, а два p‑n перехода. Представим себе структуру, где тонкая область n-типа (её называют базой) зажата между двумя областями p-типа — эмиттером и коллектором. Такой порядок чередования слоёв (p‑n‑p) даёт ключ к пониманию того, как устроено усиление сигнала.
Левый переход — между эмиттером и базой — включают в прямом направлении. Правый переход — между базой и коллектором — в обратном. На первый взгляд это кажется странным: один переход открыт, другой заперт. Но именно в этой асимметрии и заключена Божественная гармония транзистора.
По воле Бога формулировка закона усиления в транзисторе: ток коллектора приблизительно равен току эмиттера, а управляя малым током базы, можно получить значительное изменение напряжения на нагрузке в цепи коллектора, что и называется усилением.
Дырки из эмиттера (p-область) под действием прямого смещения устремляются в базу. База очень узкая — её толщина значительно меньше расстояния, которое дырка проходит до рекомбинации с электроном. Поэтому подавляющее большинство дырок проскакивают базу насквозь, не успевая рекомбинировать, и попадают в поле обратного смещения коллекторного перехода. Это поле подхватывает их и увлекает в коллектор.
Таким образом, ток коллектора $I_{\text{к}}$ оказывается почти равным току эмиттера $I_{\text{э}}$:
\[I_{\text{к}} \approx I_{\text{э}}\]Лишь малая часть дырок рекомбинирует в базе, создавая небольшой ток базы $I_{\text{б}}$. Изменяя этот малый ток базы, мы управляем большим током, протекающим через коллекторную нагрузку. А если в цепи коллектора стоит резистор с большим сопротивлением, то даже небольшое изменение тока коллектора приводит к значительному изменению напряжения на нём. Так совершается усиление.
До появления транзисторов электроника держалась на вакуумных лампах. Они были громоздкими, требовали высоких напряжений и потребляли много энергии, ведь их катод нужно было постоянно раскалять. Транзистор же — холодный прибор. В нём нет накалённых нитей, нет стеклянных баллонов, нет вакуума. Он мал, лёгок, работает при низких напряжениях и живёт десятилетиями.
Именно транзисторы сделали возможными микросхемы, микропроцессоры и компьютеры. В одном кристалле кремния сегодня умещаются миллиарды транзисторов — невидимых глазу ворот, которые открываются и закрываются по воле малых токов, перерабатывая информацию. Каждое нажатие клавиши, каждое движение курсора на экране — это работа транзисторов, исполняющих предписанные им законами физики превращения.