NPN-transistors werken op basis van de principes van de halfgeleiderfysica en het gedrag van gedoteerde halfgeleidermaterialen. Een NPN-transistor bestaat uit drie lagen halfgeleidermateriaal: een dunne P-type halfgeleiderlaag (basis) ingeklemd tussen twee N-type halfgeleiderlagen (emitter en collector). Wanneer er een kleine stroom naar de basisterminal (P-type) vloeit, kan er een veel grotere stroom van de collector (N-type) naar de emitter (N-type) vloeien. Dit proces wordt bestuurd door de stroom aan de basisterminal, die de geleidbaarheid tussen de collector en de emitter moduleert. NPN-transistoren worden vaak gebruikt in versterkings- en schakelcircuits, waar ze hogere stromen en spanningen kunnen regelen op basis van een kleine stuurstroom die op de basis wordt toegepast.
NPN-transistors werken eenvoudigweg door gebruik te maken van de principes van halfgeleidergedrag. In een NPN-transistor injecteert de emitter (N-type) elektronen in het basisgebied (P-type). Een kleine stroom die in de basis vloeit, regelt de grotere stroom die van de collector (N-type) naar de emitter (N-type) vloeit. Wanneer een positieve spanning wordt aangelegd op de basis ten opzichte van de emitter, kan er een stroom van de emitter naar de collector vloeien. Dit stroomversterkingseffect vormt de basis van hoe NPN-transistors signalen versterken en fungeren als schakelaars in elektronische circuits. Door de basisstroom te regelen, kan de transistor worden in- of uitgeschakeld, waardoor er stroom kan vloeien of deze kan worden geblokkeerd op basis van de vereisten van de toepassing.
Zowel NPN- als PNP-transistors werken volgens vergelijkbare principes, maar met omgekeerde polariteiten en stroomrichtingen. In een NPN-transistor vloeit er stroom van de collector naar de emitter wanneer een kleine stroom op de basis wordt aangelegd, waardoor een grotere stroom door de transistor kan stromen. Omgekeerd vloeit in een PNP-transistor stroom van de emitter naar de collector wanneer een kleine stroom op de basis wordt aangelegd. Dit fundamentele verschil in stroomrichting bepaalt hoe deze transistors worden gebruikt in circuitontwerp, vooral in termen van schakel- en versterkingstoepassingen waarbij stroomrichting en -regeling kritische factoren zijn.
Een NPN-transistor kan als schakelaar functioneren door de stroomstroom tussen de collector- en emitteraansluitingen te regelen. Wanneer de basisterminal een klein stroom- of spanningssignaal ontvangt, kan er een veel grotere stroom van de collector naar de emitter stromen. Deze schakelactie vindt plaats omdat de basisstroom de geleidbaarheid tussen de collector- en emittergebieden regelt. Wanneer de basis-emitterovergang in voorwaartse richting is voorgespannen (positieve spanning wordt toegepast op de basis ten opzichte van de emitter in een NPN-transistor), wordt de transistor ingeschakeld, waardoor stroom van collector naar emitter kan stromen. Omgekeerd, wanneer de basis-emitterovergang in sperrichting is ingesteld, wordt de transistor uitgeschakeld, waardoor de stroom tussen collector en emitter wordt geblokkeerd. Deze aan/uit-schakelmogelijkheid maakt NPN-transistoren tot essentiële componenten in digitale logische circuits, vermogensregelsystemen en andere elektronische apparaten waarbij nauwkeurige controle van de stroomsterkte noodzakelijk is.
Het mechanisme van een NPN-transistor omvat de beweging en controle van ladingsdragers (elektronen en gaten) in de halfgeleiderlagen. Wanneer in een NPN-transistor een kleine stroom naar de basisterminal (P-type) vloeit, injecteert deze elektronen in het basisgebied. Deze elektronen diffunderen door de basis naar het collectorgebied (N-type), waar ze de meerderheid van ladingsdragers vormen die van collector naar emitter stromen. De basisstroom regelt de stroom van deze elektronen, waardoor de transistor signalen kan versterken of stromen kan schakelen afhankelijk van de aangelegde basisstroom. Dit mechanisme is afhankelijk van de eigenschappen van halfgeleiders om de geleidbaarheid en de stroomstroom te regelen, waardoor de transistor versterkings- en schakelfuncties in elektronische circuits kan uitvoeren.