實用電子學/雙極型電晶體

電晶體是由一個正型半導體夾在兩個負型半導體之間，或一個負型半導體夾在兩個正型半導體之間製成的。前者被稱為 NPN 電晶體。後者被稱為 PNP 電晶體。所有電晶體都有三個端子，分別稱為 (B)ase、(E)mitter 和 (C)ollector。因此，電晶體可以連線為一個雙埠網路。輸入埠位於 B-E 接合處。輸出埠位於 C-E 接合處。因此，電晶體被稱為雙極結型器件。

與二極體一樣，電晶體也需要偏置以導通或不導通電流，從而開啟或關閉電晶體。這使得電晶體起著開關的作用。與二極體一樣，電晶體在導通電流時允許電流在一個方向上流動。NPN 電晶體透過訊號的正半週期。PNP 電晶體透過訊號的負半週期。

當電晶體導通電流時，它將充當電壓放大器，根據電阻連線到電晶體的方式，可以是反相或非反相。

電晶體結構

BJT 由三個不同摻雜的半導體區域組成，即發射極區域、基極區域和集電極區域。這些區域在 PNP 中分別是 p 型、n 型和 p 型，而在 NPN 電晶體中分別是 n 型、p 型和 n 型。每個半導體區域都連線到一個端子，分別標為：發射極 (E)、基極 (B) 和集電極 (C)。

基極位於發射極和集電極之間，由輕摻雜、高電阻率的材料製成。集電極包圍發射極區域，使得注入到基極區域的電子幾乎不可能逃逸而被收集，從而使 α 的最終值非常接近於 1，從而使電晶體具有較大的 β。BJT 的橫截面視圖表明集電極-基極結的面積遠大於發射極-基極結的面積。

雙極結型電晶體與其他電晶體不同，通常不是對稱的器件。這意味著交換集電極和發射極會使電晶體離開正向有源模式，並開始在反向模式下工作。由於電晶體的內部結構通常針對正向模式工作進行了最佳化，因此交換集電極和發射極會導致反向工作時 α 和 β 的值遠小於正向工作時的值；通常反向模式的 α 低於 0.5。缺乏對稱性主要是由於發射極和集電極的摻雜比例造成的。發射極被重摻雜，而集電極被輕摻雜，允許施加較大的反向偏置電壓，直到集電極-基極結擊穿。在正常工作中，集電極-基極結反向偏置。發射極被重摻雜的原因是提高發射極注入效率：由發射極注入的載流子與由基極注入的載流子的比率。為了獲得高電流增益，大多數注入到發射極-基極結的載流子必須來自發射極。

有時在 CMOS 過程中使用的低效能“橫向”雙極型電晶體有時設計成對稱的，即正向和反向操作之間沒有區別。

施加在基極-發射極端子上的電壓發生微小變化會導致發射極和集電極之間流動的電流發生顯著變化。這種效應可用於放大輸入電壓或電流。BJT 可以被認為是電壓控制的電流源，但由於基極的低阻抗，它們更簡單地被描述為電流控制的電流源或電流放大器。

早期的電晶體是用鍺製成的，但大多數現代 BJT 用矽製成。現在也有少數用砷化鎵製成的，特別是用於超高速應用（見下文 HBT）。

電晶體型別

I-V 曲線

V	I	操作
V < V_d	I = 0	電晶體不導通電流
V = V_d	I = 1mA	電晶體開始導通電流
V > V_d	I = $e^{(}{\frac {V}{V_{d}}})$	電晶體導通電流
V = V_s	I = I_s	電晶體飽和