前言

首先介紹了雙極性晶體管（BJT）的工作原理，接著演示了晶體管的伏安（I-V）特性，電流增益（current gain）和輸出電導（conductance）。高能注入和重摻雜帶來的能帶狹窄也會介紹到。

解釋了SiGe晶體管、度越時間、截止頻率的基本概念。另外介紹一些BJT的晶體管模型，比如Ebers-Moll，smal-signal和charge control模型。每一個模型都有各自的應用范圍。

BJT雙極性集體管是在1948年由坐落在美國新澤西的貝爾電話實驗室發明的。BJT是第一個量產的晶體管，領先于MOSFET十年多。大約在1968年，當金屬氧化物半導體場效應管（MOSFET）被發明后，MOSFET迅速憑借高密度低功耗的優勢，超越了BJT。

但是，在一些高頻率和模擬領域，BJT依然是更好的選擇，這是因為BJT具有高速、低噪聲和高輸出功率的特點。大家比較熟悉的手機射頻放大器都是采用BJT。補充說明：高密度互補MOS芯片，如果集成了少量的BJT，這種一般叫做BiCMOS技術。

雙極性Bipolar表示在BJT工作過程中，電子和空穴都參與了。事實上，在PN結中，少數派的載流子起到了關鍵作用。結（Junction）表示PN junction對于BJT的工作起到了至關重要的作用。

介紹BJT

組成BJT的是重摻雜的發射極（emitter），P型的基極（base）和一個N型的集電極（collector）。這類器件叫做NPN BJT。

類似，一個PNP BJT有一個P+發射極，N型的base和P型的collector。相比于PNP的三極管，NPN的三極管表現出更高的跨導和速度，這是因為電子相對于空穴移動速度更快。所以行業內一般說BJT，指的就是NPN型。

（a）NPN BJT的示意圖和正常電壓極性

（b）從發射極注入到基極的電子決定了集電極電流Ic

（c）Ic基本上被VBE決定，對于VCB不敏感

當base-emitter發射結正偏，電子就被注入到了輕度摻雜的base。他們擴散到反向偏置的base-collector結（耗盡層邊緣），最后進入集電極。這就產生了集電極電流Ic。只要是VCB是反向偏置的（或者小信號正偏），那么Ic就和VCB沒有關聯。從emitter注入到collector的電子比率決定了Ic，或者說由VBE決定。一般在PN 二極管中，這個注入比率大概和下面的表達式成比例。

從圖（c）中可以很明顯看到這個結論。

通常發射極會直接接到地。這里的emitter和collector類似于MOSFET里面的source（源） 和drain（漏）。base類似gate（柵）。Ic電流相對于VCE的圖例請參考下圖。

（a）共射架構

（b）Ic vs VCE

（c）可以采用IB來作為參數

（d）NPN電路符號

當VCE約等于0.3V，base-collector正偏，Ic下降。因為寄生電阻下降，很難精確評估base-emitter結電壓，所以一般測量IB。下回我們來討論Ic和IB的比例關系。

致謝

全文翻譯自George Mason University的半導體器件基礎。原作者擁有全部版權。