正常工作时，BJT器件的发射结（E-B结）处于正向偏 置状态，而其收集结（B-C结）则处于反向偏置状态， 这种情况通常称为正向放大模式。
首先来讨论发生在正向放大模式BJT中的主要 物理过程：
A. 发射结正偏，电子由N型发射区越过发射结空间电 荷区扩散进入基区，并在基区中形成非平衡过剩少子 电子的浓度分布，基区中少子电子的浓度分布是发射 结上外加正偏电压的函数，发射区中的电子电流是流 过发射极电流的一个组成部分。 B. 收集结反偏，因此基区中靠近收集结边界处少子电 子的浓度为零。
向漏电流通常很小。
BJT器件的一个主要工作目标就是要使得 由发射区注入到基区的电子能够尽量多地被 收集区收集到。为此，基区中少子电子与多 子空穴之间的复合应该尽可能地减少，基区 宽度也必须小于少子的扩散长度，从而使两 个PN结之间能够产生相互作用。
2. 工作模式 BJT器件可以有四种工作模式： （1）当发射结处于正偏，而收集结处于反偏 时，这也就是所谓的正向放大模式； （2）当发射结处于零偏或反偏，收集结也处 于反偏时，BJT器件发射区中的多数载流子电 子不会向基区中注入，因此器件发射极电流和 收集极电流均为零，此时称为截止模式；
G. 由于发射结正偏，因此基区中的空穴也会越过发射 结空间电荷区向发射区扩散，但是由于基区掺杂浓度通 常远远低于发射区的掺杂浓度，因此空穴由基区扩散至 发射区所引起的空穴电流也将远远小于电子由发射区扩
散至基区所引起的电子电流，这个空穴电流也构成了基
极电流和发射极电流的一个组成部分。
H. 反偏的收集区中也存在着一个反向漏电流，这个反
C. 基区中的少子电子存在着比较大的浓度梯度， 因此电子可以通过扩散流过基区，和正偏的PN结
二极管类似，少子电子在通过中性基区的过程中
也会与其中的多子空穴发生一定的复合。
D. 电子扩散通过基区之后，将进入反偏的收集
结空间电荷区中，收集结中的电场将把扩散过来
的电子拉向收集区，能够被拉向收集区的电子数
第十章
本章学习要点：
双极型晶体管
1. 了解双极型晶体管的基本工作原理，并建立其电流电压关系； 2. 分析并推导出双极型晶体管内部少数载流子的分布情况； 3. 分析决定双极型晶体管共基极电流增益的影响因子并推导出 其数学表达式； 4. 了解双极型晶体管中的几个非理想效应； 5. 建立双极型晶体管的小信号等效电路模型；
§10.1 双极型晶体管的基本工作原理 组成情况：三个掺杂区，两个PN结两种结构： NPN型BJT：两个N型区中间夹着一个薄的P型区； PNP型BJT：两个P型区中间夹着一个薄的N型区；
BJT中通常发射区掺杂浓度最高(1019/cm3)，基 区次之(1017，1018)，而收集区的掺杂浓度（1015） 则最低。
BJT器件四种不同的工作模式所对应的PN结 偏置情况如下页图所示。
BJT器件四种不同的工作模式及其对应的PN结 偏置条件示意图
§10.2 少数载流子分布情况 我们主要感兴趣的是双极型晶体管的各个 电流表达式，和理想PN结情况类似，这些电流 都是BJT中各个区域少数载流子浓度分布的函 数，因此首先确定在不同工作模式下，双极型 晶体管中稳态条件下各个不同区域的少数载流 子浓度分布。 1. 正向放大模式 考虑如下结构的一个均匀掺杂的BJT器件。
（3）随着发射结正 向偏置电压的不断增 加，收集结由反偏变 为零偏甚至正偏，此 时BJT即进入饱和工 作模式。 发射结正偏，收集结 正偏。
（4）当BJT器件的发射结处于反偏，而收集结处 于正偏时，则BJT处于反向放大模式。由于BJT器 件结构上的非对称性，其反向放大特性与正向放 大特性有很大差别。
目取决于由发射区注入到基区中的电子数目。
E. 流入到收集区中的电子数量（构成收集极电 流）取决于发射结上的偏置电压，此即双极型 晶体管的放大作用，即：BJT中流过一个端点的 电流取决于另外两个端点上的外加电压。 发生在正向放大模式BJT中的其它次要的物理过 程还有： F.基区中的少子电子将与基区中的多子空穴相 复合，因此基区中的多子空穴必须得到补充， 这个过程构成了基极空穴电流的一个组成部分
6. 掌握分析双极型晶体管频率限制因素的方法；
7. 掌握分析双极型晶体管大信号开关特性的方法。
双极结型晶体管（Bipolar Junction Transistor，BJT），有时也简称为双极型晶 体管或双极晶体管，之所以称为双极型器件， 是因为其工作过程中包含了电子和空穴两种 载流子的运动. 双极型晶体管包含3个独立的掺杂区域 （NPN或PNP），由此构成两个靠得很近且二 者之间具有相互作用PN结，双极型晶体管的 工作原理与这两个PN结的特性密切相关。
实际BJT的结构示意图 例1：传统双极型集成电路中的BJT结构 埋层：减小串联电阻；隔离：采用PN结；
实际BJT的结构示意图 例2：先进的双层多晶硅BJT结构 埋层：减小串联电阻；隔离：采用绝缘介质；
1. 基本的工作原理 NPN型BJT与PNP型BJT是完全互补的两种双极 型晶体管，将以NPN型器件为例来进行讨论分析。 理想情况下，一个均匀掺杂的NPN型BJT的掺杂 分布如下图所示：
正向放大模式下BJT中各区少子浓度分布示意图
下图所示为工作在截止状态时BJT中不同区 域的少数载流子浓度分布。
由于发射结和收集结均处于反向偏置状态， 又因为基区宽度通常远远小于少子扩散长度， 因此在这两个结的空间电荷区示为工作在截止状态时BJT中各区的 能带情况示意图。
下图所示为工作在饱和状态时BJT中不同区 域的少数载流子浓度分布。器件发射结和收集 结均处于正偏状态，但是发射结上的正偏电压 还是略高于收集结上的正偏电压，因此在基区 内部仍然存在着过剩少子电子的浓度梯度，由 此形成BJT器件的收集极电流。
下图所示为工作在饱和状态时BJT器件中各 区的能带情况示意图
最后，我们再给出BJT处于反向放大状态时不 同区域的少数载流子浓度分布。由于器件发射结 处于反偏状态，而收集结处于正偏状态，电子由 收集区注入到基区，最后扩散到发射结附近并被 发射结电场拉向发射区，基区中的过剩少子电子 的浓度梯度也与正向放大状态正好相反。