善用電晶體的優點，使很多精密的組件在安全性考量下發揮更大效益，而且不與靈體有相關連，對靈體是有效，對各種組件也不會損害，原因是各種組件不考慮的靈的影響！

電晶體
取自:維基百科
電晶體（英語：transistor）是一種固態半導體元件，可以用於放大、開關、穩壓、信號調製和許多其他功能。
電晶體作為一種可變開關，基於輸入的電壓，控制流出的電流，因此電晶體可做為電流的開關，和一般機械開關（如Relay、switch）不同處在於電晶體是利用電訊號來控制，而且開關速度可以非常之快，在實驗室中的切換速度可達100GHz以上。

介紹
NPN型電晶體示意圖電晶體主要分為兩大類：雙極性電晶體（BJT）和場效應電晶體（FET）。
電晶體有三個極；雙極性電晶體的三個極，分別由N型跟P型組成射極（Emitter）、基極 (Base) 和集極（Collector）; 場效應電晶體的三個極，分別是源極（Source）、閘極（Gate）和洩極（Drain）。
電晶體因為有三種極性，所以也有三種的使用方式，分別是射極接地（又稱共射放大、CE組態）、基極接地（又稱共基放大、CB組態）和集極接地（又稱共集放大、CC組態、射極隨隅器）。
在雙極性電晶體中，射極到基極的很小的電流，會使得射極到集極之間，產生大電流；在場效應電晶體中，在閘極施加小電壓，來控制源極和洩極之間的電流。
在類比電路中，電晶體用於放大器、音頻放大器、射頻放大器、穩壓電路；在計算機電源中，主要用於開關電源。
電晶體也應用於數位電路，主要功能是當成電子開關。數位電路包括邏輯閘、隨機存取記憶體 (RAM) 和微處理器。
電晶體在使用上有許多要注意的最大額定值，像是最大電壓、最大電流、最大功率……，在超額的狀態下使用，電晶體內部的結構會被破壞。每種型號的電晶體還有特有的特性，像是直流放大率hfe、NF噪訊比…等，可以藉由電晶體規格表或是Data Sheet得知。
電晶體在電路最常用的用途應該是屬於訊號放大這一方面，其次是阻抗匹配、訊號轉換……等，電晶體在電路中是個很重要的元件，許多精密的組件主要都是由電晶體製成的。

基本原理
NPN 順向主動工作區：BE接面順向， Vbe > 0.7V,BC接面逆向 Vbc < 0.5V。順向接面會有擴散電流，空乏區小；而逆向接面會有漂移電流，空乏區大。空乏區內只有游離的雜質離子；載子進入後不久後會游離，在補充了游離載子同時，另一端已經游離載子則會離開空乏區，以保持空乏區是電中性。Ie電流大部分流過Ic，少部分由Ib流出。

重要性
電晶體被認為是現代歷史中最偉大的發明之一，在重要性方面可以與印刷術，汽車和電話等發明相提並論。電晶體實際上是所有現代電器的關鍵主動（active）元件。電晶體在當今社會的重要性主要是因為電晶體可以使用高度自動化的過程進行大規模生產的能力，因而可以不可思議地達到極低的單位成本。
雖然數以百萬計的單體電晶體還在使用，絕大多數的電晶體是和二極體，電阻器，電容器一起被裝配在微晶片（晶片）上以製造完整的電路。類比的或數位的或者這兩者被集成在同一顆晶片上。設計和開發一個複雜晶片的生產成本是相當高的，但是當分攤到通常百萬個生產單位上，每個晶片的價格就是最小的。一個邏輯閘包含20個電晶體，而2005年一個高級的微處理器使用的電晶體數量達2.89億個。
電晶體的成本，靈活性和可靠性使得其成為非機械任務的通用器件，例如數位計算。在控制電器和機械方面，電晶體電路也正在取代電機設備，因為它通常是更便宜，更有效地僅僅使用標準集成電路並編寫計算機程序來完成同樣的機械任務，使用電子控制，而不是設計一個等效的機械控制。
因為電晶體的低成本和後來的電子計算機，數位化資訊的浪潮來~到了。由於計算機提供快速的查找、分類和處理數位資訊的能力，在資訊數位化方面投入了越來越多的精力。今天的許多媒體是通過電子形式發布的，最終通過計算機轉化和呈現為類比形式。受到數位化革命影響的領域包括電視，廣播和報紙。

類型
電晶體種類很多，依工作原理可粗分為雙極性接面電晶體(bipolar junctiontransistor,BJT) 和場效電晶體（field effect transistor, FET）。

電晶體的發明
取自:http://web1.nsc.gov.tw/ct.aspx?xItem=10991&ctNode=40&mp=1 作者：林天送　美國聖路易華盛頓大學化學暨神經科學系
電晶體（transistor）是由半導體製造出來的，它能控制電流的大小和方向，是所有電子裝備的基本元件。電晶體的發明是天時、地利及人和促成的。 

小百科
電晶體（transistor）是由半導體製造出來的。電晶體能控制電流的大小和方向，是所有電子裝備的基本元件。製造方法是讓純矽晶體（silicon crystals，屬第四族元素）暴露在高溫的第三族元素（如硼，boron）氣體中，硼元素會藉由擴散進入矽晶體。含硼的矽晶體就變成少了 1 個電子，也可說多了 1 個電洞。硼的角色是受體（acceptor），這就是Ｐ型（positive type）半導體。如果有第五族元素（如磷，phosphor）的雜質，就多了 1 個電子。磷的角色是施體（donor），這就是Ｎ型（negative type）半導體。
經過設計，電晶體可有 3 個極，如 NPN 電晶體有 N−type 射極，P−type 基極和 N−type 集極。

發明者
電晶體是美國貝爾實驗室的威廉．蕭克立（William B. Shockley, 1910 − 1989）、約翰．巴定（John Bardeen, 1908 − 1991）和沃爾特•布拉頓（Walter H. Brattain, 1902－1987）3 人於 1947 年 12 月底發明的，3 人因電晶體的發明和應用而獲 1956 年諾貝爾物理獎。蕭克立擁有麻省理工學院的物理博士學位，是實驗和理論的強手。巴定擁有普林斯頓大學的博士學位，專攻固體物理，是位理論物理學家。布拉頓獲明尼蘇達大學的博士學位，是位實驗物理學家。

靈機一動
1940 年代，所有的電子儀器和用具都是由真空管組成。如第１代電腦 ENIAC 就是用真空管組成，它的缺點是笨重、占空間而功能低，也容易燒毀，這些問題成為尋找真空管替代品的原動力。
蕭克立的博士論文指導教授史雷特（S.C. Slater）是半導體的先驅者，蕭克立的早期研究是用實驗和理論探討電子在固體中的移動。他在 1936 年進入貝爾實驗室工作，2 年後就獲得第１個專利「電子倍增放電器」。1939 年年底，在他的實驗記錄簿曾經記載「利用半導體做放大器」的概念。蕭克立的研究經典是「思考、又思考」，即必須有精簡的思考才能有突破，而且要把複雜的事件簡化成最基本的元素。後來他升為半導體研究小組的主管。
巴定是理論物理學家，他的博士論文指導老師是魏格納（Eugen Wigner，1963 年諾貝爾物理獎得主）。他和蕭克立是好朋友，1946 年蕭克立邀請巴定進入貝爾實驗室工作。那時候，半導體研究小組的另一研究員布拉頓正在測量以鍺（germanium）為本的 P−N 雙極性接面電晶體的物性（按，鍺和矽同屬第四族元素）。每一次布拉頓做完一個實驗，巴定就用理論解釋和驗證實驗結果。
1947 年 12 月 23 日，3 人宣布半導體三極管的發明，並在貝爾實驗室當眾示範用半導體三極管做成的聲音擴大器。這跟當初貝爾公司創辦人亞歷山大．貝爾（Alexander Graham Bell）示範用電通話異曲同工，也實現了蕭克立 1939 年的構想。

廣泛用途
電晶體被認為是 20 世紀最偉大發明之一，它是所有現代電器最重要的元件。因為電晶體可以大規模製造和生產，成本低且品質優良，幾乎所有電腦、電動控制器、電信、電視、廣播、助聽器等都使用電晶體，早期的真空管就被淘汰了。
雖然數以百萬的單體電晶體還在使用，最常用於訊號放大，但大多數的電晶體是使用在積體電路中（見下一篇〈積體電路的發明〉）。譬如一個邏輯閘就包含 20 個以上的電晶體，而一個高級微處理器就使用高達3億個電晶體。

擊掌回響
你可曾想像如果沒有電晶體的發明，我們的工業、醫療、甚至個人生活會有多大的變化？如果追究發明者原先發明電晶體的用意，他們只是想取代當時笨重、占空間而功能低的真空管。但電晶體一出爐，馬上就改變了整個電子工業的發展，這出乎當初3人的本意。
筆者相信電晶體的發明並不是偶然的。布拉頓在 1956 年諾貝爾頒獎時說：「電晶體的發明是天時、地利及人和促成的。」
蕭克立有精簡的思考和觀察能力，他成長在真空管時代，早在 1939 年就預測到半導體的潛力，加上他能把複雜的事件簡單化，才能有突破的發明。蕭克立一生擁有九十多項專利，1951 年成為美國國家科學院院士。1956 年 1 月他離開貝爾實驗室到史坦福大學物理系當教授，並成立蕭克立電晶體實驗室。積體電路的發明者之一諾義斯（Robert Noyce），就是當初蕭克立實驗室的研究員之一。
巴定是理論奇才，在貝爾實驗室時，他曾經建議實驗室的大老闆研究超導電現象，但沒有被接受。後來，巴定離開貝爾實驗室到伊利諾大學當教授，專心研究超導。他和古柏（Leon N. Cooper）和史律弗（John R. Schrieffer）創立超導體 BCS 理論，再次於 1972 年獲諾貝爾物理獎。巴定是唯一得過 2 次諾貝爾物理獎的人。
值得一提的是，半導體是美國貝爾電話公司貝爾實驗室開發出來的。貝爾實驗室是當時規模最大、最有名氣的民營研究實驗室，開發出無數的發明，也培養出 6 位諾貝爾獎得主。

雙極性電晶體
取自:維基百科
雙極性電晶體（英語：bipolar transistor），全稱雙極性接面型電晶體（bipolar junction transistor, BJT），俗稱三極體，是一種具有三個終端的電子器件。雙極性電晶體是電子學歷史上具有革命意義的一項發明，[1]:79其發明者威廉·肖克利、約翰·巴丁和沃爾特·豪澤·布喇頓被授予了1956年的諾貝爾物理學獎。[2]
這種電晶體的工作，同時涉及電子和電洞兩種載子的流動，因此它被稱為雙極性的，所以也稱雙極性載子電晶體。這種工作方式與諸如場效應管的單極性電晶體不同，後者的工作方式僅涉及單一種類載子的漂移作用。兩種不同摻雜物聚集區域之間的邊界由PN接面形成。[3]:95
雙極性電晶體由三部分摻雜程度不同的半導體製成，電晶體中的電荷流動主要是由於載子在PN接面處的擴散作用和漂移運動。以NPN電晶體為例，按照設計，高摻雜的射極區域的電子，通過擴散作用運動到基極接面。在基極接面區域，電洞為多數載子，而電子少數載子。由於基極接面區域很薄，這些電子又通過漂移運動到達集極，從而形成集極電流，因此雙極性電晶體被歸到少數載子設備。[4]:30[5]:35
雙極性電晶體能夠放大訊號，並且具有較好的功率控制、高速工作以及耐久能力，[6]:48，所以它常被用來構成放大器電路，或驅動揚聲器、電動機等設備，並被廣泛地應用於航空太空工程、醫療器械和機器人等應用產品中。[6]:48

發展及應用
1947年12月，貝爾實驗室的約翰·巴丁、沃爾特·豪澤·布喇頓在威廉·肖克利的指導下共同發明了點接觸形式的雙極性電晶體。[7]1948年，肖克利發明了採用接面型構造的雙極性電晶體。[8]在其後的大約三十年時間內，這種器件是製造分立元件電路和積體電路的不二選擇。
早期的電晶體是由鍺製造的。在1950年代和1960年代，鍺電晶體的使用多於矽電晶體。相對於矽電晶體，鍺電晶體的截止電壓更小，通常約0.2伏特，這使得鍺電晶體適用於某些應用場合。在電晶體的早期歷史中，曾有多種雙極性電晶體的製造方法被開發出來。[9]
鍺電晶體的一個主要缺點是它容易產生熱失控。由於鍺的禁帶寬度較窄，如果要穩定工作，則對其工作溫度的要求相對矽半導體更嚴，因此大多數現代的雙極性電晶體是由矽製造的。採用矽材料的另一個重要原因是矽在地球上的儲量比鍺豐富得多（僅次於氧）。
後來，人們也開始使用以砷化鎵為代表的化合物來製造半導體電晶體。砷化鎵的電子遷移率為矽的5倍，[10]用它製造的電晶體能夠達到較高的工作頻率。此外，砷化鎵熱導率較低，有利於高溫下進行的加工。[10]化合物電晶體通常可以應用於高速器件。
雙極性電晶體能夠提供訊號放大，它在功率控制、類比訊號處理等領域有所應用。此外，由於基極接面-射極偏壓電壓與溫度、電流的關係已知，雙極性電晶體還可以被用來測量溫度。[11]根據基極接面-射極電壓與基極接面-射極和集極-射極電流的對數關係，雙極性電晶體也能被用來計算對數或求自然對數的冪指數。
隨著人們對於能源問題的認識不斷加深，場效應管（如CMOS）技術憑藉更低的功耗，在數位積體電路中逐漸成為主流，雙極性電晶體在積體電路中的使用由此逐漸變少。[6]:48-49但是應當看到，即使在現代的積體電路中，雙極性電晶體依然是一種重要的器件，市場上仍有大量種類齊全、價格低廉的電晶體產品可供選擇。與金屬氧化物半導體場效應電晶體（MOSFET，它是場效應管的一種，另一種為接面場效電晶體）相比，雙極性電晶體能提供較高的跨導和輸出電阻，並具有高速、耐久的特性，在功率控制方面能力突出。[6]:48因此，雙極性電晶體依舊是組成類比電路，尤其是甚高頻應用電路（如無線通信系統中的射頻電路）的重要配件。雙極性電晶體可以通過BiCMOS技術與和MOSFET製作在一塊積體電路上，這樣就可以充分利用兩者的優點（如雙極性電晶體的電流放大能力和場效應管的低功耗特點）。[6]:53-54

基本原理
左邊的藍色區域為射極，中間綠色區域為基極接面，右邊藍色區域為集極。灰色的箭頭為電子的流動方向示意，射極注入的大部分電子移動到了集極，少部分在基極接面與電洞複合。白色箭頭為基極接面的多數載子電洞的流動方向示意。NPN型雙極性電晶體處於順向主動區的條件是：在射極接面上具有順向偏壓，而集集極接面具有逆向偏壓。NPN型雙極性電晶體可以視為共用陽極的兩個二極體接合在一起。在雙極性電晶體的正常工作狀態下，基極接面-射極接面（稱這個PN接面為「射極接面」）處於順向偏壓狀態，而基極接面-集極（稱這個PN接面為「集極接面」）則處於逆向偏壓狀態。[4]:29-30在沒有外加電壓時，射極接面N區的電子（這一區域的多數載子）濃度大於P區的電子濃度，部分電子將擴散到P區。同理，P區的部分電洞也將擴散到N區。這樣，射極接面上將形成一個空間電荷區（也稱為空乏層），產生一個內在的電場，其方向由N區指向P區，這個電場將阻礙上述擴散過程的進一步發生，從而達成動態平衡。[12]:161-162這時，如果把一個順向電壓施加在射極接面上，上述載子擴散運動和空乏層中內在電場之間的動態平衡將被打破，這樣會使熱激發電子注入基極接面區域。在NPN型電晶體里，基區為P型摻雜，這裡電洞為多數摻雜物質，因此在這區域電子被稱為「少數載子」。
從射極被注入到基極接面區域的電子，一方面與這裡的多數載子電洞發生複合，另一方面，由於基極接面區域摻雜程度低、物理尺寸薄，並且集極接面處於逆向偏壓狀態，大部分電子將通過漂移運動抵達集極區域，形成集極電流。[3]:35為了盡量緩解電子在到達集極接面之前發生的複合，電晶體的基極接面區域必須製造得足夠薄，以至於載子擴散所需的時間短於半導體少數載子的壽命，同時，基極接面的厚度必須遠小於電子的擴散長度（diffusion length，參見菲克定律）。在現代的雙極性電晶體中，基極接面區域厚度的典型值為十分之幾微米。[13]:347需要注意的是，集極、射極雖然都是N型摻雜，但是二者摻雜程度、物理屬性並不相同，因此必須將雙極性電晶體與兩個相反方向二極體串聯在一起的形式區分開來。[5]:33-34

分析方法
集極-射極電流可以視為受基極接面-射極電流的控制，這相當於將雙極性電晶體視為一種「電流控制」的器件。還可以將它看作是受射極接面電壓的控制，即將它看做一種「電壓控制」的器件。事實上，這兩種思考方式可以通過基極接面-射極接面上的電流電壓關係相互關聯起來，而這種關係可以用PN接面的電流-電壓曲線表示。[14]
從基極接面區域的少數載子濃度出發，可以解釋集極的載子流動。[14][15][16]:12如果雙極性電晶體為小注入（low level injection），即通過某些物理過程（如光注入或電注入）引入的非平衡載子（excess carrier，或稱「過剩載子」）比熱平衡時的多數載子少得多，[12]:126-127雙極性擴散（即非平衡多數載子和少數載子以相同速率流動）速率實際上由非平衡少數載子決定。另外，雙極性電晶體處理高頻訊號的能力還受限於基極接面區域載子的渡越時間。[16]:12
人們曾經建立過多種數學模型，用來描述雙極性電晶體的具體工作原理。例如，古梅爾–潘模型（Gummel–Poon Model）提出，可以利用電荷分布來精確地解釋電晶體的行為。[17]上述有關電荷控制的觀點可以處理有關光電二極體的問題，這種二極體基極接面區域的少數載子是通過吸收光子（即上一段提到的光注入）產生的。電荷控制模型還能處理有關關斷、恢復時間等動態問題，這些問題都與基極接面區域電子和電洞的複合密切相關。然而，由於基極接面電荷並不能輕鬆地在基極接面引腳處觀察，因此，在實際的電路設計、分析中，電流、電壓控制的觀點應用更為普遍。
在類比電路設計中，有時會採用電流控制的觀點，這是因為在一定範圍內，雙極性電晶體具有近似線性的特徵。在這個範圍（下文將提到，這個範圍叫做「主動區」）內，集極電流近似等於基極接面電流的倍，這對人們分析問題、控制電路功能有極大的便利。在設計有的基本電路時，人們假定射極-基極接面電壓為近似恆定值（如），這時集極電流近似等於基極接面電流的若干倍，電晶體起電流放大作用。
然而，在真實的情況中，雙極性電晶體是一種較為複雜的非線性器件，如果偏壓電壓分配不當，將使其輸出訊號失真。此外，即使工作在特定範圍，其電流放大倍數也受到包括溫度在內的因素影響。為了設計出精確、可靠的雙極性電晶體電路，必須採用電壓控制的觀點（例如後文將講述的艾伯斯-莫爾模型）。[14]電壓控制模型引入了一個指數函數來描述電壓、電流關係，在一定範圍內，函數關係為近似線性，可以將電晶體視為一個電導元件。這樣，諸如差動放大器等電路的設計就簡化為了線性問題，所以近似的電壓控制觀點也常被選用。對於跨導線性（translinear）電路，研究其電流-電壓曲線對於分析器件工作十分關鍵，因此通常將它視為一個跨導與集極電流成比例的電壓控制模型。
目前，電晶體級別的電路設計主要使用SPICE或其他類似的類比電路模擬器進行，[13]:300-302因此對於設計者來說，模型的複雜程度並不會帶來太大的問題。但在以人工分析類比電路的問題時，並不總能像處理經典的電路分析那樣採取精確計算的方法，因而採用近似的方法是十分必要的。[5]:3

電流放大參數
參見：共射極及共基極接面
 
雙極性電晶體的共射極接法
雙極性電晶體的共基極接面接法射極擴散到基極接面的電子，大部分都能夠漂移到集極，剩下的電子與基極接面區域的電洞發生載子複合。成功抵達集極的電子濃度占射極擴散出來的電子總濃度的比值，是衡量雙極性電晶體效率的一項重要指標。由於射極區域為重摻雜，基極接面區域為輕摻雜，所以從射極被注入到基極接面的電子濃度大於從基極接面注入到射極的電洞濃度。下面將討論雙極性電晶體在電路中以射極或基極接面為公共端時的電流放大倍數。
如果電晶體採用共射極接法，輸入電流為射極電流，輸出電流為集極電流，當射極接面順向偏壓、集極接面不施加偏壓時，電晶體的共射極直流短路電流增益可以表示為集極電流與基極接面電流的比值[1]:85
如果集極從無偏壓變為逆向偏壓，那麼與的比值稱為共射極靜態電流增益，它的表達式為[1]:85
對於小訊號模型中的電晶體，的數值通在20到200之間，[5]:36不過在一些為高功率應用設計的電晶體中，它可能會更小一點。
如果電晶體採用共基極接面接法，輸入電流為發無線電流，輸出電流為集極電流，當射極接面順向偏壓、集極接面不施加偏壓時，電晶體的共基極接面直流短路電流增益可以表示為集極電流與射極電流的比值[1]:84-85
如果集極從無偏壓變為逆向偏壓，那麼與的比值稱為共射極靜態電流增益，它的表達式為[1]:84-85
上述兩個參數可以通過下面的公式相互轉換（在NPN型電晶體中）[4]:32
當對低頻的交流小訊號進行近似分析時，也可以採用上述直流參數。[4]:34如果需要更高的精確度，就必須慮及雙極性電晶體中的結電容效應帶來的影響。當訊號電壓的頻率達到一定程度後，電流的放大倍數將會下降。[4]:35

功率參數
雙極性電晶體的最大集極耗散功率是器件在一定溫度與散熱條件下能正常工作的最大功率。在條件相同的情況下，如果實際功率大於這一數值，電晶體的溫度將超出最大許可值，使器件性能下降，甚至造成物理損壞。[4]:35[1]:147

極限電流和極限電壓
當集極電流增大到一定數值後，雖然不會造成雙極性電晶體的損壞，但是電流增益會明顯降低。為了使電晶體按照設計正常工作，需要限制集極電流的數值。除此之外，由於雙極性電晶體具有兩個PN接面，因此它們的逆向偏壓電壓不能夠過大，防止PN接面逆向擊穿。[4]:35-36雙極性電晶體的數據手冊都會詳細地列出這些參數。
當功率雙極性電晶體集極的逆向偏壓電壓超過一定數值，並且流經電晶體的電流超出在一定允許範圍之內，使得電晶體功率大於二次擊穿臨界功率就會產生一種被稱為「二次擊穿」的危險現象。在這種情況里，超出設計範圍的電流將造成器件內部不同區域的局部溫度不均衡，部分區域的溫度高於其他區域。因為摻雜的矽具有負的溫度係數（temperature coefficient），所以當它處於較高的溫度時，其導電性能更強。這樣，較熱部分就能傳導更多的電流，這部分電流會產生額外的熱能，造成局部溫度將超過正常值，以致於器件不能正常工作。二次擊穿是一種熱失控，一旦溫度升高，電導率將進一步提升，從而造成惡性循環，最終嚴重損毀電晶體的結構。整個二次擊穿過程只需要毫秒或微秒量級的時間就可以完成。[1]:151
如果雙極性電晶體射極接面提供超出允許範圍的逆向偏壓，並不對流經電晶體的電流進行限制，射極接面將發生突崩溃，也會造成器件損壞。[4]:16

溫度漂移
作為一種類比的器件，雙極性電晶體的所有參數都會不同程度地受溫度影響，特別是電流增益。據研究，溫度每升高1攝氏度，大約會增加0.5%到1%。[5]:41

抗輻射能力
雙極性電晶體對電離輻射較為敏感。如果將電晶體置於電離輻射的環境中，器件將因輻射而受到損害。產生損害是因為輻射將在基極接面區域產生缺陷，這種缺陷將在能帶中形成複合中心（recombination centers）。這將造成器件中起作用的少數載子壽命變短，進而使電晶體的性能逐漸降低。NPN型雙極性電晶體由於在輻射環境中，載子的有效複合面積更大，受到的負面影響比PNP型電晶體更顯著。[18]在一些特殊的應用場合，如核反應爐或太空飛行器中的電子控制系統中，必須採用特殊的手段緩解電離輻射帶來的負面效應。

結構
NPN型雙極性電晶體的截面簡圖一個雙極性電晶體由三個不同的摻雜半導體區域組成，它們分別是射極區域、基極接面區域和集極區域。這些區域在NPN型電晶體中分別是N型、P型和N型半導體，而在PNP型電晶體中則分別是P型、N型和P型半導體。每一個半導體區域都有一個引腳端接出，通常用字母E、B和C來表示射極（Emitter）、基極接面（Base）和集極（Collector）。
基極接面的物理位置在射極和集極之間，它由輕摻雜、高電阻率的材料製成。集極包圍著基極接面區域，由於集極接面逆向偏壓，電子很難從這裡被注入到基極接面區域，這樣就造成共基極接面電流增益約等於1，而共射極電流增益取得較大的數值。從右邊這個典型NPN型雙極性電晶體的截面簡圖可以看出，集極接面的面積大於射極接面。此外，射極具有相當高的摻雜濃度。[4]:28
在通常情況下，雙極性電晶體的幾個區域在物理性質、幾何尺寸上並不對稱。假設連接在電路中的電晶體位於順向主動區，如果此時將電晶體集極和射極在電路中的連接互換，將使電晶體離開順向主動區，進入逆向工作區。電晶體的內部結構決定了它適合在順向主動區工作，所以逆向工作區的共基極接面電流增益和共射極電流增益比電晶體位於順向主動區時小得多。這種功能上的不對稱，根本上是緣於射極和集極的摻雜程度不同。因此，在NPN型電晶體中，儘管集極和射極都為N型摻雜，但是二者的電學性質和功能完全不能互換。射極區域的摻雜程度最高，集極區域次之，基極接面區域摻雜程度最低。此外，三個區域的物理尺度也有所不同，其中基極接面區域很薄，並且集極面積大於射極面積。由於雙極性電晶體具有這樣的物質結構，因此可以為集極接面提供一個逆向偏壓，不過這樣做的前提是這個逆向偏壓不能過大，以致於電晶體損壞。對射極進行重摻雜的目的是為了增加射極電子注入到基極接面區域的效率，從而實現盡量高的電流增益。[5]:33-34
KSY34型高頻NPN電晶體實體中已固定好的晶粒，基極接面和射極通過線焊方式經由細金屬線（金線或鋁線等，本圖為鋁線）引出，集極則由晶粒底部連接金屬底座引出。在雙極性電晶體的共射極接法里，施加於基極接面、射極兩端電壓的微小變化，都會造成射極和集極之間的電流發生顯著變化。利用這一性質，可以放大輸入的電流或電壓。把雙極性電晶體的基極接面當做輸入端，集極當做輸出端，可以利用戴維南定理分析這個二埠網路。[19]:90-97利用等效的原理，可以將雙極性電晶體看成是電壓控制的電流源，也可以將其視為電流控制的電壓源。此外，從二埠網路的左邊看進去，基極接面處的輸入阻抗減小到基極接面電阻的，這樣就降低了對前一級電路的負載能力的要求。[4]:113

NPN型
NPN型雙極性電晶體的符號，注意圖中的箭頭指向外側。NPN型電晶體是兩種類型雙極性電晶體的其中一種，由兩層N型摻雜區域和介於二者之間的一層P型摻雜半導體（基極接面）組成。輸入到基極接面的微小電流將被放大，產生較大的集極-射極電流。當NPN型電晶體基極接面電壓高於射極電壓，並且集極電壓高於基極接面電壓，則電晶體處於順向放大狀態。在這一狀態中，電晶體集極和射極之間存在電流。被放大的電流，是射極注入到基極接面區域的電子（在基極接面區域為少數載子），在電場的推動下漂移到集極的結果。由於電子遷移率比電洞遷移率更高，[12]:93因此現在使用的大多數雙極性電晶體為NPN型。
NPN型雙極性電晶體的電學符號如右圖，基極接面和射極之間的箭頭指向射極。[20]:64

PNP型
PNP型雙極性電晶體的符號，注意圖中的箭頭指向內側。雙極性電晶體的另一種類型為PNP型，由兩層P型摻雜區域和介於二者之間的一層N型摻雜半導體組成。流經基極接面的微小電流可以在射極端得到放大。也就是說，當PNP型電晶體的基極接面電壓低於射極時，集極電壓低於基極接面，電晶體處於順向主動區。
在雙極性電晶體電學符號中，基極接面和射極之間的箭頭指向電流的方向，這裡的電流為電子流動的反方向。與NPN型相反，PNP型電晶體的箭頭從射極指向基極接面。[20]:102

雙極性異質接面型電晶體
在圖中的雙極性異質結電晶體中，基極接面區域的能隙分布不均勻有利於少數載子（電子）通過基極接面區域。圖中淺藍色表示空乏層。雙極性異質結電晶體（heterojunction bipolar transistor）是一種改良的雙極性電晶體，它具有高速工作的能力。研究發現，這種電晶體可以處理頻率高達幾百GHz的超高頻訊號，因此它適用於射頻功率放大、雷射驅動等對工作速度要求苛刻的應用。[21][22][23]
異質結是PN接面的一種，這種結的兩端由不同的半導體材料製成。在這種雙極性電晶體中，射極接面通常採用異質結結構，即射極區域採用寬禁帶材料，基極接面區域採用窄禁帶材料。常見的異質結用砷化鎵（GaAs）製造基極接面區域，用鋁-鎵-砷固溶體（AlxGa1-xAs）製造射極區域。[1]:101採用這樣的異質結，雙極性電晶體的注入效率可以得到提升，電流增益也可以提高幾個數量級。
採用異質結的雙極性電晶體基極接面區域的摻雜濃度可以大幅提升，這樣就可以降低基極接面電極的電阻，並有利於降低基極接面區域的寬度。[1]:101在傳統的雙極性電晶體，即同質結電晶體中，射極到基極接面的載子注入效率主要是由射極和基極接面的摻雜比例決定的。在這種情況下，為了得到較高的注入效率，必須對基極接面區域進行輕摻雜，這樣就不可避免地使增大了基極接面電阻。
如左邊的示意圖中，代表電洞從基極接面區域到達射極區域跨越的勢差；而則代表電子從射極區域到達基極接面區域跨越的勢差。由於射極接面具有異質結的結構，可以使，從而提高了射極的注入效率。在基極接面區域里，半導體材料的組分分布不均，造成緩變的基極接面區域禁帶寬度，其梯度為以表示。這一緩變禁帶寬度，可以為少數載子提供一個內在電場，使它們加速通過基極接面區域。這個漂移運動將與擴散運動產生協同作用，減少電子通過基極接面區域的渡越時間，從而改善雙極性電晶體的高頻性能。[1]:101-102
儘管有許多不同的半導體可用來構成異質結電晶體，矽-鍺異質結電晶體和鋁-砷化鎵異質結電晶體更常用。製造異質結電晶體的工藝為晶體磊晶技術，例如金屬有機物氣相磊晶（Metalorganic vapour phase epitaxy, MOCVD）和分子束磊晶。

工作區
電壓 基極接面-射極接面
偏壓（NPN型） 基極接面-集極接面
偏壓（NPN型） 工作模式（NPN型）
E < B < C 順向 逆向 順向-放大
E < B > C 順向 順向 飽和
E > B < C 逆向 逆向 截止
E > B > C 逆向 順向 逆向-放大
電壓 基極接面-射極接面
偏壓（PNP型） 基極接面-集極接面
偏壓（PNP型） 工作模式（PNP型）
E < B < C 逆向 順向 逆向-放大
E < B > C 逆向 逆向 截止
E > B < C 順向 順向 飽和
E > B > C 順向 逆向 順向-放大
圖示為雙極性電晶體的輸出特性曲線。
注意：為了清晰地示意物理量，曲線中物理量的比例可能與實際情況有一定差別。
藍色虛線左邊的區域為飽和區（Saturation）；由藍色虛線、紅色虛線和棕色虛線包圍的區域為主動區（Active），在這個區域里，射極電流與基極接面電流成近似線性關係；紅色虛線下方表示電晶體尚未導通，處於截止區（Cut-off）；為開啟電晶體的最小基極接面電流；圖中棕色虛線為電晶體的最大集極耗散功率，它與兩條坐標軸包圍的區域為安全工作區，與橫軸的交點為最大集極-基極接面電壓。可以根據電晶體三個終端的的偏壓狀態，可以定義雙極性電晶體幾個不同的工作區。在NPN型半導體中（注意：PNP型電晶體和NPN型電晶體的電壓描述恰好相反），按射極接面、集極接面的偏壓情況，工作區可以分為為
順向主動區（或簡稱主動區）：當射極接面順向偏壓，集極接面逆向偏壓時，電晶體工作在主動區。大多數雙極性電晶體的設計目標，是為了在順向主動區得到最大的共射極電流增益。電晶體工作在這一區域時，集極-射極電流與基極接面電流近似成線性關係。由於電流增益的緣故，當基極接面電流發生微小的擾動時，集極-射極電流將產生較為顯著變化。
逆向主動區：如果把上述處於順向主動區電晶體射極、集極的偏壓電壓互換，則雙極性電晶體將工作在逆向主動區。在這種工作模式中，射極和集極區域扮演的角色與順向主動區里正好相反，但是由於電晶體集極的摻雜濃度低於射極，逆向主動區產生的效果與順向主動區並不相同。大多數雙極性電晶體的設計目標是儘可能得到最大順向放大電流增益，因此，逆向主動區中的電流增益會比順向主動區中小一些（在常規的鍺電晶體中大約是2-3倍）。實際上，這種工作模式幾乎不被採用，但是為了防止錯誤接法造成器件損壞或其他危險，設計時必須予以考慮。此外，有些類型的雙極性邏輯器件也會考慮逆向主動區的情況。[24]
飽和區：當雙極性電晶體中兩個PN接面均處於順向偏壓時，它將處於飽和區，這時，電晶體射極到集極的電流達到最大值，即使增加基極接面電流，輸出的電流也不會再增加。飽和區可以在邏輯器件中用來表示高電平。
截止區：如果雙極性電晶體兩個PN接面的偏壓情況與飽和區恰好相反，那麼電晶體將處於截止區。在這種工作模式下，輸出電流非常小（小功率的矽電晶體小於1微安，鍺電晶體小於即使微安），[4]:33在數位邏輯中可以用來表示低電平。
突崩溃：當施加在集極接面上的逆向偏壓將超過集極接面所能承受範圍時，這個PN接面將被擊穿，造成器件損壞。
此外，分析、設計雙極性電晶體電路時，還應當注意不能超過雙極性電晶體的最大集極耗散功率。如果電晶體的工作功率小於這一數值，這些工作狀態的集合稱為安全工作區。如果電晶體的工作功率超過這個限度，將造成器件溫度超過正常範圍，器件的性能將產生較大的變化，甚至造成損壞。[4]:35矽電晶體允許的結溫度介於150攝氏度和200攝氏度之間。可以通過降低內熱阻、使用散熱片和引入風冷、水冷、油冷等措施來提高最大允許耗散功率。[1]:147
實際上，上述工作區之間並沒有絕對的界限，在較小電壓變化（小於幾百毫伏）範圍內，上面提到的不同區域之間可能有一定的重疊。

處於主動區的雙極性電晶體
NPN型電晶體的連接圖左邊這幅示意圖，繪出了一個由兩個電壓源提供偏壓的NPN型電晶體，圖中箭頭代表電流的方向（電子流動的反方向）。為了使電晶體能夠在集極和射極之間傳導較大的電流（大約1毫安的數量級），必須超過某個的最小值，使電晶體被導通，這個最小值常被稱為「導通電壓」。在室溫下，矽雙極性電晶體的導通電壓通常為650毫伏左右，不過這項參數也隨著電晶體的具體類型變化。偏壓電壓使圖中下方的PN接面被導通，電子能夠從射極擴散到基極接面。當電晶體處於主動區，基極接面和集極之間的電場（源於）可以使大部分擴散到基極接面的電子繼續通過圖中上方的PN接面（射極接面），以漂移作用進入集極，這樣就形成了集極電流。剩餘的電子與基極接面區域的多數載子（即電洞）發生複合，從而形成基極接面電流。可以看出，射極電流是流經電晶體的總電流，它是基極接面、集極輸入電流的總和，即。[4]:31
電晶體工作在主動區時，集極電流與基極接面電流的比值被稱為直流電流增益。直流電流增益的數值可以隨溫度變化，不過在有的電路設計中，並不需要依賴其精確值（請參見運算放大器的例子）。直流電流增益以參數表示，而交流訊號增益則以表示（參見後面的h參數模型）。如果沒有特別考慮在不同頻率下的電流增益，即電流變化不太大的時候，常用符號來代表電流增益。[4]:31
另外值得注意的是，射極電流與成指數關係。在放大器，基極接面電流與集極電流近似成線性關係，所以二者的變化趨勢相同。
PNP型雙極性電晶體的情況與NPN型電晶體類似，不過分析時應注意，其相應的電壓值恰好相反。

理論模型
下面的將以NPN型雙極性電晶體為例進行探討，PNP型電晶體的原理類似。當NPN型電晶體處於順向主動區時，它的基極接面-射極電壓、集極-基極接面電壓均為正值，即射極接面為順向偏壓，集極接面為逆向偏壓。在主動區內，電子從N型摻雜的射極區域被注入到P型的基極接面區域。在基極接面，電子一方面漂移到到N型摻雜的集極，一方面與基極接面區域的多數載子電洞發生複合。

大訊號模型
艾伯斯-莫爾模型
NPN型雙極性電晶體的艾伯斯-莫爾模型示意圖[25]:903（其中： , , 分別為基極接面電流、集極電流、射極電流；, 分別為集極接面和射極接面的結電流；, 分別為順向/逆向共基極接面電流增益。
PNP型雙極性電晶體的艾伯斯-莫爾模型示意圖
NPN型電晶體在順向主動區的近似艾伯斯-莫爾模型示意圖，集極接面為逆向偏壓，因此幾乎為零。射極接面電流大部分都來源於集極（接近1），從而對基極接面電流進行放大。1954年，約翰·莫爾（John L. Moll）、朱威爾·艾伯斯（Jewell James Ebers）提出了關於電晶體電流的數學模型。當電晶體處於主動區時，射極和集極的直流電流可以利用近似艾伯斯-莫爾模型（簡稱：EM模型）來描述。假設電晶體為小注入的情況，並且忽略爾利效應，那麼艾伯斯-莫爾方程可以表達為[1]:218
基極接面區域內部的電流主要是由於擴散作用，且這裡
為熱電壓，它的數值等於（在300開爾文時大約為26毫伏）
為射極電流
為集極電流
為共基極接面電流增益，大約在0.98至0.998之間
為基極接面-射極接面上的逆向飽和電流（其數量級在10−15到10−12安培之間）
為基極接面-射極電壓
為P型區域內的電子擴散常數
為基極接面區域寬度
如果需要研究電晶體在任意工作區時，流經電晶體三個區域的電流，可以利用下面的嚴格艾伯斯-莫爾方程來求解。下列方程基於雙極性電晶體的輸運模型。[26]
為集極電流
為基極接面電流
為射極電流
為順向共射極電流增益（介於20到500之間）
為逆向共射極電流增益（介於0到20之間）
為逆向飽和電流（其數量級介於10−15到10−12安培之間）
為熱電壓，在300開爾文時大約為26毫伏
為基極接面-射極電壓
為基極接面-集極電壓

爾利效應
在理想的雙極性電晶體共射極接法中，如果電晶體工作在主動區，那麼集極電流不隨集極-射極電壓改變，即曲線斜率為0（請參見雙極性電晶體的輸出特性曲線）。然而，實際情況是，會隨著的增加而增加，這種現象是由於爾利效應（或稱為基極接面區域寬度調變效應）。[3]:116根據研究，電流增益也隨變化。可以根據下面的公式對上述效應進行計算[27]:317[28]
是集極-射極電壓
是熱電壓，其數值為
是厄利電壓（介於15伏特到150伏特）
是時，雙極性電晶體處於共射極接法的電流增益

古梅爾-潘電荷控制模型
古梅爾-潘模型是一種詳細描述雙極性電晶體動力學的電荷控制模型，[29]:827-852藉助這個模型，可以比通常的基於終端（terminal-based）模型更為詳細地探究電晶體的內部動力原理。[30]該模型還指出，電晶體的參數與流經電晶體的直流電流有關，而該參數在艾伯斯-莫爾模型中曾被認為是與電流無關。[26]:509
古梅爾-潘模型包含的參數相當多，它的直流模型包括多達18個參數，並且參數之間常常具有非線性的關係，因此研究中常常需要藉助計算機。[1]:228

小訊號模型
參見：小訊號模型
混合π模型
混合模型是小訊號情況下對雙極性電晶體的線性二埠網路近似，這個模型考慮了電晶體中射極接面、集極接面的結電容在相對高頻情況下的影響，它使用小訊號基極接面-射極電壓和集極-射極電壓作為自變數，小訊號基極接面電流和集極電流作為因變數。[27]:13.5, 13.19
低頻時雙極性電晶體的混合模型簡圖右圖所示為雙極性電晶體的一個基本的低頻混合模型示意圖，在圖中為電晶體在簡化模型里的跨導，其單位是西門子[27]:242, 682
通用化的NPN型雙極性電晶體的h參數模型。將替換為、或可以分別用來描述CE、CB或CC組態。在低頻小訊號的情況里，還可以用參數模型來分析雙極性電晶體電路，它也是將電晶體看做一個二埠網路。該模型以輸入電流和輸出電壓為自變數，從而得出等效電路模型。[4]:96利用這種方法，可以較容易地分析雙極性電晶體在電路中的行為。在右圖中，符號代表不同的電晶體引腳，需要根據電晶體不同的接法來確定。對於共射極接法，
被替換為
終端 1 相當於基極接面
終端 2 相當於集極
終端 3 相當於射極
為輸入的基極接面電流
為輸出的集極電流
為輸入的基極接面-射極電壓
 為輸出的集極-射極電壓
對應的一組h參數為
為電晶體的輸入阻抗（相當於基極接面電阻）
為電晶體與關係隨的變化關係，這項參數的數值通常很小，以至於可以忽略不計。
為電晶體的共射極電流增益，即是交流小訊號分析下的交流電流增益，也就是 。 至於直流分析(大訊號分析)下的則是直流（DC）電流增益（即數據手冊中的）。
為電晶體的輸出阻抗。參數通常相當於雙極性電晶體的輸出導納， 使用時需要通過對它求倒數轉換為阻抗。
參數模型中採用小寫字母下標的電學量表示它們為交流的，這意味著模型完全可以用來分析雙極性電晶體在較高頻率時的性質。對於直流的情況，則採用大寫字母來標示這些參數。

雙極性電晶體
取自:http://score.ptivs.ptc.edu.tw/chenjy/ELECTRN/electrn4.htm
電晶體是一種固態裝置元件，它具有体積小、效率高、壽命長及速度快等優點。近年來由於技術的進步，已有大量的耐高壓、能承受大功率的晶体被製造出來，因此電晶体在功率放大上，一直扮演著重要的角色。
電晶體的結構
電晶體的結構很像二極体，不過比二極体多出了一個接合面。如圖3-15(a)所示，將二層N型半導体，中間夾以一層很薄的P型半導体，即成NPN型電晶體；或將二層P型半導体，中間夾以一層很薄的N型半導体，即成PNP型電晶體。
將電晶體的三層晶片都分別列出接線成為電極，中間一片稱為基極(base,B)，另兩極分別稱為射極(emitter,E)及集極(collector,C)。
射極能發射多數載体，基極可控制流向集極之多數載体的數量。集極則能收集射極發射的多數載体，如圖3-15(b)所示，為電晶體的符號，射極之箭頭向外的為NPN型；射極之箭頭向內的為PNP型。
  
電晶體的操作
電晶體要正常工作，必須加以適當的電壓，這就叫做偏壓，通常在基極與射極間(B-E間)施以順向偏壓，集極與基極間(C-B間)施以逆向偏壓，現以NPN型電晶體來說明其工作原理。
在NPN型電晶体中，射極的多數載体是電子。在B極和E極之間施加順向偏壓時，因E極摻入五價雜質的量很大，故有大量的電子進入B極。而B極很薄，且摻入三價雜質的量不多，僅有為數不多的自由電洞，所以從E極進入B極的電子要找到一個電洞來結合，形成B極電流(IB)，C極是N型區，但在C極與B極間所加的電壓VCB為正電壓。就C極與E極來看，偏壓是串聯的關係。因此，E極發射的電子，除了與B極中的電洞相結合而形成IB者外，均被C極的強力電場所吸引而成為大量的C極電流IC。
將電子與電洞的作用互換，則PNP型電晶体與NPN型電晶体的工作原理完全相同。同時我們也由此知道流入電晶体的電流等於流出電晶体的電流，即
假如B極與E極間不加順向偏壓，雖然C極與E極間加了偏壓，仍然沒有射極電流IE和集極電流IC流通。因為B極和E極間不加順向偏壓時，E極不能發射電子(即沒有B極電流IB)，那麼C極雖然具有正電場，亦無法收集電子，以形成C極電流IC了。
總之，IB愈大表示E極發射的電子愈多，則IC也愈大；IB愈小，則E極發射的電子愈少，則IC也愈小。所以，IC之大小是受IB所控制的。
在PNP型電晶体中，其主要載体為電洞，如圖3-17所示，所以其所施加之偏壓與NPN型者完全相反。NPN型電晶体比PNP型電晶体使用的較多，那是因為電子的活性比電洞來得大，穿過晶体結構的速度比較快，即NPN型電晶体的速度比較快，在高頻電路中優於PNP型電晶体。另一個原因是大家習慣於把負極接地，而NPN型電晶体電路一般也都是以負極接地方式呈現。
僅管NPN型電晶体與PNP型電晶体的極性不同，但我們經常可在同一個電路中，發現同時使用NPN型電晶体與PNP型電晶体，因為如能兩種可式電晶体配合使用，可使線路設計得更為優越。
 
電晶體的放大原理
現在我們利用圖3-18的電路來說明共基極組態放大的原理。直流偏壓未繪於其上，因為放大器只限於對交流的響應。
對於共基極組態而言，一個電晶体的E極與B極之間的輸入電阻典型值是在20Ω~200Ω之間，而輸出電阻則可自100KΩ~1000KΩ。這些電阻的差別是因為E、B極的順向偏壓接面與B、C極的反向偏壓接面所引起的。若輸入電阻選取100歐姆的平均值，則
如果我們假設α=1(α的典型值在0.90到0.998之間，稱為電流放大率或電流增益)，則
IL=I=2 mA
同時 VL=ILR=(2×10-3)(5×103)=10V
電壓的放大率就是共基極組態的電壓放大率，其典型值可自20~100，電流放大率則一定小於1，如果欲求其功率增益，則功率增益=電流增益×電壓增益，即AP=α×AV。
這種基本的放大作用是將電流I自一個低電阻電路轉送到一個高電阻電路而得來的。轉換(transfer)與電阻器(resistor)這二個英文字合起來就產生了電晶体(transistor)這個英文名字。

電晶體的基本放大電路及其特性
電晶体三個端點接線中任何一端為共用(Common)，其他兩端為輸入與輸出，可產生三種基本的放大電路型態：(1)共同基極(又稱為共基極，簡稱為CB)、(2)共同射極(又稱為共射極，簡稱為CE)、(3)共同集極(又稱為共集極，簡稱為CC)。
所謂的共用或接地，是指該極為輸入與輸出信號的共同基準點。茲分述如下：
1.共基極(基極接地式)(CB組態)：
為CB式基本電路，將輸入信號送到E極與B極之間，輸出信號由C極與B極間取出，當輸入信號為正半週時，EB間之順向偏壓被減低，所以輸入電流IE減小，輸出電流IC也隨之變小，使流經負載電阻RL兩端的壓降減低，因C極電壓等VCC減去RL之壓降，故C極電壓上升。當輸入信號為負半週時，則E極對B極的順向電壓增大，輸出電流隨之變大，使輸出負載電阻RL之壓降變大，而C極電壓減少。

由上面分析可知：CB式電路，輸入信號與輸出信號的相位關係為同相，即輸入信號電壓為正半週時，輸出信號電壓仍為正半週；輸入信號電壓為負半週時，輸出信號電壓亦為負半週。
基極接地式之輸出電流IC與輸入電流IE間之比值，是為基極接地式電路的電流增益，通常以α表示之。即
因IE=IC+IB，所以α之值恒小於1，通常約為0.95~0.99左右。但由於輸入電路射極與基極間為順向偏壓，電阻很低；而輸出電路集極與基極間為逆向偏壓，電阻很高，故在電阻特性轉換的結果，電壓增益AV仍然很高。
ΔVCB：輸出電壓變動值 ΔVEB：輸入電壓變動值
RL：負載電阻 RI：輸入電阻
共基極電路，若α=0.98，輸入電阻為100Ω，RL=100KΩ，則該電路之電壓增益為多少？

2.共射極(射極接地式)(CE組態)：
為射極接地式基本電路，將輸入信號加到基極與射極之間，而輸出信號從集極與射極間獲得。當輸入信號電壓為正半週時，則射極與基極間的順向偏壓增加，基極電流IB及集極電流IC也上升，使負載電阻RL上的壓降增加，而集極的正電位變小；當輸入信號電壓為負半週時，則射極與基極間的順向偏壓減少，基極電流IB及集極電流IC均減小，使負載電阻RL上的壓降減小，而集極的正電位變大。由此可知，共射極式放大電路之輸入信號與輸出信號之相位差為180°(即相反或稱為反相)。
在射極接地電路中，集極到射極電壓VCE固定下，基極電流的小量變化與對應集極電流變化的比值，通常稱為共射極電路的順向電流傳輸比，以β表示，也有用hfe表示者，即
ΔVCE=0 .................(3-4)
由於IE=IC+IB，而以α=，β=，則
α== ……(3-5)  .....................(3-6)
因為電晶体之射極與集極間有一漏電流存在，故當IB=0時，IC並不一定為零。此漏電流常以ICEO表示。矽電晶体之ICEO約為2 μA，鍺電晶体之ICEO約為200 μA。
在共射極電路中，當IE為零時，集極電流只有集-基間逆向漏電流ICBO而已，故如考慮漏電電流時，則
IC=αIE+ICBO == IC=α(IC+IB)+ICBO == IC-αIC=αIB+ICBO
而 α=，α(1+β)=β α=β(1-α)
故 IC=βIB+(1+β)ICBO ....................(3-7)
當IB=0時，IC=(1+β)ICBO ICEO=(1+β)ICBO ..................(3-8)
射極接地式放大電路之輸入阻抗約為1kΩ，輸出阻抗大約為50 kΩ，其功率增益、電流增益、電壓增益均大，故為最主要、最常使用的電路型態。

3.共集極(集極接地式)(CC組態)：
如圖3-21所示，為集極接地式基本電路，信號電壓由基極加入而由射極取出，集極則為輸入與輸出的共同基準。這種電路因輸入電路為基極與集極，兩間加逆向偏壓，故輸入阻抗極高，而輸出阻抗很低。主要應用於阻抗匹配電路。因其輸出在射極，也稱為射極隨耦器。
共集式電路之輸出電流為IE，輸入電流為IB，其電流增益為：
電流增益雖然很大，但是流過射極時有100%的電流負回授存在，所以電壓增益恒小於1；且輸入信號電壓與輸出信號電壓是同相的。
功用
因功率增益最大，故應用較為廣泛 用於極高頻放大和振盪 用作阻抗匹配
電流增益AI：CC>CE>CB
電壓增益AV：CB>CE>CC
功率增益AP：CE>CB>CC
輸入阻抗RI：CC>CE>CB
輸出阻抗RO：CB>CE>CC

電晶體的最大額定值
電晶體的最大額定值係指在安全的原則下，經過實驗所測得的最大額定值，在一般使用上不可超過此額定值，否則將損壞電晶体或失去原來的工作性能。
電晶体之特性表內的最大額定值，通常以周圍溫度為25°C為準，包括下列數項：
1.最大集極電壓：
當射極開路時，集極與基極間所施加的最大逆向偏壓以VCBO表示，逆向電壓增大超過此耐壓限度時，ICBO會急速上升而破壞。
2.最大射極電壓：
表示集極開路時，射極與基極間可加之反向的最大耐壓，以VEBO表示之。
3.最大集極電流：
當射極和基極間施加順向偏壓時，流過集極而不使電晶体效率惡化的最大電流，以Icmax表示之。
4.最大集極損(消)耗：
係表示在周圍溫度為25°C時，電晶体在無訊號下最大容許功率損(消)耗值，以Pcmax表示之。
5.最大接合面容許溫度：
在正常工作下，電晶体部損失功率會造成接合面溫度上升，溫度太高時，會使接合面因太大電流之通過而破壞，而此不破壞接合面的最高溫度，即稱為最大接合面容許溫度，以Tj表示之。
通常矽電晶体的Tj為125°C～200°C，鍺電晶体為65°C～100°C左右。

電晶體的識別與編號
電晶体的編號方法很多，美國多以其註冊的秩序來編號。這些編號是由電子裝置工程協會所定。在這系統下，是由數字、字母、數字等三項所構成，第一項數字表示PN接合面的數量，”1”是僅有一個接合面的二極体；”2”是三極式的電晶体；”3”是四極式裝置或閘流体。第二項字母通常為N。第三項數字為其註冊號碼，有的電晶体在註冊號碼後還加有A、B等字母，那是表示該註冊號碼同特性之改良。
美國編號方法只能看出其PN接合面的數量，而不能看出其他特性。而歐洲與日本的編號，就比較系統化...

電晶體的測量法(使用三用電表)
電晶体之材質為矽質或鍺質、極性、接腳及β值等，均可應用三用電表量測判斷。
用三用電表量測矽質或鍺質的方法，和二極体的判別法相同。其餘極性、接腳及β值等之量測方法分述如下：
以三用電表判斷電晶体是PNP或NPN型
將三用電表範圍調整開關旋至R×1K或R×10位置上。
測試棒任意量測電晶体的兩個接腳，使三用電表指示低電阻值。此時這兩接腳中，必有一腳為基極(B極)。
移動任一測試棒，假設紅棒移到剛才空的接腳，若三用電表仍然指示低電阻值，則測試棒沒動的那接腳，即黑棒的接腳為B，如果測試棒移到剛才空著的接腳時，三用電表指示高電阻值，則表示測試棒移開的那接腳為B。
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2.以三用電表判斷電晶体的C、B、E腳
首先由上述方法判斷出電晶体之基極B及其極性為NPN或PNP。
分別假定B以外的兩腳一為C，另一為E。
以NPN電晶体為例，三用電表轉至R×1K，把黑棒(正電壓)接在假定的C，而紅棒(負電壓)接在假定的E。如圖3-23(a)所示，用左手手指同時碰著B與C(不可讓C、B短路)，等效電路如圖3-23(b)所示。此時指針會向右偏轉，記取其偏轉量。若將手指放開，指針又回至原位。
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3.以三用電表判斷電晶体的β值
近年來我國與日製三用電表，如303、360、370等各型均附有電晶体測試棒，可用來直接測量電晶体的β值，並可依測量數據判斷電晶体之好壞：
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電晶體的特性曲線
電晶體有多種特性曲線，其中最重要的當推集極曲線，如圖3-26所示，為一NPN型電晶體的集極曲線，縱座標表示集極電流，單位為毫安(mA)。橫座標表示集極對射極電壓(VCE)，單位為伏特(V)。圖3-27所示為求集極曲線的線路圖，作是項曲線時，是把基極電流IB固定，而調整VCE值，並把對應的IC值記錄下來，連接各點成為一條曲線，而後調整可變電阻，把IB的值改變而固定，再調整VCE的大小，記錄對應IC之值，就可畫出另一曲線了。
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由以上計算顯示出，不僅電晶體之間的β值不同，即使同一個電晶體，當VCE及IC不同時，β值也會改變，甚至於還會受到溫度的影響。
集極曲線也可以顯示一個電晶體的安全操作區域。如圖3-28所示，在集極曲線中加上一條恒定功率曲線，假若一個電晶體的最大集極消耗為此恒定功率，那麼在此曲線的左邊是安全操作區，其操作點如在曲線的右邊，就有破壞的危險了。所以使用電晶體時，只要不讓操作點超過曲線右邊，就安全了。
假如把集極曲線延伸到高壓範圍時，就可顯示出集極崩潰的情形了。如圖3-29所示，當集極電壓加得很高時，它便開始控制IC的大小了。
此時電晶體已改變原來的特性了。所以通常電晶體不使用在接近最大集極額定電壓。從圖中可以看出，集極崩潰電壓並不像二極體只有一個固定點，而是隨著基極電流IB之不同而改變。IB愈大時，其崩潰電壓愈低。