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之所以命名雙極結型電晶體（bjt）是因為其工作涉及兩個載流子的傳導：同一晶體中的電子和空穴。第乙個雙極電晶體是由威廉·肖克利（william shockley），沃爾特·布拉頓（walter brattain）和約翰·巴丁（john bardeen）於2023年在貝爾實驗室（bell labs）發明的，直到2023年才發布。因此，關於發明日期，有許多不同的文獻。 brattain製造了乙個鍺點接觸電晶體，與點接觸二極體有些相似。在乙個月內，肖克利有了乙個更實用的結型電晶體，我們將在以下段落中進行描述。他們因電晶體而獲得2023年的諾貝爾物理學獎。
下圖（a）所示的雙極結型電晶體是npn三層半導體三明治結構，其兩端分別具有發射極和集電極，並且在其間具有基極。好像將第三層新增到兩層二極體中一樣。如果這是唯一的要求，那麼我們將只有一對背對背二極體。實際上，構建一對背對背二極體要容易得多。製造雙極結型電晶體的關鍵是使中間層，基極盡可能薄，而又不使外層，發射極和集電極短路。我們不能過分強調薄基區的重要性.
下圖（a）中的器件具有一對結，即發射極與基極，基極與集電極以及兩個耗盡區。
（a）npn結雙極電晶體。 （b）對集電極基極結施加反向偏壓。
如圖（b）所示，通常對雙極結型電晶體的基極-集電極結進行反向偏置。請注意，這會增加耗盡區的寬度。反向偏置電壓可能在幾伏到幾十伏之間。對於大多數電晶體，集電極電路中除了漏電流外沒有電流流過。
在下圖（a）中，已將電壓源新增到發射極基極電路。通常，我們將發射極-基極結正向偏置，以克服0.6 v的勢壘。這類似於對結型二極體進行正向偏置。為了使多數載流子（npn的電子）從發射極流入基極，成為p型半導體中的少數載流子，該電壓源需要超過0.6v。
如果基極區很厚，如一對背對背二極體，則所有流入基極的電流都會流出基極引線。在我們的npn電晶體示例中，離開基極發射極的電子將與基極中的空穴結合，從而為隨著電子離開而在基極的（+）電池端子處產生更多空穴提供了空間。
但是，基座製造得很薄。實際上，發射器中的少數多數載流子作為少數載流子注入了基體中。參見下圖（b）。發射極注入npn電晶體基極的電子很少會掉入空穴。另外，幾乎沒有電子進入基極，直接通過基極流向電池正極。電子的大部分發射器電流通過薄基極擴散到集電極中。此外，調製較小的基極電流會產生較大的集電極電流變化。如果對於矽電晶體，基極電壓降至約0.6 v以下，則大的發射極-集電極電流將停止流動。
在下圖中，我們仔細研究了電流放大機制。 我們放大了npn結電晶體的放大圖，重點是薄基極區。 儘管未顯示，但我們假設外部電壓源 1）正向偏置發射極-基極結，2）反向偏置基極-集電極結。 電流使發射極流向（-）電池端子。 基本電流對應於從（+）電池端子進入基本端子的電流。
進入基極的電子的分布：（a）由於與基極空穴復合而丟失。 （b）流出基礎引線。 （c）大多數從發射極通過薄基極擴散到基極-集電極耗盡區，（d）被強耗盡區電場迅速掃入集電極。
n型發射極內的多數載流子是電子，進入p型基極時成為少數載流子。這些電子面臨進入薄p型基極的四種可能的命運。上圖（a）中的一些掉入了基極的空穴中，這些空穴有助於使基極電流流向（+）電池端子。未示出，基極中的空穴可擴散到發射極中並與電子結合，從而貢獻基極端電流。 （b）中很少有電流通過基極流向（+）電池端子，就好像基座是電阻器一樣。 （a）和（b）都對很小的基本電流有貢獻。對於小訊號電晶體，基極電流通常為發射極或集電極電流的1％。大多數發射極電子會通過薄的基極（c）擴散到基極-集電極耗盡區。注意在（d）處圍繞電子的耗盡區的極性。強電場將電子迅速掃入集電極。電場強度與集電極電池電壓成正比。因此，有99％的發射極電流流入集電極。它由基極電流控制，該基極電流是發射極電流的1％。這是潛在的電流增益99，即ic / ib的比率，也稱為β。
僅當基極薄時，才有可能發生這種神奇的現象，即99％的發射極通過基極擴散。 100倍於基極的基極少數載流子的命運是什麼？人們會期望電子落入空穴的復合速率更高。也許有99％而不是1％會掉進洞裡，再也不會碰到集電極了。第二點是，只有當99％的發射極電流擴散到集電極中時，基極電流才可以控制99％的發射極電流。如果全部流出基極，則無法控制。
另乙個使99％的電子從發射極傳遞到集電極的功能是，實際的雙極結型電晶體使用小的重摻雜發射極。高濃度的發射極電子迫使許多電子擴散到基極中。基極中較低的摻雜濃度意味著更少的空穴擴散到發射極中，這將增加基極電流。載流子從發射極到基極的擴散是非常有利的。
薄的基極和重摻雜的發射極有助於保持較高的發射極效率，例如99％。這對應於100％的發射極電流在基極（1％）和集電極（99％）之間分配。發射極效率稱為α= ic / ie。
雙極結型電晶體可用作pnp以及npn器件。 我們在下圖中比較了這兩個。 區別在於基極發射極二極體結的極性，如原理圖發射極箭頭的方向所示。 它沿著電流指向與結型二極體的陽極箭頭相同的方向。 參見二極體結，上圖。 箭頭和棒的點分別對應於p型和n型半導體。 對於npn和pnp發射器，箭頭分別指出和指向底部。 集電極上沒有示意圖箭頭。 但是，與二極體相比，基極-集電極結與基極-發射極結具有相同的極性。 注意，我們說的是二極體，而不是電源，極性。
比較（a）處的npn電晶體和（b）處的pnp電晶體。 注意發射器箭頭的方向和電源極性。
與npn電晶體相比，pnp電晶體的電壓源是反向的，如上圖所示。 在兩種情況下，基極-發射極結必須正向偏置。 與npn的正（a）相比，pnp電晶體的基極偏置為負（b）。 在這兩種情況下，基極-集電極結都是反向偏置的。 對於npn電晶體，pnp集電極電源為負，而正則為負。
雙極結型電晶體：（a）分立器件截面，（b）原理圖符號，（c）積體電路截面。
請注意，如上圖（a）所示，bjt在發射極中摻雜很重，如n +標記所示。基極具有正常的p摻雜水平。基極比未按比例顯示的橫截面要薄得多。如n-符號所示，集電極是輕摻雜的。集電極需要輕摻雜，以使集電極-基極結具有高擊穿電壓。這轉化為允許的高集電極電源電壓。小訊號矽電晶體的擊穿電壓為60-80v。不過，對於高壓電晶體，它可能會達到數百伏。如果電晶體必須處理高電流，則還需要重摻雜集電極以最大程度地減少歐姆損耗。通過在金屬接觸區域更重地摻雜集電極，可以滿足這些矛盾的要求。與發射極相比，靠近基極的集電極要輕摻雜。發射極中的重摻雜使小訊號電晶體的發射極基極具有大約7 v的低擊穿電壓。重摻雜的發射極使發射極-基極結具有齊納二極體的反向偏置特性。
bjt晶元是一塊切片和切塊的半導體晶元，被集電極向下安裝到功率電晶體的金屬外殼中。即，金屬殼電連線至集電極。小訊號管芯可以封裝在環氧樹脂中。在功率電晶體中，鋁焊線將基極和發射極連線到封裝引線。小訊號電晶體管芯可以直接安裝到引線。可以在稱為積體電路的單個管芯上製造多個電晶體。甚至可以將集電極粘接到引線上而不是外殼上。積體電路可以包含電晶體和其他整合元件的內部佈線。如上圖（c）所示，整合的bjt比「不按比例繪製」圖紙要薄得多。 p +區將單個管芯中的多個電晶體隔離。鋁金屬化層（未示出）將多個電晶體和其他元件互連。發射極區被重摻雜，與基極和集電極相比，n +重，以提高發射極效率。
分立的pnp電晶體的質量幾乎與npn電晶體一樣高。然而，在同一積體電路晶元中，整合的pnp電晶體不如npn品種好。因此，積體電路盡可能多地使用npn。
雙極電晶體利用同一器件中的電子和空穴傳導電流。
雙極電晶體作為電流放大器的工作要求將集電極-基極結反向偏置，並將發射極-基極結正向偏置。
電晶體與一對背對背二極體的區別在於基極（中心層）非常薄。這允許來自發射極的多數載流子作為少數載流子通過基極擴散到基極-集電極結的耗盡區，在那裡強電場將它們收集起來。
與集電極相比，更重的摻雜提高了發射極效率。發射效率：α= ic / ie，小訊號裝置為0.99
電流增益為β= ic / ib，對於小訊號電晶體為100至300。
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