共基极接法
共基极接法是最符合我们直观感受的，因为基极是两个PN结的共同端，可以通过$V_{BC}$和$V_{BE}$独立控制这两个PN结的工作状态。
共射极接法
这种是我们最常用的接法。发射极作为公共端，此时，输入电流为$I_B$，输出电流为$I_C$，在合适的偏置条件下，可以获得很大的电流增益。
这种接法下，对应的电压分别为$V_{BE}$和$V_{CE}$，此时，集电结的电压就是$V_{CE}-V_{BE}$，因此，当$V_{CE}>0$时，集电结并不一定处于反偏状态，而是随着其增大，逐渐变成反偏状态。当集电结达到反偏状态后，就是放大区。而达到反偏状态之前为饱和区。
电流增益
共射极电流增益$\beta_F$也许是BJT最重要的DC参数，接下来就围绕着这个参数展开讨论。
定义：
$$
\beta_{\mathrm{F}} \equiv \frac{I_{\mathrm{C}}}{I_{\mathrm{B}}}
$$
另外还有一个共基极电流增益，我们可以写出并得到关系式：
$$
\alpha_{\mathrm{F}} \equiv \frac{I_C}{I_{\mathrm{E}}}=\frac{I_{\mathrm{C}}}{I_{\mathrm{B}}+I_{\mathrm{C}}}=\frac{I_{\mathrm{C}} / I_{\mathrm{B}}}{1+I_{\mathrm{C}} / I_{\mathrm{B}}}=\frac{\beta_{\mathrm{F}}}{1+\beta_{\mathrm{F}}}
$$
$$
\beta_{\mathrm{F}}=\frac{\alpha_{\mathrm{F}}}{1-\alpha_{\mathrm{F}}}
$$
还有一个衡量BJT的一个参数，发射极注入到基区形成的电子电流为有效电流，最终构成$I_C$，但是发射极电流$I_E$还有一部分是基区注入到发射区的空穴电流，因此，我们希望电子电流越大越好，这样就可以获得更大的增益（从这里就可以看出，BJT是双极型器件）。定义发射效率：
$$
\gamma_{\mathrm{E}}=\frac{I_{\mathrm{E}}-I_{\mathrm{B}}}{I_{\mathrm{E}}}=\frac{I_{\mathrm{C}}}{I_{\mathrm{C}}+I_{\mathrm{B}}}=\frac{1}{1+G_{\mathrm{B}} / G_{\mathrm{E}}}
$$
在前面，我们已经得出电流的表达式了，将其代入到定义里，可以化简得到：
$$
\beta_{\mathrm{F}}=\frac{G_{\mathrm{E}}}{G_{\mathrm{B}}}=\frac{D_{\mathrm{B}} W_{\mathrm{E}} N_{\mathrm{E}} n_{\mathrm{iB}}^2}{D_{\mathrm{E}} W_{\mathrm{B}} N_{\mathrm{B}} n_{\mathrm{iE}}^2}
$$
提高增益的讨论
从上式中，就可以看出从哪些方面入手，来提高增益。但提高增益的方法都是有限制的。
- 提高$N_{\mathrm{E}}$ -> 因此，发射区需要重掺杂，但是重掺杂也会带来一些问题 -> 发射区带隙变窄
- 降低$N_{\mathrm{B}}$ -> 降低基区掺杂浓度会导致基区电阻变大，因此，掺杂浓度不宜过低。典型值为$10^{18}cm^{-3}$。
- 提高$n_{\mathrm{iB}}$ -> 更换基区材料 -> 窄带隙基区和异质结BJT
- 增加$W_{\mathrm{E}}$，降低$W_{\mathrm{B}}$ -> 多晶硅发射区
发射区带隙变窄
重掺杂会使得杂质能带与导带融合，使得禁带变窄，导致$n_{\mathrm{iE}}^2$远大于$n_i^2$。
$$
n_{\mathrm{i}}^2=N_{\mathrm{c}} N_{\mathrm{v}} \mathrm{e}^{-E_{\mathrm{g}} / k T}
$$
变窄后，可以得到关系式：
$$
n_{\mathrm{iE}}^2=n_{\mathrm{i}}^2 \mathrm{e}^{\Delta E_{\mathrm{gE}} / k T}
$$
从这个式子中可以看出，禁带宽度每变化$60mV$，$n_{\mathrm{iE}}^2$就会提高一个数量级。
窄带隙基区和异质结BJT
使用比发射区带隙窄的基区材料来提高$n_{\mathrm{iB}}$。对于Si发射区，可以使用$\mathrm{Si}_{\mathrm{1-\eta}}\mathrm{Ge}_{\mathrm{\eta}}$作为替代材料。并且，在实际应用中，还可以将$\eta$做成缓变的，在基区内形成内建电场，促进电子迁移到集电区，提高晶体管的工作速度。这个会在后面进行讨论。
这种发射区和基区是由两种不同的半导体材料制造的，称为异质结双极型晶体管(Heterojunction Bipolar Transistor, HBT)。在制作异质结的过程中需要考虑晶格匹配。
多晶硅发射区
为了进一步减小基区的宽度，可以在工艺中，将基区的部分单晶硅层变为发射区的一部分。常常使用掺杂As的N+多晶硅薄膜，与基区接触后，As可以扩散至基区，使得基区中有一部分变成发射区。
如果没有多晶硅薄膜，可以进行深注入或扩散N+发射区，但这样会在基区中留下高浓度的晶格缺陷，不利于电子被集电极收集，导致过高的发射区到集电区的漏电流。
增益在高$I_C$和低$I_C$时的下降
高速电路中要求较高的$I_C$，低功耗电路中要求较小的$I_C$。但无论是哪一种情况，其电流增益都会下降。
高$I_C$
前面讲过大注入效应，在高$I_C$时，由于大注入效应会变平，但是由基区注入到发射区的空穴，并不会因为空穴浓度的增加，就会注入更多的空穴，这个在前面我们也讨论过。这是因为注入空穴的数量是由发射区的空穴所决定的，而不是由基区所决定的。而且，$G_E$公式中的浓度也是发射区的浓度，和基区无关。所以，$I_B$不变，这时就导致$\beta_F$降低。
低$I_C$
在之前讲PN结的时候讲过，电流会因为空间电荷区电流而变高，在低电流的时候很明显。因此，此时$I_B$就会变高，从而使得$\beta_F$下降。
基区宽度调制
之前都是关于增益的讨论。下面，讨论一下BJT的另一个非理想因素，它并不是影响增益，而是使得器件具有输出电导，从而在电路中就相当于有内阻，降低了电路的放大倍数。
输入的电压为$V_{CE}$，那么输出电导就是指在放大区时，输入电压发生变化，输出电流也发生变化，在前面的一个理想曲线中，放大区的线为一条水平的直线，但是实际中应该是一条向上倾斜的直线。
随着$V_{CE}$的增加，耗尽区在不断展宽，从而使得中性基区的宽度减小，从而导致$I_C$增加，这就是基区宽度调制。
如果将这部分直线进行外推，可以发现它们的延长线交于同一点，这个电对应的电压就是Early电压$V_A$。因此，$V_A$就可以用来描述曲线的平坦度，我们希望它越大越好，对应的是输出电阻越大越好。
输出电阻：
$$
r_0 \equiv\left(\frac{\partial I_C}{\partial V_{\mathrm{CE}}}\right)^{-1}=\frac{V_{\mathrm{A}}}{I_{\mathrm{C}}}
$$
可以从如下方式提高Early电压：
- 增加基区宽度 -> 增加宽度后，会使得$\Delta W/W$降低，即灵敏度降低，从而提高Early电压 -> 但是会降低增益
- 增大基区的掺杂浓度 -> 掺杂浓度大的一侧耗尽区宽度小，因此提高掺杂，让耗尽区尽可能地都去集电区 -> 会降低增益
- 减小集电区的掺杂浓度 -> 理由同上 -> 这个不会影响增益，因此是最可以被我们接受的方法 -> 那减小$N_C$又有什么负作用呢？在下一节的Kirk效应会得到体现。因此，集电区的掺杂浓度通常比基区轻十倍左右。
总之，所有的条件都是互相制约的。
Ebers-Moll模型
Ebers-Moll模型适用于BJT SPICE模型的基础，可以形象的描述BJT在饱和区和放大区的工作状态。这个模型的思想是利用BJT器件在结构上的对称性，先研究只在$V_{BE}$作用（集电极开路）下，得到各电极电流的公式，再研究只在$V_{CE}$作用下，得到各电极电流的公式，然后求和。最后拟合曲线，得到一堆参数。
