バイポーラトランジスタ (Bipolar Junction Transistor：BJT)はpn接合を用いたトランジスタです．本記事ではバイポーラトランジスタについて紹介します．
トランジスタとは
トランジスタは，入力信号によって端子間の電流を制御する半導体素子です．電源から供給されるエネルギーを利用して信号を増幅するほか，電流を流す状態とほぼ止める状態を切り替えるスイッチとしても使います．スイッチを組み合わせることで，複雑な処理を行うデジタル回路を構成できます．
トランジスタが信号を増幅させる原理は，以下でバイポーラトランジスタの動作の説明としてします．
バイポーラトランジスタとは
バイポーラトランジスタ (Bipolar Junction Transistor：BJT)はpn接合を用いたトランジスタです．2種類のキャリア (電子と正孔)が関与するため，バイポーラトランジスタと呼ばれます．バイポーラトランジスタには図2のnpnトランジスタとpnpトランジスタがあります．
BJTの回路記号には描き方の違いがありますが、NPNとPNPはエミッタの矢印の向きによって区別されます．図には，２つずつ一般的な記号を示しています．npnトランジスタはn型・p型・n型半導体がサンドイッチした構造をしています．pnpトランジスタも同様にp型・n型・p型半導体の構造をしています．
バイポーラトランジスタは図のように，E：エミッタ，B：ベース，C：コレクタの3端子があります．ベースを蛇口として開閉 (信号を入力)することで，エミッタ-コレクタ間で水の流れを制御 (電流の流れを制御)するなどと，よく例えられます．
動作原理
BJTの基本増幅回路にはエミッタ共通（エミッタ接地）、コレクタ共通（コレクタ接地）、ベース共通（ベース接地）の3形式があります。名称は、入力回路と出力回路に共通となる端子に由来し、その端子が必ずしもGNDに直接接続されるとは限りません．それぞれの接地回路では特性が違います．
今回はエミッタ接地回路で動作原理を説明します．エミッタ接地回路の回路図を図3に示します．
各端子で流れる電流を，エミッタに流れる電流：\(I_E\)，ベースに流れる電流：\(I_B\)，コレクタに流れる電流：\(I_C\)とします．図からわかるように，3つの電流は以下の関係を持ちます．
$$I_E=I_B+I_C$$
エミッタ接地回路ではベース側を入力，コレクタ側を出力として使います．能動領域での直流電流増幅率は\(\beta=\frac{I_C}{I_B}\)です．βは素子やコレクタ電流，温度などで変わり，99という一定値ではありません．npnトランジスタを能動領域で使うときは，ベース・エミッタ接合を順方向，ベース・コレクタ接合を逆方向にバイアスします．エミッタから薄いベースへ注入された電子の多くがコレクタへ到達するため，小さなベース電流に対して大きなコレクタ電流を得られます．
$$\beta=\frac{I_C}{I_B}$$
上の式からもわかるように，ベースに電流を流すことで，コレクタで増幅された電流が流れます．以上のように，バイポーラトランジスタでは信号を増幅させることができます．
まとめ
- トランジスタ：スイッチや増幅器として働く，3端子を持つ半導体素子
- バイポーラトランジスタ (Bipolar Junction Transistor：BJT)：pn接合を用いたトランジスタ
- 各端子で流れる電流の関係：\(I_E=I_B+I_C\)
- エミッタ接地の電流増幅率：\(\beta=\frac{I_C}{I_B}\)
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