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九秒九
獎項

2025年1月1日，歌曲〈九秒九〉獲得2024年度叱咤樂壇流行榜頒獎典禮專業推介叱咤十大第三位，成為第一個90年代、2000年代、2010年代、2020年代均在叱咤頒獎禮上獲得獎項的女歌手。
曲目

| 曲序 | 曲目 |  | 作曲 | 编曲 | 製作人 | 时长 |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 1. | 九秒九（9.9s） | 黃偉文 | 湯令山 范梓謙 | 湯令山 范梓謙 | 舒文 湯令山 范梓謙 | 4:01 |
| 总时长： | 总时长： | 总时长： | 总时长： | 总时长： | 总时长： | 4:01 |
幕後人員

貝斯演奏：Ho Chun Kit
結他演奏：范梓謙
鍵盤演奏 & 編曲：湯令山
和聲：容祖兒
弦樂編寫：湯令山、Gabriel de Leon
小提琴演奏：Leslie Moonsun Ryang
第二小提琴演奏：Gallant Ho
中提琴演奏：湯令山
大提琴演奏：Kwan Tan An Anna
錄音師：Kim Lee、舒文
混音工程師：Brian Paturalski
發行歷史

| 地區 | 日期 | 格式 | 分銷商 |
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| 全球 | 2024年4月29日 |  數位下載  串流媒體  | 英皇娛樂 |
派台榜單成績

| 週數> 週數.週數 |  香港> 商業電台 叱咤903 903專業推介.名次  |  香港> 香港電台第二台 中文歌曲龍虎榜.名次  |  香港> 新城知訊台 勁爆流行榜.名次  |  香港> TVB 勁歌金榜.名次  |  香港> ViuTV Chill Club推介榜.名次 |
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| 18  | 18  | -  | -  | -  | - |
| 19  | 3  | 16  | 11  | -  | - |
| 20  | 3  | 11  | 8  | 13  | - |
| 21  | 4  | 1  | 5  | 12  | - |
| 22  | 11  | 4  | 4  | 8  | 8 |
| 23  | 9  | 5  | 1  | 1  | 2 |
| 24  | 5  | 7  | -  | -  | 6 |
| 25  | 5  | -  | -  | -  | 3 |
| 26  | 6  | -  | -  | -  | 2 |
| 27  | 1  | -  | -  | -  | 1 |
參考資料

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|  论 编容祖兒 |
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音樂作品．演唱會．演出．獎項．派台歌曲成績
粵語專輯:  誰來愛我（2000）  全身暑假（2001）  隆重登場（2001）  Something About You（2002）  我的驕傲（2003）  Show Up!（2003）  Nin9 2 5ive（2004）  Give Love A Break（2004）  Bi-Heart（2005）  Ten Most Wanted（2006）  Close Up（2006）  Glow（2007）  In Motion（2008）  A Time For Us（2009）  Joey & Joey（2011）  小日子（2013）  J-POP（2016）  薛丁格的貓（2021） 
國語專輯:  說真的（2001）  一個人的情歌（2002）  獨照（2003）  Jump Up（2006）  小小（2007）  很忙（2009）  Moment（2012）  答案之書（2018） 
EP:  未知（1999）  不容錯失（2000）  Joey Ten（2010）  空港（2010）  Me, Re-Do（2015） 
新曲＋精選:  喜歡祖兒（2001）  喜歡祖兒2（2002）  喜歡祖兒3（2005）  喜歡祖兒4（2008）  Hopelessly Romantic Collection（2013）  All Delicious Collection（2013）  一百個我（2016） 
正式主題演唱會:  容祖兒美麗在望慈善演唱會（2000）  容祖兒隆重登場演唱會（2001）  Show Up! 容祖兒演唱會（2003 - 2005）  Reflection of Joey's Live 容祖兒演唱會（2005 - 2007）  One Live One Love 容祖兒 · 姚珏 · 莫拉維亞交響樂團音樂會（2006）  StarLight 容祖兒演唱會（2008 - 2010）  Perfect 10 容祖兒演唱會（2009）  Number 6 容祖兒演唱會（2010 - 2013）  1314 容祖兒演唱會（2013 - 2015）  容祖兒李克勤演唱會（2015 - 2018）  Joey · My Secret · Live（2017）  Pretty Crazy 容祖兒演唱會（2019 - 2023）  Eternity 容祖兒演唱會（2023 - 2024）  Another Side …… Joey · My Secret · Live（2023） 
電影:  心猿意馬（客串）（1999）  大贏家（2000）  寶蓮燈（配音）（2000）  百分百感覺2（2001）  蘋果咬一口（2001）  我的野蠻同學（2001）  魂魄唔齊（2002）  飛龍再生（客串）（2003）  樂一通反鬥甘特工隊（配音）（2004）  身驕肉貴（2004）  神經俠侶（2005）  反斗奇兵3（配音）（2010）  翡翠明珠（2010）  反斗奇兵卡通：夏威夷假期（配音）（2011）  DIVA華麗之後（2012）  12金鴨（客串）（2015）  优獸大都會（配音）（2016）  仙球大戰（客串）（2017）  我的情敵女婿（客串）（2018）  你咪理，我愛你！（客串）（2019）  龍馬精神（2023） 
電視劇:  新鮮人（2000）  美麗在望（2003）  赤沙印記@四葉草.2（客串）  富豪海灣至尊家緣（2004）  功夫足球（2004）  學警出更（2007） 
歌曲條目:  黃昏點唱機（2015）  Gotta Get High（2015）  我好得閒（2016）  無人知道雙子座（2016）  鴛鴦襪（2016）  心之科學（2018）  東京人壽（2020）  烟花紀（2021）  So Fresh（2021）  不配（2021）  就讓這大雨全都落下（2022）  九秒九（2024）  One Last Time（2024）
双极性晶体管

「」重定向至此，关于（eiing ime），请见「」。
图中为各种双极性晶体管。通过比较左边的刻度尺（最小刻度 0.1cm；數字間隔 1cm），可以直观地感知这些器件的尺寸。
双极性電晶體（英語：），或稱雙載子接面電晶體，全称双极性结型晶体管（，縮寫：），俗称三极管，是一种具有三个终端的电子器件。双极性晶体管是电子学历史上具有革命意义的一项发明，其发明者威廉·肖克利、约翰·巴丁和沃尔特·布喇顿被授予1956年的诺贝尔物理学奖。
这种晶体管的工作，同时涉及电子和空穴两种载流子的流动，因此它被称为双极性的，所以也稱雙極性載子電晶體。这种工作方式与诸如场效应管的单极性晶体管不同，后者的工作方式仅涉及单一种类载流子的漂移作用。两种不同掺杂物聚集区域之间的边界由PN结形成。
双极性晶体管由三部分掺杂程度不同的半导体制成，晶体管中的电荷流动主要是由于载流子在PN结处的扩散作用和漂移运动。以NPN電晶體為例，按照设计，高掺杂的发射极区域的电子，通过扩散作用运动到基极。在基极区域，空穴为多数载流子，而电子少数载流子。由于基极区域很薄，这些电子又通过漂移运动到达集电极，从而形成集电极电流，因此双极性晶体管被归到少数载流子设备。
双极性晶体管能够放大信号，并且具有较好的功率控制、高速工作以及耐久能力，，所以它常被用来构成放大器电路，或驱动扬声器、电动机等设备，并被广泛地应用于航空航天工程、医疗器械和机器人等应用产品中。
通斷（傳遞訊號）時的雙極晶體管表現出一些延遲特性。大多數晶體管，尤其是功率晶體管，具有長的儲存時間，限制操作處理器的最高頻率。一種方法用於減少該儲存時間是使用Baker clamp。
发展及应用

1947年12月，贝尔实验室的约翰·巴丁、沃尔特·布拉顿在威廉·肖克利的指导下共同发明了点接触形式的双极性晶体管。1948年，肖克利发明了采用结型构造的双极性晶体管。在其后的大约三十年时间内这种器件是制造分立元件电路和集成电路的不二选择。
早期的晶体管是由锗制造的。在1950年代和1960年代，锗晶体管的使用多于硅晶体管。硅晶体管截止电压通常为0.5至 1V，锗晶体管的截止电压更小，通常约0.2V，这使得锗晶体管适用于某些应用场合例如高灵敏度的设备。在晶体管的早期历史中，曾有多种双极性晶体管的制造方法被开发出来。
锗晶体管的一个主要缺点是它容易产生热失控。由于锗的禁带宽度较窄，如果要稳定工作，則对其工作温度的要求相对硅半导体更嚴，因此大多数现代的双极性晶体管是由硅制造的。採用矽的另外一個原因是容易形成穩定的二氧化矽，二氧化矽與其他金屬之間的粘性也大，容易製作電子器件。
后来，人们也开始使用以砷化镓为代表的化合物来制造半导体晶体管。砷化镓的电子迁移率为硅的5倍，用它制造的晶体管能够达到较高的工作频率。此外，砷化镓热导率较低，有利于高温下进行的加工。化合物晶体管通常可以应用于高速器件。[來源請求]
双极性晶体管能够提供信号放大，它在功率控制、模拟信号处理等领域有所应用。此外，由于基极-发射极偏置电压与温度、电流的关系已知，双极性晶体管还可以被用来测量温度。根据基极-发射极电压与基极-发射极和集电极-发射极电流的对数关系，双极性晶体管也能被用来计算对数或求自然对数的幂指数。[來源請求]
随着人们对于能源问题的认识不断加深，场效应管（例如互補式金屬氧化物半導體）技术凭借更低的功耗，在数字集成电路中逐渐成为主流，双极性晶体管在集成电路中的使用由此逐渐变少。但是应当看到，即使在现代的集成电路中，双极性晶体管依然是一种重要的器件，市场上仍有大量种类齐全、价格低廉的晶体管产品可供选择。与金属氧化物半导体场效应晶体管相比，双极性晶体管能提供较高的跨导和输出电阻，并具有高速、耐久的特性，在功率控制方面能力突出。因此，双极性晶体管依旧是组成模拟电路，尤其是甚高频应用电路（如无线通信系统中的射频电路）的重要配件。双极性晶体管可以通过BiCMOS技术与和MOSFET制作在一块集成电路上，这样就可以充分利用两者的优点（如双极性晶体管的电流放大能力和场效应管的低功耗特点）。
基本原理

参见：PN结、扩散作用和漂移速度
NPN型双极性晶体管可以视为共用阳极的两个二极管接合在一起。在双极性晶体管的正常工作状态下，发射结（基极与发射极之间的PN结）处于正向偏置状态，而集电结（基极与集电极之间的PN结）则处于反向偏置状态。在没有外加电压时，发射结N区的电子（该区域的多数载流子）浓度大于P区的电子浓度，部分电子将扩散到P区。同理，P区的部分空穴也将扩散到N区。这样，发射结上将形成一个空间电荷区（也称为耗尽层），产生一个内在的电场，其方向由N区指向P区，这个电场将阻碍上述扩散过程的进一步发生，从而达成动态平衡。这时，如果把一个正向电压施加在发射结上，上述载流子扩散运动和耗尽层中内在电场之间的动态平衡将被打破，这样会使热激发电子注入基极区域。在NPN型晶体管里，基区为P型掺杂，这里空穴为多数掺杂物质，而电子则为少数载流子。[來源請求]
从发射极被注入到基极区域的电子，一方面与这里的多数载流子空穴发生复合，另一方面，由于基极区域掺杂程度低、物理尺寸薄，并且集电结处于反向偏置状态，大部分电子将通过漂移运动抵达集电极区域，形成集电极电流。为了尽量缓解电子在到达集电结之前发生的复合，晶体管的基极区域的厚度必须远小于电子的扩散长度（，参见菲克定律），使得载流子扩散所需的时间短于半导体少数载流子的寿命。在现代的双极性晶体管中，基极区域厚度的典型值为十分之几微米。需要注意的是，集电极、发射极虽然都是N型掺杂，但是二者掺杂程度、物理属性并不相同，因此必须将双极性晶体管与两个相反方向二极管串联在一起的形式区分开来。
分析方法

集电极-发射极电流可以视为受基极-发射极电流的控制，这相当于将双极性晶体管视为一种“电流控制”的器件。还可以将它看作是受发射结电压的控制，即将它看做一种“电压控制”的器件。事实上，这两种思考方式可以通过基极-发射极结上的电流电压关系相互关联起来，而这种关系可以用PN结的电流-电压曲线表示。
从基极区域的少数载流子浓度出发，可以解释集电极的载流子流动。如果双极性晶体管为小注入，即通过某些物理过程（如光注入或电注入）引入的非平衡载流子（，或称“过剩载流子”）比热平衡时的多数载流子少得多，双极性扩散（即非平衡多数载流子和少数载流子以相同速率流动）速率实际上由非平衡少数载流子决定。另外，双极性晶体管处理高频信号的能力还受限于基极区域载流子的渡越时间。
人们曾经建立过多种数学模型，用来描述双极性晶体管的具体工作原理。例如，古梅尔–潘模型（）提出，可以利用电荷分布来精确地解释晶体管的行为。上述有关电荷控制的观点可以处理有关光电二极管的问题，这种二极管基极区域的少数载流子是通过吸收光子（即上一段提到的光注入）产生的。电荷控制模型还能处理有关关断、恢复时间等动态问题，这些问题都与基极区域电子和空穴的复合密切相关。然而，由于基极电荷并不能轻松地在基极引脚处观察，因此，在实际的电路设计、分析中，电流、电压控制的观点应用更为普遍。[來源請求]
在模拟电路设计中，有时会采用电流控制的观点，这是因为在一定范围内，双极性晶体管具有近似线性的特征。在这个范围（下文将提到，这个范围叫做“放大区”）内，集电极电流近似等于基极电流的 \beta _{\text{F}}倍，这对人们分析问题、控制电路功能有极大的便利。在设计有的基本电路时，人们假定发射极-基极电压为近似恒定值（如 V_{cc}），这时集电极电流近似等于基极电流的若干倍，晶体管起电流放大作用。[來源請求]
然而，在真实的情况中，双极性晶体管是一种较为复杂的非线性器件，如果偏置电压分配不当，将使其输出信号失真。此外，即使工作在特定范围，其电流放大倍数也受到包括温度在内的因素影响。为了设计出精确、可靠的双极性晶体管电路，必须采用电压控制的观点（例如后文将讲述的艾伯斯-莫尔模型）。电压控制模型引入了一个指数函数来描述电压、电流关系，在一定范围内，函数关系为近似线性，可以将晶体管视为一个电导元件。这样，诸如差动放大器等电路的设计就简化为了线性问题，所以近似的电压控制观点也常被选用。对于跨导线性（）电路，研究其电流-电压曲线对于分析器件工作十分关键，因此通常将它视为一个跨导与集电极电流成比例的电压控制模型。[來源請求]
目前，晶体管级别的电路设计主要使用SPICE或其他类似的模拟电路仿真器进行，因此对于设计者来说，模型的复杂程度并不会带来太大的问题。但在以人工分析模拟电路的问题时，并不总能像处理经典的电路分析那样采取精确计算的方法，因而采用近似的方法是十分必要的。
主要参数 > 电流放大参数

参见：共射极和共基极
发射极扩散到基极的电子，大部分都能够漂移到集电极，剩下的电子与基极区域的空穴发生载流子复合。成功抵达集电极的电子浓度占发射极扩散出来的电子总浓度的比值，是衡量双极性晶体管效率的一项重要指标。由于发射极区域为重掺杂，基极区域为轻掺杂，所以从发射极被注入到基极的电子浓度大于从基极注入到发射极的空穴浓度。下面将讨论双极性晶体管在电路中以发射极或基极为公共端时的电流放大倍数。
如果晶体管采用共射极接法，输入电流为基极电流 I_{\text{B}}，输出电流为集电极电流 I_{\text{C}}，当发射结正向偏置、集电结不施加偏置时，晶体管的共射极直流短路电流增益可以表示为集电极电流 I_{\text{C}}与基极电流 I_{\text{B}}的比值
如果集电极从无偏置变为反向偏置，那么 I_{\text{C}}与 I_{\text{B}}的比值称为共射极静态电流增益，它的表达式为
对于小信号模型中的晶体管， \beta _{\text{F}}的数值通在20到200之间，不过在一些为高功率应用设计的晶体管中，它可能会更小一点。
如果晶体管采用共基极接法，输入电流为发射电流 I_{\text{E}}，输出电流为集电极电流 I_{\text{C}}，当发射结正向偏置、集电结不施加偏置时，晶体管的共基极直流短路电流增益可以表示为集电极电流 I_{\text{C}}与发射极电流 I_{\text{E}}的比值
如果集电极从无偏置变为反向偏置，那么 I_{\text{C}}与 I_{\text{E}}的比值称为共基极静态电流增益，它的表达式为
上述两个参数可以通过下面的公式相互转换（在NPN型晶体管中）
当对低频的交流小信号进行近似分析时，也可以采用上述直流参数。如果需要更高的精确度，就必须虑及双极性晶体管中的结电容效应带来的影响。当信号电压的频率达到一定程度后，电流的放大倍数将会下降。
主要参数 > 功率参数

双极性晶体管的最大集电极耗散功率 P_{\text{CM}}是器件在一定溫度與散热条件下能正常工作的最大功率。在条件相同的情况下，如果实际功率大于这一数值，晶体管的温度将超出最大許可值，使器件性能下降，甚至造成物理损坏。
主要参数 > 极限电流和极限电压

当集电极电流增大到一定数值 I_{\text{CM}}后，虽然不会造成双极性晶体管的损坏，但是电流增益会明显降低。为了使晶体管按照设计正常工作，需要限制集电极电流的数值。除此之外，由于双极性晶体管具有两个PN结，因此它们的反向偏置电压不能够过大，防止PN结反向击穿。双极性晶体管的数据手册都会详细地列出这些参数。[來源請求]
当功率双极性晶体管集电极的反向偏置电压 V_{\text{CE}}超过一定数值，并且流经晶体管的电流超出在一定允许范围之内，使得晶体管功率大于二次击穿临界功率 P_{\text{SB}}就会产生一种被称为“二次击穿”的危险现象。在这种情况里，超出设计范围的电流将造成器件内部不同区域的局部温度不均衡，部分区域的温度高于其他区域。因为掺杂的硅具有负的温度系数（），所以当它处于较高的温度时，其导电性能更强。这样，较热部分就能传导更多的电流，这部分电流会产生额外的热能，造成局部温度将超过正常值，以致于器件不能正常工作。二次击穿是一种热失控，一旦温度升高，电导率将进一步提升，从而造成恶性循环，最终严重损毁晶体管的结构。整个二次击穿过程只需要毫秒或微秒量级的时间就可以完成。
如果双极性晶体管集电结提供超出允许范围的反向偏置，并不对流经晶体管的电流进行限制，发射结将发生雪崩击穿，也会造成器件损坏。
主要参数 > 温度漂移

作为一种模拟的器件，双极性晶体管的所有参数都会不同程度地受温度影响，特别是电流增益 \beta 。据研究，温度每升高1摄氏度， \beta 大约会增加0.5%到1%。
主要参数 > 抗辐射能力

双极性晶体管对电离辐射较为敏感。如果将晶体管置于电离辐射的环境中，器件将因辐射而受到损害。产生损害是因为辐射将在基极区域产生缺陷，这种缺陷将在能带中形成复合中心（）。这将造成器件中起作用的少数载流子寿命变短，进而使晶体管的性能逐渐降低。NPN型双极性晶体管由于在辐射环境中，载流子的有效复合面积更大，受到的负面影响比PNP型晶体管更显著。在一些特殊的应用场合，如核反应堆或航天器中的电子控制系统中，必须采用特殊的手段缓解电离辐射带来的负面效应。
结构

一个双极性晶体管由三个不同的掺杂半导体区域组成，它们分别是发射极区域、基极区域和集电极区域。这些区域在NPN型晶体管中分别是N型、P型和N型半导体，而在PNP型晶体管中则分别是P型、N型和P型半导体。每一个半导体区域都有一个引脚端接出，通常用字母E、B和C来表示发射极（）、基极（）和集电极（）。
基极的物理位置在发射极和集电极之间，它由轻掺杂、高电阻率的材料制成。集电极包围着基极区域，由于集电结反向偏置，电子很难从这里被注入到基极区域，这样就造成共基极电流增益 \alpha 约等于1，而共射极电流增益 \beta 取得较大的数值。从右边的典型NPN型双极性晶体管的截面简图可以看出，集电结的面积大于发射结。此外，发射极具有相当高的掺杂浓度。
在通常情况下，双极性晶体管的几个区域在物理性质、几何尺寸上并不对称。假设连接在电路中的晶体管位于正向放大区，如果此时将晶体管集电极和发射极在电路中的连接互换，将使晶体管离开正向放大区，进入反向工作区。晶体管的内部结构决定了它适合在正向放大区工作，所以反向工作区的共基极电流增益 \alpha 和共射极电流增益 \beta 比晶体管位于正向放大区时小得多。这种功能上的不对称，根本上是缘于发射极和集电极的掺杂程度不同。因此，在NPN型晶体管中，尽管集电极和发射极都为N型掺杂，但是二者的电学性质和功能完全不能互换。发射极区域的掺杂程度最高，集电极区域次之，基极区域掺杂程度最低。此外，三个区域的物理尺度也有所不同，其中基极区域很薄，并且集电极面积大于发射极面积。由于双极性晶体管具有这样的物质结构，因此可以为集电结提供一个反向偏置，不过这样做的前提是这个反向偏置不能过大，以致于晶体管损坏。对发射极进行重掺杂的目的是为了增加发射极电子注入到基极区域的效率，从而实现尽量高的电流增益。
在双极性晶体管的共射极接法里，施加于基极、发射极两端电压的微小变化，都会造成发射极和集电极之间的电流发生显著变化。利用这一性质，可以放大输入的电流或电压。把双极性晶体管的基极当做输入端，集电极当做输出端，可以利用戴维南定理分析这个二端口网络。利用等效的原理，可以将双极性晶体管看成是电压控制的电流源，也可以将其视为电流控制的电压源。此外，从二端口网络的左边看进去，基极处的输入阻抗减小到基极电阻 R_{\text{B}}的 1/(1+\beta )，这样就降低了对前一级电路的负载能力的要求。
结构 > NPN型

NPN型和PNP型双极性晶体管的符号，NPN型的箭头指向外侧，PNP型的箭头指向内侧。
NPN型晶体管是两种类型双极性晶体管的其中一种，由两层N型掺杂区域和介于二者之间的一层P型掺杂半导体（基极）组成。输入到基极的微小电流将被放大，产生较大的集电极-发射极电流。当NPN型晶体管基极电压高于发射极电压，并且集电极电压高于基极电压，则晶体管处于正向放大状态。在这一状态中，晶体管集电极和发射极之间存在电流。被放大的电流，是发射极注入到基极区域的电子（在基极区域为少数载流子），在电场的推动下漂移到集电极的结果。由于电子迁移率比空穴迁移率更高，因此现在使用的大多数双极性晶体管为NPN型。
双极性晶体管的电学符号如左图，基极和发射极之间的箭头表示发射极电流方向。
结构 > PNP型

双极性晶体管的另一种类型为PNP型，由两层P型掺杂区域和介于二者之间的一层N型掺杂半导体组成。流经基极的微小电流可以在发射极端得到放大。也就是说，当PNP型晶体管的基极电压低于发射极时，集电极电压低于基极，晶体管处于正向放大区。
在双极性晶体管电学符号中，基极和发射极之间的箭头指向电流的方向，这里的电流为电子流动的反方向。与NPN型相反，PNP型晶体管的箭头从发射极指向基极。
结构 > 异质结双极性晶体管

条目：异质结双极性晶体管
异质结双极性晶体管（）是一种改良的双极性晶体管，它具有高速工作的能力。研究发现，这种晶体管可以处理频率高达几百GHz的超高频信号，因此它适用于射频功率放大、激光驱动等对工作速度要求苛刻的应用。
异质结是PN结的一种，这种结的两端由不同的半导体材料制成。在这种双极性晶体管中，发射结通常采用异质结结构，即发射极区域采用宽禁带材料，基极区域采用窄禁带材料。常见的异质结用砷化镓（GaAs）制造基极区域，用铝-镓-砷固溶体（AlxGa1-xAs）制造发射极区域。采用这样的异质结，双极性晶体管的注入效率可以得到提升，电流增益 \beta 也可以提高幾个数量级。
采用异质结的双极性晶体管基极区域的掺杂浓度可以大幅提升，这样就可以降低基极电极的电阻，并有利于降低基极区域的宽度。在传统的双极性晶体管，即同质结晶体管中，发射极到基极的载流子注入效率主要是由发射极和基极的掺杂比例决定的。在这种情况下，为了得到较高的注入效率，必须对基极区域进行轻掺杂，这样就不可避免地使增大了基极电阻。
如左边的示意图中， \Delta \phi _{\text{p}}代表空穴从基极区域到达发射极区域跨越的势差；而 \Delta \phi _{\text{n}}则代表电子从发射极区域到达基极区域跨越的势差。由于发射结具有异质结的结构，可以使 \Delta \phi _{\text{p}}>\Delta \phi _{\text{n}}，从而提高了发射极的注入效率。在基极区域里，半导体材料的组分分布不均，造成缓变的基极区域禁带宽度，其梯度为以 \Delta \phi _{\text{G}}表示。这一缓变禁带宽度，可以为少数载流子提供一个内在电场，使它们加速通过基极区域。这个漂移运动将与扩散运动产生协同作用，减少电子通过基极区域的渡越时间，从而改善双极性晶体管的高频性能。
尽管有许多不同的半导体可用来构成异质结晶体管，硅-锗异质结晶体管和铝-砷化镓异质结晶体管更常用。制造异质结晶体管的工艺为晶体外延技术，例如金属有机物气相外延（）和分子束外延。
工作区

| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 |
| --- | --- | --- | --- | --- |
|  | 电压 | 发射结偏置 | 集电结偏置 | 工作模式 |
NPN型
| E < B < C | 正向 | 反向 | 正向 | 放大 |
| E < B > C | 正向 | 正向 | 正向 | 饱和 |
| E > B < C | 反向 | 反向 | 反向 | 截止 |
| E > B > C | 反向 | 正向 | 反向 | 放大 |
PNP型
| E < B < C | 反向 | 正向 | 反向 | 放大 |
| E < B > C | 反向 | 反向 | 反向 | 截止 |
| E > B < C | 正向 | 正向 | 正向 | 饱和 |
| E > B > C | 正向 | 反向 | 正向 | 放大 |
可以根据晶体管三个终端的偏置状态，可以定义双极性晶体管几个不同的工作区。在NPN型半导体中（注意：PNP型晶体管和NPN型晶体管的电压描述恰好相反），按发射结（基极-发射极结）、集电结（基极-集电极结）的偏置情况，工作区可以分为为[來源請求]
正向放大区（或简称放大区）：当发射结正向偏置，集电结反向偏置时，晶体管工作在放大区。大多数双极性晶体管的设计目标，是为了在正向放大区得到最大的共射极电流增益 \beta _{\text{F}}。晶体管工作在这一区域时，集电极-发射极电流与基极电流近似成线性关系。由于电流增益的缘故，当基极电流发生微小的扰动时，集电极-发射极电流将产生较为显著变化。
反向放大区：如果把上述处于正向放大区晶体管发射结、集电结的偏置电压互换，则双极性晶体管将工作在反向放大区。在这种工作模式中，发射极和集电极区域扮演的角色与正向放大区里正好相反，但是由于晶体管集电极的掺杂浓度低于发射极，反向放大区产生的效果与正向放大区并不相同。大多数双极性晶体管的设计目标是尽可能得到最大正向放大电流增益，因此，反向放大区中的电流增益会比正向放大区中小一些（在常规的锗晶体管中大约是2-3倍）。实际上，这种工作模式几乎不被采用，但是为了防止错误接法造成器件损坏或其他危险，设计时必须予以考虑。此外，有些类型的双极性逻辑器件也会考虑反向放大区的情况。
饱和区：当双极性晶体管中两个PN结均处于正向偏置时，它将处于饱和区，这时，晶体管发射极到集电极的电流达到最大值，即使增加基极电流，输出的电流也不会再增加。饱和区可以在逻辑器件中用来表示高电平。
截止区：如果双极性晶体管两个PN结的偏置情况与饱和区恰好相反，那么晶体管将处于截止区。在这种工作模式下，输出电流非常小（小功率的硅晶体管小于1微安，锗晶体管小于几十微安），在数字逻辑中可以用来表示低电平。
突崩溃：当施加在集电结上的反向偏置将超过集电结所能承受范围时，这个PN结将被击穿，若电流足够大会造成器件损坏。
此外，分析、设计双极性晶体管电路时，还应当注意不能超过双极性晶体管的最大集电极耗散功率 P_{\text{CM}}。如果晶体管的工作功率小于这一数值，这些工作状态的集合称为安全工作区。如果晶体管的工作功率超过这个限度，将造成器件温度超过正常范围，器件的性能将产生较大的变化，甚至造成损坏。硅晶体管允许的结温度介于150摄氏度和200摄氏度之间。可以通过降低内热阻、使用散热片和引入风冷、水冷、油冷等措施来提高最大允许耗散功率。
实际上，上述工作区之间并没有绝对的界限，在较小电压变化（小于几百毫伏）范围内，上面提到的不同区域之间可能有一定的重叠。
工作区 > 处于放大区的双极性晶体管

左边这幅示意图，绘出了一个由两个电压源提供偏置的NPN型晶体管，图中箭头代表电流的方向（电子流动的反方向）。为了使晶体管能够在集电极和发射极之间传导较大的电流（大约1毫安的数量级）， V_{\text{BE}}必须超过某个的最小值，使晶体管被导通，这个最小值常被称为“导通电压”。在室温下，硅双极性晶体管的导通电压通常为650毫伏左右，不过这项参数也随着晶体管的具体类型变化。偏置电压 V_{\text{BE}}使图中下方的PN结被导通，电子能够从发射极扩散到基极。当晶体管处于放大区，基极和集电极之间的电场（源于 V_{\text{CE}}）可以使大部分扩散到基极的电子继续通过图中上方的PN结（发射结），以漂移作用进入集电极，这样就形成了集电极电流 I_{\text{C}}。剩余的电子与基极区域的多数载流子（即空穴）发生复合，从而形成基极电流 I_{\text{B}}。可以看出，发射极电流 I_{\text{E}}是流经晶体管的总电流，它是基极、集电极输入电流的总和，即 I_{\text{E}}=I_{\text{B}}+I_{\text{C}}。
晶体管工作在放大区时，集电极电流 I_{\text{C}}与基极电流 I_{\text{B}}的比值被称为直流电流增益。直流电流增益的数值可以随温度变化，不过在有的电路设计中，并不需要依赖其精确值（请参见运算放大器的例子）。直流电流增益以参数 h_{\text{FE}}表示，而交流信号增益则以 h_{\text{fe}}表示（参见后面的h参数模型）。如果没有特别考虑在不同频率下的电流增益，即电流变化 \delta I_{\text{B}}不太大的时候，常用符号 \beta 来代表电流增益。
另外值得注意的是，发射极电流 I_{\text{E}}与 V_{\text{BE}}成指数关系。在放大器，基极电流与集电极电流近似成线性关系，所以二者的变化趋势相同。[來源請求]
PNP型双极性晶体管的情况与NPN型晶体管类似，不过分析时应注意，其相应的电压值恰好相反。[來源請求]
理论模型

下面的将以NPN型双极性晶体管为例进行探讨，PNP型晶体管的原理类似。当NPN型晶体管处于正向放大区时，它的基极-发射极电压 V_{\text{BE}}、集电极-基极电压 V_{\text{CB}}均为正值，即发射结为正向偏置，集电结为反向偏置。在放大区内，电子从N型掺杂的发射极区域被注入到P型的基极区域。在基极，电子一方面漂移到到N型掺杂的集电极，一方面与基极区域的多数载流子空穴发生复合。[來源請求]
理论模型 > 大信号模型 > 艾伯斯-莫尔模型

1954年，约翰·莫尔（）、朱威尔·艾伯斯（）提出了关于晶体管电流的数学模型。当晶体管处于放大区时，发射极和集电极的直流电流可以利用近似艾伯斯-莫尔模型（简称：EM模型）来描述。假设晶体管为小注入的情况，并且忽略厄利效应，那么艾伯斯-莫尔方程可以表达为
基极区域内部的电流主要是由于扩散作用，且
这里
V_{\text{T}}为热电压，它的数值等于 kT/q（在300开尔文时大约为26毫伏）
I_{\text{E}}为发射极电流
I_{\text{C}}为集电极电流
\alpha _{\text{F}}为共基极电流增益，大约在0.98至0.998之间
I_{\text{ES}}为基极-发射极结上的反向饱和电流（其数量级在10−15到10−12安培之间）
V_{\text{BE}}为基极-发射极电压
D_{\text{n}}为P型区域内的电子扩散常数
W为基极区域宽度
如果需要研究晶体管在任意工作区时，流经晶体管三个区域的电流，可以利用下面的严格艾伯斯-莫尔方程来求解。下列方程基于双极性晶体管的输运模型。
这里
i_{\text{C}}为集电极电流
i_{\text{B}}为基极电流
i_{\text{E}}为发射极电流
\beta _{F}为正向共发射极电流增益（介于20到500之间）
\beta _{R}为反向共发射极电流增益（介于0到20之间）
I_{\text{S}}为反向饱和电流（其数量级介于10−15到10−12安培之间）
V_{\text{T}}为热电压，在300开尔文时大约为26毫伏
V_{\text{BE}}为基极-发射极电压
V_{\text{BC}}为基极-集电极电压
理论模型 > 大信号模型 > 厄利效应

条目：厄利效应
在理想的双极性晶体管共射极接法中，如果晶体管工作在放大区，那么集电极电流 I_{\text{C}}不随集电极-发射极电压 V_{\text{CE}}改变，即 I_{\text{C}}曲线斜率为0（请参见双极性晶体管的输出特性曲线）。然而，实际情况是， I_{\text{C}}会随着 V_{\text{CE}}的增加而增加，这种现象是由于厄利效应（或称为基极区域宽度调制效应）。根据研究，电流增益 \beta _{\text{F}}也随 V_{\text{CE}}变化。可以根据下面的公式对上述效应进行计算
这里
V_{\text{CE}}是集电极-发射极电压
V_{\text{T}}是热电压，其数值为 kT/q
V_{\text{A}}是厄利电压（介于15伏特到150伏特）
\beta _{\text{F0}}是 V_{\text{CB}}=0时，双极性晶体管处于共射极接法的电流增益
理论模型 > 大信号模型 > 古梅尔-潘电荷控制模型

古梅尔-潘模型是一种详细描述双极性晶体管动力学的电荷控制模型，借助这个模型，可以比通常的基于终端（）模型更为详细地探究晶体管的内部动力原理。该模型还指出，晶体管的参数 \beta 与流经晶体管的直流电流有关，而该参数在艾伯斯-莫尔模型中曾被认为是与电流无关。
古梅尔-潘模型包含的参数相当多，它的直流模型包括多达18个参数，并且参数之间常常具有非线性的关系，因此研究中常常需要借助计算机。
理论模型 > 小信号模型

参见：小信号模型
理论模型 > 小信号模型 > 混合π模型

混合 \pi 模型是小信号情况下对双极性晶体管的线性二端口网络近似，这个模型考虑了晶体管中发射结、集电结的结电容在相对高频情况下的影响，它使用小信号基极-发射极电压 v_{be}和集电极-发射极电压 v_{\text{ce}}作为自变量，小信号基极电流 i_{\text{b}}和集电极电流 i_{\text{c}}作为因变量。
右图所示为双极性晶体管的一个基本的低频混合 \pi 模型示意图，在图中
g_{m}={\frac {i_{\text{c}}}{v_{\text{be}}}}{\Bigg |}_{v_{\text{ce}}=0}={\frac {I_{\text{C}}}{V_{\text{T}}}}为晶体管在简化模型里的跨导，其单位是西门子
I_{\text{C}}为晶体管的静态集电极电流（也被称为集电极偏置或直流集电极电流）
V_{\text{T}}={\begin{matrix}{\frac {KT}{q}}\end{matrix}}为热电压，它通过波尔兹曼常数 K、基本电荷 q以及晶体管的温度 T（以开尔文为单位）求得。
r_{\pi }={\frac {v_{\text{be}}}{i_{\text{b}}}}{\Bigg |}_{v_{\text{ce}}=0}={\frac {\beta _{\text{0}}}{g_{m}}}={\frac {V_{\text{T}}}{I_{\text{B}}}}，以欧姆为单位
\beta _{\text{0}}={\frac {I_{\text{C}}}{I_{\text{B}}}}为低频电流增益（通常以 h_{\text{FE}}表示。这里， I_{\text{B}}为静态基极电流。每个晶体管都有对应的 \beta _{\text{0}}，它与集电极电流大小有关。这项参数可以在数据手册中查阅。
r_{\text{O}}={\frac {v_{\text{ce}}}{i_{\text{c}}}}{\Bigg |}_{v_{\text{be}}=0}={\frac {V_{\text{A}}+V_{\text{CE}}}{I_{\text{C}}}}\approx {\frac {V_{\text{A}}}{I_{\text{C}}}}为厄利效应导致的输出电阻， V_{\text{A}}为厄利效应电压。
理论模型 > 小信号模型 > h参数模型

在低频小信号的情况里，还可以用 h参数模型来分析双极性晶体管电路，它也是将晶体管看做一个二端口网络。该模型以输入电流和输出电压为自变量，从而得出等效电路模型。利用这种方法，可以较容易地分析双极性晶体管在电路中的行为。在右图中，符号 x代表不同的晶体管引脚，需要根据晶体管不同的接法来确定。对于共射极接法，
x被替换为 e
终端1相当于基极
终端2相当于集电极
终端3相当于发射极
i_{\text{i}}为输入的基极电流
i_{\text{o}}为输出的集电极电流
V_{\text{i}}为输入的基极-发射极电压
V_{\text{o}}为输出的集电极-发射极电压
对应的一组h参数为
h_{\text{ix}}=h_{\text{ie}}为晶体管的输入阻抗（相当于基极电阻）
h_{\text{rx}}=h_{\text{re}}为晶体管 I_{\text{B}}与 V_{\text{BE}}关系随 V_{\text{CE}}的变化关系，这项参数的数值通常很小，以至于可以忽略不计。
h_{\text{fx}}=h_{\text{fe}}为晶体管的共射极电流增益，即是交流小訊號分析下的交流電流增益，也就是 \beta _{\text{AC}}。至於直流分析（大訊號分析）下的 h_{\text{FE}}則是直流（DC）电流增益（即数据手册中的 \beta _{\text{DC}}）。
h_{\text{ox}}=1/h_{\text{oe}}为晶体管的输出阻抗。参数 h_{\text{oe}}通常相当于双极性晶体管的输出导纳，使用时需要通过对它求倒数转换为阻抗。
h参数模型中采用小写字母下标的电学量表示它们为交流的，这意味着 h模型完全可以用来分析双极性晶体管在较高频率时的性质。对于直流的情况，则采用大写字母来标示这些参数[來源請求]。
图中左边的蓝色区域为发射极，中间绿色区域为基极，右边蓝色区域为集电极。灰色的箭头为电子的流动方向示意，发射极注入的大部分电子移动到了集电极，少部分在基极与空穴复合。白色箭头为基极的多数载流子空穴的流动方向示意。NPN型双极性晶体管处于正向放大区的条件是：在发射结上具有正向偏置，而集电结具有反向偏置。
双极性晶体管的共射极接法
双极性晶体管的共基极接法
NPN型双极性晶体管的截面简图
KSY34型高频NPN晶体管实体中已固定好的晶粒，基极和发射极通过线焊方式经由细金属线（金线或铝线等，本图为铝线）引出，集电极则由晶粒底部连接金属底座引出。
NPN型双极性晶体管的结构
在图中的异质结双极性晶体管中，基极区域的能隙分布不均匀有利于少数载流子（电子）通过基极区域。图中浅蓝色表示耗尽层。
图示为双极性晶体管的输出特性曲线。
注意：为了清晰地示意物理量，曲线中物理量的比例可能与实际情况有一定差别。
蓝色虚线左边的区域为饱和区（）；由蓝色虚线、红色虚线和棕色虚线包围的区域为放大区（），在这个区域里，发射极电流与基极电流成近似线性关系；红色虚线下方表示晶体管尚未导通，处于截止区（）； I_{\text{B0}}为开启晶体管的最小基极电流；图中棕色虚线为晶体管的最大集电极耗散功率，它与两条坐标轴包围的区域为安全工作区，与横轴的交点为最大集电极-基极电压。
NPN型晶体管的连接图
NPN型双极性晶体管的艾伯斯-莫尔模型示意图（其中： I_{\text{B}},  I_{\text{C}},  I_{\text{E}}分别为基极电流、集电极电流、发射极电流； I_{\text{CD}},  I_{\text{ED}}分别为集电结和发射结的结电流； \alpha _{\text{F}},  \alpha _{\text{R}}分别为正向/反向共基极电流增益。
PNP型双极性晶体管的艾伯斯-莫尔模型示意图
NPN型晶体管在正向放大区的近似艾伯斯-莫尔模型示意图，集电结为反向偏置，因此 I_{\text{CD}}几乎为零。发射结电流大部分都来源于集电极（ \alpha _{\text{F}}接近1），从而对基极电流进行放大。
低频时双极性晶体管的混合 \pi 模型简图
通用化的NPN型双极性晶体管的h参数模型。将 x替换为 e、 b或 c可以分别用来描述CE、CB或CC组态。
努尔哈赤

这是满族传统命名，只称名而不与姓氏连用，其姓氏为爱新觉罗。
努尔哈赤（满语：，穆麟德轉寫：nurgaci ；1559年5月14日—1626年9月30日），清太祖，爱新觉罗氏，出身建州左卫都指挥使世家旁系，是明末後金初期的政治家、軍事家和戰略家，也是清朝的實際創始人、奠基人之一。后金的第一位汗。祖父觉昌安被明朝授予都指挥使，父亲塔克世为觉昌安第四子，努爾哈赤是嫡長子，宣皇后喜塔喇氏所出。
努尔哈赤少年时曾以採参为生，常到抚顺关马市贸易。后因父祖被明朝误杀，努尔哈赤以先人留下的“十三副遗甲”起兵复仇，建国称汗，征战一生。他先后征服了建州女真其他势力、海西女真诸部和部分野人女真部族，大体上统一女真。1616年，努尔哈赤在赫图阿拉称天命汗，建立后金，两年后誓师伐明，后金军在四年间接连攻占抚顺、清河、开原、铁岭、沈阳、辽阳、广宁等地，并迁都沈阳。
其继承人皇太极在公元1636年建立清朝、改元称帝後追尊其为太祖武皇帝。康熙元年改为太祖高皇帝（满语：，穆麟德轉寫：taidzu dergi hūwangdi）。努尔哈赤也是八旗制度的创建者，他把来源于女真诸部的松散力量凝聚在八旗制度之下。努尔哈赤还令手下大臣、学者根据蒙古字母创制文字来拼读满语，解决了当时满洲人书面交流只能使用蒙古文或汉文所带来的诸多不便。努尔哈赤善于组织，用兵常以弱胜强，胜多败少，其进兵辽东时期所采用的屠杀和奴役人民的严酷手段给辽东人民带来了深重的磨难。
生平事迹 > 少年

明朝嘉靖三十八年（1559年），努尔哈赤生于建州左卫苏克素护部的赫图阿拉城（今新宾满族自治县永陵镇赫图阿拉村）。其先祖猛哥帖木儿为元朝的斡朵里万户，至明朝永乐年间被封为建州左卫都指挥使。努尔哈赤出生时，建州左卫已四分五裂，互不统属。努尔哈赤的祖父觉昌安被明廷指派為都指挥使，与其兄德世库、刘阐、索长阿、其弟包朗阿、宝实以及长子礼敦等凭借宗族之力，一度占据了五岭以东、苏克苏浒河以西二百余里之地。觉昌安与兄弟合称“六贝勒”（满语：，穆麟德轉寫：ninggutai beise），称雄于该地区。他们与当时女真诸部实力最强盛的海西女真哈达万汗王台联姻。然而，临近地区适逢董鄂部强盛，与六贝勒发生摩擦，六贝勒不敌，遂向哈达借兵，二者联兵重创董鄂部，但六贝勒亦实力大损。
努尔哈赤是觉昌安的第四子塔克世和嫡福晋额穆齐所生长子，额穆齐姓喜塔腊氏，还育有努尔哈赤的同母弟舒尔哈齐、雅尔哈齐和同母妹阿吉格。额穆齐在努尔哈赤十岁时去世，继母恳哲为王台族女，对其很刻薄。努尔哈赤结婚后不久，十九岁便不得不分家生活，仅获得少量阿哈和牲畜。努尔哈赤与舒尔哈齐等人以挖人参、采松子、摘榛子、拾蘑菇、捡木耳等方式为生。他常至抚顺关马市与汉人、蒙古人进行贸易活动。在此期间，努尔哈赤习得蒙古语，对汉语也有了基本的认知。努尔哈赤喜欢读《三国演义》和《水浒传》，自谓有谋略。据一些史集记载，努尔哈赤在抚顺期间，曾被辽东总兵李成梁收养，成为其麾下侍从。
生平事迹 > 十三副遗甲起兵

嘉靖年间起，建州右卫都指挥使王杲多次率众劫掠辽阳、孤山、抚顺、汤站等地，先后杀死总兵黑春、指挥王国柱、陈其学、戴冕、王重爵、杨五美，把总温栾、于栾、王守廉、田耕、刘一鸣等十数员明朝武将。万历二年（1574年），王杲以明廷绝贡赋导致部属坐困为由大举进犯辽沈，被李成梁击败。次年（1575年），王杲穷困投靠哈达 (海西女真)，结果却为哈达国主王台所缚，献于明廷，后被磔于京师。
王杲之子阿台逃脱，回到古勒城（今辽宁省新宾满族自治县上夹河镇古楼村）以求东山再起，伺机复仇。万历十年（1582年）九月，李成梁提兵出塞破阿台部，斩首一千五百余级，宣辽东捷。努尔哈赤在败兵之间逃脱，投奔叶赫部，贝勒清佳砮礼遇之，将自己的女儿孟古哲哲与努尔哈赤订婚，并派兵护送其回赫图阿拉。万历十一年（1583年）二月，为彻底断绝后患，李成梁发兵攻打古勒城，但古勒城地势险要，易守难攻，加之阿台力战，李成梁久攻难下。这时，明军向导、建州女真苏克苏浒部图伦城主尼堪外兰用计诱使阿台部下开城，明军进入后屠城。由于阿台之妻为努尔哈赤大伯礼敦之女，为使其免受兵灾，当时努尔哈赤的祖父觉昌安、父亲塔克世在城中对阿台劝降，却一同被明兵杀死于乱军之中。努尔哈赤得知此事后，上书明朝为何无故杀其祖、父。明廷下诏表示是误杀，同时授予努尔哈赤敕书三十道、马三十匹和都督敕书，归还觉昌安和塔克世的尸体。努尔哈赤重新收整旧部，部众有完布禄、安费扬古父子等，加之前收部众额亦都等共有数十人。
由于当时努尔哈赤的实力远远不足以与明朝抗衡，于是他将怒火转移到了给明军做向导的尼堪外兰身上。努尔哈赤曾要求明朝交出尼堪外兰，但有意扶植尼堪外兰为建州之主的明朝给予了拒绝。努尔哈赤只得试图将对尼堪外兰不满之人拉拢到自己一边，他与萨尔浒城主诺米纳、嘉木瑚城主噶哈善哈思瑚、沾河寨城主常书、扬书兄弟会盟，共同对抗尼堪外兰。随后，努尔哈赤以觉昌安、塔克世遗留下来的盔甲十三副、部众数十人起兵，进攻尼堪外兰驻地图伦城。
生平事迹 > 统一建州女真 > 诸部之战

条目：努尔哈赤统一建州女真之战
万历十一年（1583年）五月，努尔哈赤对图伦城发起了袭击。由于受到他人挑唆，仅噶哈善哈思瑚与常书、扬书兄弟依约前来。但攻至图伦城时，发现尼堪外兰早已携家属逃至甲板（嘉班），努尔哈赤得胜而归。此役为努尔哈赤起兵以来之首战。八月，努尔哈赤攻打甲板城。然而，先前背盟的萨尔浒城主诺米纳与其弟鼐喀达见尼堪外兰有明朝做靠山，势力较强，便偷偷地给尼堪外兰泄露了风声，尼堪外兰闻风辗转逃往抚顺附近的鹅尔浑城。努尔哈赤再度扑空，遂收尼堪外兰部众后而还。
诺米纳的背盟，使努尔哈赤怀恨在心。因为实力的不足，努尔哈赤没有当即表现出来，而是在心中想好了计取之策。不久，诺米纳与其弟鼐喀达约同努尔哈赤会攻巴尔达城，努尔哈赤深知机会来临，便佯许盟约。战前，努尔哈赤请诺米纳先攻，诺米纳不从，努尔哈赤表示诺米纳若不先攻，可将军械给他，由他先攻。诺米纳听从了努尔哈赤的建议，将军械给他，但努尔哈赤得到军械后便将诺米纳、鼐喀达执杀，取萨尔浒城后班师。后萨尔浒城有逃出之人前来归附，努尔哈赤尽还其妻儿，遣回整修萨尔浒城，但这些人后来背叛了努尔哈赤。
同年，由于担心努尔哈赤的起兵会招惹明朝，对其宗族不利，努尔哈赤的大伯祖德世库、二伯祖刘阐、三伯祖索长阿、六叔祖宝实的子孙同誓于堂子，预谋杀害努尔哈赤。宝实之子康嘉与绰奇塔、觉善二人共同谋划，以族人兆佳城主李岱（里岱）为首，联合哈达劫掠努尔哈赤属下的瑚齐寨。得知族叔引哈达兵来犯，努尔哈赤遣安费扬古和巴逊二人率十二人追至其分俘虏处突袭，哈达兵败走。安费扬古和巴逊杀四十名哈达兵，将所掠人畜尽数夺回。万历十二年（1584年）正月，努尔哈赤因族叔李岱前引哈达兵来犯，攻其兆佳城。攻城之际，大雪纷飞，有部属以天气加之李岱已入城回防为由劝努尔哈赤回兵，但努尔哈赤志在必得。李岱虽有一定准备，但是在气势上被努尔哈赤一方压倒。额亦都作战勇猛，率先登城，李岱等城陷被俘。
努尔哈赤的三伯祖索长阿之子龙敦也很积极地参与谋害努尔哈赤。他先挑拨诺米纳背盟，后又唆使努尔哈赤继母之弟萨木占将努尔哈赤部属噶哈善哈思瑚计杀。努尔哈赤本人也遭到多次暗杀未遂，但由于自身实力有限，努尔哈赤不愿过多树敌，数次故意以其他借口将来暗杀他的刺客们放走。六月，努尔哈赤为噶哈善哈思瑚报仇，亲自统兵四百，攻打萨木占、纳木占、讷申、完济汉等把守的玛尔墩城。玛尔墩城是一座山城，三面为峭壁，难以攻克。双方战至第四天，努尔哈赤趁城中缺水、守备暂时出现松弛之际，派手下大将安费扬古从小路攀岩而上，一举攻克玛尔墩城。讷申和完济汉逃往哲陈部界凡城。
九月，努尔哈赤听说董鄂部内乱，统兵五百，攻打其部长驻地齐吉答城，董鄂部长阿海闻讯聚兵四百死守。努尔哈赤用火攻，焚烧城楼以及城外庐舍。但城池将陷之际，天降大雪，努尔哈赤不得不班师回城。还师途中，努尔哈赤又向翁科洛城发起了进攻，仍采用火攻之策。努尔哈赤登上房舍向城内射箭，却被对方的神箭手鄂尔果尼、洛科接连射中，尤其洛科之箭正中其颈部。努尔哈赤血流不止，几度昏厥。主将受伤，只能撤退。努尔哈赤伤愈后，再攻翁科洛城，城陷后俘获鄂尔果尼、洛科，众将建议杀之以报一箭之仇，但努尔哈赤有感于二人之勇敢，纳入麾下、授以牛录额真之职。
万历十三年（1585年）二月，努尔哈赤在对苏克苏浒部、董鄂部取得胜利之后，又剑指苏克苏浒部左邻之哲陈部。努尔哈赤以披甲兵二十五、士卒五十攻打哲陈部界凡城，但因对手准备充分，努尔哈赤无所斩获。当回师至界凡南部太兰冈之时，界凡、萨尔浒、东佳、巴尔达四城之主率四百追兵赶来。玛尔墩城之战的败军之将、界凡城主讷申、巴穆尼等率先逼近，努尔哈赤单骑回马迎敌。讷申将努尔哈赤马鞭斩断，努尔哈赤回马挥刀斩断讷申肩，讷申坠马而亡，又回身一箭射巴穆尼，巴穆尼亦坠马而死。追兵见主帅阵亡，呆立一旁。努尔哈赤亲自殿后，用疑兵之计与其部属七人将身体隐蔽，貌似有伏兵一样仅露头盔。敌军失去主帅，军心不稳，又担心有伏兵，因此不敢再追。
四月，努尔哈赤再率绵甲兵五十、铁甲兵三十征哲陈部，途中遇界凡等五城联军八百。面对十倍于己的敌军，努尔哈赤的五叔祖包朗阿之孙札亲和桑古里卸下身上的铠甲，交给别人，准备逃跑。努尔哈赤怒斥二人后，与其弟穆尔哈齐、包衣颜布禄，兀凌噶四人射杀敌军二十余人。敌军虽众，但畏于努尔哈赤一方之勇猛，士气大衰，纷纷溃逃。努尔哈赤追至吉林崖，大获全胜。努尔哈赤收兵后对这场战斗颇有感慨，称此为“天助我以胜之也”。九月，努尔哈赤起兵攻克苏克素浒河部安图瓜尔佳，斩城主诺谟珲而班师。
万历十四年（1586年）五月，努尔哈赤起兵攻浑河部贝欢寨。七月，努尔哈赤起兵围攻哲陈部托漠河城，时天雷震死努尔哈赤兵中二人，遂罢兵而回。后努尔哈赤起兵招服托漠河城，便乘势率兵星夜兼程赶往仇人尼堪外兰所居住的浑河部的鹅尔浑城，攻克该城后并未发现尼堪外兰。努尔哈赤登城瞭望，发现向城外逃窜之四十人中有一人疑似为尼堪外兰。努尔哈赤遂领兵去追，射杀溃卒八人，尼堪外兰趁乱逃往抚顺。回到鹅尔浑城后，努尔哈赤将城内十九名汉人斩杀，其余被俘虏的六名受箭伤之汉人则重新将箭插入伤口，令他们去向明朝边官报信，索要尼堪外兰。明朝见努尔哈赤逐渐势大，而尼堪外兰已毫无利用价值，决定不再对其进行庇护。努尔哈赤命斋萨等四十人前去取尼堪外兰，尼堪外兰见之欲躲，却已无退路，被斋萨等人当场斩杀，回去后将首级献给努尔哈赤。
万历十五年（1587年）六月，努尔哈赤再攻哲陈部山寨，杀寨主阿尔太。八月，努尔哈赤派额亦都攻打巴尔达城。至浑河，河水因涨潮无法淌过，额亦都以绳将士兵相互连接，鱼贯而渡。渡河后，额亦都夜袭巴尔达城，守军没有防备仓促应战，额亦都则率领士兵奋勇登城。额亦都身中创伤五十多处，依然不退，最后一鼓作气攻克巴尔达城。额亦都因此战获赐“巴图鲁”勇号。随后努尔哈赤领兵攻打洞城，城主扎海投降。至此，哲陈部完全被努尔哈赤吞并。
万历十六年（1588年）九月，苏完部长索尔果、董鄂部长何和礼、雅尔古部长扈拉瑚率三部军民归附努尔哈赤，使其声势大震。努尔哈赤厚待来投之诸部首领，以索尔果之子费英东为一等大臣、将长女东果格格许配给何和礼、并收扈拉瑚之子扈尔汉为养子，赐姓觉罗。后来，费英东、何和礼、扈尔汉与努尔哈赤刚刚起兵之时的麾下猛将额亦都、安费扬古并称“五大臣”，成为努尔哈赤政权中的中流砥柱。其后，努尔哈赤再战兆佳城，斩城主宁古亲章京。同年，努尔哈赤攻克完颜（王甲）城，消灭了建州女真的最后一个对手完颜部。历时五年，努尔哈赤完成了对建州女真的统一。
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万历十五年（1587年）九月，在统一建州女真的过程中，努尔哈赤在呼兰哈达（满语：，穆麟德轉寫：hūlan hada，山名，意译为烟筒山）与嘉哈河（二道河）、硕里加河（首里口河）之间的天然地势之处建造了佛阿拉山城（满语：，穆麟德轉寫：fe ala，今新宾满族自治县永陵镇二道村），有栅城、外城、内城三重。其后，努尔哈赤宣布制定国政、法令，自称“女直国聪睿贝勒”（满语：，穆麟德轉寫：sure beile）。此时，努尔哈赤已由起兵时微不足道的“十三副遗甲”、数十人，发展为一万五千余部属的强大女真势力之一。
努尔哈赤掩饰父祖被杀之恨，对明朝表现出一副十分恭顺的样子，使得李成梁误以为努尔哈赤既可以为明朝所用，又成不了气候。李成梁甚至一度产生了依仗努尔哈赤之兵侵占朝鲜而自立的野心，于边事常常敷衍。只要努尔哈赤对明廷表忠，即“保奏给官”，甚至“弃地以饵之”，因此被宋一韩、熊廷弼等廷臣所参劾。当时朝鲜兵曹判书李德馨曾对此评价到，“其（努尔哈赤）志不在小，助成声势者李成亮（梁）也。渠多刷（送）还人口于抚顺所，故成亮奏闻奖许。驯至桀骜云耳”。此外，在努尔哈赤统一建州的这几年内，李成梁把辽东重兵集中用于对付海西女真和鞑靼势力，大败二者。海西女真叶赫、哈达等部连遭三次重创，叶赫贝勒杨吉砮、清佳砮均被杀；李成梁攻打辽东蒙古诸部，连获大捷十次，斩首五六千级，但辽东明军亦损失严重。这在客观上为努尔哈赤统一建州减少了几方面颇具威胁性的外部干扰。
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条目：萬曆朝鮮之役
万历二十年（1592年），总揽日本大权的关白丰臣秀吉统领其属下大名入侵朝鲜，数月内席卷朝鲜全境。朝鲜向宗主国明朝求援，明朝遂派援兵入朝。努尔哈赤认为日本占领朝鲜，必犯建州，于是上书明兵部尚书石星，请求出兵入朝援助，但由于朝鲜方面以宰臣柳成龙为代表担心会引狼入室而未获允许（也有说法认为努尔哈赤曾出兵援助朝鲜）。在明军与豐臣政權交战的六年间，辽东兵力空虚，客观上给努尔哈赤吞并海西诸部提供了机遇。