双极晶体管的基区包围发射区，这种结构设计是出于晶体管实现电流放大及正常工作的需求，具体原因如下：

1. 控制载流子传输路径

基区作为双极型晶体管的中间区域，通过两个PN结分别连接发射区与集电区。在NPN型结构中，基区采用P型半导体材料，其掺杂浓度低于发射区。这种结构使得发射区注入的电子在基区发生扩散运动时，仅有不足5%的载流子与空穴复合形成基极电流，而约95%以上的载流子未发生复合即到达集电结边缘，被集电区收集形成集电极电流。基区对载流子扩散过程中的复合比例进行有效控制，使大部分载流子穿透基区形成集电极电流，从而实现基极电流对集电极电流的放大作用。

2. 实现电流放大作用

当发射结正偏时，发射区注入的载流子在基区形成浓度梯度，其扩散长度与基区宽度的相对关系决定了载流子传输效率。基区包围发射区的结构，使得发射区注入的载流子能够顺利地扩散到基区，并在基区中形成浓度梯度。由于基区极薄且掺杂浓度低，大部分载流子能够穿透基区到达集电区，形成集电极电流。这种结构特性使得基区成为连接器件物理特性与电路功能的核心区域，是实现电流放大的关键。

3. 优化晶体管性能

基区的掺杂浓度与几何参数直接影响晶体管的放大系数β值和频率特性。通过精确控制基区的掺杂浓度和宽度，可以优化晶体管的电流增益和频率响应。例如，基区宽度每减小0.1μm，β值可提升15 - 20%。同时，基区包围发射区的结构也有利于提高晶体管的击穿电压和功率性能。

4. 适应不同工作模式

双极型晶体管有正向放大区、饱和区、反向工作区和截至区四个工作区域。基区包围发射区的结构使得晶体管能够在不同的工作区域之间灵活切换。例如，在正向放大区，发射结正偏，集电结反偏，基区能够有效地控制载流子的传输和复合，实现电流的放大；在饱和区，发射结和集电结均正偏，晶体管相当于导通的开关，基区包围发射区的结构使得晶体管能够快速地进入饱和状态。