Tranzystor NPN: 11 faktów, które powinieneś wiedzieć!

Co to jest tranzystor NPN?

BJT lub bipolarny tranzystor złączowy ma dwa główne typy. NP-Nis jedna z klasyfikacji BJT. Jest to urządzenie z trzema końcówkami i używane do wzmacniania i przełączania.

Ten tranzystor również składa się z trzech sekcji

1. Baza B
2. C- Kolekcjoner
3. E-emiter

• Emiter NPN służy do dostarczania nośników ładunku do kolektora przez podstawę.
• Obszar Kolekcjonera gromadzi nośniki ładunku z regionu emitera.
• Podstawa tranzystora wykonuje zadanie wyzwalania i działa jako kontroler, aby ograniczyć ilość prądu, który będzie mógł przepłynąć przez ten region.

Uwaga:

W przeciwieństwie do tranzystora MOSFET, w którym obecny jest tylko jeden nośnik, BJT ma dwa typy nośników ładunku - większość i mniejszość. W przypadku tranzystora NPN elektrony są głównym nośnikiem ładunku.

I odwrotnie, w półprzewodnikach typu P elektrony nie są zbytnio dostępne, a dziura działa jako główny nośnik ładunku i przez nie przepływa prąd.

Budowa tranzystora npn:

Schematyczne reprezentacje tranzystorów npn podano poniżej.

Obwód zastępczy tranzystora NPN.

Można powiedzieć, że działanie tranzystora npn jest podobne do działania diody złączowej 2 pn połączonej jedna po drugiej. Te diody złączowe PN określane są jako złącze CB baza-kolektor i złącze BE-baza-emiter.

Rozważania zgodnie z dopingiem:

• Sekcja emitera jest silnie dopingowa. Ogólną zasadą jest zachowanie minimalnej szerokości podstawy pomiędzy wszystkimi trzema terminalami. Ponieważ emiter jest silnie domieszkowany, może strzelać nośnikami ładunku do regionów bazowych.
• Jak wspomniano wcześniej, podstawa ma minimalną szerokość i ma również minimalne domieszkowanie. Baza przekazuje liczne nośniki ładunku do kolektora, który jest przenoszony z emitera.
• Regiony kolektorów są dla porównania umiarkowanie domieszkowane i wykorzystywane do zbierania ładunków z regionu podstawowego.

Symbol tranzystora NPN

Pinout tranzystora NPN

Jak wspomniano wcześniej, tranzystor ma trzy zaciski. Są to - baza, kolektor i emiter.

Jak rozpoznać pin NPN?

• W większości konfiguracji część środkowa jest przeznaczona dla terminala podstawowego.
• Pin znajdujący się poniżej to kolektor, a reszta to pin emitera.
• Gdy kropka nie jest zaznaczona, wszystkie zaciski należy zidentyfikować na podstawie orientacji lub nierównej przestrzeni między pinami. Tutaj środkowy kołek jest podstawą. Najbliższy pin to emiter, a pozostały pin to zacisk kolektora.

Zastosowania tranzystorów NPN:

• Zwykle tranzystor NPN jest używany jako tranzystor bipolarny ze względu na ruchliwość elektronów, ponieważ jest większa niż ruchliwość dziur.
• Są one również używane do wzmacniania i przełączania sygnałów. Są one stosowane w obwodach wzmacniacza, tj. Układach przeciwsobnych.
• Tranzystor NPN jest używany w układach par Darlingtona do wzmacniania słabych sygnałów w celu znacznego skalowania sygnału.
• Jeśli zachodzi potrzeba obniżenia prądu, można zastosować również tranzystory NPN.
• Poza tym tranzystor NPN ma wiele zastosowań w czujnikach temperatury, obwodach takich jak przetworniki logarytmiczne itp.

Jak działa tranzystor NPN?

Tranzystor NPN wymaga do pracy zarówno odchylenia wstecznego, jak i do przodu. Odchylenie w przód jest ustalane między napięciem emitera a emiterem. Odwrotne odchylenie jest połączone między napięciem kolektora a kolektorem.

Teraz, jako strona n dioda ma elektrony jako większość, a strona p ma dziury jako większość, wszystkie połączenia napięciowe są odpowiednio ustawione jako polaryzacja w przód i w tył. Złącze baza-emiter jest ustawione jako odchylenie wsteczne, a złącze bazy kolektora działa jako odchylenie do przodu. Obszar zubożenia tego obszaru podstawy emitera jest węższy w porównaniu z obszarem zubożenia przecięcia podstawy kolektora.

Ponieważ złącze jest spolaryzowane odwrotnie (emiter), otwory przepływają ze źródła zasilania do złącza N. Następnie elektron przesuwa się w stronę p. Tutaj następuje neutralizacja jakiegoś elektronu. Reszta elektronów przemieszcza się w kierunku strony n. Spadek napięcia w stosunku do emitera i podstawy wynosi V._BE jako strona wejściowa.

W emiterach typu N nośnikiem ładunku są głównie elektrony. Stąd elektrony przenoszone przez emitery typu N do podstawy typu P. Prąd będzie przepuszczany przez podstawę emitera lub złącze EB. Ten prąd jest znany jako prąd emitera (Ie). Tutaj prąd emitera (I_E) płynie od strony wyjściowej i płynie w dwóch kierunkach; jeden to ja_B a inny to ja_C. Więc możemy napisać

            I_E=I_B+I_C

Jednak obszar podstawowy jest stosunkowo cienki i lekko domieszkowany. Stąd większość elektronów przejdzie przez obszar bazy, a tylko nieliczne będą się rekombinować z dostępnymi dziurami. Prąd bazowy jest minimalny w porównaniu z prądem emitera. Zwykle wynosi do 5% całego prądu emitera.

Prąd płynący z pozostałych elektronów nazywany jest prądem kolektora (I._C). Ja_C jest stosunkowo wysoka w porównaniu z podstawą (I._B).

Obwód tranzystora NPN

Źródło napięcia jest podłączone do tranzystora NPN. Zacisk kolektora jest połączony z zaciskiem + ve napięcia zasilania (V_CC) za pomocą rezystancji obciążenia (R._L). Opór obciążenia można również wykorzystać do zmniejszenia największego prądu przepływającego przez obwód.

Zacisk podstawy jest połączony z zaciskiem + ve podstawy zapewnienia napięcia (V_B) z oporem R._B. Opór podstawy służy do ograniczenia maksymalnego prądu podstawowego (I_B).

Kiedy tranzystor jest włączony, duży prąd kolektora przepływa przez obwód między kolektorem a emiterem. Jednak dla tej niewielkiej ilości prąd bazowy musi płynąć do dolnego zacisku tranzystora.

Oznaczenia przedstawiają typowe prądy kolektora, podstawy i emitera.

Zalety i wady stosowania tranzystora NPN:

Zalety:

• Mały rozmiar.
• Może pracować przy niskim napięciu.
• Bardzo tani.
• Niska impedancja wyjściowa.
• Długotrwałe.
• Spontaniczne działania.

Niedogodności:

• Wysoka wrażliwość na temperaturę.
• Produkuj mało energii i mocy.
• Może ulec uszkodzeniu podczas ucieczki termicznej.
• Nie można obsługiwać przy wysokich częstotliwościach.

Przełącznik tranzystorowy NPN

Tranzystor działa

• Włączony w trybie nasycenia
• Wyłączony w trybie odcięcia.

Włączony w trybie nasycenia

• Gdy oba złącza są w stanie polaryzacji do przodu, do napięcia wejściowego przykładane jest wystarczająco wysokie napięcie. Stąd tranzystor działa jako zwarcie jako V_CE wynosi w przybliżeniu zero.
• W tym czasie dwa złącza są w stanie polaryzacji do przodu, na wejściu jest odpowiednie napięcie.
• W tym stanie prąd będzie przepływał między kolektorem a emiterem. Prąd płynie w obwodzie.

Wyłączony w trybie odcięcia.

• Jeśli dwa złącza tranzystorów są w odwrotnym polaryzacji, tranzystor przechodzi w stan OFF.
• W tym trybie pracy napięcie sygnału wejściowego lub napięcie bazowe wynosi zero.
• W konsekwencji całkowity V_CC napięcie działa na kolektorze.

Tryb pracy tranzystora

Ma trzy tryby działania zgodnie z odchyleniem, są następujące:

• Tryb aktywny
• Tryb odcięcia
• Tryb nasycenia

Tryb odcięcia

• Tranzystor działa jako obwód otwarty.
• W odcięciu oba połączenia są odwrócone.
• Prąd nie będzie mógł płynąć.

Tryb nasycenia

• Tranzystor działa jako obwód zamknięty.
• Oba połączenia są skonfigurowane tylko z odchyleniem w przód.
• Ponieważ napięcie baza-emiter jest stosunkowo wysokie, prąd przepływa od kolektora do emitera.

Tryb aktywny

• W tym czasie tranzystor działa jako wzmacniacz prądu obwód.
• W trybie aktywnym tranzystora złącze BE jest polaryzowane do przodu, a złącze C-B jest spolaryzowane do tyłu.
• Prąd przepływa między emiterem a kolektorem, a ilość prądu jest proporcjonalna do zastosowanej obecnej podstawy.

Dowiedz się więcej o elektronice kliknij tutaj

Soumali Bhattacharya

Cześć, jestem Soumali Bhattacharya. Zrobiłem magisterium z elektroniki.
Obecnie inwestuję w elektronikę i komunikację.
Moje artykuły skupiają się na głównych obszarach podstawowej elektroniki w bardzo prostym, ale pouczającym podejściu.
Jestem żywym uczniem i staram się być na bieżąco ze wszystkimi najnowszymi technologiami w dziedzinie elektroniki.

Połączmy się poprzez LinkedIn –