Какво е NPN транзистор?

Какво е NPN транзистор?

Определение на NPN транзистор

NPN транзистор е широко използван тип биполярен юнкционален транзистор, в който P-тип полупроводник е обграждан от два N-типа слоя.

Конструкция на NPN транзистора

Както беше споменато по-горе, NPN транзисторът има две юнкции и три терминала. Конструкцията на NPN транзистора е показана на следващата фигура.

Емитерният и колекторният слоеве са по-широки в сравнение с базата. Емитерът е силно дотиран. Поради това може да инжектира голям брой носители на заряд към базата. Базата е слабо дотирана и много тънка в сравнение с другите две области. Тя пропуска повечето носители на заряд към колектора, които са излъчени от емитера. Колекторът е умерено дотиран и събира носители на заряд от базовия слой.

Символ на NPN транзистора

Символът на NPN транзистора е показан на следващата фигура. Опашката на стрелката показва конвенционалната посока на колекторния ток (IC), базовия ток (IB) и емитерния ток (IE).

Принцип на действие

Юнкцията база-емитер е във форсирано състояние от напрежението на захранването VEE, докато юнкцията колектор-база е в обратно състояние от напрежението на захранването VCC.

В форсирано състояние, отрицателният терминал на източника на захранване (VEE) е свързан с N-тип полупроводник (Емитер). Аналогично, в обратно състояние, положителният терминал на източника на захранване (VCC) е свързан с N-тип полупроводник (Колектор).

Деплетионната зона на юнкцията емитер-база е по-тънка в сравнение с деплетионната зона на юнкцията колектор-база (Забележете, че деплетионната зона е област, в която няма подвижни носители на заряд и тя се държи като бариера, която противодейства на потока на тока).

В N-тип емитер, основните носители на заряд са електрони. Следователно, електроните започват да текат от N-тип емитер към P-тип база. И поради електроните, токът ще започне да тече през юнкцията емитер-база. Този ток е известен като емитерен ток IE.

Електроните се движат в базата, която е тънка, слабо дотирана P-тип полупроводник с ограничени дупки за рекомбиниране. Следователно, повечето електрони минават през базата, с само няколко рекомбиниращи.

Поради рекомбинирането, токът ще потече през цепта и този ток е известен като базов ток IB. Базовият ток е много малък в сравнение с емитерния ток. Обикновено, той е 2-5% от общия емитерен ток.

Повечето електрони минават през деплетионната зона на юнкцията колектор-база и минават през колекторния регион. Токът, който тече от останалите електрони, е известен като колекторен ток IC. Колекторният ток е голям в сравнение с базовия ток.

Цеп на NPN транзистора

Цепът на NPN транзистора е показан на следващата фигура.

Диаграмата показва как са свързани източниците на напрежение: колекторът е свързан с положителния терминал на VCC чрез съпротивление RL, което ограничава максималния поток на тока.

Базовият терминал е свързан с положителния терминал на базовото напрежение VB чрез базово съпротивление RB. Базовото съпротивление се използва за ограничаване на максималния базов ток.

Когато е включен, транзисторът позволява голям колекторен ток да потече, задвижен от по-малък базов ток, влизащ в базовия терминал.

Според KCL, емитерният ток е сумата от базовия ток и колекторния ток.

Режими на работа на транзистора

Транзисторът работи в различни режими или области в зависимост от полярността на юнкциите. Той има три режима на работа.

• Режим на отключване

• Режим на насыщение

• Активен режим

• Режим на отключване

В режима на отключване, двете юнкции са в обратно състояние. В този режим, транзисторът се държи като отворена цепта. И той няма да позволи токът да потече през устройството.

Режим на насыщение

В режима на насыщение на транзистора, двете юнкции са свързани в форсирано състояние. Транзисторът се държи като затворена цепта и токът тече от колектор към емитер, когато напрежението между база и емитер е високо.

Активен режим

В този режим на транзистора, юнкцията база-емитер е в форсирано състояние, а юнкцията колектор-база е в обратно състояние. В този режим, транзисторът работи като усилител на тока.

Токът тече между емитер и колектор, а количеството на тока е пропорционално на базовия ток.

NPN транзистор като ключ

Транзисторът работи като включен в режим на насыщение и като изключен в режим на отключване.

Когато двете юнкции са свързани в форсирано състояние и достатъчно напрежение е дадено на входното напрежение. В това състояние, напрежението между колектор и емитер е почти нула и транзисторът работи като краткосвърз.

В това състояние, токът ще започне да тече между колектор и емитер. Стойността на тока, който тече в този цеп, е,

Когато двете юнкции са свързани в обратно състояние, транзисторът се държи като отворена цепта или изключен ключ. В това състояние, входното напрежение или базовото напрежение е нула.

Следователно, цялото напрежение Vcc се явява между колектора. Но, поради обратното състояние на юнкцията колектор-емитер, токът не може да потече през устройството. Следователно, то се държи като изключен ключ.

Диаграмата на цепта на транзистора в режима на отключване е показана на следващата фигура.

Пинове на NPN транзистора

Транзисторът има три пина; колектор (C), емитер (E) и база (B). В повечето конфигурации, средният пин е за базата.

За идентификация на пиновете емитер и колектор, има точка на повърхността на SMD транзистора. Пинът, който е точно под тази точка, е колектор, а останалият пин е пинът на емитера.

Ако точката липсва, всички пинове ще бъдат разположени с неравномерно разстояние. Тук, средният пин е базата. Най-близкият пин до средния пин е емитер, а останалият пин е колектор.