Què és un transistor NPN?
Què és un transistor NPN?
Definició de transistor NPN
Un transistor NPN és un tipus de transistor de junta bipolar ampliament utilitzat, on una capa de semiconductors de tipus P està flanquejada per dues capes de tipus N.
Construcció del transistor NPN
Com s'ha discutit anteriorment, el transistor NPN té dues juntes i tres terminals. La construcció del transistor NPN es mostra en la figura següent.
Les capes emissor i colector són més amples en comparació amb la base. L'emissor està molt dopat. Per tant, pot injectar un gran nombre de portadors de càrrega a la base.La base està poc dopada i és molt fina en comparació amb les altres dues regions. Passa la major part dels portadors de càrrega al colector, que s'ha emissat des de l'emissor.El colector està moderadament dopat i recull els portadors de càrrega de la capa base.
Símbol del transistor NPN
El símbol del transistor NPN es mostra en la figura següent. La punta de la fletxa indica la direcció convencional de la corrent del colector (IC), la corrent de la base (IB) i la corrent de l'emissor (IE).
Principi de funcionament
La junta emissor-base es troba en condicions de polarització directa per la tensió d'alimentació VEE, mentre que la junta colector-base es troba en condicions de polarització inversa per la tensió d'alimentació VCC.
En condicions de polarització directa, el terminal negatiu de la font d'alimentació (VEE) es connecta al semiconductor de tipus N (emissor). De manera similar, en condicions de polarització inversa, el terminal positiu de la font d'alimentació (VCC) es connecta al semiconductor de tipus N (colector).
La regió de depleció de la junta emissor-base és més fina en comparació amb la regió de depleció de la junta colector-base (Nota: la regió de depleció és una regió on no hi ha portadors de càrrega mòbils i comporta una barrera que oposa el flux de la corrent).
En l'emissor de tipus N, el portador de càrrega majoritàri són els electrons. Per tant, els electrons comencen a fluir des de l'emissor de tipus N cap a la base de tipus P. I a causa dels electrons, la corrent comença a fluir a través de la junta emissor-base. Aquesta corrent es coneix com a corrent de l'emissor IE.
Els electrons es mouen a la base, un semiconductor de tipus P lleugerament dopat amb poques forats per recombinació. Per tant, la majoria dels electrons passen la base, amb només uns pocs que es recombinen.
A causa de la recombinació, la corrent fluirà pel circuit i aquesta corrent es coneix com a corrent de la base IB. La corrent de la base és molt petita en comparació amb la corrent de l'emissor. Normalment, és el 2-5% de la corrent total de l'emissor.
La majoria dels electrons passen la regió de depleció de la junta colector-base i travessen la regió del colector. La corrent que flueix per aquests electrons restants es coneix com a corrent del colector IC. La corrent del colector és gran en comparació amb la corrent de la base.
Circuit del transistor NPN
El circuit del transistor NPN es mostra en la figura següent.
El diagrama mostra com es connecten les fonts de tensió: el colector es connecta al terminal positiu de VCC a través d'una resistència de càrrega RL, que limita el màxim flux de corrent.
El terminal de la base es connecta al terminal positiu de la tensió d'alimentació de la base VB amb una resistència de base RB. La resistència de la base s'utilitza per limitar la màxima corrent de base.
Quan es connecta, el transistor permet un gran flux de corrent del colector, impulsat per una petita corrent de base que entra al terminal de la base.
Segons KCL, la corrent de l'emissor és la suma de la corrent de la base i la corrent del colector.
Modes d'operació del transistor
El transistor opera en diferents modes o regions depenent de la polarització de les juntes. Té tres modes d'operació.
Mode de tall
Mode de saturació
Mode actiu
Mode de tall
En el mode de tall, ambdues juntes estan en polarització inversa. En aquest mode, el transistor comporta un circuit obert. I no permet que la corrent flueixi a través del dispositiu.
Mode de saturació
En el mode de saturació del transistor, ambdues juntes estan connectades en polarització directa. El transistor comporta un circuit tancat i la corrent flueix des del colector a l'emissor quan la tensió emissor-base és alta.
Mode actiu
En aquest mode del transistor, la junta emissor-base està en polarització directa i la junta colector-base està en polarització inversa. En aquest mode, el transistor opera com a amplificador de corrent.
La corrent flueix entre l'emissor i el colector i la quantitat de corrent és proporcional a la corrent de la base.
Interruptor de transistor NPN
El transistor funciona com a interruptor encès en el mode de saturació i apagat en el mode de tall.
Quan ambdues juntes estan connectades en condicions de polarització directa i es proporciona una tensió suficient a la tensió d'entrada. En aquesta condició, la tensió colector-emissor és propera a zero i el transistor opera com a circuit tancat.
En aquesta condició, la corrent començarà a fluir entre el colector i l'emissor. El valor de la corrent que flueix en aquest circuit és,
Quan ambdues juntes estan connectades en polarització inversa, el transistor comporta un circuit obert o un interruptor apagat. En aquesta condició, la tensió d'entrada o la tensió de la base és zero.
Per tant, tota la tensió Vcc apareix a través del colector. Però, a causa de la polarització inversa de la regió colector-emissor, la corrent no pot fluir a través del dispositiu. Per tant, comporta un interruptor apagat.
El diagrama de circuit d'un transistor en la regió de tall es mostra en la figura següent.
Pinout del transistor NPN
El transistor té tres broches; colector (C), Emissor (E) i Base (B). En la majoria de les configuracions, la brocha central és per a la base.
Per identificar les broches de l'emissor i el colector, hi ha un punt a la superfície del transistor SMD. La brocha que està exactament sota aquest punt és el colector i la brocha restant és la brocha de l'emissor.
Si el punt no està present, totes les broches es col·loquen amb un espai irregular. Aquí, la brocha central és la base. La brocha més propera a la brocha central és l'emissor i la brocha restant és la brocha del colector.
