Mikä on NPN-transistori?

Mikä on NPN-transistori?

NPN-transistorin määritelmä

NPN-transistori on yleisesti käytetty tyypillinen bipolaarinen kytkentätansistori, jossa P-tyyppinen semivoidekerros on rajoitettu kahden N-tyyppisen kerroksen välillä.

NPN-transistorin rakennus

Kuten aiemmin mainittiin, NPN-transistorilla on kaksi kytkentää ja kolme terminaalia. NPN-transistorin rakennus on kuvattu alla olevassa kuvassa.

Emissio- ja keräilykerrokset ovat leveämpiä kuin peruskerros. Emissio on runsaasti dotattu. Siksi se voi syöttää suuren määrän latauskantajia peruskerrokseen.Peruskerros on kevyesti dotattu ja hyvin ohut verrattuna muihin kahteen alueeseen. Se ohittaa suurimman osan latauskantajista keräilyyn, joka syötetään emissiosta.Keräily on kohtuullisesti dotattu ja kerää latauskantajia peruskerroksesta.

NPN-transistorin symboli

NPN-transistorin symboli on kuvattu alla olevassa kuvassa. Nuoli osoittaa perinteisen suunnan keräilyvirta (IC), perusvirta (IB) ja emissiovirta (IE).

Toimintaperiaate

Perus-emissioyhteys on etujännitteessä toimitusjännitteen VEE myötä, kun taas keräily-perusyhteys on vastajännitteessä toimitusjännitteen VCC myötä.

Etujännitteessä negatiivinen päätepiste (VEE) on yhdistetty N-tyyppiseen semivoidekerrokseen (emissio). Samoin vastajännitteessä positiivinen päätepiste (VCC) on yhdistetty N-tyyppiseen semivoidekerrokseen (keräily).

Emissio-perusalueen tyhjentyvä alue on ohuempi kuin keräily-perusyhteyden tyhjentyvä alue (huomioi, että tyhjentyvä alue on alue, jolla ei ole liikkuvia latauskantajia, ja se toimii esteenä, joka vastustaa sähkövirran virtaamista).

N-tyyppisessä emissiossa enemmistöltaan latauskantajina ovat elektronit. Siksi elektronit alkavat virrata N-tyyppisestä emissiosta P-tyyppiseen peruskerrokseen. Ja elektronien vuoksi sähkövirta alkaa virrata emissio-perusyhteydessä. Tätä sähkövirtaa kutsutaan emissiovirtaksi IE.

Elektronit siirtyvät peruskerrokseen, ohuet, kevyesti dotattuun P-tyyppiseen semivoidekerrokseen, jossa on rajallinen määrä rekoombinoitavia aukkoja. Siksi suurin osa elekroniista ohittaa peruskerroksen, ja vain muutamat rekoombinoituvat.

Rekoombinaation vuoksi sähkövirta alkaa virrata piirissä, ja tätä sähkövirtaa kutsutaan perusvirtaksi IB. Perusvirta on hyvin pieni verrattuna emissiovirtaan. Yleensä se on 2-5 % koko emissiovirrasta.

Suurin osa elektronista ohittaa keräily-perusyhteyden tyhjentyvän alueen ja kulkee keräilyalueen läpi. Jäljellä olevien elektronien avulla virrava sähkövirta kutsutaan keräilyvirtaksi IC. Keräilyvirta on suurempi kuin perusvirta.

NPN-transistorin piiri

NPN-transistorin piiri on kuvattu alla olevassa kuvassa.

Kaavio näyttää, miten jännitteet on yhdistetty: keräily on yhdistetty VCC:n positiiviseen päätepisteeseen RL:n kautta, joka rajoittaa maksimisähkövirran virtaamista.

Perusterminaali on yhdistetty perusjännitteen VB positiiviseen päätepisteeseen RB:n kautta. Perusresistanssi rajoittaa maksimiperusvirtaa.

Kun transistor on päällä, se sallii suuren keräilyvirtan virrata, jota pieni perusvirta ajaa perusterminaalissa.

KCL:n mukaan emissiovirta on perusvirtan ja keräilyvirtan summa.

Transistorin toimintatila

Transistor toimii eri tiloissa tai alueissa riippuen kytkentöjen etujännitteestä. Sillä on kolme toimintatilaa.

• Katkaistu tila

• Saturaatiotila

• Aktiivitila

• Katkaistu tila

Katkaistussa tilassa molemmat kytkentät ovat vastajännitteessä. Tässä tilassa transistor toimii avoimena piirinä. Se ei salli sähkövirran virtaamista laitteen kautta.

Saturaatiotila

Saturaatiotilassa molemmat kytkentät ovat etujännitteessä. Transistor toimii suljetuna piirinä, ja sähkövirta virtaa keräilystä emissioon, kun perus-emissiojännite on korkea.

Aktiivitila

Tässä tilassa perus-emissioyhteys on etujännitteessä ja keräily-perusyhteys on vastajännitteessä. Tässä tilassa transistor toimii sähkövirtaan vahvistimena.

Sähkövirta virtaa emissiosta keräilyyn, ja sähkövirran määrä on suhteessa perusvirtaan.

NPN-transistorin kytkentä

Transistor toimii päällä saturaatiotilassa ja pois katkaistussa tilassa.

Kun molemmat kytkentät ovat etujännitteessä ja riittävä jännite on annettu syötejännitteelle. Tässä tilassa keräily-emissiojännite on lähellä nollaa, ja transistor toimii lyhytsulkuksi.

Tässä tilassa sähkövirta alkaa virrata keräilystä emissioon. Tämän piirin virravan sähkövirran arvo on,

Kun molemmat kytkentät ovat vastajännitteessä, transistor toimii avoimena piirinä tai pois-kytkentänä. Tässä tilassa syötejännite tai perusjännite on nolla.

Siksi koko Vcc-jännite ilmenee keräilyn päällä. Mutta, koska keräily-emissioalue on vastajännitteessä, sähkövirta ei voi virrata laitteen kautta. Siksi se toimii pois-kytkentänä.

Transistorin piirikaavio katkaistussa alueessa on kuvattu alla olevassa kuvassa.

NPN-transistorin pinout

Transistorilla on kolme johtoa; keräily (C), emissio (E) ja perus (B). Useimmassa konfiguraatiossa keskimmäinen johto on perusjohto.

Emissio- ja keräilyjohtojen tunnistamiseksi SMD-transistorin pinnalla on piste. Johto, joka on täsmälleen tämän pisteen alla, on keräilyjohto, ja loput johto on emissiojohto.

Jos pistettä ei ole, kaikki johtot ovat asetettu epätasaisella välimatkalla. Tässä keskimmäinen johto on perusjohto. Lähin keskimmäisestä johtosta on emissiojohto, ja loput johto on keräilyjohto.