Que é un transistor NPN

Que é un transistor NPN?

Definición de transistor NPN

Un transistor NPN é un tipo amplamente utilizado de transistor de xunción bipolar, onde unha capa semiconductora do tipo P está flanqueada por dúas capas do tipo N.

Construción do transistor NPN

Como se discutiu anteriormente, o transistor NPN ten dúas xuncións e tres terminais. A construción do transistor NPN é como se mostra na figura de abaixo.

As capas emisor e colector son máis anchas en comparación coa base. O emisor está fortemente dopado. Polo tanto, pode inxectar un gran número de portadores de carga á base.A base está levemente dopada e moi fina en comparación cos outras dúas rexións. Transmite a maioría dos portadores de carga ao colector que son emitidos polo emisor.O colector está moderadamente dopado e recolle os portadores de carga da capa base.

Símbolo de transistor NPN

O símbolo do transistor NPN é como se mostra na figura de abaixo. A punta da frecha indica a dirección convencional da corrente do colector (IC), corrente da base (IB) e corrente do emisor (IE).

Principio de funcionamento

A xunción emisor-base está en condición de polarización directa pola tensión de alimentación VEE, mentres que a xunción colector-base está en polarización inversa pola tensión de alimentación VCC.

Na condición de polarización directa, o terminal negativo da fonte de alimentación (VEE) está conectado ao semicondutor do tipo N (Emisor). De maneira similar, na condición de polarización inversa, o terminal positivo da fonte de alimentación (VCC) está conectado ao semicondutor do tipo N (Colector).

A rexión de esgotamento da xunción emisor-base é máis fina en comparación coa rexión de esgotamento da xunción colector-base (Nota que a rexión de esgotamento é unha rexión onde non hai portadores de carga móveis e comportase como unha barreira que opónse ao flujo da corrente).

No emisor do tipo N, o portador de carga majoritario son os electróns. Polo tanto, os electróns comezan a fluir do emisor do tipo N á base do tipo P. E debido aos electróns, a corrente comezará a fluir na xunción emisor-base. Esta corrente coñécese como corrente do emisor IE.

Os electróns entran na base, un semicondutor do tipo P fino e levemente dopado con poucos buracos para recombinación. Polo tanto, a maioría dos electróns evitan a base, con só algúns recombínandose.

Debido á recombinación, a corrente fluirá polo circuito e esta corrente coñécese como corrente da base IB. A corrente da base é moi pequena en comparación coa corrente do emisor. Tipicamente, é o 2-5% da corrente total do emisor.

A maioría dos electróns pasan a rexión de esgotamento da xunción colector-base e pasan polo colector. A corrente que fluye debido aos electróns restantes coñécese como corrente do colector IC. A corrente do colector é grande en comparación coa corrente da base.

Circuito de transistor NPN

O circuito do transistor NPN é como se mostra na figura de abaixo.

O diagrama mostra como están conectadas as fontes de tensión: o colector liga ao terminal positivo de VCC a través dunha resistencia de carga RL, que limita o fluxo máximo de corrente.

O terminal da base está conectado ao terminal positivo da tensión de alimentación da base VB con unha resistencia de base RB. A resistencia de base úsase para limitar a corrente máxima da base.

Cando está activado, o transistor permite que flua unha gran corrente do colector, impulsada por unha menor corrente de base que entra no terminal da base.

Segundo a LCK, a corrente do emisor é a suma da corrente da base e a corrente do colector.

Modo de operación do transistor

O transistor opera en diferentes modos ou rexións dependendo da polarización das xuncións. Ten tres modos de operación.

• Modo de corte

• Modo de saturación

• Modo activo

• Modo de corte

No modo de corte, ambas xuncións están en polarización inversa. Neste modo, o transistor comportase como un circuito aberto. E non permitirá que a corrente fluya a través do dispositivo.

Modo de saturación

No modo de saturación do transistor, ambas xuncións están conectadas en polarización directa. O transistor comportase como un circuito pechado e a corrente fluye do colector ao emisor cando a tensión base-emisor é alta.

Modo activo

Neste modo do transistor, a xunción emisor-base está en polarización directa e a xunción colector-base está en polarización inversa. Neste modo, o transistor funciona como un amplificador de corrente.

A corrente fluye entre o emisor e o colector e a cantidade de corrente é proporcional á corrente da base.

Interruptor de transistor NPN

O transistor funciona como interruptor activado no modo de saturación e desactivado no modo de corte.

Cando ambas xuncións están conectadas en condición de polarización directa e se proporciona suficiente tensión á tensión de entrada. Nesta condición, a tensión colector-emisor está próxima a cero e o transistor funciona como un curto circuito.

Nesta condición, a corrente comezará a fluir entre o colector e o emisor. O valor da corrente que fluye neste circuito é,

Cando ambas xuncións están conectadas en polarización inversa, o transistor comportase como un circuito aberto ou interruptor desactivado. Nesta condición, a tensión de entrada ou a tensión da base é cero.

Polo tanto, a tensión completa de Vcc aparece a través do colector. Pero, debido á polarización inversa da rexión colector-emisor, a corrente non pode fluir a través do dispositivo. Polo tanto, comportase como un interruptor desactivado.

O diagrama de circuito dun transistor na rexión de corte é como se mostra na figura de abaixo.

Pinout de transistor NPN

O transistor ten tres bornes: colector (C), Emisor (E) e Base (B). Na maioría das configuracións, o borne do medio é para a base.

Para identificar os bornes do emisor e do colector, hai un punto na superficie do transistor SMD. O borne que está exactamente debaixo deste punto é o colector e o borde restante é o borne do emisor.

Se non hai punto, todos os bornes estarán colocados con espazo irregular. Aquí o borne do medio é a base. O borne máis próximo ao do medio é o emisor e o borde restante é o borne do colector.