Što je NPN tranzistor?

Što je NPN tranzistor?

Definicija NPN tranzistora

NPN tranzistor je široko korišteni tip bipolarnog spojnog tranzistora, gdje P-tip poluprovodni sloj ograničen je sa dve strane N-tip slojevima.

Konstrukcija NPN tranzistora

Kao što smo već spomenuli, NPN tranzistor ima dvije spojnice i tri terminala. Konstrukcija NPN tranzistora prikazana je na sljedećoj slici.

Emiter i kolektor su šire od baze. Emiter je jako doziran, stoga može ubaciti veliki broj nositelja naboja u bazu.Baza je blago dozirana i vrlo tanka u usporedbi s drugim dvama regijama. Ona proizvoljava veći dio nositelja naboja prema kolektoru, koji su emitirani iz emitera.Kolektor je umjereno doziran i prikuplja nositelje naboja iz baznog sloja.

Simbol NPN tranzistora

Simbol NPN tranzistora prikazan je na sljedećoj slici. Streljasta oznaka pokazuje konvencionalnu smjeru toka struje kolektora (IC), baze (IB) i emitera (IE).

Princip rada

Spojnica emitere-baza je u stanju naprednog polariteta zahvaljujući naponu snabdevanja VEE, dok je spojnica kolektor-baza u stanju obrnutog polariteta zahvaljujući naponu snabdevanja VCC.

U stanju naprednog polariteta, negativni terminal izvora napona (VEE) povezan je s N-tip poluprovodnikom (emiterom). Slično tome, u stanju obrnutog polariteta, pozitivni terminal izvora napona (VCC) povezan je s N-tip poluprovodnikom (kolektorom).

Depletna regija emitere-baza je tankija u usporedbi s depletnom regijom kolektor-baza (napomena: depletna regija je regija u kojoj nema mobilnih nositelja naboja i ponaša se kao prepreka koja sprječava tok struje).

U N-tip emitru, glavni nositelji naboja su elektroni. Stoga elektroni počinju teći od N-tip emitra prema P-tip bazi. I zbog elektrona, struja će početi teći spojnicom emitere-baza. Ova struja poznata je kao emiter struja IE.

Elektroni se kreću prema bazi, tanak, blago doziran P-tip poluprovodnik s ograničenim brojem rupe za rekompoziciju. Stoga, veći dio elektrona preskače bazu, s jedino nekoliko koje se rekombiniraju.

Zbog rekompozicije, struja će teći kroz krug, a ova struja poznata je kao baza struja IB. Struja baze je vrlo mala u usporedbi s emiter strujom. Obično, ona čini 2-5% ukupne emiter struje.

Veći dio elektrona prođe depletnu regiju spojnice kolektor-baza i prođe kroz regiju kolektora. Struja koja teče ostalim elektronima poznata je kao kolektor struja IC. Kolektor struja je veća u usporedbi s bazom strujom.

Shema NPN tranzistora

Shema NPN tranzistora prikazana je na sljedećoj slici.

Slika pokazuje kako su izvori napona povezani: kolektor povezan je s pozitivnim terminalom VCC kroz otpornik opterećenja RL, koji ograničava maksimalni tok struje.

Terminal baze povezan je s pozitivnim terminalom napona baze VB s otpornikom RB. Otpornik baze koristi se za ograničavanje maksimalne struje baze.

Kada je uključen, tranzistor omogućuje veliku struju kolektora da teče, pokrevenu manjom strujom baze koja ulazi u terminal baze.

Prema KCL, emiter struja je zbroj struje baze i struje kolektora.

Način rada tranzistora

Tranzistor radi na različitim načinima ili regijama ovisno o polaritetu spojnica. On ima tri načina rada.

• Režim isključenja

• Režim nasycenja

• Aktivni režim

• Režim isključenja

U režimu isključenja, obje spojnice su u stanju obrnutog polariteta. U ovom režimu, tranzistor ponaša se kao otvoreni krug. Neće dopustiti tok struje kroz uređaj.

Režim nasycenja

U režimu nasycenja tranzistora, obje spojnice su povezane u naprednom polaritetu. Tranzistor ponaša se kao zatvoreni krug i struja teče od kolektora prema emitru kada je napon baze-emiter visok.

Aktivni režim

U ovom režimu tranzistora, spojnica emitere-baza je u naprednom polaritetu, a spojnica kolektor-baza je u obrnutom polaritetu. U ovom režimu, tranzistor radi kao pojačivač struje.

Struja teče između emitra i kolektora, a količina struje proporcionalna je struji baze.

NPN tranzistor kao prekidač

Tranzistor radi kao uključen u režimu nasycenja i isključen u režimu isključenja.

Kada su obje spojnice povezane u naprednom polaritetu i zadovoljavajući napon je dat ulaznom naponu. U tom stanju, napon kolektor-emiter je blizu nule i tranzistor radi kao kratki spoj.

U tom stanju, struja će početi teći između kolektora i emitra. Vrijednost struje koja teče u ovom krugu je,

Kada su obje spojnice povezane u obrnutom polaritetu, tranzistor ponaša se kao otvoreni krug ili isključeni prekidač. U tom stanju, ulazni napon ili napon baze je nula.

Stoga, cijeli napon Vcc javlja se na kolektor. Ali, zbog obrnutog polariteta spojnice kolektor-emiter, struja ne može protjecati kroz uređaj. Stoga, ponaša se kao isključeni prekidač.

Shema tranzistora u režimu isključenja prikazana je na sljedećoj slici.

Pinout NPN tranzistora

Tranzistor ima tri voda; kolektor (C), Emitter (E) i Baza (B). U većini konfiguracija, srednji vod je za Bazu.

Da bi se identificirali vodi emitra i kolektora, na površini SMD tranzistora nalazi se točkica. Vod koji se nalazi točno ispod te točkice je kolektor, a preostali vod je vod emitra.

Ako točkica nije prisutna, svi vodi će biti postavljeni s neravnomjernim razmakom. Srednji vod je baza. Najblizi vod srednjeg voda je emiter, a preostali vod je vod kolektora.