Mi az NPN tranzisztor?
Mi az NPN tranzisztor?
NPN tranzisztor definíció
Az NPN tranzisztor egy széles körben használt típusú bikristálykapcsolótranzisztor, ahol egy P-típusú fémes réteget két N-típusú réteg keretezi be.
NPN tranzisztor szerkezete
Ahogy fent említettük, az NPN tranzisztor két kapcsolóval és három csapáttal rendelkezik. Az NPN tranzisztor szerkezete a lentebb látható ábrán van ábrázolva.
Az emiter és a kollektor rétegek szélesebbek, mint a bázis. Az emiter erősen legyújtott, ezért nagy mennyiségű töltésátokat tudja a bázisba beszúrni.A bázis enyhén legyújtott és nagyon vékony, a másik két régióhoz képest. A legtöbb töltésátot átengedi a kollektornak, amit az emiter ad ki.A kollektor mérsékelt legyújtású, és a bázis rétegből gyűjti a töltésátokat.
NPN tranzisztor jelölése
Az NPN tranzisztor jelölése a lentebb látható ábrán van ábrázolva. A nyílfej megmutatja a hagyományos irányát a kollektor áramnak (IC), a bázis áramnak (IB) és az emiter áramnak (IE).
Működési elv
Az emiter-bázis kapcsoló előre irányított, a VEE tápegység által, míg a kollektor-bázis kapcsoló fordítva irányított, a VCC tápegység által.
Előre irányított állapotban a VEE tápegység negatív terminálja kapcsolódik az N-típusú fémes (emiter) részhez. Hasonlóan, fordítva irányított állapotban a VCC tápegység pozitív terminálja kapcsolódik az N-típusú fémes (kollektor) részhez.
Az emiter-bázis régió értékvesztési rétege vékonyabb, mint a kollektor-bázis kapcsoló régiójának értékvesztési rétege (figyelembe véve, hogy az értékvesztési régió olyan terület, ahol nincsenek mozgó töltésátok, és akadályként viselkedik, ami ellenzi az áram folyását).
Az N-típusú emiterben a többségi töltésátok elektron. Ezért az elektronok kezdik folytatni az N-típusú emiterből a P-típusú bázis felé. És az elektronok miatt az áram kezd folytatni az emiter-bázis kapcsolón. Ez az áram az emiter áram (IE).
Az elektronok a bázisba kerülnek, ahol a vékony, enyhén legyújtott P-típusú fémes réteggel korlátozott a recombinió. Ezért a legtöbb elektron kikerül a bázison, csak néhány recombiniál.
A recombinió miatt az áram folytatja a körben, és ezt az áramot bázis áramnak (IB) nevezik. A bázis áram nagyon kicsi az emiter árhoz képest. Általában 2-5%-a az összes emiter árnak.
A legtöbb elektron átmegy a kollektor-bázis kapcsoló értékvesztési régióján, és átmegy a kollektor régióban. Az áram, amelyet a maradék elektronok folytat, a kollektor áram (IC). A kollektor áram nagyobb, mint a bázis áram.
NPN tranzisztor áramkör
Az NPN tranzisztor áramköre a lentebb látható ábrán van ábrázolva.
Az ábra azt mutatja, hogyan vannak csatlakoztatva a feszültségforrások: a kollektor a VCC pozitív termináljához csatlakozik RL terhelési ellenálláson keresztül, ami korlátozza a maximális áram folyását.
A bázis terminál a VB bázis feszültségforrás pozitív termináljához csatlakozik RB bázis ellenállással. A bázis ellenállás a maximális bázis áram korlátozására szolgál.
Amikor bekapcsolt, a tranzisztor engedélyezi a nagy kollektor áram folyását, amit a kisebb bázis áram vezérli, amely a bázis terminálba lép be.
A KCL szerint az emiter áram a bázis áram és a kollektor áram összege.
Tranzisztor működési módja
A tranzisztor különböző módokon vagy régiókon működik, attól függően, hogy hogyan van irányítva a kapcsoló. Három működési módja van.
Lezárt állapot
Telített állapot
Aktív állapot
Lezárt állapot
A lezárt állapotban mindkét kapcsoló fordítva irányított. Ebben az állapotban a tranzisztor mint nyitott kör viselkedik, és nem enged áramot áthaladni a készüléken.
Telített állapot
A tranzisztor telített állapotában mindkét kapcsoló előre irányított. A tranzisztor mint zárt kör viselkedik, és az áram folytatja a kollektor és az emiter között, ha a bázis-emiter feszültség magas.
Aktív állapot
Ebben a módban a bázis-emiter kapcsoló előre irányított, míg a kollektor-bázis kapcsoló fordítva irányított. Ebben a módban a tranzisztor mint áramerősítő működik.
Az áram folytatja az emiter és a kollektor között, és az áram mennyisége arányos a bázis árammal.
NPN tranzisztor kapcsoló
A tranzisztor kapcsolóként működik a telített állapotban, és kikapcsolva a lezárt állapotban.
Amikor mindkét kapcsoló előre irányított, és elegendő feszültség van a bemeneti feszültségen. Ebben az állapotban a kollektor-emiter feszültség közel nulla, és a tranzisztor mint rövidzár működik.
Ebben az állapotban az áram folytatja a kollektor és az emiter között. Az áram mennyisége ebben a körben:
Amikor mindkét kapcsoló fordítva irányított, a tranzisztor mint nyitott kör vagy kikapcsolt kapcsoló viselkedik. Ebben az állapotban a bemeneti feszültség vagy a bázis feszültség nulla.
Ezért az egész Vcc feszültség jelenik meg a kollektoron. De, a kollektor-emiter régió fordítva irányított állapotának miatt az áram nem tud áthaladni a készüléken. Tehát, mint kikapcsolt kapcsoló viselkedik.
A tranzisztor áramkör diagramja a lezárt régióban a lentebb látható ábrán van ábrázolva.
NPN tranzisztor csatlakozók
A tranzisztor három csapáttal rendelkezik: kollektor (C), emiter (E) és bázis (B). A legtöbb konfigurációban a középső csapát a bázisnak szánták.
Az emiter és a kollektor csapáthoz tartozó pont azonosításához van egy pont a SMD tranzisztor felületén. A csapát, amely pontosan ezen a pontra esik, a kollektor, a maradék pedig az emiter csapát.
Ha nincs pont, minden csapát egyenletesen helyezkedik el. Itt a középső csapát a bázis, a középső csapáthoz legközelebbi a bázishoz, az emiter, a maradék pedig a kollektor csapát.
