Hva er en NPN-transistor?

Hva er en NPN-transistor?

Definisjon av NPN-transistor

En NPN-transistor er et vanlig brukt type bipolær kryssnings-transistor, der en P-type halvlederlag er omgitt av to N-type lag.

Konstruksjon av NPN-transistor

Som nevnt over, har NPN-transistoren to forbindelser og tre terminaler. Konstruksjonen av NPN-transistoren er som vist på figuren nedenfor.

Utgangslaget og samlerlaget er bredere sammenlignet med basen. Utgangslaget er sterkt dopet. Derfor kan det injisere et stort antall ladningsbærere til basen.Basen er svakt dopet og mye tynnere enn de to andre regionene. Den passerer de fleste ladningsbærerne til samleren, som utganges av utgangslaget.Samleren er moderat dopet og samler ladningsbærere fra baselaget.

Symbol for NPN-transistor

Symbolet for NPN-transistoren er som vist på figuren nedenfor. Pilhodet viser den konvensjonelle retningen for samlerstrøm (IC), basestøm (IB) og utgangsstrøm (IE).

Arbeidsprinsipp

Forbindelsen mellom base og utgang er i forhåndsbelasted betingelse av spenningskilden VEE, mens forbindelsen mellom samler og base er i bakoverbelasted betingelse av spenningskilden VCC.

I forhåndsbelasted betingelse er den negative terminalen av spenningskilden (VEE) koblet til N-type halvleder (Utgang). På samme måte, i bakoverbelasted betingelse, er den positive terminalen av spenningskilden (VCC) koblet til N-type halvleder (Samler).

Depletionsregionen for utgang-base-regionen er tynnere sammenlignet med depletionsregionen for samler-base-forbindelsen (Merk at depletionsregionen er en region der ingen mobile ladningsbærere er tilstede, og den oppfører seg som en barriere som motarbeider strømmens flyt).

I N-type utgang er de fleste ladningsbærere elektroner. Derfor begynner elektroner å flyte fra N-type utgang til P-type base. Og på grunn av elektronene, vil strømmen begynne å flyte gjennom utgang-base-forbindelsen. Denne strømmen er kjent som utgangsstrøm IE.

Elektroner beveger seg inn i basen, en tynn, svakt dopet P-type halvleder med begrenset antall hull for rekombinasjon. Derfor passererer de fleste elektroner basen, med bare noen få som rekomponerer.

På grunn av rekombinasjonen, vil strømmen flyte gjennom kretsen, og denne strømmen er kjent som basestøm IB. Basestømmen er veldig liten sammenlignet med utgangsstrømmen. Vanligvis er den 2-5% av total utgangsstrøm.

De fleste elektroner passererer depletionsregionen for samler-base-forbindelsen og passerer gjennom samlerregionen. Strømmen som flyter av de gjenstående elektronene, er kjent som samlerstrøm IC. Samlerstrømmen er stor sammenlignet med basestømmen.

Krets for NPN-transistor

Kretsen for NPN-transistoren er som vist på figuren nedenfor.

Diagrammet viser hvordan spenningskilder er koblet: samleren kobles til den positive terminalen av VCC gjennom en lastmotstand RL, som begrenser maksimal strømflyt.

Baseterminalen er koblet til den positive terminalen av basespenning VB med basemotstand RB. Basemotstanden brukes for å begrense maksimal basestøm.

Når den er slått på, tillater transistoren at en stor samlerstrøm flyter, drevet av en mindre basestøm som går inn i baseterminalen.

Ifølge KCL er utgangsstrømmen summen av basestøm og samlerstrøm.

Driftsmodus for transistor

Transistoren opererer i forskjellige moduser eller regioner avhengig av belasting av forbindelsene. Den har tre driftsmoduser.

• Avskjæring-modus

• Metningsmodus

• Aktiv modus

• Avskjæring-modus

I avskjæring-modus er begge forbindelsene i bakoverbelasted betingelse. I denne modusen oppfører transistoren seg som en åpen krets. Og den tillater ikke at strøm flyter gjennom enheten.

Metningsmodus

I metningsmodus for en transistor er begge forbindelsene koblet i forhåndsbelasted betingelse. Transistoren oppfører seg som en lukket krets, og strøm flyter fra samler til utgang når base-utgangsspenningen er høy.

Aktiv modus

I denne modusen for en transistor er base-utgangsforbindelsen forhåndsbelasted, mens samler-base-forbindelsen er bakoverbelasted. I denne modusen opererer transistoren som en strømforsyner.

Strømmen flyter mellom utgang og samler, og mengden strøm er proporsjonal med basestømmen.

NPN-transistor som bryter

Transistoren fungerer som slått på i metningsmodus og slått av i avskjæring-modus.

Når begge forbindelsene er koblet i forhåndsbelasted betingelse og det er gitt tilstrekkelig spenning til inngangsspenningskilden. I denne betingelsen er samler-utgangsspenningen nær null, og transistoren fungerer som en kortslutning.

I denne betingelsen vil strøm begynne å flyte mellom samler og utgang. Verdien av strømmen som flyter i denne kretsen, er,

Når begge forbindelsene er koblet i bakoverbelasted betingelse, oppfører transistoren seg som en åpen krets eller AV-bryter. I denne betingelsen er inngangsspenningskildens spenning eller basens spenning null.

Derfor vises hele Vcc-spenningen på samleren. Men, på grunn av bakoverbelasted betingelsen for samler-utgangsregionen, kan strøm ikke flyte gjennom enheten. Derfor oppfører den seg som en AV-bryter.

Kretsskjemaet for en transistor i avskjæring-regionen er som vist på figuren nedenfor.

Pinout for NPN-transistor

Transistoren har tre ledninger; samler (C), utgang (E) og base (B). I de fleste konfigurasjoner er midterste ledningen for base.

For å identifisere utgangs- og samlerpin, er det en prikk på overflaten av SMD-transistoren. Pinen som ligger akkurat under denne prikken, er samleren, og den gjenværende pinen er utgangspinnen.

Hvis prikken ikke er til stede, vil alle pinner være plassert med ujevn avstand. Her er midterste pinen base. Den nærmeste pinen til midterste pinen er utgang, og den gjenværende pinen er samlerpinen.