Kaj je tranzistor NPN?

Kaj je tranzistor NPN?

Definicija tranzistorja NPN

Tranzistor NPN je pogosto uporabljen tip dvopolarnega prehoda, kjer je sloj polprevodnika P tipa okoli dva sloja N tipa.

Zgradba tranzistorja NPN

Kot smo omenili zgoraj, ima tranzistor NPN dve priključni točki in tri terminala. Zgradba tranzistorja NPN je prikazana na spodnji sliki.

Sloje emitterja in zbirnika so širši v primerjavi z bazo. Emitter je močno dopiran. Zato lahko v bazo vstavi veliko število nosilcev naboja.Baza je slabo dopirana in precej tanja v primerjavi z drugima dvema regijama. Prepušča večino vseh nosilcev naboja zbirniku, ki jih izvrže emitter.Zbirnik je umerno dopiran in zbirja nosilce naboja iz baznega sloja.

Simbol tranzistorja NPN

Simbol tranzistorja NPN je prikazan na spodnji sliki. Ostri končnice kažejo konvencionalno smer tokov zbirnika (IC), baze (IB) in emitterja (IE).

Načelo delovanja

Priključna točka med bazom in emitterjem je v stanju naprej usmerjenega napetostnega razpona zaradi napetosti VEE, medtem ko je priključna točka med bazom in zbirnikom obrnjenostno usmerjena zaradi napetosti VCC.

V stanju naprej usmerjenega napetostnega razpona je negativni terminal viru napetosti (VEE) povezan s slojem N tipa (Emitter). Podobno je v stanju obrnjenostno usmerjenega napetostnega razpona pozitivni terminal viru napetosti (VCC) povezan s slojem N tipa (Zbirnik).

Izčrpana območja med bazom in emitterjem so tanja v primerjavi z izčrpanim območjem med bazom in zbirnikom (Opomba: izčrpano območje je območje, kjer ni mobilnih nosilcev naboja, in se obnaša kot prepreka, ki nasprotuje pretoku toka).

V sloju emitterja N tipa so glavni nosilci naboja elektroni. Zato se elektroni začnejo pretokovati od sloja emitterja N tipa do sloja baze P tipa. Zaradi elektronov bo tok začel pretokovati skozi priključno točko med bazom in emitterjem. Ta tok je znani kot tok emitterja IE.

Elektroni se premikajo v bazo, tank, slabo dopiran polprevodnik P tipa z omejeno število luknjic za rekompleksijo. Zato večina elektronov preide mimo baze, le nekaj pa se rekompleksira.

Zaradi rekompleksije bo tok začel pretokovati skozi vezje in ta tok je znani kot tok baze IB. Tok baze je zelo majhen v primerjavi z tokem emitterja. Tipično je 2-5% celotnega toka emitterja.

Večina elektronov preide izčrpano območje priključne točke med bazom in zbirnikom in preide skozi sloj zbirnika. Tok, ki teče z ostalimi elektroni, je znani kot tok zbirnika IC. Tok zbirnika je večji v primerjavi z tokom baze.

Vezje tranzistorja NPN

Vezje tranzistorja NPN je prikazano na spodnji sliki.

Slika prikazuje, kako so viri napetosti povezani: zbirnik je povezan s pozitivnim terminalom VCC skozi odpornik RL, ki omejuje maksimalni pretok toka.

Terminal baze je povezan s pozitivnim terminalom napetosti VB s odpornikom RB. Odpornik baze se uporablja za omejevanje maksimalnega toka baze.

Ko je vklopljen, tranzistor omogoča velik tok zbirnika, ki ga pogaja manjši tok baze, ki vstopa v terminal baze.

Po KCL je tok emitterja vsota toka baze in toka zbirnika.

Način delovanja tranzistorja

Tranzistor deluje v različnih načinih ali območjih, odvisno od napetosti priključnih točk. Ima tri načine delovanja.

• Režim odrezovanja

• Režim nasititve

• Aktiven režim

• Režim odrezovanja

V režimu odrezovanja sta obe priključni točki obrnjenostno usmerjeni. V tem režimu se tranzistor obnaša kot odprt vez. In ne bo dopuščal, da tok pretoka skozi napravo.

Režim nasititve

V režimu nasititve tranzistorja sta obe priključni točki naprej usmerjeni. Tranzistor se obnaša kot zaprt vez in tok pretoka od zbirnika do emitterja, ko je napetost med bazom in emitterjem visoka.

Aktiven režim

V tem režimu tranzistorja je priključna točka med bazom in emitterjem naprej usmerjena, medtem ko je priključna točka med bazom in zbirnikom obrnjenostno usmerjena. V tem režimu tranzistor deluje kot posiljevalec toka.

Tok teče med emitterjem in zbirnikom in njegova količina je sorazmerna s tokom baze.

Preklop tranzistorja NPN

Tranzistor deluje kot vklopljen v režimu nasititve in kot izklopljen v režimu odrezovanja.

Ko sta obe priključni točki povezani v naprej usmerjenem stanju in je podana zadostna napetost vhodne napetosti. V tem stanju je napetost med zbirnikom in emitterjem blizu nič in tranzistor deluje kot kratki vez.

V tem stanju bo tok začel pretokovati med zbirnikom in emitterjem. Vrednost toka, ki teče v tem vezju, je,

Ko sta obe priključni točki povezani v obrnjenostno usmerjenem stanju, se tranzistor obnaša kot odprt vez ali izklopljen preklop. V tem stanju je vhodna napetost ali napetost baze enaka nič.

Zato se celotna napetost Vcc pojavi na zbirniku. Vendar, zaradi obrnjenostno usmerjenega območja med zbirnikom in emitterjem, tok ne more pretokovati skozi napravo. Zato se obnaša kot izklopljen preklop.

Shema vezja tranzistorja v režimu odrezovanja je prikazana na spodnji sliki.

Priklop tranzistorja NPN

Tranzistor ima tri kljukice; zbirnik (C), emitter (E) in baza (B). V večini konfiguracij je srednja kljukica za bazo.

Za identifikacijo kljukic emitterja in zbirnika je na površini SMD tranzistorja točka. Kljukica, ki je točno pod to točko, je zbirnik, preostala kljukica pa je kljukica emitterja.

Če točka ni prisotna, so vse kljukice postavljene z neravnomernim razmikom. V sredini je baza. Najbl