Šta je NPN tranzistor?

Šta je NPN tranzistor?

Definicija NPN tranzistora

NPN tranzistor je široko korišćen tip bipolarnog spojnog tranzistora, gde P-tip poluprovodnički sloj ograničavaju dva N-tip sloja.

Konstrukcija NPN tranzistora

Kao što je navedeno iznad, NPN tranzistor ima dve spojnice i tri terminala. Konstrukcija NPN tranzistora prikazana je na sledećoj slici.

Emiter i koliktor su širi u odnosu na bazu. Emiter je teže dopiran. Stoga može unijeti veliki broj nosilaca naboja u bazu.Baza je lakše dopirana i vrlo tanka u odnosu na druge dve regije. Proleće veći deo nosilaca naboja do koliktora koji se emituje iz emitra.Koliktor je umjereno dopiran i prikuplja nosioce naboja sa baznog sloja.

Simbol NPN tranzistora

Simbol NPN tranzistora prikazan je na sledećoj slici. Strelica pokazuje konvencionalni smer struje koliktora (IC), baze (IB) i emitra (IE).

Princip rada

Spojnica emiter-baza je u uslovu naprednog polariteta pod uticajem napona snabdevanja VEE, dok je spojnica koliktor-baza u uslovu obrnutog polariteta pod uticajem napona snabdevanja VCC.

U uslovu naprednog polariteta, negativni terminal izvora napona (VEE) povezan je sa N-tip poluprovodnikom (Emiter). Slično tome, u uslovu obrnutog polariteta, pozitivni terminal izvora napona (VCC) povezan je sa N-tip poluprovodnikom (Koliktor).

Depletionska zona emiter-baza je tanja u odnosu na depletionsku zonu koliktor-baza (Napomena: depletionska zona je zona gde nema mobilnih nosilaca naboja i ponaša se kao prepreka koja sprečava protok struje).

U N-tip emitru, većina nosilaca naboja su elektroni. Stoga elektroni počinju da teku od N-tip emitra do P-tip baze. I zbog elektrona, struja će početi da teče kroz spojnicu emiter-baza. Ova struja se naziva emiter struja IE.

Elektroni se kreću kroz bazu, tanki, lakše dopirani P-tip poluprovodnik sa ograničenim brojem lukova za rekombinaciju. Stoga, većina elektrona obilazi bazu, sa samo nekoliko rekombinacija.

Zbog rekombinacije, struja će teći kroz krug i ova struja se naziva baza struja IB. Struja baze je vrlo mala u odnosu na emiter struju. Obično, to je 2-5% ukupne emiter struje.

Većina elektrona prođe kroz depletionsku zonu spojnica koliktor-baza i prodire kroz koliktor region. Struja koja teče ostalim elektronima se naziva koliktor struja IC. Koliktor struja je veća u odnosu na bazu struju.

Kolo NPN tranzistora

Kolo NPN tranzistora prikazano je na sledećoj slici.

Slika pokazuje kako su izvori napona povezani: koliktor je povezan sa pozitivnim terminalom VCC kroz otpornik opterećenja RL, koji ograničava maksimalnu struju.

Terminal baze je povezan sa pozitivnim terminalom napona baze VB kroz otpornik baze RB. Otpornik baze koristi se da ograniči maksimalnu struju baze.

Kada je uključen, tranzistor dozvoljava veliku struju koliktora, pokrećući manjom strujom baze koja ulazi u terminal baze.

Prema KCL, emiter struja je zbir struje baze i struje koliktora.

Načini rada tranzistora

Tranzistor radi na različitim načinima ili regijama u zavisnosti od polariteta spojnica. Postoje tri načina rada.

• Režim isključenja

• Režim nasycenja

• Aktivni režim

• Režim isključenja

U režimu isključenja, obe spojnice su u uslovu obrnutog polariteta. U ovom režimu, tranzistor se ponaša kao otvorena kola. Neće dozvoliti da struja teče kroz uređaj.

Režim nasycenja

U režimu nasycenja tranzistora, obe spojnice su povezane u uslovu naprednog polariteta. Tranzistor se ponaša kao zatvorena kola i struja teče od koliktora do emitra kada je napon baze-emiter visok.

Aktivni režim

U ovom režimu tranzistora, spojnica emiter-baza je u uslovu naprednog polariteta, a spojnica koliktor-baza je u uslovu obrnutog polariteta. U ovom režimu, tranzistor radi kao pojačalo struje.

Struja teče između emitra i koliktora, a količina struje je proporcionalna strui baze.

NPN tranzistor kao prekidnik

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

Kada su obe spojnice povezane u uslovu naprednog polariteta i data dovoljno visoka ulazna naponska razlika. U ovom uslovu, napon između koliktora i emitra je blizu nule i tranzistor radi kao kratko spojenje.

U ovom uslovu, struja počinje da teče između koliktora i emitra. Vrednost struje koja teče u ovom kolu je,

Kada su obe spojnice povezane u uslovu obrnutog polariteta, tranzistor se ponaša kao otvorena kola ili isključeni prekidnik. U ovom uslovu, ulazni napon ili napon baze je nula.

Stoga, ceo napon Vcc javlja se između koliktora. Međutim, zbog obrnutog polariteta spojnica koliktor-emiter, struja ne može da teče kroz uređaj. Stoga, ponaša se kao isključeni prekidnik.

Shemički dijagram tranzistora u režimu isključenja prikazan je na sledećoj slici.

Pinout NPN tranzistora

Tranzistor ima tri čvora: koliktor (C), emiter (E) i baza (B). U većini konfiguracija, srednji čvor je za bazu.

Da bi se identifikovali čvorovi emitra i koliktora, na površini SMD tranzistora postoji tačka. Čvor koji se nalazi direktno ispod ove tačke je koliktor, a preostali čvor je čvor emitra.

Ako tačka nije prisutna, svi čvorovi su postavljeni sa neravnomernim razmakom. Srednji čvor je baza. Najblizi čvor srednjeg čvora je emiter, a preostali čvor je koliktor.