Vad är en NPN-transistor?

Vad är en NPN-transistor?

Definition av NPN-transistor

En NPN-transistor är en vanligt förekommande typ av bipolär transistor, där ett P-typigt halvlederskikt är omgivet av två N-typiga skikt.

Konstruktion av NPN-transistor

Som nämnts ovan har NPN-transistorn två anslutningar och tre terminaler. Konstruktionen av NPN-transistorn visas i figuren nedan.

Utgångsskiktet och insamlarskiktet är bredare jämfört med basen. Utgången är starkt dopad. Därför kan den mata in ett stort antal laddningsbärare till basen.Basen är svagt dopad och mycket tunn jämfört med de andra två regionerna. Den låter de flesta laddningsbärarna passera till insamlaren som utgången emittar.Insamlaren är moderat dopad och samlar laddningsbärare från baslager.

Symbol för NPN-transistor

Symbolen för NPN-transistorn visas i figuren nedan. Pilspetsen visar den konventionella riktningen för insamlarspänning (IC), basström (IB) och utgångsström (IE).

Arbetsprincip

Anslutningen mellan bas och utgång är i framåtpolariserat läge genom nätspänningen VEE, medan anslutningen mellan insamlande och bas är i bakåtpolariserat läge genom nätspänningen VCC.

I framåtpolariserat läge är det negativa spänningskällans slutet (VEE) anslutet till N-typig halvledare (Utgång). På samma sätt är det positiva spänningskällans slutet (VCC) anslutet till N-typig halvledare (Insamling) i bakåtpolariserat läge.

Depletionsområdet mellan utgång och bas är tunnare jämfört med depletionsområdet mellan insamlare och bas (observera att depletionsområdet är ett område där inga mobila laddningsbärare finns och det beter sig som en barriär som motverkar strömmens flöde).

I N-typig utgång är de flesta laddningsbärarna elektroner. Därför börjar elektroner flyta från N-typig utgång till P-typig bas. Och på grund av elektronerna kommer strömmen att börja flyta genom anslutningen mellan utgång och bas. Denna ström kallas utgångsström IE.

Elektroner rör sig in i basen, en tunn, svagt dopad P-typig halvledare med begränsade hål för rekombination. Därför passerar de flesta elektroner basen, med bara några få som rekombinerar.

På grund av rekombinationen kommer strömmen att flyta genom kretsen och denna ström kallas basström IB. Basströmmen är mycket mindre än utgångsströmmen. Vanligtvis är den 2-5% av den totala utgångsströmmen.

De flesta elektroner passerar depletionsområdet mellan insamlare och bas och passerar genom insamlarregionen. Strömmen som flyter genom de återstående elektronerna kallas insamlarström IC. Insamlarströmmen är stor jämfört med basströmmen.

Krets för NPN-transistor

Kretsen för NPN-transistorn visas i figuren nedan.

Diagrammet visar hur spänningkällor är anslutna: insamlaren kopplas till det positiva slutet av VCC genom en belastningsresistor RL, vilket begränsar det maximala strömföret.

Basterminalen är ansluten till det positiva slutet av basnätspänningen VB med basresistans RB. Basresistansen används för att begränsa den maximala basströmmen.

När den är påslagen tillåter transistorn en stor insamlarström att flyta, drivet av en mindre basström som går in i basen.

Enligt KCL är utgångsströmmen summan av basströmmen och insamlarströmmen.

Driftlägen för transistor

Transistorn fungerar i olika lägen eller regioner beroende på polariseringen av anslutningarna. Den har tre driftlägen.

• Avstängt läge

• Mättnadsläge

• Aktivt läge

• Avstängt läge

I avstängt läge är båda anslutningarna i bakåtpolariserat läge. I detta läge beter sig transistorn som en öppen krets. Och den kommer inte att tillåta ström att flyta genom enheten.

Mättnadsläge

I mättnadsläget för transistorn är båda anslutningarna i framåtpolariserat läge. Transistorn beter sig som en sluten krets och ström flyter från insamlare till utgång när bas-utgångsspänningen är hög.

Aktivt läge

I detta läge för transistorn är bas-utgångsanslutningen framåtpolariserad och insamlare-basanslutningen bakåtpolariserad. I detta läge fungerar transistorn som en strömförstärkare.

Ström flyter mellan utgång och insamlare och mängden ström är proportionell till basströmmen.

NPN-transistor som växelkontakt

Transistorn fungerar som en växelkontakt som är påslagen i mättnadsläget och avslagen i avstängt läge.

När båda anslutningarna är i framåtpolariserat läge och tillräcklig spänning ges till ingångsspänningen. I detta tillstånd är insamlare-utgångsspänningen nära noll och transistorn fungerar som en kortslutning.

I detta tillstånd börjar ström flyta mellan insamlare och utgång. Värdet av strömmen som flyter i denna krets är,

När båda anslutningarna är i bakåtpolariserat läge beter sig transistorn som en öppen krets eller en avstängd kontakt. I detta tillstånd är ingångsspänningen eller basens spänning noll.

Därför uppträder hela Vcc-spänningen över insamlaren. Men, på grund av bakåtpolariseringen av insamlare-utgångsområdet, kan ström inte flyta genom enheten. Därför beter sig den som en avstängd kontakt.

Kretsschemat för en transistor i avstängt läge visas i figuren nedan.

Pinout för NPN-transistor

Transistorn har tre ledningar; insamlare (C), utgång (E) och bas (B). I de flesta konfigurationer är mittenledningen för basen.

För att identifiera utgångs- och insamlarpin finns det en prick på ytan av SMD-transistorn. Ledningen som precis under denna prick är en insamlare och den återstående ledningen är utgångspin.

Om prickar saknas placeras alla pinne med ojämna mellanrum. Här är mittenpinne basen. Den närmaste pinnen till mittenpinne är utgång och den återstående pinnen är insamlarpinne.