Що таке транзистор NPN?

Що таке транзистор NPN?

Визначення транзистора NPN

Транзистор NPN — це широко використовуваний тип біполярного транзистора, у якому шар напівпровідника типу P розташований між двома шарами типу N.

Конструкція транзистора NPN

Як зазначалось вище, транзистор NPN має два переходи і три контакти. Конструкція транзистора NPN показана на нижньому малюнку.

Шари емітера і колектора ширші порівняно з базою. Емітер сильно легінований, тому може вводити велику кількість носіїв заряду до бази. База слабко легінована і дуже тонка порівняно з іншими двома областями. Вона пропускає більшість носіїв заряду до колектора, які випромінюються емітером. Колектор середньо легінований і збирає носії заряду з базового шару.

Символ транзистора NPN

Символ транзистора NPN показаний на нижньому малюнку. Стрілка показує стандартний напрямок струму колектора (IC), бази (IB) і емітера (IE).

Принцип роботи

Перехід база-емітер знаходиться в прямому напруженому стані через напругу живлення VEE, а перехід колектор-база — в оберненому напруженому стані через напругу живлення VCC.

У прямому напруженому стані, від'ємний контакт джерела живлення (VEE) під'єднаний до напівпровідника типу N (Емітер). Аналогічно, у оберненому напруженому стані, додатний контакт джерела живлення (VCC) під'єднаний до напівпровідника типу N (Колектор).

Деплеційна зона переходу емітер-база тонша порівняно з деплеційною зоною переходу колектор-база (Зауважте, що деплеційна зона — це область, де немає рухомих носіїв заряду, і вона поводить себе як бар'єр, що протидіє потоку струму).

У емітері типу N основними носіями заряду є електрони. Тому електрони починають течі від емітера типу N до бази типу P. Через електрони струм починає течі через переход емітер-база. Цей струм називається струмом емітера IE.

Електрони переходить до бази, тонкий, слабко легінований напівпровідник типу P з обмеженою кількістю дірок для рекомбінації. Тому більшість електронів обходять базу, а лише кілька рекомбінуються.

Через рекомбінацію струм починає течі через контур, і цей струм називається струмом бази IB. Струм бази дуже малий порівняно зі струмом емітера. Зазвичай, він становить 2-5% від загального струму емітера.

Більшість електронів проходить через деплеційну зону переходу колектор-база і проходить через область колектора. Струм, що тече залишковими електронами, називається струмом колектора IC. Струм колектора значно більший порівняно зі струмом бази.

Схема транзистора NPN

Схема транзистора NPN показана на нижньому малюнку.

На діаграмі показано, як під'єднані джерела напруги: колектор під'єднаний до додатного контакту VCC через опір завантаження RL, який обмежує максимальний струм.

Контакт бази під'єднаний до додатного контакту напруги живлення бази VB з опором бази RB. Опор бази використовується для обмеження максимального струму бази.

При увімкненні транзистор дозволяє течі великий струм колектора, спричинений меншим струмом бази, що входить до контакту бази.

Згідно з законом Кірхгофа, струм емітера є сумою струму бази і струму колектора.

Режими роботи транзистора

Транзистор працює в різних режимах або областях, залежно від напруженого стану переходів. У нього є три режими роботи.

• Режим відключення

• Режим насичення

• Активний режим

• Режим відключення

У режимі відключення обидва переходи знаходяться в оберненому напруженому стані. У цьому режимі транзистор поводить себе як відкрите коло. І він не дозволяє струму течі через пристрій.

Режим насичення

У режимі насичення транзистора обидва переходи під'єднані в прямому напруженому стані. Транзистор поводить себе як замкнуте коло, і струм тече від колектора до емітера, коли напруга база-емітер висока.

Активний режим

У цьому режимі транзистора перехід база-емітер знаходиться в прямому напруженому стані, а перехід колектор-база — в оберненому. У цьому режимі транзистор працює як підсилювач струму.

Струм тече між емітером і колектором, і його величина пропорційна струму бази.

Транзистор NPN як ключ

Транзистор працює як ключ, включений у режимі насичення і відключений у режимі відключення.

Коли обидва переходи під'єднані в прямому напруженому стані і надано достатню напругу живлення. У цьому стані напруга колектор-емітер майже дорівнює нулю, і транзистор працює як коротке замикання.

У цьому стані струм починає течі між колектором і емітером. Значення струму, що тече в цій схемі, є,

Коли обидва переходи під'єднані в оберненому напруженому стані, транзистор поводить себе як відкрите коло або ключ OFF. У цьому стані напруга живлення або напруга бази дорівнює нулю.

Тому вся напруга Vcc з'являється на колекторі. Але, через обернений напруженій стан переходу колектор-емітер, струм не може течі через пристрій. Тому він поводить себе як ключ OFF.

Схема транзистора в області відключення показана на нижньому малюнку.

Розпізнавання контактів транзистора NPN

Транзистор має три контакти: колектор (C), емітер (E) і база (B). У більшості конфігурацій, середній контакт — це база.

Для розпізнавання контактів емітера і колектора на поверхні SMD-транзистора є точка. Контакт, який точно під цією точкою, є колектором, а решта контактів — емітер.

Якщо точки немає, всі контакти розташовані з нерівним простором. Середній контакт — це база. Найближчий контакт до середнього — це емітер, а решта контактів — колектор.