Điốt chuyển tiếp NPN là gì?

Transistor NPN là gì?

Định nghĩa Transistor NPN

Transistor NPN là loại transistor giao thoa hai cực được sử dụng rộng rãi, trong đó lớp bán dẫn P nằm giữa hai lớp bán dẫn N.

Cấu tạo của Transistor NPN

Như đã đề cập ở trên, transistor NPN có hai mối nối và ba đầu nối. Cấu tạo của transistor NPN được thể hiện trong hình dưới đây.

Lớp phát và thu đều rộng hơn so với lớp cơ sở. Lớp phát được pha tạp nhiều. Do đó, nó có thể cung cấp một số lượng lớn các hạt mang điện cho lớp cơ sở. Lớp cơ sở được pha tạp nhẹ và rất mỏng so với hai vùng khác. Nó truyền hầu hết các hạt mang điện đến lớp thu, được phát ra từ lớp phát. Lớp thu được pha tạp vừa phải và thu thập các hạt mang điện từ lớp cơ sở.

Ký hiệu Transistor NPN

Ký hiệu của transistor NPN được thể hiện trong hình dưới đây. Mũi tên chỉ hướng dòng điện thông thường của Dòng điện Thu (IC), Dòng điện Cơ sở (IB) và Dòng điện Phát (IE).

Nguyên lý hoạt động

Mối nối phát-cơ sở được đặt ở trạng thái thuận chiều bởi nguồn điện áp VEE, trong khi mối nối thu-cơ sở được đặt ở trạng thái ngược chiều bởi nguồn điện áp VCC.

Trong trạng thái thuận chiều, cực âm của nguồn điện (VEE) được kết nối với bán dẫn N (Phát). Tương tự, trong trạng thái ngược chiều, cực dương của nguồn điện (VCC) được kết nối với bán dẫn N (Thu).

Khu vực suy giảm của mối nối phát-cơ sở mỏng hơn so với khu vực suy giảm của mối nối thu-cơ sở (Lưu ý rằng khu vực suy giảm là khu vực không có các hạt mang điện di chuyển và nó hoạt động như một rào cản ngăn chặn dòng điện).

Trong lớp phát N, hạt mang điện chính là electron. Do đó, electron bắt đầu di chuyển từ lớp phát N đến lớp cơ sở P. Và do electron, dòng điện sẽ bắt đầu chảy qua mối nối phát-cơ sở. Dòng điện này được gọi là dòng điện phát IE.

Electron di chuyển vào lớp cơ sở, một bán dẫn P mỏng, được pha tạp nhẹ với số lượng lỗ tái hợp hạn chế. Do đó, hầu hết electron vượt qua lớp cơ sở, chỉ có một số ít tái hợp.

Do tái hợp, dòng điện sẽ chảy qua mạch và dòng điện này được gọi là dòng điện cơ sở IB. Dòng điện cơ sở rất nhỏ so với dòng điện phát. Thông thường, nó là 2-5% tổng dòng điện phát.

Hầu hết electron vượt qua khu vực suy giảm của mối nối thu-cơ sở và đi qua khu vực thu. Dòng điện chảy bởi các electron còn lại được gọi là dòng điện thu IC. Dòng điện thu lớn hơn so với dòng điện cơ sở.

Mạch Transistor NPN

Mạch của transistor NPN được thể hiện trong hình dưới đây.

Sơ đồ cho thấy cách kết nối các nguồn điện: thu được kết nối với cực dương của VCC thông qua điện trở tải RL, hạn chế dòng điện tối đa.

Đầu nối cơ sở được kết nối với cực dương của nguồn điện cơ sở VB với điện trở cơ sở RB. Điện trở cơ sở được sử dụng để hạn chế dòng điện cơ sở tối đa.

Khi bật, transistor cho phép dòng điện thu lớn chảy, được điều khiển bởi dòng điện cơ sở nhỏ đi vào đầu nối cơ sở.

Theo KCL, dòng điện phát là tổng của dòng điện cơ sở và dòng điện thu.

Chế độ hoạt động của Transistor

Transistor hoạt động theo các chế độ hoặc vùng khác nhau tùy thuộc vào sự phân cực của các mối nối. Nó có ba chế độ hoạt động.

• Chế độ cắt

• Chế độ bão hòa

• Chế độ hoạt động

• Chế độ cắt

Trong chế độ cắt, cả hai mối nối đều ở trạng thái ngược chiều. Trong chế độ này, transistor hoạt động như một mạch mở. Và nó sẽ không cho phép dòng điện chảy qua thiết bị.

Chế độ bão hòa

Trong chế độ bão hòa của transistor, cả hai mối nối đều được kết nối ở trạng thái thuận chiều. Transistor hoạt động như một mạch đóng và dòng điện chảy từ thu đến phát khi điện áp phát-cơ sở cao.

Chế độ hoạt động

Trong chế độ này của transistor, mối nối phát-cơ sở ở trạng thái thuận chiều và mối nối thu-cơ sở ở trạng thái ngược chiều. Trong chế độ này, transistor hoạt động như một bộ khuếch đại dòng điện.

Dòng điện chảy giữa phát và thu và lượng dòng điện tỷ lệ thuận với dòng điện cơ sở.

Transistor NPN làm công tắc

Transistor hoạt động như công tắc ON trong chế độ bão hòa và OFF trong chế độ cắt.

Khi cả hai mối nối được kết nối ở trạng thái thuận chiều và đủ điện áp được cung cấp cho điện áp đầu vào. Trong điều kiện này, điện áp thu-phát gần bằng không và transistor hoạt động như một mạch ngắn.

Trong điều kiện này, dòng điện sẽ bắt đầu chảy giữa thu và phát. Giá trị của dòng điện chảy trong mạch này là,

Khi cả hai mối nối được kết nối ở trạng thái ngược chiều, transistor hoạt động như một mạch mở hoặc công tắc OFF. Trong điều kiện này, điện áp đầu vào hoặc điện áp cơ sở bằng không.

Do đó, toàn bộ điện áp Vcc xuất hiện trên thu. Nhưng, do sự phân cực ngược của khu vực thu-phát, dòng điện không thể chảy qua thiết bị. Do đó, nó hoạt động như một công tắc OFF.

Sơ đồ mạch của transistor trong vùng cắt được thể hiện trong hình dưới đây.

Pinout của Transistor NPN

Transistor có ba chân: thu (C), Phát (E) và Cơ sở (B). Trong hầu hết các cấu hình, chân ở giữa là Cơ sở.

Để xác định chân phát và thu, có một chấm trên bề mặt của transistor SMD. Chân ngay dưới chấm này là thu và chân còn lại là chân phát.

Nếu không có chấm, tất cả các chân sẽ được đặt với khoảng cách không đồng đều. Ở đây, chân giữa là cơ sở. Chân gần nhất với chân giữa là phát và chân còn lại là chân thu.