Τρανζίστορ NPN | Λειτουργεί | Σημαντικές χρήσεις, πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα

Σημεία συζήτησης για το τρανζίστορ NPN:

  1. Ορισμός
  2. Διάγραμμα
  3. Αρχή λειτουργίας του τρανζίστορ NPN
  4. Εφαρμογές τρανζίστορ NPN
  5. Πλεονεκτήματα & μειονεκτήματα των τρανζίστορ NPN

Τι είναι ένα τρανζίστορ NPN;

Το BJT ή Bipolar Junction Transistor έχει δύο κύριους τύπους. NP-Nis μία από τις ταξινομήσεις του BJT. Είναι μια συσκευή τριών τερματικών και χρησιμοποιείται για ενίσχυση και εναλλαγή.

Αυτό το τρανζίστορ αποτελείται επίσης από τρία τμήματα, είναι

  1. Β-βάση
  2. C- Συλλέκτης
  3. Ηλεκτρονικό πομπό
  • Ο πομπός NPN χρησιμοποιείται για την παροχή φορέων φόρτισης στον συλλέκτη μέσω της βάσης.
  • Η περιοχή Συλλέκτη συγκεντρώνει μεταφορικές εταιρείες από την περιοχή εκπομπών.
  • Η βάση του τρανζίστορ κάνει τη σκανδάλη και λειτουργεί ως ελεγκτής για να περιορίσει την ποσότητα ρεύματος που θα επιτραπεί να διασχίσει αυτήν την περιοχή.

Σημείωση:

Σε αντίθεση με ένα MOSFET όπου υπάρχει μόνο ένας αερομεταφορέας, το BJT έχει δύο τύπους μεταφορέων χρέωσης - πλειοψηφία και μειονότητα. Στην περίπτωση τρανζίστορ NPN, τα ηλεκτρόνια είναι ο πλειοψηφικός φορέας φόρτισης.

Αντίθετα, σε ημιαγωγούς τύπου P, τα ηλεκτρόνια δεν είναι διαθέσιμα πολύ και η τρύπα λειτουργεί ως φορέας πλειοψηφίας και το ρεύμα θα μεταφέρεται λόγω αυτών.

Κατασκευή τρανζίστορ διαγράμματος / npn:

Οι διαγραμματικές αναπαραστάσεις των τρανζίστορ npn δίνονται παρακάτω.

Τρανζίστορ NPN ως σύνδεση διόδων
Τρανζίστορ NPN ως σύνδεση διόδων
Τρανζίστορ NPN

Το ισοδύναμο κύκλωμα τρανζίστορ NPN.

Μπορούμε να πούμε ότι η λειτουργία ενός τρανζίστορ npn είναι παρόμοια με τη λειτουργία της διόδου σύνδεσης 2 pn που συνδέεται το ένα μετά το άλλο. Αυτές οι δίοδοι διακλάδωσης PN ονομάζονται ως διασταύρωση CB-συλλέκτη-βάσης και ένωση BE-emitter βάσης.

Εξέταση σύμφωνα με το Ντόπινγκ:

  • Το τμήμα των εκπομπών είναι σε μεγάλο βαθμό τμήμα ντόπινγκ. Ο γενικός κανόνας είναι να διατηρείται το πλάτος της βάσης ελάχιστο μεταξύ των τριών τερματικών. Δεδομένου ότι ο εκπομπός έχει αυξηθεί σε μεγάλο βαθμό, μπορεί να πυροδοτήσει φορείς μεταφοράς φορτίου στις βασικές περιοχές.
  • Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, η βάση έχει το ελάχιστο πλάτος και έχει επίσης το ελάχιστο ντόπινγκ. Η βάση περνά πολλούς φορείς φόρτισης στον συλλέκτη, ο οποίος μεταφέρεται από τον πομπό.
  • Οι περιοχές συλλογής συγκρίνονται με μέτρο ντόπινγκ και χρησιμοποιούνται για τη συλλογή χρεώσεων από την περιοχή βάσης.

Σύμβολο τρανζίστορ NPN

Σύμβολο τρανζίστορ NPN
Σύμβολο τρανζίστορ NPN

Καρφίτσα τρανζίστορ NPN

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, ένα τρανζίστορ έχει τρία τερματικά. Είναι - Βάση, συλλέκτης και πομπός.

Πώς να αναγνωρίσετε το NPN Pin;

  • Στην πλειονότητα των διαμορφώσεων, το κεντρικό τμήμα είναι για το τερματικό βάσης.
  • Ο πείρος που βρίσκεται κάτω από αυτό είναι ένας συλλέκτης, και επίσης, το υπόλοιπο είναι ο πείρος εκπομπής.
  • Όταν η κουκκίδα δεν έχει επισημανθεί, όλα τα τερματικά πρέπει να ταυτοποιηθούν χρησιμοποιώντας εκεί προσανατολισμό ή ανομοιόμορφο τερματικό χώρο μεταξύ του πείρου. Εδώ ο κεντρικός πείρος είναι η βάση. Ο πλησιέστερος πείρος είναι ο πομπός και ο πείρος ανάπαυσης είναι ένας ακροδέκτης συλλέκτη.

Εφαρμογές τρανζίστορ NPN:

  • Συνήθως, το τρανζίστορ NPN χρησιμοποιείται ως διπολικό τρανζίστορ λόγω της κινητικότητας των ηλεκτρονίων, καθώς είναι υψηλότερο από την κινητικότητα των οπών.
  • Αυτά χρησιμοποιούνται επίσης στην ενίσχυση και αλλαγή των σημάτων. Αυτά χρησιμοποιούνται σε κυκλώματα ενισχυτή, δηλαδή, κυκλώματα ενισχυτή push-pull.
  • Το τρανζίστορ NPN χρησιμοποιείται κυκλώματα ζεύγους Darlington για να ενισχύσει τα αδύναμα σήματα για να αυξάνει σημαντικά το σήμα.
  • Εάν υπάρχει ανάγκη να βυθιστεί ρεύμα, τότε θα μπορούσαν επίσης να χρησιμοποιηθούν τρανζίστορ NPN.
  • Εκτός από αυτά, το τρανζίστορ NPN έχει πολλές εφαρμογές σε αισθητήρες θερμοκρασίας, κυκλώματα όπως λογαριθμικοί μετατροπείς κ.λπ.

Πώς λειτουργεί ένα τρανζίστορ NPN;

Το τρανζίστορ NPN χρειάζεται τόσο την αντίστροφη όσο και την εμπρόσθια προκατάληψη για εργασία. Η μεροληψία προς τα εμπρός καθορίζεται μεταξύ της τάσης του πομπού και του πομπού. Η αντίστροφη προκατάληψη συνδέεται μεταξύ της τάσης συλλέκτη και του συλλέκτη.

Transistor NPN που λειτουργεί:

Τώρα, καθώς η πλευρά n μιας διόδου έχει ηλεκτρόνια ως πλειοψηφία και η πλευρά p έχει οπές ως πλειοψηφία, όλες οι συνδέσεις τάσης διευθετούνται ως εμπρόσθια και αντίστροφη προκατάληψη ανάλογα. Η διασταύρωση βασικού πομπού ορίζεται ως η αντίστροφη μεροληψία και η διασταύρωση βάσης συλλέκτη λειτουργεί ως εμπρόσθια πόλωση. Η περιοχή εξάντλησης αυτής της περιοχής βάσης εκπομπού είναι στενότερη σε σύγκριση με την περιοχή εξάντλησης της διασταύρωσης συλλογής-βάσης.

Καθώς η διασταύρωση είναι αντίστροφη προκατειλημμένη (πομπός), οι οπές ρέουν από την τροφοδοσία στη διασταύρωση Ν. Στη συνέχεια, το ηλεκτρόνιο κινείται προς την πλευρά p. Εδώ, συμβαίνει εξουδετέρωση κάποιου ηλεκτρονίου. Τα υπόλοιπα ηλεκτρόνια κινούνται προς την πλευρά-n. Η πτώση τάσης σε σχέση με τον πομπό και τη βάση είναι VBE ως πλευρά εισαγωγής.

Σε πομπούς τύπου Ν, ο φορέας φόρτισης είναι κυρίως ηλεκτρόνια. Ως εκ τούτου, τα ηλεκτρόνια μεταφέρονται μέσω εκπομπού τύπου Ν σε μια βάση τύπου Ρ. Ένα ρεύμα μεταφέρεται μέσω της βάσης πομπού ή της σύνδεσης EB. Αυτό το ρεύμα είναι γνωστό ως ρεύμα εκπομπής (Ie). Εδώ το ρεύμα εκπομπής (IE) ρέει από την πλευρά εξόδου και ρέει προς δύο κατευθύνσεις · ένα είναι εγώB και άλλο είναι εγώC. Έτσι μπορούμε να γράψουμε,

            IE=IB+IC

Ωστόσο, η επιφάνεια της βάσης είναι σχετικά λεπτή και ελαφρώς προσβεβλημένη. Ως εκ τούτου, ως επί το πλείστον ηλεκτρόνια θα περάσουν από την περιοχή της βάσης και μόνο λίγα θα ανασυνδυαστούν με τις διαθέσιμες οπές. Το βασικό ρεύμα είναι ελάχιστο σε σύγκριση με το ρεύμα πομπού. Συνήθως, είναι έως και 5% του συνόλου του ρεύματος εκπομπής.

Το ρεύμα που ρέει από τα υπόλοιπα ηλεκτρόνια αναφέρεται ως ρεύμα συλλέκτη (IC). Το ΙC είναι συγκριτικά υψηλό σε σύγκριση με τη βάση (IB).

τρανζίστορ npn Κύκλωμα

Η πηγή τάσης συνδέεται με το τρανζίστορ NPN. Ο ακροδέκτης συλλέκτη συνδέεται στον +V ακροδέκτη τάσης τροφοδοσίας (VCC) χρησιμοποιώντας αντίσταση φορτίου (RL). Η αντίσταση φορτίου μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τη μείωση του ρεύματος που ρέει μέσω του κυκλώματος.

Ο ακροδέκτης βάσης συνδέεται με το + ve ακροδέκτη της βάσης παροχής τάσης (VB) με αντίσταση RB. Η αντίσταση βάσης χρησιμοποιείται για τον περιορισμό του μέγιστου ρεύματος βάσης (IB).

Όταν το τρανζίστορ είναι σε λειτουργία, το μεγάλο ρεύμα συλλέκτη διέρχεται από το κύκλωμα μεταξύ του συλλέκτη και από τον πομπό. Ωστόσο, για αυτή τη μικρή ποσότητα ρεύματος βάσης πρέπει να ρέει στον κάτω ακροδέκτη του τρανζίστορ.

Κύκλωμα τρανζίστορ NPN
Κύκλωμα τρανζίστορ NPN

Οι σημάνσεις αντιπροσωπεύουν τα τυπικά ρεύματα του Συλλέκτη, της βάσης και του πομπού.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της χρήσης ενός τρανζίστορ NPN:

Φόντα:

  • Μικρό σε μέγεθος.
  • Μπορεί να λειτουργήσει σε χαμηλή τάση.
  • Πολύ φθηνό.
  • Χαμηλή αντίσταση εξόδου.
  • Μακράς διαρκείας.
  • Αυθόρμητες ενέργειες.

μειονεκτήματα:

  • Ευαισθησία υψηλής θερμοκρασίας.
  • Παραγάγετε χαμηλή ενέργεια και ισχύ.
  • Μπορεί να υποστεί ζημιά κατά τη διάρκεια μιας θερμικής φυγής.
  • Δεν είναι δυνατή η χρήση σε υψηλές συχνότητες.

Διακόπτης τρανζίστορ NPN

Το τρανζίστορ λειτουργεί

  • Ενεργοποιημένο στη λειτουργία κορεσμού
  • Απενεργοποιήθηκε σε κατάσταση διακοπής.

Ενεργοποιημένο στη λειτουργία κορεσμού

  • Όταν και οι δύο κόμβοι βρίσκονται στην κατάσταση μεροληψίας προς τα εμπρός, εφαρμόζεται αρκετά υψηλή τάση στην τάση εισόδου. Ως εκ τούτου, το τρανζίστορ λειτουργεί ως βραχυκύκλωμα ως VCE είναι περίπου μηδέν.
  • Εκείνη τη στιγμή δύο συνδέσεις βρίσκονται στην κατάσταση μεροληψίας προς τα εμπρός, στην είσοδο υπάρχει επαρκής τάση.
  • Σε αυτήν την κατάσταση, το ρεύμα θα περάσει μεταξύ του συλλέκτη και του πομπού. Το ρεύμα ρέει μέσα στο κύκλωμα.

Απενεργοποιήθηκε σε κατάσταση διακοπής.

  • Εάν οι δύο κόμβοι των τρανζίστορ βρίσκονται σε αντίστροφη μεροληψία, το τρανζίστορ μεταβαίνει σε κατάσταση OFF.
  • Κατά τη διάρκεια αυτού του τρόπου λειτουργίας, η τάση σήματος εισόδου ή η βασική τάση είναι μηδέν.
  • Κατά συνέπεια, το συνολικό VCC η τάση ενεργεί στον συλλέκτη.

Τρόπος λειτουργίας του τρανζίστορ

Έχει τρεις τρόπους λειτουργίας κατά πόλωση, είναι οι εξής:

  • Ενεργή λειτουργία
  • Λειτουργία αποκοπής
  • Λειτουργία κορεσμού

Λειτουργία αποκοπής

  • Το τρανζίστορ λειτουργεί ως ανοιχτό κύκλωμα.
  • Σε διακοπή, οι δύο κόμβοι βρίσκονται σε αντίστροφη προκατάληψη.
  • Δεν θα επιτρέπεται η ροή του ρεύματος.

Λειτουργία κορεσμού

  • Το τρανζίστορ λειτουργεί ως κλειστό κύκλωμα.
  • Και οι δύο διασταυρώσεις διαμορφώνονται μόνο σε προκαταλήψεις.
  • Καθώς η τάση βασικής εκπομπής είναι συγκριτικά υψηλή μια διέλευση ρεύματος από τον συλλέκτη στον εκπομπό.

Ενεργή λειτουργία

  • Αυτή τη στιγμή, το τρανζίστορ λειτουργεί ως τρέχον κύκλωμα ενισχυτή.
  • Στην ενεργή λειτουργία του τρανζίστορ, η διασταύρωση ΒΕ είναι προς τα εμπρός και η διασταύρωση C-B βρίσκεται σε αντίστροφη μεροληψία.
  • Το ρεύμα περνά μεταξύ του πομπού και του συλλέκτη και η ποσότητα του ρεύματος είναι ανάλογη με την ισχύουσα βάση.

Για να μάθετε περισσότερα για τα ηλεκτρονικά Κάνε κλικ εδώ

Σχετικά με το Soumali Bhattacharya

Αυτήν τη στιγμή επενδύω στον τομέα της Ηλεκτρονικής και της επικοινωνίας.
Τα άρθρα μου επικεντρώνονται στους βασικούς τομείς των ηλεκτρονικών πυρήνων σε μια πολύ απλή αλλά ενημερωτική προσέγγιση.
Είμαι ένας ζωντανός μαθητής και προσπαθώ να ενημερώνομαι με όλες τις τελευταίες τεχνολογίες στον τομέα των ηλεκτρονικών τομέων.

Ας συνδεθούμε μέσω του LinkedIn -
https://www.linkedin.com/in/soumali-bhattacharya-34833a18b/

Lambda Geeks