Нпн транзистор. NPN-транзистор: структура, принцип работы и применение

Что такое NPN-транзистор. Как устроен NPN-транзистор. Как работает NPN-транзистор. Где применяются NPN-транзисторы. Какие преимущества и недостатки у NPN-транзисторов. Как определить выводы NPN-транзистора.

Что такое NPN-транзистор?

NPN-транзистор — это разновидность биполярного транзистора, в котором используются два полупроводниковых материала n-типа, разделенных тонким слоем полупроводника p-типа. NPN расшифровывается как «негативный-позитивный-негативный», что отражает чередование слоев в структуре транзистора.

NPN-транзисторы широко применяются в электронике благодаря ряду преимуществ:

• Высокая подвижность электронов обеспечивает большее быстродействие по сравнению с PNP-транзисторами
• Меньший уровень шумов
• Возможность работы на более высоких частотах
• Более высокий коэффициент усиления

Структура NPN-транзистора

NPN-транзистор состоит из трех областей:

1. Эмиттер (n-типа) — сильнолегированная область, являющаяся источником электронов
2. База (p-типа) — тонкий слой между эмиттером и коллектором
3. Коллектор (n-типа) — область, собирающая электроны из эмиттера

Между этими областями образуются два p-n перехода:

• Эмиттерный переход — между эмиттером и базой
• Коллекторный переход — между базой и коллектором

Принцип работы NPN-транзистора

Работа NPN-транзистора основана на управлении потоком электронов от эмиттера к коллектору с помощью напряжения на базе. Основные этапы:

1. На эмиттерный переход подается прямое смещение, открывая его для прохождения электронов
2. Коллекторный переход смещается в обратном направлении
3. Электроны инжектируются из эмиттера в базу
4. Большая часть электронов проходит через тонкую базу в коллектор под действием электрического поля
5. Небольшая часть электронов рекомбинирует в базе, образуя базовый ток

Режимы работы NPN-транзистора

NPN-транзистор может работать в трех основных режимах:

Активный режим

В активном режиме эмиттерный переход смещен в прямом направлении, а коллекторный — в обратном. Это основной режим работы транзистора как усилителя. Ток коллектора пропорционален току базы.

Режим насыщения

В режиме насыщения оба перехода смещены в прямом направлении. Транзистор полностью открыт и работает как замкнутый ключ. Напряжение коллектор-эмиттер минимально.

Режим отсечки

В режиме отсечки оба перехода закрыты обратным смещением. Транзистор полностью закрыт и работает как разомкнутый ключ. Токи коллектора и эмиттера близки к нулю.

Применение NPN-транзисторов

NPN-транзисторы находят широкое применение в электронике:

• Усилители аналоговых сигналов
• Генераторы колебаний
• Электронные ключи
• Импульсные схемы
• Стабилизаторы напряжения
• Логические элементы цифровых схем

Преимущества NPN-транзисторов

NPN-транзисторы обладают рядом достоинств:

• Высокое быстродействие за счет большей подвижности электронов
• Низкий уровень шумов
• Возможность работы на высоких частотах
• Высокий коэффициент усиления
• Низкая стоимость
• Малые размеры

Недостатки NPN-транзисторов

К основным недостаткам NPN-транзисторов можно отнести:

• Чувствительность к температуре
• Возможность теплового пробоя при перегреве
• Ограничение по максимальной мощности
• Нелинейность характеристик

Как определить выводы NPN-транзистора?

Для определения выводов NPN-транзистора можно использовать следующие методы:

1. По маркировке корпуса — обычно эмиттер обозначается буквой E, база — B, коллектор — C
2. С помощью мультиметра в режиме проверки диодов:
   • Эмиттер-база и коллектор-база должны показывать прямое падение напряжения ~0.6-0.7В
   • База-эмиттер и база-коллектор не должны проводить ток
3. По длине выводов — обычно коллектор самый длинный, эмиттер самый короткий

Основные параметры NPN-транзисторов

При выборе NPN-транзистора учитывают следующие ключевые параметры:

• Максимальное напряжение коллектор-эмиттер
• Максимальный ток коллектора
• Коэффициент усиления по току (h21E)
• Граничная частота усиления
• Максимальная рассеиваемая мощность
• Напряжение насыщения коллектор-эмиттер

Схемы включения NPN-транзисторов

Существует три основные схемы включения NPN-транзисторов:

Схема с общим эмиттером (ОЭ)

Наиболее распространенная схема. Обеспечивает усиление как по току, так и по напряжению. Имеет среднее входное и выходное сопротивление.

Схема с общей базой (ОБ)

Используется реже. Не усиливает ток, но дает большое усиление по напряжению. Имеет низкое входное и высокое выходное сопротивление.

Схема с общим коллектором (ОК)

Также называется эмиттерным повторителем. Не усиливает напряжение, но дает усиление по току. Имеет высокое входное и низкое выходное сопротивление.

Маркировка NPN-транзисторов

Маркировка NPN-транзисторов обычно содержит следующую информацию:

• Буквенно-цифровой код, обозначающий тип транзистора
• Материал (Si — кремний, Ge — германий)
• Максимальная мощность рассеивания
• Максимальное напряжение коллектор-эмиттер
• Максимальный ток коллектора
• Частотные свойства (f — низкочастотный, r — высокочастотный)

Например, BC547B — кремниевый (BC) маломощный (5) низкочастотный (4) NPN-транзистор с коэффициентом усиления 200-450 (7B).

11 фактов, которые вы должны знать! —

By Сумали Бхаттачарья

Что такое транзистор NPN?

Биполярный транзистор или биполярный транзистор имеет два основных типа. NP-N — одна из классификаций BJT. Это трехконтактное устройство, используемое для усиления и переключения.

Этот транзистор также состоит из трех секций, они

1. B-база
2. C- Коллекционер
3. Эмиттер

• Эмиттер NPN используется для подачи носителей заряда в коллектор через базу.
• Область коллектора собирает носители заряда из области эмиттера.
• База транзистора выполняет работу по срабатыванию триггера и работает как контроллер, ограничивая величину тока, который может проходить через эту область.

Примечание:

В отличие от полевого МОП-транзистора, в котором присутствует только один носитель, BJT имеет два типа носителей заряда — большинство и меньшинство. В случае транзистора NPN электроны являются основным носителем заряда.

И наоборот, в полупроводниках P-типа электронов не так много, и дырка действует как основной носитель заряда, и ток будет проходить через них.

конструкция транзистора npn:

Схематические изображения npn-транзисторов приведены ниже.

NPN-транзистор как соединение диодаNPN транзистор

Эквивалентная схема NPN-транзистора.

Можно сказать, что работа транзистора npn аналогична работе диодов с 2 pn переходом, подключенных друг за другом. Эти диоды с PN-переходом называются CB-переходом коллектор-база и BE-переходом база-эмиттер.

Рассмотрение в соответствии с допингом:

• Эмиттерная секция — сильно легированная секция. Общее правило — поддерживать минимальную ширину основания среди всех трех выводов. Поскольку эмиттер сильно легирован, он может выбрасывать носители заряда в области базы.
• Как упоминалось ранее, основание имеет минимальную ширину и минимальное количество легирования. База передает многочисленные носители заряда к коллектору, который уносится от эмиттера.
• Для сравнения, коллекторные области умеренно легированы и используются для сбора зарядов из базовой области.

Символ транзистора NPNСимвол транзистора NPN

Распиновка NPN транзистора

Как упоминалось ранее, транзистор имеет три вывода. Они — База, коллектор и эмиттер.

Как определить пин NPN?

• В большинстве конфигураций центральная часть предназначена для базового терминала.
• Штифт, который находится под ним, является коллектором, а остальная часть — штырем эмиттера.
• Если точка не отмечена, все клеммы должны быть идентифицированы с учетом их ориентации или неравномерного промежутка между контактами. Здесь центральный штифт — это основание. Ближайший вывод — это эмиттер, а оставшийся вывод — вывод коллектора.

Применение транзисторов NPN:

• Обычно NPN-транзистор используется как биполярный транзистор из-за подвижности электронов, так как она выше подвижности дырок.
• Они также используются для усиления и переключения сигналов. Они используются в схемах усилителя, т. Е. В двухтактных схемах усилителя.
• Транзистор NPN используется в парных схемах Дарлингтона для усиления слабых сигналов и значительного увеличения сигнала.
• Если есть потребность в отводе тока, можно также использовать транзисторы NPN.
• Помимо этого, транзистор NPN находит множество применений в датчиках температуры, схемах, таких как логарифмические преобразователи и т. Д.

Как работает транзистор NPN?

Для работы NPN-транзистору требуется как обратное, так и прямое смещение. Прямое смещение устанавливается между напряжением эмиттера и эмиттером. Обратное смещение подключено между коллекторным напряжением и коллектором.

Теперь, как n сторона a диод имеет электроны как большинство, а сторона p имеет большинство дырок, все соединения напряжения организованы как прямое и обратное смещение соответственно. Переход базы-эмиттера настроен на обратное смещение, а переход базы-коллектора работает на прямое смещение. Область обеднения этой области эмиттер-база более узкая по сравнению с областью обеднения пересечения коллектор-база.

Поскольку переход имеет обратное смещение (эмиттер), отверстия перетекают от источника питания к переходу N. Затем электрон движется в сторону p. Здесь происходит нейтрализация какого-то электрона. Остальные электроны движутся в сторону n. Падение напряжения относительно эмиттера и базы составляет V_BE как входная сторона.

В эмиттерах N-типа носителями заряда являются в основном электроны. Следовательно, электроны переносятся через эмиттеры N-типа на базу P-типа. Ток будет проходить через эмиттер-базу или переход EB. Этот ток известен как ток эмиттера (Ie). Здесь ток эмиттера (I_E) течет со стороны выхода и течет в двух направлениях; один я_B а другое это я_C. Итак, мы можем написать:

            I_E=I_B+I_C

Однако базовая область относительно тонкая и слегка легированная. Следовательно, большая часть электронов проходит через область базы, и лишь немногие из них рекомбинируют с доступными дырками. Базовый ток минимален по сравнению с током эмиттера. Обычно это до 5% от всего тока эмиттера.

Ток, текущий от остальной части электронов, называется током коллектора (I_C). Я_C сравнительно высока по сравнению с базовым (I_B).

Транзисторная схема NPN

Источник напряжения подключен к транзистору NPN. Клемма коллектора подключается к положительной клемме напряжения питания (В_CC) с использованием сопротивления нагрузки (R_L). Сопротивление нагрузки также можно использовать для уменьшения наибольшего тока, протекающего по цепи.

Клемма базы соединена с клеммой + ve базы, обеспечивающей напряжение (В_B) с сопротивлением R_B. Базовое сопротивление используется для ограничения максимального базового тока (I_B).

Когда транзистор работает, большой ток коллектора проходит через цепь между коллектором и эмиттером. Однако для этого небольшого количества базового тока необходимо протекать к нижнему выводу транзистора.

Схема транзистора NPN

Маркировка представляет собой типичные токи коллектора, базового блока и эмиттера.

Преимущества и недостатки использования транзистора NPN:

Преимущества:

• Небольшой размер.
• Может работать при низком напряжении.
• Очень дешево.
• Низкое выходное сопротивление.
• Долгоиграющий.
• Спонтанные действия.

Минусы:

• Высокая температурная чувствительность.
• Производите низкую энергию и мощность.
• Может быть поврежден при тепловом разгоне.
• Не может работать на высоких частотах.

Транзисторный переключатель NPN

Транзистор работает

• Включен в режиме насыщения
• Выключен в режиме отключения.

Включен в режиме насыщения

• Когда оба перехода находятся в состоянии прямого смещения, к входному напряжению прикладывается достаточно высокое напряжение. Следовательно, транзистор работает как короткое замыкание, поскольку V_CE примерно равно нулю.
• В это время два перехода находятся в состоянии прямого смещения, на входе имеется соответствующее напряжение.
• В этом состоянии ток будет проходить между коллектором и эмиттером. В цепи течет ток.

Выключен в режиме отключения.

• Если два перехода транзисторов имеют обратное смещение, транзистор переходит в состояние ВЫКЛ.
• В этом режиме работы напряжение входного сигнала или базовое напряжение равно нулю.
• Следовательно, сумма V_CC на коллектор действует напряжение.

Режим работы транзистора

Он имеет три режима работы согласно смещению, а именно:

• Активный режим
• Режим отключения
• Режим насыщенности

Режим отключения

• Транзистор работает как разомкнутая цепь.
• В отсечке два перехода имеют обратное смещение.
• Току не будет позволено протекать.

Насыщенный режим

• Транзистор выполнен по замкнутой схеме.
• Оба перехода настроены только на прямое смещение.
• Поскольку напряжение база-эмиттер сравнительно велико, ток проходит от коллектора к эмиттеру.

Активный режим

• В это время транзистор работает как усилитель тока цепи.
• В активном режиме транзистора соединение BE имеет прямое смещение, а переход C -B — обратное смещение.
• Ток проходит между эмиттером и коллектором, и величина тока пропорциональна имеющейся приложенной базе.

Узнать больше об электронике нажмите здесь.

Транзисторы германиевые в категории «Электрооборудование»

Германиевый сплавный транзистор ГТ701А. СССР.

Доставка по Украине

60 грн

Купить

Германиевый транзистор П217А. СССР.

Доставка по Украине

25 грн

Купить

Транзистор германиевый 5NU73

Доставка по Украине

75 грн

Купить

П217Б транзистор германиевый PNP (7,5А 60В) (h31Э >20) 30W

Доставка из г. Киев

21 грн

Купить

Транзистор германиевый гт905а. Новые. В лоте 1 штука!

Доставка из г. Днепр

10 грн

Купить

ГТ905А транзистор германієвий PNP (7А 75В) 6W

Доставка из г. Киев

42 грн

Купить

ГТ906А транзистор германієвий PNP (5А 75В) 6W

Доставка из г. Киев

31.50 грн

Купить

П210А транзистор германієвий PNP (12А 64В) 60W

Под заказ

Доставка по Украине

63 грн

Купить

ГТ402А транзистор германієвий PNP (0.5А 25В) 0.6W

Доставка из г. Киев

29.40 грн

Купить

ГТ701А Германиевый транзистор

Доставка по Украине

90 грн

Купить

П215 транзистор германиевый PNP (5А 70В) (h31Э >20) 30W

Доставка по Украине

от 20 грн

Купить

П210А, П210Б, П210Ш транзистор германиевый PNP.

Доставка из г. Киев

от 55 грн

Купить

1Т906А. ГТ906А. транзистор германієвий NPN (5А 75В) 6W

Доставка по Украине

от 20 грн

Купить

П214А транзистор германієвий PNP (5А 60В) 10W

Доставка из г. Киев

16.80 грн

Купить

П214Г транзистор германієвий PNP (5А 60В) 10W

Доставка из г. Киев

19.74 грн

Купить

Смотрите также

ГТ402Б транзистор германієвий NPN (0.5А 25В) 0.6W

Под заказ

Доставка по Украине

31.50 грн

Купить

ГТ701А транзистор германієвого типу сплавної структури p-n-p (12А 55В) 50W

Доставка из г. Киев

79.80 грн

Купить

ГТ402Д транзистор германієвий NPN (0.5А 25В) 0.6W

Доставка из г. Киев

29.40 грн

Купить

ГТ404Б транзистор германієвий NPN (0.5А 25В) 0.6W

Доставка из г. Киев

29.40 грн

Купить

П217А транзистор германієвий PNP (7,5А 60В) 30W

Доставка из г. Киев

21 грн

Купить

ГТ402В транзистор германієвий NPN (0.5А 40В) 0.6W

Доставка из г. Киев

29.40 грн

Купить

ГТ402И транзистор германієвий NPN (0.5А 40В) 0.6W

Под заказ

Доставка по Украине

29. 40 грн

Купить

1Т906А транзистор германієвий PNP (5А 75В) 6W ( 5-те приймання «воєнка»)

Доставка из г. Киев

42 грн

Купить

ГТ109А

На складе

Доставка по Украине

Купить

ГТ109Б

На складе

Доставка по Украине

Купить

ГТ109Г

На складе

Доставка по Украине

Купить

ГТ109Е

На складе

Доставка по Украине

Купить

На складе

Доставка по Украине

Купить

ГТ346А транзистор германієвий PNP 200 МГц (0,1mА 15В) (h31э: 10-150) 3W Au (ТО18)

Доставка по Украине

23.10 грн

Купить

Транзистор

NPN: 11 фактов, которые вы должны знать! —

Сумали Бхаттачарья

Что такое транзистор NPN?

BJT или биполярный переходной транзистор имеет два основных типа. N-P-N — одна из классификаций BJT. Это трехконтактное устройство, используемое для усиления и коммутации.

Этот транзистор также состоит из трех секций, это

1. B-Base
2. C-Коллектор
3. E-Эмиттер

• Эмиттер NPN используется для подачи носителей заряда к коллектору через базу.
• Область коллектора собирает носители заряда из области эмиттера.
• База транзистора выполняет работу запуска и работает как контроллер, ограничивающий величину тока, который может проходить через эту область.

Примечание:

В отличие от MOSFET, в котором присутствует только один носитель, BJT имеет два типа носителей заряда — мажоритарный и меньший. В случае транзистора NPN электроны являются основными носителями заряда.

И наоборот, в полупроводниках P-типа электронов мало, а дырки действуют как основные носители заряда, и ток будет проходить через них.

Конструкция транзистора n-p-n:

Ниже приведены схематические изображения транзисторов n-p-n.

Транзистор NPN в качестве диода. Транзистор NPN

Эквивалентная схема транзистора NPN.

Можно сказать, что работа n-p-n транзистора аналогична работе двух диодов с p-n переходом, соединенных друг за другом. Эти диоды с PN-переходом называются переходом C-B коллектор-база и переходом B-E база-эмиттер.

Рассмотрение в соответствии с легированием:

• Секция эмиттера сильно легирована. Общее правило состоит в том, чтобы поддерживать минимальную ширину основания среди всех трех терминалов. Поскольку эмиттер сильно легирован, он может выбрасывать носители заряда в базовые области.
• Как упоминалось ранее, база имеет минимальную ширину и минимальное легирование. База пропускает многочисленные носители заряда к коллектору, который переносится от эмиттера.
• Области коллектора для сравнения умеренно легированы и используются для сбора зарядов из базовой области.

Обозначение транзистора NPN Обозначение транзистора NPN

Распиновка транзистора NPN

Как упоминалось ранее, транзистор имеет три вывода. Это – база, коллектор и эмиттер.

Как определить контакт NPN?

• В большинстве конфигураций центральная часть предназначена для базового терминала.
• Вывод, который находится ниже, является коллектором, а остальная часть — выводом эмиттера.
• Если точка не отмечена, все клеммы должны быть идентифицированы по их ориентации или неравномерному зазору между контактами. Здесь центральный штифт является основанием. Ближайший контакт — это эмиттер, а остальные контакты — коллектор.

Применение NPN-транзисторов:

• Обычно NPN-транзистор используется в качестве биполярного транзистора из-за подвижности электронов, поскольку она выше, чем подвижность дырок.
• Они также используются для усиления и переключения сигналов. Они используются в схемах усилителей, то есть в схемах двухтактных усилителей.
• Транзистор NPN используется в схемах пары Дарлингтона для усиления слабых сигналов до значительного масштабирования сигнала.
• Если необходимо потреблять ток, можно использовать транзисторы NPN.
• Помимо этого, транзистор NPN имеет множество применений в датчиках температуры, схемах, таких как логарифмические преобразователи и т. д.

Как работает транзистор NPN?

NPN-транзистору для работы требуется как обратное, так и прямое смещение. Прямое смещение устанавливается между напряжением эмиттера и эмиттером. Обратное смещение подключается между напряжением коллектора и коллектором.

Теперь, поскольку на стороне n диода большую часть составляют электроны, а на стороне p большинство дырок, все соединения напряжения организованы как прямое и обратное смещение соответственно. Переход базы-эмиттера настроен на обратное смещение, а переход базы-коллектора работает на прямое смещение. Область обеднения этой области эмиттер-база более узкая по сравнению с областью обеднения пересечения коллектор-база.

Поскольку переход смещен в обратном направлении (эмиттер), отверстия текут от источника питания к N-переходу. Затем электрон движется в сторону р. Здесь происходит нейтрализация части электрона. Остальные электроны движутся в сторону n. Падение напряжения относительно эмиттера и базы составляет В _BE в качестве входной стороны.

В эмиттерах N-типа носителями заряда в основном являются электроны. Следовательно, электроны переносятся через эмиттеры N-типа на базу P-типа. Ток будет проходить через переход эмиттер-база или EB-переход. Этот ток известен как ток эмиттера (Ie). Здесь эмиттерный ток (I _E ) течет со стороны выхода и течет в двух направлениях; один — I _B , а другой — I _C . Таким образом, мы можем написать

            I _E =I _B +I _C

Однако базовая область относительно тонкая и слегка легированная. Следовательно, в основном электроны будут проходить через область базы, и лишь немногие будут рекомбинировать с имеющимися дырками. Ток базы минимален по сравнению с током эмиттера. Обычно она составляет до 5% от всего тока эмиттера.

Ток, протекающий от остальных электронов, называется током коллектора (I _C ). I _C сравнительно высок по сравнению с базой (I _В ).

Схема транзистора N-P-N

Источник напряжения подключен к транзистору NPN. Клемма коллектора соединяется с клеммой +ve напряжения питания (V _CC ) с помощью нагрузочного сопротивления (R _L ). Сопротивление нагрузки также можно использовать для уменьшения максимального тока, протекающего по цепи.

Клемма базы соединена с клеммой + ve напряжения питания базы (V _B ) с сопротивлением R _Б . Сопротивление базы используется для ограничения максимального тока базы (I _B ).

Когда транзистор открыт, большой ток коллектора проходит через цепь между коллектором и эмиттером. Однако для этого небольшое количество базового тока должно протекать на нижний вывод транзистора.

Цепь транзистора NPN

Маркировка представляет типичные токи коллектора, базы и эмиттера.

Преимущества и недостатки использования транзистора NPN:

Преимущества:

• Маленький размер.
• Может работать при низком напряжении.
• Очень дешево.
• Низкое выходное сопротивление.
• Долговечный.
• Спонтанные действия.

Недостатки:

• Высокая чувствительность к температуре.
• Производит мало энергии и мощности.
• Может быть поврежден во время теплового разгона.
• Не может работать на высоких частотах.

Транзисторный переключатель NPN

Транзистор работает

• Включен в режиме насыщения
• Выключен в режиме отсечки.

Включен в режиме насыщения

• Когда оба перехода находятся в состоянии прямого смещения, к входному напряжению прикладывается достаточно высокое напряжение. Следовательно, транзистор функционирует как короткозамкнутый, так как V _CE приблизительно равен нулю.
• В это время два перехода находятся в состоянии прямого смещения, на входе есть адекватное напряжение.
• В этом состоянии ток будет проходить между коллектором и эмиттером. Ток течет внутри цепи.

Выключается в режиме отключения.

• Если два перехода транзисторов находятся в обратном смещении, транзистор переходит в состояние ВЫКЛ.
• В этом режиме работы напряжение входного сигнала или базовое напряжение равно нулю.
• Следовательно, на коллектор действует суммарное напряжение V _CC .

Режим работы транзистора

Он имеет три режима работы в соответствии с смещением, следующие:

• Активный режим
• Режим отсечения
• Режим насыщения

Режим насыщения

Off Mode

• Транзистор действует как разомкнутая цепь.
• В режиме отсечки два перехода находятся в обратном смещении.
• Ток не будет пропущен.

Режим насыщения

• Транзистор работает как замкнутая схема.
• Оба соединения настроены только на прямое смещение.
• Поскольку напряжение база-эмиттер сравнительно велико, ток проходит от коллектора к эмиттеру.

Активный режим

• В это время транзистор работает как схема усилителя тока.
• В активном режиме транзистора переход BE смещен в прямом направлении, а переход C-B смещен в обратном направлении.
• Ток проходит между эмиттером и коллектором, и величина тока пропорциональна приложенной базе.

Чтобы узнать больше об электронике, нажмите здесь

Что такое транзистор NPN? Конструкция, работа и применение биполярного транзистора

Транзистор NPN – конструкция транзистора биполярного транзистора, работа и применение в качестве инвертора, переключателя и усилителя

устройство называется транзистором. Транзисторы меньше электронных ламп и были изобретены Дж. Барденом и У.Х. Браттейн из Bell Laboratories, США.

Содержание

Что такое транзистор NPN?

Конструкция NPN-транзистора выполняется, как следует из названия, путем взятия полупроводникового материала P-типа и помещения его между двумя полупроводниковыми материалами N-типа. На самом деле слой P-типа тонкий. Этот транзистор имеет терминалы, известные как эмиттер, база и коллектор.

A BJT ( Bipolar Junction Transistor ) представляет собой устройство из двух соединенных друг с другом соединенных PN-переходов диодов, имеющих три клеммы, а именно эмиттер, коллектор и базу.

Название транзистора происходит от « Transfer of Resistance », т.е. он преобразует и передает внутреннее сопротивление от низкого сопротивления цепи эмиттер-база к высокому сопротивлению цепи коллектор-база.

Принципиальная схема транзистора NPN показана на рисунке выше. Напряжение между выводами baes и эмиттера называется V _BE , и оно более положительное на базе, чем на эмиттере, потому что для транзистора NPN потенциал на выводах базы должен быть выше, чем у эмиттера.

Также имеется представление напряжения между коллектором и эмиттером, оно обозначается V _CE , и это напряжение положительно по отношению к эмиттеру. Короче говоря, NPN-транзистор работает, когда вывод коллектора находится под более высоким потенциалом, чем база и эмиттер. Как и PNP-транзистор, этот NPN-транзистор также является устройством, управляемым током.

Транзистор состоит из трех секций из легированных полупроводников. С одной стороны эмиттер, а с другой коллектор, а база находится между ними. Средняя часть называется основанием. Он образует два вышеупомянутых PN-перехода между эмиттером и коллектором.

Эмиттер:

Одна секция, которая поставляет носители заряда, называется эмиттером. Чтобы обеспечить большое количество носителей заряда, эмиттер всегда смещен в прямом направлении по сравнению с базой.

База:

Средняя часть транзистора, образующая два PN-перехода между эмиттером и коллектором, называется базой. Переход база-эмиттер смещен в прямом направлении, что обеспечивает низкое сопротивление цепи эмиттера. Переход база-коллектор смещен в обратном направлении, что обеспечивает высокое сопротивление в цепи коллектора.

Коллектор:

Часть, кроме эмиттера, которая собирает заряды, называется коллектором. Коллектор всегда смещен в обратном направлении.

Идентификацию транзистора можно выполнить с помощью сопротивления диодов, встроенных в NPN-транзистор. Также мы можем использовать знания, которые мы знаем о диодах, для анализа внутренних диодов транзистора.

Клемма эмиттер-база: Между клеммами эмиттер-база установлен диод, поэтому эти две клеммы должны работать как обычный диод и проводить ток только в одном направлении.

Клемма коллектор-база: Диод аналогичен клеммам коллектор-база.

Эти клеммы снова должны действовать как клеммы обычного диода и проводить ток только в одном направлении.

Клеммы эмиттер-коллектор: Клеммы эмиттер-коллектор не соединены внутри и, следовательно, не будут проводить ток ни в одном направлении.

Таблица, показывающая значения сопротивления на различных клеммах транзистора, приведена ниже.

Между клеммами транзисторов		Значения сопротивления
Коллектор	Излучатель	R_высокий
Коллектор	База	R_высокий
Излучатель	Коллектор	R_высокий
Излучатель	База	R_высокий
Основание	Коллектор	R_низкий
Основание	Излучатель	R_низкий

Как и PNP-транзистор, NPN-транзистор имеет три режима работы: отсечку, активную область и область насыщения.

На следующем рисунке показаны символ и контакты NPN-транзистора BC547

 

В следующей таблице показаны точки измерения и результаты NPN-транзистора BC 547 при проверке и измерении значений NPN-транзистора с помощью цифрового мультиметра.

BC 547 НПН	Точки измерения	Результат
	1-2	0,717 В постоянного тока
	1-2	ПР
	1-3	ПР
	1-3	ПР
	2-3	ПР
	2-3	0,711 В постоянного тока

Смещение и работа транзистора NPN

Работа транзистора NPN сложнее, чем транзистора PNP. Транзистор находится в выключенном состоянии, если; напряжения на базе и эмиттере одинаковы. Когда базовое напряжение становится выше напряжения эмиттера, устройство переходит во включенное состояние.

Во включенном состоянии имеется достаточная разность напряжений, при этом базовая клемма находится выше, возникает поток электронов, генерируемых от коллектора к эмиттеру, который, в свою очередь, вызывает протекание тока от эмиттера к коллектору. В этом транзисторе, в зависимости от работы, мы можем разделить три его вывода на входные и выходные порты. Входной терминал — это базовый терминал, а выходной терминал — это область коллектор-эмиттер.

Напряжение на выводе коллектора должно быть больше, чем на выводе эмиттера, и должно быть положительным по отношению к напряжению эмиттера транзистора, это обеспечивает протекание тока между эмиттером и коллектором. Также имеется положительное падение потенциала на переходе база-эмиттер, что неудивительно при падении напряжения на кремниевом диоде, т. е. 0,7 В.

Необходимо учитывать это падение напряжения, поэтому разница между базовым напряжением и напряжением в области коллектор-эмиттер должна быть более 0,7 В. Если это учитывать, то транзистор работать не будет.

Чтобы использовать NPN-транзистор в качестве усилителя сигнала, он должен работать в активной области. В конфигурации, где эмиттер имеет общее соединение, общий ток транзистора определяется как отношение тока коллектора к току базы, и это отношение называется коэффициентом усиления по постоянному току.

Не имеет единиц измерения, так как представляет собой отношение двух текущих значений. Это отношение обозначается символом и обозначается β. Максимальное значение коэффициента усиления по постоянному току обычно около 200. Существует еще одна величина, которая определяется отношением тока коллектора к току эмиттера. Это отношение обозначается символом и обозначается буквой α. Это значение обычно равно единице, потому что ток коллектора почти равен току эмиттера.

Ток транзистора

Следующее уравнение показывает соотношение между током эмиттера, током базы и током коллектора в смещенном транзисторе.

I _E  = I _B  + I _C

Где:

• I _E Emitter = 90
• I _B = базовый ток
• I _C = Ток коллектора

Показывает, что ток эмиттера равен сумме тока базы и тока коллектора. Значение тока база-эмиттер составляет 2-5%, а ток коллектора почти 9%.5 – 98%. Вот почему ток базы и коллектора равен току эмиттера.

Уравнение коэффициента усиления транзистора также можно записать следующим образом, используя закон Кирхгофа.

• I _E + (- I _B ) + (-I _C ) = 0

или

• I _E – I _B – I _C = 0

или

• I _B  = I _E – I _С

или

• I _C  = I _E – I _B

или

• I _E  = I _B  + I _C

Коэффициент усиления транзистора, коэффициент усиления по току, коэффициент усиления по напряжению и коэффициент усиления по мощности (α, β и γ)

• Коэффициент усиления транзистора

Коэффициент усиления транзистора известен как соотношение между выходом и входом схемы.

Коэффициент усиления транзистора = выход/вход

• Коэффициент усиления по току:

Отношение между током коллектора и током эмиттера известно как коэффициент усиления по току транзистора, представленный греческим символом alpha « α» или h _FE

Коэффициент усиления по току; α _DC = A _I = -i _C / I _E = I _OUT / I _в

или

α _DC =

α _DC =

α _DC =

α _DC

2 или

α 119 C / I _E = Ток коллектора / Ток эмиттера

Постоянный ток, записанный буквой « α» , предназначен для значений постоянного тока. Чем больше значение α, тем лучше будет транзистор, поскольку он показывает качество транзистора.

α _DC можно записать как просто « α» , и он известен как коэффициент передачи прямого тока или коэффициент усиления, который также представлен как h _FB . В h _FB буква «F» представляет «вперед», а «B» представляет «общую базу», где альфа (α) обычно получается из схем с общей базой транзистора.

The AC alpha ( α _AC ) of a transistor:

α _AC = ΔI _C / ΔI _E = Change in Collector Current / Change in Emitter Current

α _AC также известен как коэффициент усиления короткого замыкания транзистора, который может быть представлен как h _fb .

Полезно знать:

• h _FB = DC alpha α _DC
• ч _фб = AC альфа α _АС

Кроме того, соотношение между постоянным током коллектора и постоянным током базы известно как коэффициент усиления по току, который обозначается греческим символом Beta « β ».

β _DC = -I _C / -I _B = I _C / I _B 

or

I _C = βI _B

Он также известен как коэффициент прямой передачи постоянного тока с общим эмиттером, представленный H _ФЭ .

We use AC beta “ β _AC ” when analyzing a transistor for AC operations

β _AC = ΔI _C / ΔI _B

β _AC can быть также представлен h _fe .

Наконец, отношение между током эмиттера и током базы в общем коллекторе также известно как коэффициент усиления по току и обозначается греческим символом Гамма «γ»

γ = I _E / I _B

или

Установление значения I _E в вышеуказанном уравнении из «I _E = I _C + I _B «

_C + I _B « = _C + I _B « = I _C + I _B » γ = β +1

• Усиление напряжения

Отношение между входным и выходным напряжением известно как коэффициент усиления транзистора по напряжению.

Коэффициент усиления по напряжению = A _В = α I _E R _CB / I _E R _EB

Усиление напряжения = A _V = напряжение через R _CB / Напряжение в R _EB

или

A _V = 65656666666666666666.

или

A _v = 656566666.

или

A _v = 656566 3

или

A _v . _CB / R _EB )

или

A _V = V _OUT / V _IN

• Усиление мощности

Коэффициент усиления мощности транзистора можно рассчитать по следующему уравнению.

Увеличение мощности = A _P = P _OUT / P / _в

A _P = α ² x A _R

, где:

• A

  , где:

  • A

    , где:

    • A

      , где:

      • A

        , где:

        • A

          0

          . Где

        • A _R

          . Увеличение мощности

        • α = коэффициент усиления по току
        • A _R = усиление сопротивления

        Общие выражения для связи между альфа, бета и гамма (α β и γ) приведены ниже:

        • α = β / ( β + 1 )
        • β = α / (1-α)
        • γ = β +1
        Кривая характеристик и области работы транзистора NPN

        В основном существует четыре области работы транзистора BJT, а именно:

        • Активная область
        • Область отсечки
        • Область насыщения
        • Область разбивки

        Активный регион: Это известно как нормальная работа транзистора. Или область между областью насыщения и разбивки является известной активной областью.

        Область отсечки: Область, в которой значение тока базы I _B становится равным нулю, а первая (или нижняя) кривая известна как область отсечки транзистора. В этой области и диод эмиттер-база, и диод коллектор-база становятся и работают в обратном смещении.

        Область насыщения : В этой области и диод эмиттер-база, и диод-коллектор-база становятся и работают в прямом смещении. Это начальный наклон (или почти перпендикулярный) участок вблизи начала координат (на кривых), когда начальное напряжение увеличивается от нуля до 1 и так далее.

        Область пробоя:

        Когда напряжение коллектора превышает номинальное значение, это приводит к пробою коллекторного диода. По этой причине транзистор не следует эксплуатировать в зоне пробоя, так как это повредит и разрушит схему транзистора.

        График между током коллектора и напряжением коллектор-эмиттер при изменении тока базы называется выходной характеристикой биполярного транзистора. На рисунке ниже показаны кривые выходных характеристик транзистора NPN.

        Транзистор открыт, когда через вывод базы проходит небольшой ток, а через вывод эмиттера малое положительное напряжение. В противном случае транзистор выключен. Это отражено и на графике. Ток коллектора зависит от напряжения коллектора только до тех пор, пока напряжение коллектора не достигнет уровня 1 В.

        Существует также прямая линия, соединяющая точки A и B. Эта прямая линия называется «линия динамической нагрузки». Эта линия соединяет точки, где V _CE = 0 и Ic = 0. Прямая линия и область вокруг нее — активная область транзистора.

        Учитывая ток базы и напряжение коллектора, характеристики конфигурации с общим эмиттером используются для расчета тока коллектора.

        Конфигурация NPN с общим эмиттером Транзистор

        Существует три возможных конфигурации транзистора, и одна из них — конфигурация с общим эмиттером. Схемы, в которых используется конфигурация с общим эмиттером, обычно используются в усилителях напряжения. Как следует из названия, мы берем один из трех выводов, в данном случае эмиттер, как общий. Этот общий вывод будет действовать как вход и выход для транзистора.

        Усиление напряжения, достигаемое при использовании схемы с общим эмиттером, может быть выполнено только за один шаг. Поэтому эти схемы также называют однокаскадными схемами усилителей с общим эмиттером. Входные клеммы, как мы обсуждали ранее, — это базовая клемма, коллектор — выходная клемма.

        Эмиттер остается общим терминалом. Процесс усиления начинается со смещения перехода база-эмиттер вперед. Это означает, что на клемме базы положительный потенциал больше, чем на клемме эмиттера. Этот процесс позволит нам управлять током, протекающим через транзистор.

        Так как требуемый выход должен иметь усиление, мы используем усилитель с общим эмиттером, который имеет очень высокий коэффициент усиления, даже если выход инвертирован. Из-за зависимости характеристик диода от условий окружающей среды на коэффициент усиления очень сильно влияют окружающая температура и ток смещения.

        Это наиболее часто используемая конфигурация транзистора NPN, так как он имеет очень низкий выходной импеданс, а также обеспечивает высокий входной импеданс. Эта конфигурация также имеет очень высокий коэффициент усиления по мощности и напряжению.

        Типичное значение коэффициента усиления по току для этой конфигурации составляет около 50. Эта конфигурация обычно используется там, где требуется усиление низких частот. Радиочастотные цепи также используют эту конфигурацию. Конфигурация усилителя с общим эмиттером показана ниже.

        Транзистор NPN в схемах усиления

        Аналогично двухтактной транзисторной схеме. Хотя все конфигурации двухтактного усилителя технически можно назвать двухтактным усилителем, только усилитель класса B является фактическим двухтактным усилителем. В отличие от усилителя класса A, усилитель класса B имеет два транзистора для двухтактного электрического действия, один из которых — NPN, а другой — PNP.

        Каждый транзистор будет работать в течение половины цикла ввода, производя необходимый вывод. Это повышает эффективность усилителя класса B во много раз по сравнению с усилителем класса A. Угол проводимости для этого усилителя составляет 180 градусов, потому что каждый транзистор работает только на одну половину.

        Транзистор NPN в качестве переключателя и инвертора

        в цифровой логической схеме транзистор BJT работает в области насыщения и отсечки, поскольку в логических схемах напряжение смещения не подается на базу транзистора. Таким образом, низкое или высокое выходное напряжение является усилением, которое можно использовать для переключения в этих цифровых логических схемах.

        На следующей схеме показана схема инвертора NPN, используемая для переключения.

        Это ясно показывает, что на базе нет входного напряжения смещения, а есть прямоугольная форма сигнала на входе через резистор, подключенный последовательно к базе транзистора NPN, который работает как инвертор.

        Схема показывает, что и V _CC , и входное значение высокого уровня si +5V, где напряжение между коллектором и эмиттером V _CE является выходным напряжением.

        Когда входное напряжение высокое, т.е. +5В:

        • Переход база-эмиттер имеет прямое смещение.
        • Ток течет к базе через последовательный резистор R _B .
        • Значение R _B и R _C обеспечивает ток I _B , который помещает цепь, т.е. транзистор работает в области положения.

        Другими словами, когда на входе инвертора высокий уровень «+5В», транзистор насыщается и его выход низкий «≈0В». Когда на входе инвертора низкий уровень, транзистор отключается, а на его выходе высокий уровень. короче

        • В насыщенной области включено
        • В области отсечки «ВЫКЛ.».

        Как показано на входе и выходе схемы, т. е. когда вход низкий, выход высокий, поэтому он также известен как схема инвертора BJT.

        Приведенное выше объяснение операций включения и выключения схемы транзисторного инвертора аналогично замыканию и размыканию переключателя, подключенного между коллектором и эмиттером. Вот почему схема транзисторного инвертора также известна как транзисторный переключатель.

        Когда транзистор находится в режиме насыщения, напряжение между коллектором и эмиттером равно нулю, как и напряжение на замкнутом или включенном переключателе, а величина тока максимальна.

        Аналогично, в области отсечки (когда транзистор открыт или выключен), значение тока, протекающего от коллектора к эмиттеру, становится равным нулю, как и при открытом или выключенном переключателе, а напряжение на переключателе максимально.

        Работа схемы ВКЛ-ВЫКЛ зависит от значений входных напряжений, т.е. когда

        • Высокое входное напряжение = +5 В = переключатель включен
        • Низкое входное напряжение = 0 В = переключатель выключен

        На следующем рисунке показана операция переключения в областях отсечки и насыщения BJT (транзистора NPN).

        Применение транзисторов NPN
        • В основном используются для коммутации.