Transistor NPN: 11 fatti che dovresti sapere!

Cos'è un transistor NPN?

Il transistor BJT o a giunzione bipolare ha due tipi principali. N-P-N è una delle classificazioni del BJT. È un dispositivo a tre terminali e viene utilizzato per l'amplificazione e la commutazione.

Anche questo transistor è composto da tre sezioni

1. Base B
2. C- Collezionista
3. E-Emitter

• L'emettitore NPN viene utilizzato per fornire portatori di carica al collettore attraverso la base.
• L'area Collector raccoglie i portatori di carica dalla regione dell'emettitore.
• La base del transistor svolge il compito di trigger e funziona come controller per limitare la quantità di corrente che sarà consentita per attraversare questa regione.

Nota:

A differenza di un MOSFET in cui è presente un solo portatore, il BJT ha due tipi di portante di carica: Maggioranza e Minoranza. Nel caso del transistor NPN, gli elettroni sono il portatore di carica maggioritario.

Al contrario, nei semiconduttori di tipo P, gli elettroni non sono molto disponibili e il buco funge da portatore di carica maggioritario e la corrente verrà trasportata a causa loro.

costruzione del transistor npn:

Di seguito sono riportate le rappresentazioni schematiche dei transistor npn.

Il circuito equivalente del transistor NPN.

Possiamo dire che il funzionamento di un transistor n-p-n è simile al funzionamento di 2 diodi a giunzione p-n collegati uno dopo l'altro. Questi diodi di giunzione PN sono definiti giunzione C-B base-collettore e giunzione B-E base-emettitore.

Considerazioni come da doping:

• La sezione dell'emettitore è una sezione fortemente drogante. La regola generale è mantenere la larghezza della base minima tra tutti e tre i terminali. Poiché l'emettitore è fortemente drogato, può sparare portatori di carica nelle regioni di base.
• Come accennato in precedenza, la base ha la larghezza minima e ha anche il drogaggio minimo. La base passa numerosi portatori di carica al collettore, che viene trasportato dall'emettitore.
• Le regioni del collettore sono in confronto moderatamente drogate e utilizzate per raccogliere le cariche dalla regione di base.

Simbolo del transistor NPN

Pinout transistor NPN

Come accennato in precedenza, un transistor ha tre terminali. Sono: base, collettore ed emettitore.

Come identificare il Pin NPN?

• Nella maggior parte delle configurazioni, la parte centrale è per il terminale di base.
• Il pin che si trova sotto questo è un collettore, e anche il resto di uno è il pin emettitore.
• Quando il punto non è contrassegnato, tutti i terminali devono essere identificati utilizzando il loro orientamento o uno spazio terminale irregolare tra i pin. Qui il perno centrale è la base. Il pin più vicino è l'emettitore e il pin rimanente è un terminale di raccolta.

Applicazioni dei transistor NPN:

• Di solito, il transistor NPN viene utilizzato come transistor bipolare a causa della mobilità degli elettroni, poiché è superiore alla mobilità delle lacune.
• Questi sono anche usati per amplificare e commutare i segnali. Questi sono usati nei circuiti dell'amplificatore, cioè circuiti amplificatori push-pull.
• Il transistor NPN viene utilizzato nei circuiti a coppia Darlington per amplificare i segnali deboli per aumentarne significativamente il segnale.
• Se è necessario assorbire corrente, è possibile utilizzare anche transistor NPN.
• Oltre a questi, il transistor NPN ha molte applicazioni in sensori di temperatura, circuiti come convertitori logaritmici, ecc.

Come funziona un transistor NPN?

Il transistor NPN necessita sia della polarizzazione inversa che di quella diretta per funzionare. La polarizzazione diretta viene stabilita tra la tensione dell'emettitore e l'emettitore. La polarizzazione inversa è collegata tra la tensione del collettore e il collettore.

Ora, come lato n di a diodo ha gli elettroni in maggioranza e il lato p ha i buchi in maggioranza, tutte le connessioni di tensione vengono organizzate di conseguenza come polarizzazione diretta e inversa. La giunzione base-emettitore è impostata come polarizzazione inversa e la giunzione base collettore funziona come polarizzazione diretta. La regione di svuotamento di questa area emettitore-base è più stretta rispetto all'area di svuotamento dell'intersezione collettore-base.

Poiché la giunzione è polarizzata inversamente (emettitore), i fori scorrono dall'alimentazione alla giunzione N. Quindi l'elettrone si sposta verso il lato p. Qui avviene la neutralizzazione di alcuni elettroni. Il resto degli elettroni si sposta verso il lato n. La caduta di tensione rispetto all'emettitore e alla base è V_BE come lato di ingresso.

Negli emettitori di tipo N, il portatore di carica è costituito principalmente da elettroni. Quindi, gli elettroni vengono trasportati attraverso emettitori di tipo N su una base di tipo P. Una corrente verrà trasportata attraverso la base emettitore o la giunzione E-B. Questa corrente è nota come corrente di emettitore (Ie). Qui la corrente dell'emettitore (I_E) scorre dal lato di uscita e scorre in due direzioni; uno sono io_B e l'altro sono io_C. Quindi possiamo scrivere

            I_E=I_B+I_C

Tuttavia, l'area di base è relativamente sottile e leggermente drogata. Quindi, la maggior parte degli elettroni passerà attraverso l’area di base e solo pochi si ricombineranno con le lacune disponibili. La corrente di base è minima rispetto alla corrente dell'emettitore. Di solito, rappresenta fino al 5% dell'intera corrente dell'emettitore.

La corrente che fluisce dal resto degli elettroni è detta corrente di collettore (I_C). L'io_C è relativamente alto se confrontato con la base (I_B).

Circuito transistor NPN

La sorgente di tensione è collegata al transistor NPN. Il terminale del collettore è unito al terminale +ve della tensione di alimentazione (V_CC) utilizzando una resistenza di carico (R_L). La resistenza di carico può essere utilizzata anche per ridurre la maggior quantità di corrente che scorre attraverso il circuito.

Il terminale della base è unito al terminale +ve della base e fornisce tensione (V_B) con resistenza R_B. La resistenza di base viene utilizzata per limitare la corrente di base massima (I_B).

Quando il transistor è in funzione, nel circuito tra il collettore e l'emettitore passa una grande corrente di collettore. Tuttavia, per quella piccola quantità di corrente di base deve fluire al terminale inferiore del transistor.

Le marcature rappresentano le correnti tipiche di collettore, base ed emettitore.

Vantaggi e svantaggi dell'utilizzo di un transistor NPN:

vantaggi:

• Di piccole dimensioni.
• Può funzionare in bassa tensione.
• Molto a buon mercato.
• Bassa impedenza di uscita.
• Di lunga durata.
• Azioni spontanee.

svantaggi:

• Sensibilità alle alte temperature.
• Produrre bassa energia e potenza.
• Può subire danni durante una fuga termica.
• Non può essere utilizzato alle alte frequenze.

Interruttore a transistor NPN

Il transistor funziona

• Acceso in modalità saturazione
• Spento in modalità cut-off.

Acceso in modalità saturazione

• Quando entrambe le giunzioni sono nella condizione di polarizzazione diretta, alla tensione di ingresso viene applicata una tensione sufficientemente elevata. Quindi, il transistor funziona come un cortocircuito come V_CE è circa zero.
• In quel momento due giunzioni sono nello stato di polarizzazione diretta, in ingresso è presente una tensione adeguata.
• In questo stato, la corrente passerà tra collettore ed emettitore. La corrente scorre all'interno del circuito.

Spento in modalità cut-off.

• Se le due giunzioni dei transistor sono in polarizzazione inversa, il transistor passa allo stato OFF.
• Durante questa modalità di funzionamento, la tensione del segnale di ingresso o la tensione di base è zero.
• Di conseguenza, il totale V_CC la tensione agisce sul collettore.

Modalità operativa del transistor

Ha tre modalità di funzionamento in base al bias, sono le seguenti:

• Modalità attiva
• Modalità cut-off
• Modalità saturazione

Modalità Cut-off

• Il transistor agisce come un circuito aperto.
• In cut-off, le due giunzioni sono in polarizzazione inversa.
• La corrente non potrà fluire attraverso.

Modalità saturazione

• Il transistor funziona come un circuito chiuso.
• Entrambe le giunzioni sono configurate solo in polarizzazione diretta.
• Poiché la tensione base-emettitore è relativamente elevata, la corrente passa dal collettore all'emettitore.

Modalità attiva

• In questo tempo, il il transistor funziona come un amplificatore di corrente circuito.
• Nella modalità attiva del transistor, la giunzione BE è polarizzata in avanti e la giunzione C -B è polarizzata inversa.
• La corrente passa tra emettitore e collettore e la quantità di corrente è proporzionale alla base applicata presente.

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Soumali Bhattacharya

Ciao, sono Soumali Bhattacharya. Ho fatto il Master in Elettronica.
Attualmente sono investito nel campo dell'elettronica e della comunicazione.
I miei articoli si concentrano sulle principali aree dell'elettronica di base in un approccio molto semplice ma informativo.
Sono uno studente brillante e cerco di mantenermi aggiornato con tutte le ultime tecnologie nel campo dei domini dell'elettronica.

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