Транзистор 2N3904, NPN, 60V, 0.2A, корпус TO-92

Описание товара Транзистор 2N3904, NPN, 60V, 0.2A, корпус TO-92

Транзистор 2N3904, NPN, 60V, 0.2A, корпус TO-92 от интернет-магазина Electronoff — уникальный, качественный радиокомпонент. Биполярные транзисторы применяются в различных современных цифровых и аналоговых устройствах. Наиболее часто биполярные транзисторы применяют в радиоприемниках, телевизорах и передающих устройствах. А все благодаря уникальным свойствам этих радиокомпонентов.

Технические характеристики

• Тип транзистора: NPN
• Рабочее напряжение: 60V
• Рабочий ток: 0.2A
• Тип корпуса: TO-92

Особенности транзисторов 2N3904, NPN, 60V, 0.2A, корпус TO-92
Современные биполярные транзисторы являются отличными, функциональными и качественными радиокомпонентами. Биполярные транзисторы применяются в современных аналоговых и цифровых устройствах. Довольно часто их можно встретить схемах современных радиоприемников, а также в телевизорах, различных усилителях сигнала, в радиопередатчиках и прочих устройствах.

Устройство современных транзисторов
Биполярные транзисторы имеют довольно простое устройство — практически все транзисторы производят из кремниевых кристаллов. Транзистор состоит из трех слоев полупроводника, к каждому из которых подключен электрод. Как правило средний электрод является базой, а два остальных — эмиттером и коллектором.
Свойства транзистора зависят от свойств полупроводниковых слоев, материала, формы и прочих факторов. Собственно от этого зависит и размер транзисторов и тип их корпуса.

Режимы работы биполярных транзисторов
Биполярные транзисторы имеют несколько режимов работы:

• В нормальном режиме работы переход транзистора эмиттер-база открыт, а вот переход коллектор-база закрыт.
• Если же переходы транзистора будут открыты в обратном порядке — эмиттер-база закрыт, а коллектор-база открыт, то получим инверсный активный режим.
• Если оба перехода открыты и направлены к базе, такой режим называют режимом насыщения. При этом, токи насыщения эмиттера и коллектора направлены к базе.
• Существует так называемый режим отсечки, при котором переход коллектора смещается обратно, а на переход эмиттера будет подаваться как прямое, так и обратное смещение напряжения.
• В барьерном режиме транзистор будет работать как своеобразный диод. Чтобы активировать такой режим работы транзистора, перед эмиттером или коллектором устанавливают резистор.

Правила безопасности при работе с биполярными резисторами
Биполярные транзисторы могут работать в цепях с довольно высоким напряжением, поэтому необходимо соблюдать элементарные правила безопасности. Не прикасайтесь к контактам транзистора включенного в высоковольтную сеть.

Если вы меняете испорченный транзистор на новый, внимательно проследите за тем, чтобы параметры нового компонента были аналогичны таковым у старого. Особенно если вы берете не такой же компонент, а его аналог.

Ну и конечно всегда нужно учитывать как параметры электросети, так и самого транзистора. Если через цепь будет протекать 100 вольт, а транзистор будет рассчитан максимум на 90, он может просто сгореть.

Принцип работы npn транзистора — Яхт клуб Ост-Вест

Биполярные транзисторы: устройство, принцип и режимы работы, схема включения, применение, основные параметры

Основной функцией биполярного транзистора (БТ) является увеличение мощности входного электрического сигнала. Эти полупроводниковые радиокомпоненты появились, как альтернатива электровакуумных триодов, и со временем практически вытеснили их из отрасли. Справедливости ради заметим, что лампы применяются и до сих пор, но в очень и очень узком сегменте аппаратуры специального назначения. В массовой же радиотехнике используются, в основном, транзисторы – биполярные и их ближайшие «родственники» полевые.

Ключевое преимущество этих элементов состоит в миниатюрности. Электровакуумный усилитель со схожими характеристиками оказывается в несколько раз крупнее биполярного транзистора. Вследствие этого применение БТ в радиоэлектронике приводит к существенному уменьшению габаритных размеров конечной радиотехнической продукции.

Биполярным данный транзистор называется из-за того, что в физических процессах, протекающих во время его функционирования, участвуют оба типа носителей заряда – и электроны, и дырки. Это оказывает влияние на принцип управления выходным сигналом. В биполярных транзисторах выходными параметрами управляет ток, а не электрическое поле, как в полевых (униполярных).

Устройство биполярного транзистора.

Этот полупроводниковый триод состоит из 3 частей – эмиттера, коллектора и базы. Таким образом, ключевыми элементами биполярного транзистора являются два p-n-перехода, а не один, как в полевых. Эмиттер исполняет функцию генератора носителей заряда, которые формируют рабочий ток, стекающий в приёмник – коллектор. База необходима для подачи управляющего напряжения.

Если рассматривать плоскую модель БТ, то радиокомпонент представляет собой две области с p- или n-проводимостью (эмиттер и коллектор), разделённые тонким слоем полупроводника с проводимостью обратного знака (база). Полупроводниковый кристалл со стороны коллектора физически крупнее. Такое соотношение обеспечивает правильную работу биполярного транзистора.

В зависимости от типа проводимости эмиттера, коллектора и базы различают PNP- и NPN-транзисторы. В принципе, они функционируют одинаково с той лишь разницей, что к ним прикладываются напряжения разной полярности. Выбор того или иного вида БТ определяется особенностями конкретных радиотехнических устройств.

Принцип работы биполярного транзистора.

При подключении эмиттера и коллектора к источнику питания создаются почти все условия для протекания тока. Однако свободному перемещению носителей заряда препятствует база, и для устранения этой помехи на неё подаётся напряжение смещения. В базовом слое полупроводника возникают физико-химические процессы электронно-дырочной рекомбинации, в результате которой через базу начинает течь небольшой ток. В результате p-n-переходы открывают путь потоку носителей заряда от эмиттера к коллектору.

Если ток, протекающий через базу, меняется по какому-то закону, то точно так же изменяется и мощный ток между эмиттером и коллектором. Следовательно, мы получаем на выходе биполярного транзистора такой же сигнал, как и на базе, но с более высокой мощностью. В этом и состоит усилительная функция биполярного транзистора.

Режимы работы.

Существует 4 режима, в одном из которых может работать биполярный транзистор. В этот список входят следующие:

1. отсечка;
2. активный режим;
3. насыщение;
4. барьерный режим.

Существует ещё так называемый инверсный режим, но он на практике не используется и интересен только при теоретических исследованиях поведения полупроводников. Поэтому опишем подробнее только четыре первых.

1. Отсечка.

В том случае, если разность потенциалов между эмиттером и базой ниже некоторого значения (примерно 0.6 Вольт), то база-эмиттерный p-n-переход оказывается закрытым, поскольку ток базы не возникает. В связи с этим коллекторный ток не протекает по той причине, что в базовом слое отсутствуют свободные электроны. Таким образом, транзистор переходит в состояние отсечки и сигнал не усиливает. Этот режим используется в цифровых схемах, когда БТ работает как ключ в положении «разомкнуто».

2. Активный режим.

В этом режиме радиокомпонент усиливает сигнал, то есть исполняет свою основную функцию. На базу подаётся разность потенциалов, которая открывает база-эмиттерный p-n-переход. Как следствие, в транзисторе начинают протекать токи коллектора и базы. Значение коллекторного тока вычисляется как арифметическое произведение величины тока базы и коэффициента усиления.

3. Насыщение.

В этот режим биполярный транзистор входит при увеличении тока базы до некоего предельного значения, при котором p-n-переходы полностью открываются. Значение тока, протекающего через БТ при его насыщении, зависит лишь от питающего напряжения и величины нагрузки в коллекторной цепи. В данном режиме входной сигнал не усиливается, ведь коллекторный ток не воспринимает изменений тока базы. Способность транзистора к переходу в насыщение используется в цифровой технике, когда БТ играет роль ключа в замкнутом положении.

4. Барьерный режим.

Здесь транзистор работает как диод с последовательно включённым резистором. Для этого базу напрямую или через малоомное сопротивление соединяют с коллектором. В данном режиме триоды хорошо показывают себя в высокочастотных устройствах. Кроме того, использование транзистора в барьерном режиме целесообразно на реальном производстве для снижения общего количества комплектующих.

Схемы включения биполярных транзисторов.

Полупроводниковый триод может включаться в электрическую цепь по одной из трёх схем – с общим эмиттером, с общим коллектором и с общей базой. В зависимости от способа подключения различаются электрические параметры транзистора, что определяет выбор схемы в каждом конкретном случае.

При включении биполярного транзистора с общим эмиттером достигается максимальное усиление входного сигнала. Благодаря этому данная схема в усилительных каскадах применяется чаще всего.

Схема с общим коллектором по-другому называется эмиттерным повторителем. Это связано с тем, что разность потенциалов на коллекторе и эмиттере оказываются практически равными. При таком включении наблюдаются большое усиление по току, высокое входное сопротивление и совпадение фаз входного и выходного сигналов. Вследствие этого эмиттерные повторители используются в согласующих и буферных усилителях.

При включении БТ по схеме с общей базой отсутствует усиление по току, но значительным оказывается усиление по напряжению. Особенностью данного способа является малое влияние транзистора на сигналы высокой частоты. Это делает схему с общей базой предпочтительной для использования в устройствах СВЧ.

Основные параметры биполярных транзисторов:

1. Максимально допустимый постоянный ток коллектора;
2. Максимальное напряжение между коллектором и эмиттером при заданном токе коллектора и сопротивлении в цепи база-эмиттер;
3. Максимальное напряжение между коллектором и эмиттером при заданном токе коллектора и токе базы, равным нулю;
4. Максимальное напряжение коллектор-база при заданном токе коллектора и токе эмиттера, равным нулю;
5. Максимально допустимое постоянное напряжение эмиттер-база при токе коллектора, равном нулю;
6. Максимально допустимая постоянная мощность, рассеивающаяся на коллекторе;
7. Статический коэффициент передачи тока;
8. Напряжение насыщения между коллектором и эмиттером;
9. Обратный ток коллектора. Ток через коллекторный переход при заданном обратном напряжении коллектор-база и разомкнутом выводе эмиттера;
10. Обратный ток эмиттера. Ток через эмиттерный переход при заданном обратном напряжении эмиттер-база и разомкнутом выводе коллектора;
11. Граничная частота коэффициента передачи тока;
12. Коэффициент шума;
13. Емкость коллекторного перехода;
14. Максимально допустимая температура перехода.

Предисловие

Поскольку тема транзисторов весьма и весьма обширна, то посвященных им статей будет две: отдельно о биполярных и отдельно о полевых транзисторах.

Транзистор, как и диод, основан на явлении p-n перехода. Желающие могут освежить в памяти физику протекающих в нем процессов здесь или здесь.

Необходимые пояснения даны, переходим к сути.

Транзисторы. Определение и история

Транзистор — электронный полупроводниковый прибор, в котором ток в цепи двух электродов управляется третьим электродом. (tranzistors.ru)

Первыми были изобретены полевые транзисторы (1928 год), а биполярные появилсь в 1947 году в лаборатории Bell Labs. И это была, без преувеличения, революция в электронике.

Очень быстро транзисторы заменили вакуумные лампы в различных электронных устройствах. В связи с этим возросла надежность таких устройств и намного уменьшились их размеры. И по сей день, насколько бы «навороченной» не была микросхема, она все равно содержит в себе множество транзисторов (а также диодов, конденсаторов, резисторов и проч.). Только очень маленьких.

Кстати, изначально «транзисторами» называли резисторы, сопротивление которых можно было изменять с помощью величины подаваемого напряжения. Если отвлечься от физики процессов, то современный транзистор тоже можно представить как сопротивление, зависящее от подаваемого на него сигнала.

В чем же отличие между полевыми и биполярными транзисторами? Ответ заложен в самих их названиях. В биполярном транзисторе в переносе заряда участвуют и электроны, и дырки («бис» — дважды). А в полевом (он же униполярный) — или электроны, или дырки.

Также эти типы транзисторов разнятся по областям применения. Биполярные используются в основном в аналоговой технике, а полевые — в цифровой.

И, напоследок: основная область применения любых транзисторов — усиление слабого сигнала за счет дополнительного источника питания.

Биполярный транзистор. Принцип работы. Основные характеристики

Биполярный транзистор состоит из трех областей: эмиттера, базы и коллектора, на каждую из которых подается напряжение. В зависимости от типа проводимости этих областей, выделяют n-p-n и p-n-p транзисторы. Обычно область коллектора шире, чем эмиттера. Базу изготавливают из слаболегированного полупроводника (из-за чего она имеет большое сопротивление) и делают очень тонкой. Поскольку площадь контакта эмиттер-база получается значительно меньше площади контакта база-коллектор, то поменять эмиттер и коллектор местами с помощью смены полярности подключения нельзя. Таким образом, транзистор относится к несимметричным устройствам.

Прежде, чем рассматривать физику работы транзистора, обрисуем общую задачу.

Она заключаются в следующем: между эмиттером и коллектором течет сильный ток (ток коллектора), а между эмиттером и базой — слабый управляющий ток (ток базы). Ток коллектора будет меняться в зависимости от изменения тока базы. Почему?
Рассмотрим p-n переходы транзистора. Их два: эмиттер-база (ЭБ) и база-коллектор (БК). В активном режиме работы транзистора первый из них подключается с прямым, а второй — с обратным смещениями. Что же при этом происходит на p-n переходах? Для большей определенности будем рассматривать n-p-n транзистор. Для p-n-p все аналогично, только слово «электроны» нужно заменить на «дырки».

Поскольку переход ЭБ открыт, то электроны легко «перебегают» в базу. Там они частично рекомбинируют с дырками, но большая их часть из-за малой толщины базы и ее слабой легированности успевает добежать до перехода база-коллектор. Который, как мы помним, включен с обратным смещением. А поскольку в базе электроны — неосновные носители заряда, то электирическое поле перехода помогает им преодолеть его. Таким образом, ток коллетора получается лишь немного меньше тока эмиттера. А теперь следите за руками. Если увеличить ток базы, то переход ЭБ откроется сильнее, и между эмиттером и коллектором сможет проскочить больше электронов. А поскольку ток коллектора изначально больше тока базы, то это изменение будет весьма и весьма заметно. Таким образом, произойдет усиление слабого сигнала, поступившего на базу. Еще раз: сильное изменение тока коллектора является пропорциональным отражением слабого изменения тока базы.

Помню, моей одногрупнице принцип работы биполярного транзистора объясняли на примере водопроводного крана. Вода в нем — ток коллектора, а управляющий ток базы — то, насколько мы поворачиваем ручку. Достаточно небольшого усилия (управляющего воздействия), чтобы поток воды из крана увеличился.

Помимо рассмотренных процессов, на p-n переходах транзистора может происходить еще ряд явлений. Например, при сильном увеличении напряжения на переходе база-коллектор может начаться лавинное размножение заряда из-за ударной ионизации. А вкупе с туннельным эффектом это даст сначала электрический, а затем (с возрастанием тока) и тепловой пробой. Однако, тепловой пробой в транзисторе может наступить и без электрического (т.е. без повышения коллекторного напряжения до пробивного). Для этого будет достаточно одного чрезмерного тока через коллектор.

Еще одно явления связано с тем, что при изменении напряжений на коллекторном и эмиттерном переходах меняется их толщина. И если база черезчур тонкая, то может возникнуть эффект смыкания (так называемый «прокол» базы) — соединение коллекторного перехода с эмиттерным. При этом область базы исчезает, и транзистор перестает нормально работать.

Коллекторный ток транзистора в нормальном активном режиме работы транзистора больше тока базы в определенное число раз. Это число называется коэффициентом усиления по току и является одним из основных параметров транзистора. Обозначается оно h31. Если транзистор включается без нагрузки на коллектор, то при постоянном напряжении коллектор-эмиттер отношение тока коллектора к току базы даст статический коэффициент усиления по току. Он может равняться десяткам или сотням единиц, но стоит учитывать тот факт, что в реальных схемах этот коэффициент меньше из-за того, что при включении нагрузки ток коллектора закономерно уменьшается.

Вторым немаловажным параметром является входное сопротивление транзистора. Согласно закону Ома, оно представляет собой отношение напряжения между базой и эмиттером к управляющему току базы. Чем оно больше, тем меньше ток базы и тем выше коэффициент усиления.

Третий параметр биполярного транзистора — коэффициент усиления по напряжению. Он равен отношению амплитудных или действующих значений выходного (эмиттер-коллектор) и входного (база-эмиттер) переменных напряжений. Поскольку первая величина обычно очень большая (единицы и десятки вольт), а вторая — очень маленькая (десятые доли вольт), то этот коэффициент может достигать десятков тысяч единиц. Стоит отметить, что каждый управляющий сигнал базы имеет свой коэффициент усиления по напряжению.

Также транзисторы имеют частотную характеристику, которая характеризует способность транзистора усиливать сигнал, частота которого приближается к граничной частоте усиления. Дело в том, что с увеличением частоты входного сигнала коэффициент усиления снижается. Это происходит из-за того, что время протекания основных физических процессов (время перемещения носителей от эмиттера к коллектору, заряд и разряд барьерных емкостных переходов) становится соизмеримым с периодом изменения входного сигнала. Т.е. транзистор просто не успевает реагировать на изменения входного сигнала и в какой-то момент просто перестает его усиливать. Частота, на которой это происходит, и называется граничной.

Также параметрами биполярного транзистора являются:

• обратный ток коллектор-эмиттер
• время включения
• обратный ток колектора
• максимально допустимый ток

Условные обозначения n-p-n и p-n-p транзисторов отличаются только направлением стрелочки, обозначающей эмиттер. Она показывает то, как течет ток в данном транзисторе.

Режимы работы биполярного транзистора

Рассмотренный выше вариант представляет собой нормальный активный режим работы транзистора. Однако, есть еще несколько комбинаций открытости/закрытости p-n переходов, каждая из которых представляет отдельный режим работы транзистора.

1. Инверсный активный режим. Здесь открыт переход БК, а ЭБ наоборот закрыт. Усилительные свойства в этом режиме, естественно, хуже некуда, поэтому транзисторы в этом режиме используются очень редко.
2. Режим насыщения. Оба перехода открыты. Соответственно, основные носители заряда коллектора и эмиттера «бегут» в базу, где активно рекомбинируют с ее основными носителями. Из-за возникающей избыточности носителей заряда сопротивление базы и p-n переходов уменьшается. Поэтому цепь, содержащую транзистор в режиме насыщения можно считать короткозамкнутой, а сам этот радиоэлемент представлять в виде эквипотенциальной точки.
3. Режим отсечки. Оба перехода транзистора закрыты, т.е. ток основных носителей заряда между эмиттером и коллектором прекращается. Потоки неосновных носителей заряда создают только малые и неуправляемые тепловые токи переходов. Из-за бедности базы и переходов носителями зарядов, их сопротивление сильно возрастает. Поэтому часто считают, что транзистор, работающий в режиме отсечки, представляет собой разрыв цепи.
4. Барьерный режим В этом режиме база напрямую или через малое сопротивление замкнута с коллектором. Также в коллекторную или эмиттерную цепь включают резистор, который задает ток через транзистор. Таким образом получается эквивалент схемы диода с последовательно включенным сопротивлением. Этот режим очень полезный, так как позволяет схеме работать практически на любой частоте, в большом диапазоне температур и нетребователен к параметрам транзисторов.

Схемы включения биполярных транзисторов

Поскольку контактов у транзистора три, то в общем случае питание на него нужно подавать от двух источников, у которых вместе получается четыре вывода. Поэтому на один из контактов транзистора приходится подавать напряжение одинакового знака от обоих источников. И в зависимости от того, что это за контакт, различают три схемы включения биполярных транзисторов: с общим эмиттером (ОЭ), общим коллектором (ОК) и общей базой (ОБ). У каждой из них есть как достоинства, так и недостатки. Выбор между ними делается в зависимости от того, какие параметры для нас важны, а какими можно поступиться.

Схема включения с общим эмиттером

Эта схема дает наибольшее усиление по напряжению и току (а отсюда и по мощности — до десятков тысяч единиц), в связи с чем является наиболее распространенной. Здесь переход эмиттер-база включается прямо, а переход база-коллектор — обратно. А поскольку и на базу, и на коллектор подается напряжение одного знака, то схему можно запитать от одного источника. В этой схеме фаза выходного переменного напряжения меняется относительно фазы входного переменного напряжения на 180 градусов.

Но ко всем плюшкам схема с ОЭ имеет и существенный недостаток. Он заключается в том, что рост частоты и температуры приводит к значительному ухудшению усилительных свойств транзистора. Таким образом, если транзистор должен работать на высоких частотах, то лучше использовать другую схему включения. Например, с общей базой.

Схема включения с общей базой

Эта схема не дает значительного усиления сигнала, зато хороша на высоких частотах, поскольку позволяет более полно использовать частотную характеристику транзистора. Если один и тот же транзистор включить сначала по схеме с общим эмиттером, а потом с общей базой, то во втором случае будет наблюдаться значительное увеличение его граничной частоты усиления. Поскольку при таком подключении входное сопротивление низкое, а выходное — не очень большое, то собранные по схеме с ОБ каскады транзисторов применяют в антенных усилителях, где волновое сопротивление кабелей обычно не превышает 100 Ом.

В схеме с общей базой не происходит инвертирование фазы сигнала, а уровень шумов на высоких частотах снижается. Но, как уже было сказано, коэффициент усиления по току у нее всегда немного меньше единицы. Правда, коэффициент усиления по напряжению здесь такой же, как и в схеме с общим эмиттером. К недостаткам схемы с общей базой можно также отнести необходимость использования двух источников питания.

Схема включения с общим коллектором

Особенность этой схемы в том, что входное напряжение полностью передается обратно на вход, т. е. очень сильна отрицательная обратная связь.

Напомню, что отрицательной называют такую обратную связь, при которой выходной сигнал подается обратно на вход, чем снижает уровень входного сигнала. Таким образом происходит автоматическая корректировка при случайном изменении параметров входного сигнала

Коэффициент усиления по току почти такой же, как и в схеме с общим эмиттером. А вот коэффициент усиления по напряжению маленький (основной недостаток этой схемы). Он приближается к единице, но всегда меньше ее. Таким образом, коэффициент усиления по мощности получается равным всего нескольким десяткам единиц.

В схеме с общим коллектором фазовый сдвиг между входным и выходным напряжением отсутствует. Поскольку коэффициент усиления по напряжению близок к единице, выходное напряжение по фазе и амплитуде совпадает со входным, т. е. повторяет его. Именно поэтому такая схема называется эмиттерным повторителем. Эмиттерным — потому, что выходное напряжение снимается с эмиттера относительно общего провода.

Такое включение используют для согласования транзисторных каскадов или когда источник входного сигнала имеет высокое входное сопротивление (например, пьезоэлектрический звукосниматель или конденсаторный микрофон).

Два слова о каскадах

Бывает такое, что нужно увеличить выходную мощность (т.е. увеличить коллекторный ток). В этом случае используют параллельное включение необходимого числа транзисторов.

Естественно, они должны быть примерно одинаковыми по характеристикам. Но необходимо помнить, что максимальный суммарный коллекторный ток не должен превышать 1,6-1,7 от предельного тока коллектора любого из транзисторов каскада.
Тем не менее (спасибо wrewolf за замечание), в случае с биполярными транзисторами так делать не рекомендуется. Потому что два транзистора даже одного типономинала хоть немного, но отличаются друг от друга. Соответственно, при параллельном включении через них будут течь токи разной величины. Для выравнивания этих токов в эмиттерные цепи транзисторов ставят балансные резисторы. Величину их сопротивления рассчитывают так, чтобы падение напряжения на них в интервале рабочих токов было не менее 0,7 В. Понятно, что это приводит к значительному ухудшению КПД схемы.

Может также возникнуть необходимость в транзисторе с хорошей чувствительностью и при этом с хорошим коэффициентом усиления. В таких случаях используют каскад из чувствительного, но маломощного транзистора (на рисунке — VT1), который управляет энергией питания более мощного собрата (на рисунке — VT2).

Другие области применения биполярных транзисторов

Транзисторы можно применять не только схемах усиления сигнала. Например, благодаря тому, что они могут работать в режимах насыщения и отсечки, их используют в качестве электронных ключей. Также возможно использование транзисторов в схемах генераторов сигнала. Если они работают в ключевом режиме, то будет генерироваться прямоугольный сигнал, а если в режиме усиления — то сигнал произвольной формы, зависящий от управляющего воздействия.

Итак, допустим в нашем распоряжении транзистор с коэффициентом усиления 200 (β = 200). Со стороны коллектора подключим относительно мощный источник питания в 20V, за счет энергии которого будет происходить усиление. Со стороны базы транзистора подсоединим слабый источник питания в 2V. К нему последовательно подсоединим источник переменного напряжения в форме синуса, с амплитудой колебаний в 0.1V. Это будет сигнал, который нужно усилить. Резистор Rb возле базы необходим для того, чтобы ограничить ток, идущий от источника сигнала, обычно обладающего слабой мощностью.

2. Расчет входного тока базы Ib

Теперь посчитаем ток базы I_b. Поскольку мы имеем дело с переменным напряжением, нужно посчитать два значения тока – при максимальном напряжении (V_max) и минимальном (V_min). Назовем эти значения тока соответственно – I_bmax и I_bmin.

Также, для того чтобы посчитать ток базы, необходимо знать напряжение база-эмиттер V_BE. Между базой и эмиттером располагается один PN-переход. Получается, что ток базы «встречает» на своем пути полупроводниковый диод. Напряжение, при котором полупроводниковый диод начинает проводить – около 0.6V. Не будем вдаваться в подробности вольт-амперных характеристик диода, и для простоты расчетов возьмем приближенную модель, согласно которой напряжение на проводящем ток диоде всегда 0.6V. Значит, напряжение между базой и эмиттером V_BE = 0.6V. А поскольку эмиттер подключен к земле (V_E = 0), то напряжение от базы до земли тоже 0.6V (V_B = 0.6V).

Посчитаем I_bmax и I_bmin с помощью закона Ома:

2. Расчет выходного тока коллектора iс

Теперь, зная коэффициент усиления (β = 200), можно с легкостью посчитать максимальное и минимальное значения тока коллектора ( I_cmax и I_cmin).

3. Расчет выходного напряжения Vout

Осталось посчитать напряжение на выходе нашего усилителя V_out. В данной цепи – это напряжение на коллекторе V_C.

Через резистор Rc течет ток коллектора, который мы уже посчитали. Осталось подставить значения:

4. Анализ результатов

Как видно из результатов, V_Cmax получился меньше чем V_Cmin. Это произошло из-за того, что напряжение на резисторе V_Rc отнимается от напряжения питания VCC. Однако в большинстве случаев это не имеет значения, поскольку нас интересует переменная составляющая сигнала – амплитуда, которая увеличилась c 0.1V до 1V. Частота и синусоидальная форма сигнала не изменились. Конечно же, соотношение V_out/V_in в десять раз – далеко на самый лучший показатель для усилителя, однако для иллюстрации процесса усиления вполне подойдет.

Итак, подытожим принцип работы усилителя на биполярном транзисторе. Через базу течет ток I_b, несущий в себе постоянную и переменную составляющие. Постоянная составляющая нужна для того чтобы PN-переход между базой и эмиттером начал проводить – «открылся». Переменная составляющая – это, собственно, сам сигнал (полезная информация). Сила тока коллектор-эмиттер внутри транзистора – это результат умножения тока базы на коэффициент усиления β. В свою очередь, напряжение на резисторе Rc над коллектором – результат умножения усиленного тока коллектора на значение резистора.

Таким образом, на вывод V_out поступает сигнал с увеличенной амплитудой колебаний, но с сохранившейся формой и частотой. Важно подчеркнуть, что энергию для усиления транзистор берет у источника питания VCC. Если напряжения питания будет недостаточно, транзистор не сможет полноценно работать, и выходной сигнал может получится с искажениями.

Режимы работы биполярного транзистора

В соответствии уровням напряжения на электродах транзистора, различают четыре режима его работы:

Режим отсечки (cut off mode).

Активный режим (active mode).

Режим насыщения (saturation mode).

Инверсный ражим (reverse mode ).

Когда напряжение база-эмиттер ниже, чем 0.6V – 0.7V, PN-переход между базой и эмиттером закрыт. В таком состоянии у транзистора отсутствует ток базы. В результате тока коллектора тоже не будет, поскольку в базе нет свободных электронов, готовых двигаться в сторону напряжения на коллекторе. Получается, что транзистор как бы заперт, и говорят, что он находится в режиме отсечки.

В активном режиме напряжение на базе достаточное, для того чтобы PN-переход между базой и эмиттером открылся. В этом состоянии у транзистора присутствуют токи базы и коллектора. Ток коллектора равняется току базы, умноженном на коэффициент усиления. Т.е активным режимом называют нормальный рабочий режим транзистора, который используют для усиления.

Иногда ток базы может оказаться слишком большим. В результате мощности питания просто не хватит для обеспечения такой величины тока коллектора, которая бы соответствовала коэффициенту усиления транзистора. В режиме насыщения ток коллектора будет максимальным, который может обеспечить источник питания, и не будет зависеть от тока базы. В таком состоянии транзистор не способен усиливать сигнал, поскольку ток коллектора не реагирует на изменения тока базы.

В режиме насыщения проводимость транзистора максимальна, и он больше подходит для функции переключателя (ключа) в состоянии «включен». Аналогично, в режиме отсечки проводимость транзистора минимальна, и это соответствует переключателю в состоянии «выключен».

В данном режиме коллектор и эмиттер меняются ролями: коллекторный PN-переход смещен в прямом направлении, а эмиттерный – в обратном. В результате ток из базы течет в коллектор. Область полупроводника коллектора несимметрична эмиттеру, и коэффициент усиления в инверсном режиме получается ниже, чем в нормальном активном режиме. Конструкция транзистора выполнена таким образом, чтобы он максимально эффективно работал в активном режиме. Поэтому в инверсном режиме транзистор практически не используют.

Основные параметры биполярного транзистора.

Коэффициент усиления по току – соотношение тока коллектора I_С к току базы I_B. Обозначаетсяβ, hfe или h31e, в зависимости от специфики расчетов, проводимых с транзисторов.

β – величина постоянная для одного транзистора, и зависит от физического строения прибора. Высокий коэффициент усиления исчисляется в сотнях единиц, низкий – в десятках. Для двух отдельных транзисторов одного типа, даже если во время производства они были “соседями по конвейеру”, β может немного отличаться. Эта характеристика биполярного транзистора является, пожалуй, самой важной. Если другими параметрами прибора довольно часто можно пренебречь в расчетах, то коэффициентом усиления по току практически невозможно.

Входное сопротивление – сопротивление в транзисторе, которое «встречает» ток базы. Обозначается R_in (R_вх). Чем оно больше – тем лучше для усилительных характеристик прибора, поскольку со стороны базы обычно находиться источник слабого сигнала, у которого нужно потреблять как можно меньше тока. Идеальный вариант – это когда входное сопротивление равняется бесконечность.

R_вх для среднестатистического биполярного транзистора составляет несколько сотен КΩ (килоом). Здесь биполярный транзистор очень сильно проигрывает полевому транзистору, где входное сопротивление доходит до сотен ГΩ (гигаом).

Выходная проводимость – проводимость транзистора между коллектором и эмиттером. Чем больше выходная проводимость, тем больше тока коллектор-эмиттер сможет проходить через транзистор при меньшей мощности.

Также с увеличением выходной проводимости (или уменьшением выходного сопротивления) увеличивается максимальная нагрузка, которую может выдержать усилитель при незначительных потерях общего коэффициента усиления. Например, если транзистор с низкой выходной проводимостью усиливает сигнал в 100 раз без нагрузки, то при подсоединении нагрузки в 1 КΩ, он уже будет усиливать всего в 50 раз. У транзистора, с таким же коэффициентом усиления, но с большей выходной проводимостью, падение усиления будет меньше. Идеальный вариант – это когда выходная проводимость равняется бесконечность (или выходное сопротивление R_out = 0 (R_вых = 0)).

Частотная характеристика – зависимость коэффициента усиления транзистора от частоты входящего сигнала. С повышением частоты, способность транзистора усиливать сигнал постепенно падает. Причиной тому являются паразитные емкости, образовавшиеся в PN-переходах. На изменения входного сигнала в базе транзистор реагирует не мгновенно, а с определенным замедлением, обусловленным затратой времени на наполнение зарядом этих емкостей. Поэтому, при очень высоких частотах, транзистор просто не успевает среагировать и полностью усилить сигнал.

404 Not Found

Поиск по сайту Подписка на новости

Страница не найдена. Вероятнее всего, она вообще никогда не существовала. Возможно Вы ошиблись при вводе адреса или перешли по неверной ссылке — воспользуйтесь главным меню или картой сайта, представленной ниже. Продукция Измерение, сигнализация уровня и давления, вторичные устройства питания, защиты, хранения и передачи данных. Применение Контрольно-измерительная техника VEGA – решения для типичных применений в различных промышленных отраслях. Узнайте больше о возможностях использования наших датчиков в вашей отрасли. Сертификаты и брошюры Свидетельства утверждения типа средств измерения, техническая информация, брошюры и каталог продукции. Свидетельства и сертификаты Свидетельства утверждения типа средств измерения, сертификаты соответствия, свидетельства морского регистра и прочая нормативная документация. Техническая информация Брошюры с технической информацией о приборах для измерения и сигнализации уровня, давления, радиометрии и вторичных устройствах. Брошюры Брошюры о компании VEGA, её продукции, технологиях и применениях оборудования в различных отраслях промышленности по всему миру. Опросные листы Программное обеспечение Программное обеспечение для работы с оборудованием VEGA Коллекция DTM + PACTware Микропрограммное обеспечение VEGA Микропрограммное обеспечение (прошивки) датчиков и вторичных устройств VEGA — файлы обновлений и документация. VEGA Tools Мобильное приложение для смартфонов и планшетов VEGA Tools обеспечивает беспроводную настройку. Foundation Fieldbus (FF) Библиотека файлов описания устройств Foundation Fieldbus (FF). SIMATIC PDM (EDD) Библиотека файлов описаний устройств (EDD) для SIMATIC PDM. Profibus DP/PA (GSD) Библиотека файлов данных конфигурации для устройств Profibus. VEGA Visual Operating (VVO) Программное обеспечение VEGA Visual Operating (VVO) для работы с оборудованием VEGA. Поддержка Техническая поддержка, справочные материалы, on-line сервисы и ответы на частые вопросы. Форум Технические специалисты ВЕГА ИНСТРУМЕНТС готовы ответить на вопросы и дать рекомендации по выбору, установке и настройке оборудования VEGA. Контакты О компании Более 20 лет на российском рынке промышленного измерительного оборудования. Глядя в будущее, опережая время! VEGA в регионах

Принцип работы биполярного транзистора

В свое время транзисторы пришли на смену электронным лампах. Это произошло благодаря тому, что они имеют меньшие габариты, высокую надежность и менее затратную стоимость производства. Сейчас, биполярные транзисторы являются основными элементами во всех усилительных схемах.

Биполярный транзистор представляет собой полупроводниковый элемент, имеющий трехслойную структуру, которая образует два электронно-дырочных перехода. Поэтому транзистор можно представить в виде двух встречно включенных диода. В зависимости от того, что будет являться основными носителями заряда, различают p-n-p и n-p-n транзисторы.  

 

База – слой полупроводника, который является основой конструкции транзистора.

Эмиттером называется слой полупроводника, функция которого инжектирование носителей заряда в слой базы.

Коллектором называется слой полупроводника, функция которого собирать носители заряда прошедшие через базовый слой.

Как правило, эмиттер содержит намного большее количество основных зарядов, чем база. Это основное условие работы транзистора, потому что в этом случае, при прямом смещении эмиттерного перехода, ток будет обуславливаться основными носителями эмиттера. Эмиттер сможет осуществлять свою главную функцию – впрыск носителей в слой базы. Обратный ток эмиттера обычно стараются сделать как можно меньше. Увеличение основных носителей эмиттера достигается с помощью высокой концентрации примеси.

Базу делают как можно более тонкой. Это связано с временем жизни зарядов. Носители зарядов должны пересекать базу и как можно меньше рекомбинировать с основными носителями базы, для того чтобы достигнуть коллектора.

Для того чтобы коллектор мог наиболее полнее собирать носители прошедшие через базу его стараются сделать шире.

 

Принцип работы транзистора

Рассмотрим на примере p-n-p транзистора.

 

В отсутствие внешних напряжений, между слоями устанавливается разность потенциалов. На переходах устанавливаются потенциальные барьеры. Причем, если количество дырок в эмиттере и коллекторе одинаковое, тогда и потенциальные барьеры будут одинаковой ширины.

Для того чтобы транзистор работал правильно, эмиттерный переход должен быть смещен в прямом направлении, а коллекторный в обратном. Это будет соответствовать активному режиму работы транзистора. Для того чтобы осуществить такое подключение, необходимы два источника. Источник с напряжением Uэ подключается положительным полюсом  к эмиттеру, а отрицательным к базе. Источник с напряжением Uк подключается отрицательным полюсом к коллектору, а положительным к базе. Причем Uэ < Uк. 

Под действием напряжения Uэ, эмиттерный переход смещается в прямом направлении. Как известно, при прямом смещении электронно-дырочного перехода, внешнее поле направлено противоположно полю перехода и поэтому уменьшает его.  Через переход начинают проходить основные носители, в эмиттере это дырки 1-5, а в базе электроны 7-8. А так как количество дырок в эмиттере больше, чем электронов в базе, то эмиттерный ток обусловлен в основном ими.

Эмиттерный ток представляет собой сумму дырочной составляющей эмиттерного тока и электронной составляющей базы. 

Так как полезной является только дырочная составляющая, то электронную стараются сделать как можно меньше. Качественной характеристикой эмиттерного перехода является коэффициент инжекции. 

Коэффициент инжекции стараются приблизить к 1.

Дырки 1-5 перешедшие в базу скапливаются на границе эмиттерного перехода. Таким образом, создается высокая концентрация дырок возле эмиттерного и низкая концентрация возле коллекторного перехода, в следствии чего начинается диффузионное движение дырок от эмиттерного к коллекторному переходу. Но вблизи коллекторного перехода концентрация дырок остается равной нулю, потому что как только дырки достигают перехода, они ускоряются его внутренним полем и экстрагируются (втягиваются) в коллектор. Электроны же, отталкиваются этим полем.

Пока дырки пересекают базовый слой они рекомбинируют с электронами находящимися там, например, как дырка 5 и электрон 6. А так как дырки  поступают постоянно, они создают избыточный положительный заряд, поэтому, должны поступать и электроны, которые втягиваются через вывод базы и образуют базовый ток Iбр. Это важное условие работы транзистора – концентрация дырок в базе должна быть приблизительно равна концентрации электронов. Другими словами должна обеспечиваться электронейтральность базы.

Количество дырок дошедших до коллектора, меньше количество дырок вышедших из эмиттера на величину рекомбинировавших дырок в базе. То есть, ток коллектора отличается от тока эмиттера на величину тока базы. 

Отсюда появляется коэффициент переноса носителей, который также стараются приблизить к 1. 

Коллекторный ток транзистора состоит из дырочной составляющей Iкр и обратного тока коллектора. 

Обратный ток коллектора возникает в результате  обратного смещения коллекторного перехода, поэтому он состоит из неосновных носителей дырки 9 и электрона 10. Именно потому, что обратный ток образован неосновными носителями, он зависит только от процесса термогенерации, то есть от температуры. Поэтому его часто называют тепловым током.

От величины теплового тока зависит качество транзистора, чем он меньше, тем транзистор качественнее.

Коллекторный ток связан с эмиттерным коэффициентом передачи тока. 

Токи в транзисторе можно представить следующим образом

 

Основное соотношение для токов транзистора 

Ток коллектора можно выразить как 

Из вышесказанного можно сделать вывод, что изменяя ток в цепи база – эмиттер, мы можем управлять выходным током коллектора. Причем незначительное изменение тока базы, вызывает значительное изменение тока коллектора.

 

Просмотров:

Что такое транзистор — простым языком

Транзистор – это электронный компонент, который управляет высоким током с помощью низкого. Транзистор еще можно назвать полупроводниковым триодом. Это второе название пришло к нему от его «родителя» – электровакуумного триода, одной из разновидностей так называемых «ламп».

Из чего состоит транзистор?

Видимая часть транзистора состоит из корпуса и трех «ножек»-выводов (однако существуют и разновидности транзисторов, у которых количество выводов больше трех). Корпус транзистора изготовляют из керамики, металлических сплавов или пластмассы. Заглядывая наперед, отметим, что существует два вида транзисторов – биполярный и полевой.

Внутри корпуса биполярного транзистора размещается три слоя полупроводника, два из которых расположены по краям и имеют одинаковый тип проводимости (p либо n), это – коллектор и эмиттер. Третий слой расположен между первыми двумя и отличается типом проводимости от своих соседей. Это – база.

Расположение полупроводников определяет тип транзистора: p-n-p либо n-p-n. На каждый из полупроводников нанесен металлический слой. С помощью этого слоя и проволочных связей полупроводники соединены с выводами транзистора. Однако не стоит забывать, что расположение выводов транзистора может меняться, в зависимости от модели транзистора.

На изображении – биполярный транзистор n-p-n типа.

Полевой транзистор также имеет в своем арсенале полупроводники, но их расположение, количество и принцип работы отличается от биполярных транзисторов и зависит от вида полевого транзистора.

Где используются транзисторы?

Транзисторы используются в большинстве электронных схем. Это может быть как простой генератор частоты, так и материнская плата компьютера.

Заглянем под крышку усилителя – и тут транзисторы. Они аккуратно разместились на схеме радиоприемника, чтобы преобразовать радиосигнал в аналоговый. Если нужно собрать электронный стабилизатор или ключ – не обойдетесь без транзисторов.

Существует ряд сверхмощных транзисторов. Они могут работать с нагрузкой до 1.5 кВт и применяют их в промышленной сфере. Рабочая температура таких транзисторов может достигать 200-300 градусов Цельсия. Для их охлаждения используют радиаторы теплоотвода.

Группа транзисторов, в совокупности с дополнительными элементами, может совершать ряд логических операций и представляет собой своего рода процессор. Собственно, процессор на основе полупроводника и является группой транзисторов. Они заключены в общий корпус и связаны там между собой таким образом, как если бы располагались на монтажной плате. В мощных процессорах, благодаря миниатюрности кристаллов полупроводника, может быть заключено до нескольких десятков миллионов транзисторов.

Принцип работы транзистора

В биполярных транзисторах управление током коллектора происходит путем изменения управляющего тока базы. Ток, которым нужно управлять, направлен по цепи – «эмиттер-коллектор». Однако, в состоянии покоя транзистора этот ток не может проходить между ними. Это вызвано сопротивлением эмиттерного перехода, которое возникает в результате взаимодействия слоёв полупроводника. Но стоит подать на базу транзистора незначительный ток, и сопротивление между эмиттером и коллектором упадет, тем самым даст возможность проходить току через эмиттер и коллектор, усиливая выходной сигнал. Изменяя ток базы, можно изменять ток на выходе транзистора.

В полевых транзисторах такое управление осуществляется благодаря созданию поперечного электрического поля, которое создается напряжением, приложенным к затвору относительно истока. Это значительно уменьшает энергопотребление транзистора, так как сопротивление затвора велико, и для создания поля не нужно постоянно поддерживать управляющий ток. Если бы не полевой транзистор, мы меняли бы батарейки в пульте от телевизора в разы чаще, чем обычно.

Таким образом, транзисторы можно сравнить с водопроводным краном, где подача и слив воды – это эмиттер\исток и коллектор\сток транзистора, а рукоять вентиля – это его база\затвор.

Разновидности, обозначение транзисторов

На большинстве схем транзисторы могут обозначаться буквами «VT», «Q», «T», «ПТ», «ПП». К буквам может применяться приписка в виде цифры, например «VT 4», которая указывает номер детали на схеме. Или модель транзистора целиком, например «T KT-315Б».
Транзисторы делятся на два вида: биполярный и полевой.

Схематическое обозначение биполярного транзистора:

Как видно на рисунке, обозначение транзисторов разных типов отличается направлением стрелки эмиттера. Транзисторы n-p-n типа обозначаются со стрелкой эмиттера, направленной от базы. В случае p-n-p типа, стрелка будет направлена в сторону базы транзистора. На многих схемах эмиттер, коллектор и база отмечены буквами латинского языка: эмиттер – «E», база – «B» коллектор – «C».

Типовая схема подключения биполярных транзисторов:

Рекомендовано практически во всех схемах с биполярным транзистором давать дополнительное сопротивление ко входам коллектора и базы. Это продлит срок службы транзистора и стабилизирует его работу.

Обозначений полевых транзисторов есть больше, чем биполярных. Основные представлены на изображениях ниже.

Как вы видите, выводы транзистора обозначены буквами «З»-затвор, «С»-сток, «И»-исток. Функцию базы выполняет затвор, а коллектор и эмиттер, это – сток и исток, соответственно. Как биполярные транзисторы делятся на n-p-n и p-n-p, так полевые делятся на:

• с управляющим p-n переходом с каналом n-типа;
• с изолированным затвором с индуцированным каналом n-типа;
• с изолированным затвором со встроенным каналом n-типа;
• с управляющим p-n переходом с каналом p-типа;
• с изолированным затвором с индуцированным каналом p-типа;
• с изолированным затвором со встроенным каналом p-типа.

Некоторые транзисторы с управляющим p-n-переходом предоставляют доступ к каналу с помощью четвертой «ножки»-вывода либо используется сам корпус транзистора.

На изображениях ниже – схемы включения полевых транзисторов:

С управляющим p-n-переходом с общим истоком

С управляющим p-n-переходом с общим стоком

С управляющим p-n-переходом с общим затвором

Маркировка транзисторов

Маркировка транзистора наносится на корпус, иногда нужно также обращать внимание на длину выводов. Современная маркировка транзисторов зависит от производителя. По причине этого, рекомендовано изучать спецификации от производителей, чтобы корректно читать маркировку.

Маркировка бывает цветовая, кодовая и смешанная. Есть случаи нестандартной маркировки, где могут использоваться различного рода символы.

Вольт амперная характеристика

На двух графиках представлены вольт амперные характеристики отдельно для биполярных и полевых транзисторов.

Биполярные транзисторы:

Полевые транзисторы:

4.4. Разновидности n-p-n-транзисторов

В процессе развития микроэлектроники появились некоторые разновидности n-p-n-транзисторов, не свойственные дискретным электронным схемам и не выпускаемые в виде дискретных приборов. Ниже рассматриваются наиболее важные из этих разновидностей.

Многоэмиттерный транзистор. Структура многоэмиттерного транзистора (МЭТ) показана на рис. 4.6, а. Такие транзисторы составляют основу весьма распространенного класса цифровых ИС – так называемых схем ТТЛ. Количество эмиттеров может составлять 5-8 и более.

В первом приближении МЭТ можно рассматривать как совокупность отдельных транзисторов с соединенными базами и коллекторами (рис. 4.6, б). Особенности МЭТ как единой структуры следующие (рис. 4.6, в).

Во-первых, каждая пара смежных эмиттеров вместе с разделяющим их p-слоем базы образует горизонтальный (иногда говорят — продольный) транзистор типа n⁺—p—n⁺. Если на одном из эмиттеров действует прямое напряжение, а на другом обратное, то первый будет инжектировать электроны, а второй будет собирать те из них, которые инжектированы через боковую поверхность эмиттера и прошли без рекомбинации расстояние между эмиттерами . Такой транзисторный эффект является для МЭТ паразитным: в обратносмещенном переходе, который должен быть запертым, будет протекать ток. Чтобы избежать горизонтального транзисторного эффекта, расстояние между эмиттерами, вообще говоря, должно превышать диффузионную длину носителей в базовом слое. Если транзистор легирован золотом, то диффузионная длина не превышает 2-3 мкм и практически оказывается достаточным расстояние 10—15 мкм.

Во-вторых, важно, чтобы МЭТ имел как можно меньший инверсный коэффициент передачи тока. В противном случае в инверсном режиме, когда эмиттеры находятся под обратным напряжением, а коллектор под прямым, носители, инжектируемые коллектором, будут в значительной мере достигать эмиттеров, и в цепи последних, несмотря на их обратное смещение, будет протекать ток – паразитный эффект, аналогичный отмеченному выше .

Как известно, инверсный коэффициент передачи всегда меньше нормального из-за различий в степени легирования и в площадях эмиттера и коллектора. Чтобы дополнительно уменьшить инверсный коэффициент в МЭТ, искусственно увеличивают сопротивление пассивной базы, удаляя омический базовый контакт от активной области транзистора (рис. 4.6, а). При такой конфигурации сопротивление узкого «перешейка» между активной областью и базовым контактом может составлять 200-300 Ом, а падение напряжения на нем от базового тока 0,1-0,15 В . Значит, прямое напряжение на коллекторном переходе (в инверсном режиме) будет в активной области на 0,1-0,15 В меньше, чем вблизи базового контакта. Соответственно инжекция электронов из коллектора в активную область базы будет незначительной, и паразитные токи через эмиттеры будут практически отсутствовать.

Многоколлекторные n—p—n-транзисторы. Структура многоколлекторного транзистора (МКТ), показанная на рис. 4.7.а, не отличается от структуры МЭТ. Различие состоит лишь в использовании структуры. Можно сказать, что МКТ — это МЭТ, используемый в инверсном режиме: общим эмиттером является эпитаксиальный n-слой, а коллекторами служат высоколегированные n⁺-слои малых размеров. Такое решение составляет основу одного из популярных классов цифровых ИС — так называемых схем инжекционной логики И²Л. Эквивалентная схема МКТ показана на рис. 4.7.б.

Специфичность МКТ в схемах И²Л — способ питания, но их основные свойства такие же, как рассматриваемые ниже.

Главной проблемой при разработке МКТ является увеличение нормального коэффициента передачи тока от общего n-эмиттера (инжектора) к каждому из n⁺-коллекторов. Естественно, что эта проблема — обратная той, которая решалась в случае МЭТ, когда коэффициент передачи от n-слоя к n⁺-слоям старались уменьшать.

В данном случае желательно, чтобы скрытый n⁺-слой располагался как можно ближе к базовому или просто контактировал с ним. Тогда этот высоколегированный n⁺-слой, будучи эмиттером, обеспечит высокий коэффициент инжекции. Что касается коэффициента переноса, то для его повышения n⁺-коллекторы следует располагать как можно ближе друг к другу, сокращая тем самым площадь пассивной области базы. Оба эти пути, конечно, ограничены конструктивно-технологическими факторами. Тем не менее, даже при сравнительно разреженном расположении коллекторов, можно получить коэффициенты передачи на всю совокупность коллекторов а = 0,8-0,9 или коэффициенты усиления = 4-10. Этого достаточно для функционирования схем И²Л, если число коллекторов не превышает 3-5.

На рис. 4.7, в показаны траектории движения инжектированных носителей в базе. Как видим, носители двигаются так, что их доля, попадающая на коллекторы, существенно больше, чем, если ее рассчитывать по формальному отношению площади коллектора к площади эмиттера. Именно поэтому реальный коэффициент имеет те сравнительно большие значения, которые приведены выше. Следовательно, при расчете коэффициентов и нужно использовать не геометрические, а эффективные площади.

Из рис. 4.7.в видно также, что средняя длина траектории носителей значительно превышает толщину активной базы w. Поэтому среднее время диффузии будет значительно меньше, чем у МЭТ и отдельных транзисторов. Разница во временах пролета еще больше, поскольку в МКТ поле базы для инжектированных носителей является не ускоряющим, а тормозящим. Время пролета составляет не менее 5-10 нс., а соответствующая предельная частота – не более 20-50 МГц.

С другой стороны, коллекторная емкость у МКТ значительно меньше, чем у МЭТ и обычных транзисторов, из-за малой площади n⁺-коллектора.

Транзистор с барьером Шоттки. Назначение и принцип действия транзистора Шоттки (ТШ) рассмотрены ранее. На рис. 4.8 показана структура интегрального ТШ. Здесь очень изящно решена задача сочетания транзистора с диодом Шоттки: алюминиевая металлизация, обеспечивающая омический контакт с p-слоем базы, продлена в сторону коллекторного n-слоя. На первый взгляд, коллекторный слой оказался закороченным со слоем базы. На самом же деле алюминиевая полоска образует с p-слоем базы невыпрямляющий, омический контакт, а с n-слоем коллектора выпрямляющий контакт Шоттки. Разумеется, структурное решение, показанное на рис. 4.8., можно использовать не только в простейшем транзисторе, но и в МЭТ. В обоих случаях отсутствуют накопление и рассасывание избыточных зарядов, и получается существенный (в 1,5–2 раза) выигрыш во времени переключения транзисторов из полностью открытого состояния в запертое состояние.

Транзисторы типа p—n—p. Для создания некоторых цифровых и особенно аналоговых микросхем кроме n-р-n необходимы p-n-p транзисторы. Если допускается, что электрические параметры последних могут быть хуже, чем у n-р-n транзисторов, то транзисторы обоих типов изготовляют одновременно. В этом случае не используют дополнительные технологические операции. Таким образом, можно создавать только горизонтальные p-n-p-транзисторы.

Топологический чертеж и структура горизонтального транзистора с комбинированной изоляцией представлены на рис. 4.9, а, б соответственно. Транзистор размещен в кармане n-типа, содержит скрытый слой n⁺-типа и изолирован с боковых сторон диоксидом кремния подобно n-р-n транзистору на рис. . 4.5, д. Базовой областью служит эпитаксиальный слой n-типа. Эмиттерную и коллекторную области р-типа формируют одновременно с базовой областью n-р-n транзистора, а базовую контактную область n⁺-типа – одновременно с его эмиттерной областью. Базовая область n-типа и коллекторная область p-типа охватывают эмиттер с боковых сторон. Тем самым обеспечивается более полное собирание коллектором дырок, инжектированных со всех боковых сторон эмиттерного слоя. Базовая контактная область n⁺-типа служит для создания омического базового контакта к слаболегированному эпитаксиальному слою.

По сравнению с вертикальным n-р-n транзистором горизонтальный p-n-p транзистор имеет ряд важных отличий.

Во-первых, он является бездрейфовым, поскольку его база (эпитаксиальный n-слой) легирована равномерно . Следовательно, в базе отсутствует электрическое поле, ускоряющее движение дырок от эмиттера к коллектору. Дырки движутся в базе исключительно за счет диффузии. Во-вторых, активная область базы расположена вблизи поверхности эпитаксиального слоя, где время жизни и подвижность дырок меньше, чем в глубине этого слоя. В-третьих, толщина базы (см. рис. . 4.9, б) зависит от разрешающей способности процесса литографии, поэтому базу горизонтального транзистора не удается сделать столь же тонкой, как в вертикальном n-р-n транзисторе. Наконец, при прямом напряжении на эмиттерном р-п переходе дырки инжектируются в базу не только через боковые части эмиттера, но и через его нижнюю часть в глубь эпитаксиального слоя, где они рекомбинируют, не достигая коллектора. По указанным причинам для горизонтального транзистора характерны низкие коэффициент передачи тока (2…5) и граничная частота (20 … 40 МГц).

Скрытый n⁺-слой необходим для создания базового вывода, уменьшения сопротивления базы и увеличения коэффициента передачи. В n-n⁺ переходе существует электрическое поле, отталкивающее дырки и препятствующее их переходу в подложку. Только при наличии скрытого слоя большая часть дырок, инжектированных из эмиттера в базу, достигает коллектора. Они движутся по криволинейным траекториям, длина которых, определяющая эффективную толщину базы, превышает .

Эмиттерную и коллекторную области горизонтального транзистора изготовляют одновременно. Следовательно, распределения концентраций примесей в эмиттерном и коллекторном р-п переходах и их напряжения пробоя одинаковы и приблизительно равны напряжению пробоя коллекторного р-п перехода вертикального n-р-n транзистора (обычно 20 … 50 В). Рабочие токи эмиттера невелики, так как они ограничены малой площадью боковых частей эмиттера.

Горизонтальная структура позволяет формировать многоколлекторные p-n-p транзисторы. Для этого коллекторную область разделяют на несколько частей и от каждой делают отдельный вывод. Между коллекторными областями необходимо формировать разделительные области n⁺-типа (или из диоксида кремния), чтобы исключить паразитную связь коллекторов, обусловленную инжекцией дырок в базу из коллекторов в режиме насыщения (при прямом смещении коллекторных переходов). Коэффициенты передачи тока базы по каждому из т коллекторов приблизительно в m раз меньше, чем в одноколлекторном транзисторе. Горизонтальные многоколлекторные p-n-p транзисторы используют, например, в элементах интегральной инжекционной логики.

Таким образом, основные недостатки горизонтальных p-n-p транзисторов – низкие коэффициент передачи тока и граничная частота. Кроме того, они занимают большую площадь, так как коллекторные и базовые области расположены у поверхности кристалла. Эти недостатки постепенно устраняются по мере улучшения разрешающей способности литографии, позволяющей уменьшить толщину базы до 1… 2 мкм и снизить площадь коллекторной области.

Наиболее эффективный путь улучшения параметров p-n-p транзисторов – использование вертикальной структуры. Для ее формирования на одной пластине с n-р-n транзисторами требуются дополнительные технологические операции.

Введение в транзисторы NPN — инженерные проекты

Здравствуйте, друзья! Я надеюсь, что с тобой все в порядке. Сегодня я собираюсь дать вам подробное описание Introduction to NPN-транзистор. В этом руководстве мы рассмотрим транзистор NPN, как он работает, принципиальную схему, кривую выходных характеристик и приложения. Это биполярный транзистор, который в основном используется для усиления и переключения тока.

BJT (биполярный транзистор) делятся на два типа: i.е. Транзистор NPN и транзистор PNP. Оба транзистора различаются по своему электрическому составу и конструкции, однако оба так или иначе используются для усиления и переключения.

Что такое транзистор NPN?

• Транзистор NPN представляет собой транзистор с биполярным переходом (BJT), состоящий из 3 полупроводниковых слоев таким образом, что один слой с примесью P (основа) помещен между двумя слоями с примесью азота (эмиттер и коллектор) и в основном используется для усиления тока и быстрого переключения.
• В транзисторах NPN основными носителями заряда являются электронов , и, таким образом, проводимость осуществляется потоком электронов от эмиттера к коллектору.
Корпус транзистора
• NPN поставляется с тремя выводами под названием:
  ,
  1. Emitter.
  2. База.
  3. Коллектор.
• Эти клеммы используются для внешнего соединения с цепью, а небольшой ток на клемме базы используется для управления большим током на стороне коллектора и эмиттера.(Мы рассмотрим это подробно в рабочем разделе)

Давайте посмотрим на символ транзистора NPN:

Символ транзистора NPN

• Поскольку мы используем логотипы для представления компаний, аналогично в электронике, специальные символы используются для представления компонентов. Эти электронные символы оказываются полезными при разработке принципиальных схем, особенно блок-схем электронных моделей.
• На рисунке ниже показан символ транзистора NPN:

Теперь давайте посмотрим на конструкцию транзистора NPN:

Конструкция транзистора NPN

• Транзистор NPN состоит из 3 областей, две из которых построены с использованием N- типа полупроводниковый материал, а третий — из полупроводника P-типа.
• Область P-типа зажата между этими двумя областями N-типа.
• Итак, гипотетически NPN-транзистор создается путем соединения двух диодов в противоположных направлениях.
• Эквивалентная схема NPN-транзистора показана на рисунке ниже:

• NPN-транзистор имеет два P-N-перехода, которые называются:
  1. Соединение эмиттер-база.
  2. Коллекторное соединение с базой.

Концентрация легирования в NPN-транзисторе

• К внутренним (чистым) полупроводникам добавляются примеси, которые увеличивают их проводимость, и называются внешними (легированными) полупроводниками.
• В NPN-транзисторах область базы сильно легирована, эмиттер слегка легирован, а легирование коллектора находится между базой и эмиттером.
• Итак, с точки зрения концентрации легирования от высокой к низкой, мы имеем следующую последовательность:

База> Коллектор> Эмиттер

• Кроме того, базовая область построена с использованием полупроводников P-типа, а Эмиттер и Коллектор разработаны с использованием полупроводников N-типа.

Теперь давайте посмотрим на работу транзисторов NPN:

Как работает транзистор NPN?

• NPN-транзистор имеет два перехода, которые называются:
  1. переход эмиттер-база.
  2. Коллектор-базовый узел.
• Транзистор NPN переходит в рабочее состояние, когда переход эмиттер-база смещен в прямом направлении, а переход коллектор-база смещен в обратном направлении, и на выводе базы присутствует достаточный ток. Чтобы сделать переход эмиттер-база смещенным вперед, положительное напряжение прикладывается на стороне базы, а отрицательное — на стороне эмиттера.
• Аналогичным образом, чтобы сделать переход эмиттер-база обратным смещением, напряжение коллектора должно быть более положительным, чем напряжение базы и коллектора.

Принципиальная схема

На следующем рисунке показана принципиальная схема NPN-транзистора.

• Как видно из схемы, на выводы транзистора прикладываются напряжение и резистивные нагрузки.
• Отрицательное напряжение подключено к эмиттеру, а положительное напряжение подключено к клеммам базы.
• База более положительная по отношению к эмиттеру.
• Резистивная нагрузка приложена к клемме базы, которая ограничивает ток, производимый на этой клемме.
• На клемму коллектора подается положительное напряжение, а на эту клемму прикладывается сопротивление нагрузки, которое ограничивает попадание электронов на эту клемму.

Рабочий

• База отвечает за запуск транзистора. Когда на базу подается напряжение, она смещается и потребляет небольшой ток, который затем используется для управления большим током на стороне коллектора и эмиттера.
• Базовое действие рассматривается как двухпозиционный клапан, который генерирует ток, когда на эту клемму подается соответствующее напряжение смещения.
• Небольшое изменение напряжения, приложенного к клемме базы, показывает большое влияние на выходные клеммы. Фактически, база действует как вход, а коллектор действует как выход в NPN-транзисторе.
• В случае, когда переход эмиттер-база кремниевого транзистора потребляет напряжение около 0,7 при отсутствии напряжения на выводе базы, чтобы инициировать действие электронов и перевести транзистор в рабочее состояние, напряжение базы должно быть больше 0,7 напряжения в цепи. корпус кремниевого транзистора и 0.3 в случае германиевого транзистора.
• На стороне N транзистора, который представляет собой эмиттер, электроны действуют как основные носители заряда, которые затем диффундируют в базу, когда на вывод базы подается подходящее напряжение. Эти электроны действуют как неосновные носители заряда, когда они входят в клемму базы, где они соединяются с дырками, присутствующими в базе. Не все электроны соединяются с дырками, присутствующими на клемме основания. Некоторые из них соединяются с дырками, и образовавшаяся электронно-дырочная пара исчезает.Большинство электронов покидают клемму базы, а затем попадают в область коллектора, где они снова действуют как основные носители заряда.
• Когда напряжение подается на клемму базы, ток базы определяется выражением;

• Коллекторный ток напрямую связан с базовым током, умноженным на постоянный коэффициент.
• Чтобы повысить эффективность NPN-транзистора, база сделана очень тонкой, а коллектор — толстым по двум причинам: i.Коллектор может обрабатывать больше тепла и принимать больше электронов, рассеянных через клемму базы.

Коэффициенты усиления по току и соотношение между ними

• Коэффициенты усиления по току играют важную роль в процессе усиления. Коэффициент усиления по току общего эмиттера — это соотношение между током коллектора и током базы. Он называется бета и обозначается β. Он также известен как коэффициент усиления, который определяет величину усиливаемого тока.
• Beta — это соотношение между двумя токами, поэтому в нем нет единицы измерения.Значение бета всегда больше единицы и находится в диапазоне от 20 до 1000–20 для транзисторов большой мощности и 1000 для транзисторов малой мощности, однако в большинстве случаев его значение принимается равным 50.
• Точно так же коэффициент усиления по току общей базы является еще одним важным фактором, который представляет собой соотношение между током коллектора и током эмиттера. Он называется альфа и обозначается α. Значение альфа находится в диапазоне от 0,95 до 0,99, однако большую часть времени его значение принимается за единицу.
• На следующем рисунке показано соотношение между двумя коэффициентами усиления по току.

• ЕСЛИ альфа = 0,99, то b = 0,99 / 0,01 = 99.
• Значение альфа не может превышать единицы , потому что это соотношение между током коллектора и током эмиттера, то есть ток эмиттера всегда остается больше, чем ток коллектора, потому что он показывает 100% ток транзистора и равен сумме тока коллектора и базовый ток.

Конфигурации транзистора NPN

• Этот транзистор NPN может иметь три конфигурации: конфигурация с общим эмиттером, конфигурация с общим коллектором и конфигурация с общей базой.
• Конфигурация с общим эмиттером в основном используется для целей усиления, где база действует как вход, коллектор действует как выход, а эмиттер действует как общая клемма между входом и выходом.
• Эта конфигурация общего эмиттера всегда действует в линейной области, где небольшой ток на стороне базы используется для управления большим током на стороне коллектора.
• Конфигурация общего эмиттера, используемая в электронных схемах, всегда дает инвертированный выходной сигнал, на который сильно влияют напряжение смещения и температура.Эта конфигурация является идеальным выбором для схем усиления, поскольку она имеет высокий входной импеданс и низкий выходной импеданс и обеспечивает точное напряжение и коэффициент усиления мощности, необходимые для целей усиления.
• В конфигурации с общим эмиттером транзистор всегда работает между областью насыщения и отсечки, что помогает в усилении отрицательного и положительного циклов входных сигналов. Если на клемму базы не подается соответствующее напряжение, будет усилена только половина сигнала.

Кривая выходных характеристик NPN-транзистора

На следующем рисунке показана выходная характеристическая кривая биполярного NPN-транзистора, которая построена между выходным током коллектора и напряжением коллектор-эмиттер при изменении тока базы.

• Как описано ранее, выходной ток коллектора не будет, если приложенное напряжение на клемме базы равно нулю. Когда правильное напряжение смещения выше 0,7 В подается на клемму базы, она смещается и потребляет ток, который управляет током выходного коллектора и влияет на него.
• Мы видим, что Vce напрямую влияет на значение выходного тока коллектора, пока приложенное напряжение равно 1 В. Выше этого значения ток коллектора больше не остается под влиянием значения Vce. В этом случае ток коллектора сильно зависит и контролируется током базы. Небольшое изменение базового тока и напряжения смещения привело бы к большому изменению тока коллектора.
• Нагрузочный резистор, приложенный к клемме коллектора, регулирует величину тока, поступающего на клеммы коллектора.Принимая во внимание нагрузочный резистор и напряжение, приложенное к клеммам коллектор-эмиттер, ток коллектора определяется выражением;

• Прямая линия нагрузки между точками A и B попадает под активную область, когда переход эмиттер-база смещен в прямом направлении, а транзистор проводит, где электроны являются основными носителями заряда.
• Точка Q на графике может быть определена линией нагрузки, которая фактически называется рабочей точкой транзистора.
• Кривая выходных характеристик этого NPN-транзистора используется для описания тока коллектора, когда заданы ток базы и напряжение коллектора.
• Для обеспечения проводимости напряжение коллектора должно быть более положительным, чем напряжение на базе и эмиттере.
• Важно отметить, что, когда переход эмиттер-база не смещен в прямом направлении, Ic будет равен нулю, независимо от того, какое напряжение приложено к клеммам базы. Когда соединение эмиттер-база смещено в прямом направлении и напряжение подается на вывод базы, он потребляет небольшой ток, который затем используется для управления большим током на других выводах.

Разница между транзисторами NPN и PNP

• Транзисторы NPN и PNP различаются с точки зрения электрической конструкции и легирования слоев. NPN означает «отрицательно-положительно-отрицательно» и также известно как устройство источника . В то время как PNP означает «положительный-отрицательный-положительный», также известный как , тонущее устройство .
• В NPN база транзистора положительна по сравнению с эмиттером, а напряжение коллектора более положительно по сравнению с эмиттером и базой.Точно так же в PNP база транзистора отрицательна по сравнению с эмиттером, а напряжение эмиттера намного больше, чем напряжение коллектора.
• Полярность напряжения и направления тока в обоих транзисторах поменяны местами.
• Транзистор NPN проводит и инициирует действие транзистора, когда на клемму базы подается положительное напряжение. Транзистор PNP работает, когда отрицательное напряжение ниже 0,7 В (для кремния), чем напряжение эмиттера, приложено к клемме базы.
• Транзистор NPN использует электрона в качестве основных носителей заряда для проводимости, в то время как транзистор PNP использует отверстия в качестве основных носителей заряда для процесса проводимости.
• В транзисторе NPN ток течет от коллектора к эмиттеру, в то время как в случае транзистора PNP ток течет от эмиттера к клемме коллектора.
• Оба транзистора различаются по способу включения. Транзистор NPN включается, когда на клемме базы присутствует достаточного тока , в то время как транзистор PNP включается, когда на клемме базы нет тока .

Теперь давайте посмотрим на применение транзистора NPN:

Применение транзистора NPN

Транзистор NPN является наиболее часто используемым типом транзистора из-за его широкого спектра применений.Вот несколько применений NPN-транзисторов:

• Поскольку NPN-транзисторы являются устройствами с быстрой коммутацией, они используются для целей переключения, то есть для широтно-импульсной модуляции.
Транзисторы
• NPN также используются в качестве автоматических выключателей в электронной продукции.
• Из-за высокого коэффициента усиления по току для усиления тока используются NPN-транзисторы, т. Е. Небольшой ток на входе позволяет сильному току проходить на выходе (Ic).
• Во встроенных компьютерах (например, микроконтроллерах, микропроцессорах и т. Д.) тысячи транзисторов объединены (в форме SMD), выполняя различные функции, например, переключение контактов.

Реальные применения NPN-транзистора

• Используется в логарифмических преобразователях и высокочастотных приложениях.
• В приложениях для обработки сигналов и радиопередачи используются NPN-транзисторы.
В парных схемах
• Дарлингтона этот NPN-транзистор используется для усиления сигналов.
• Используется в датчике температуры.
В усилительных схемах
• Push-Pull, которые подпадают под категорию классических схем усилителя, используется этот NPN-транзистор.
• В небольших количествах транзисторы используются для создания логических схем и в схемах, где требуется усиление.

На сегодня все. Надеюсь, вы поняли, что такое транзистор NPN и для чего он используется. Если вы не уверены или у вас есть какие-либо вопросы, вы можете связаться со мной в разделе комментариев ниже, я буду рад помочь вам в соответствии с моим опытом и знаниями. Не стесняйтесь держать нас в курсе ваших отзывов и предложений, они помогают нам предоставлять вам качественный контент, соответствующий вашим потребностям и требованиям.Спасибо, что прочитали статью.

Автор: Аднан Акил

Он блоггер и технический писатель, который любит исследовать новые вещи из любопытства. Он верит в упорный труд, честность и энтузиазм, которые являются важными составляющими достижения окончательного успеха. Он не хвастается своими писательскими способностями, но своим мастерством хвастается. [helloworld]

Транзистор Npn — обзор

5.7.3 Дополнительные усилители класса B

Интригующая комбинация транзисторов npn и pnp представляет собой схему с комплементарной симметрией, показанную на рис.5.14a. Он подходит для интегральных схем (ИС), поскольку имеет прямую связь, что исключает использование конденсаторов связи или громоздких и дорогих трансформаторов. Один недостаток в том, что необходимы две батареи или два блока питания с противоположной полярностью.

Рис. 5.14. (а) Бестрансформаторный двухтактный усилитель, подходящий для ИС. (b) Передаточные характеристики усилителя, демонстрирующие сильные кроссоверные искажения.

Операция следующая: при отсутствии входного сигнала смещение базы на обоих транзисторах равно нулю, поэтому оба транзистора отключены.Кроме того, оба транзистора остаются выключенными для входных сигналов в диапазоне от -0,7 В до 0,7 В. Поскольку ни один из транзисторов не проводит ток, выходное напряжение υ равно нулю. Когда υ _i увеличивается до значения выше 0,7 В, транзистор T1 npn включается и подает ток на нагрузку R _L , в то время как T2 остается выключенным. Аналогично, когда υ _i уменьшается до менее чем — 0.7 В транзистор pnp T2 включается и подает ток на нагрузку, в то время как T1 выключен. Таким образом, выходное напряжение на нагрузке равно. ¹⁹

(5,40) υo = υi − 0,7 В, когда υi> 0,7 В, υo = υi + 0,7 В, когда υi <−0,7 В

и график зависимости от входного напряжения показан на рис. 5.14b. Такая кривая называется передаточной характеристикой. В этом случае это показывает, что коэффициент усиления по напряжению усилителя (наклон кривой) равен единице, за исключением плоской центральной области, где усилитель имеет нулевое усиление.Именно в плоской области проводимость смещается от одного транзистора к другому. Эта нелинейность передаточных характеристик усилителя вызывает искажения, которые называются кроссоверными искажениями. Даже если такой усилитель не имеет усиления по напряжению, он может иметь значительное усиление по току и, следовательно, значительный выигрыш по мощности.

На рис. 5.15a показано, как можно модифицировать дополнительный усилитель для устранения перекрестных искажений. Путем добавления батарей с напряжением смещения около В _b = 0.5–0,6 В, оба транзистора будут на грани включения, когда нет входного сигнала, то есть υ _i = 0. Даже небольшое положительное входное напряжение теперь приведет к тому, что Tl будет проводить, и аналогично небольшое отрицательное напряжение заставит T2 проводить, тем самым устраняя большую часть перекрестных искажений. Усилитель без искажений имел бы передаточную характеристику прямой линии на рис. 5.14b.

Рис. 5.15. (а) Добавление смещающих батарей снижает перекрестные искажения.(b) Замена батарей на диоды дает напряжения смещения, которые автоматически компенсируют колебания температуры.

Схема усилителя на рис. 5.15a, помимо смещающих батарей В _b , которые неудобны и трудны для реализации в интегральной схеме, имеет более серьезный недостаток, который может привести к разрушению транзисторы при повышении температуры даже умеренно. Напомним, что кремниевые устройства очень чувствительны к повышению температуры.В примере 4.3 мы показали, что обратный ток в диоде увеличивается с ростом температуры. На рис. 4.14 мы показали, что добавление эмиттерного сопротивления к цепи смещения защитит транзистор от теплового разрушения из-за разгона, вызванного уменьшением сопротивления кремниевого материала с повышением температуры. Повышение температуры может быстро привести к неуправляемому процессу, поскольку возрастающий ток вызывает увеличение потерь I ² R , что еще больше увеличивает тепло и температуру в кремниевом устройстве.Соответственно, можно констатировать, что если напряжение включения для кремния комнатной температуры составляет 0,7 В, то более теплый кремний будет иметь меньшее напряжение включения; обычно В _быть будет уменьшаться на 2,5 мВ при повышении на 1 ° C. Следовательно, поддержание постоянного напряжения смещения на транзисторе при повышении температуры фактически увеличивает прямое смещение на транзисторе, ускоряя процесс разгона до тех пор, пока большие токи не разрушат транзистор. Этот эффект критичен для усилителей мощности, которые пропускают значительные токи.Для защиты от теплового повреждения усилители мощности имеют эффективные и часто большие радиаторы — обычно толстые алюминиевые пластины, непосредственно прикрепленные к силовым транзисторам.

Чтобы избежать этого типа разрушения, мы модифицируем схему на рис. 5.15a на схему на рис. 5.15b, заменив батареи смещения диодами D, прямое напряжение которых будет отслеживать напряжения база-эмиттер транзисторов. На практике диоды устанавливаются на том же радиаторе, что и транзисторы, что гарантирует одинаковые изменения температуры.Теперь, когда температура повышается, напряжение смещения В _быть будет уменьшаться автоматически, потому что прямое падение напряжения на диоде уменьшается. Ток через транзистор уменьшается, и цепь стабилизируется. Часто диоды заменяют термисторами, которые представляют собой тип резистора, сопротивление которого уменьшается при повышении температуры.

Теперь у нас есть схема усилителя, идеально подходящая для интегральных схем. Он эффективен, поскольку относится к классу B, и его можно производить с низкими затратами, так как конденсаторы связи и трансформаторы отсутствуют.Это класс B, потому что смещение базы на обоих транзисторах настроено так, что при отсутствии сигнала транзисторы отключаются. Следовательно, ток течет в каждом транзисторе только тогда, когда входной сигнал смещает его переход эмиттер-база в прямом направлении. Из-за противоположной полярности транзисторов это происходит на чередующихся полупериодах входного напряжения. Следовательно, один транзистор подает ток на нагрузку, в то время как другой отключен (как показано на рис. 5.13b, который относится к этому случаю).Выходной сигнал υ является копией входного сигнала υ _i , хотя каждый транзистор работает только половину времени. Высокий КПД дополнительной схемы обусловлен небольшими потерями I ² R , поскольку постоянный ток в нагрузочном резисторе всегда равен нулю.

2N3904 Транзистор общего назначения NPN (упаковка из 10 шт.)

Описание

2N3904 — хороший NPN-транзистор общего назначения для маломощного усиления и коммутации.

В ПАКЕТ:

• Кол-во 10 — 2N3904 Транзисторы общего назначения NPN

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРАНЗИСТОРА ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ 2N3904 NPN:

• Конструкция из биполярного кремния NPN
• Распиновка стандартная EBC в корпусе TO-92
• Коллектор-эмиттер до 40 В и коллектор-база до 60 В
• Ток до 200 мА
• Скорость переключения 100 МГц

2N3904 — это хороший недорогой NPN-транзистор общего назначения для маломощного усиления и коммутации, который должен быть частью каждого бункера запчастей.

Это может быть очень удобно, когда вам нужно увеличить выходной сигнал пина uC, чтобы управлять чем-то, что он не может управлять напрямую. Транзисторы NPN обычно используются в коммутационных устройствах низкого уровня, где они подключаются между нагрузкой и землей.

Вот простой пример схемы. У нас есть светодиодный индикатор, который мы хотим водить. Индикатор состоит из 3 светодиодов, каждый из которых потребляет ток 20 мА.

Вывод микроконтроллера может легко управлять светодиодом при токе 20 мА, но для этой схемы потребуется 60 мА, что выходит за рамки типичных возможностей привода микроконтроллера.Вы можете использовать 3 контакта на микроконтроллере для управления 3 светодиодами, но это пустая трата контактов, если у вас нет свободных контактов. Эта простая схема позволяет подключать все три светодиода к одному выводу uC.

Резистор 4,7 кОм на базе предназначен для ограничения тока на выводе uC до безопасных уровней, и значение не является слишком критическим. Также подойдет 1K или 10K.

Резистор 50 Ом устанавливает общий ток для 3 светодиодов. Это значение может немного отличаться в зависимости от того, какие светодиоды используются.В примере предполагается, что падение напряжения на светодиодах составляет 2 В, поэтому R = (5 В — Vled) / 60 мА = 50 Ом. Мощность через этот резистор составляет P = 60 мА * 3 В = 180 мВт, поэтому резистор 1/4 Вт будет работать, хотя 1/2 Вт будет лучшим выбором для длительного использования. Другим подходом было бы параллельное соединение двух резисторов на 100 Ом 1/4 Вт.

Если вам нужен более мощный NPN-транзистор, обратите внимание на наш PN2222, который может поддерживать до 600 мА, а если вам нужно больше, обратите внимание на наш транзистор Дарлингтона TIP120, который может работать с током до 5 А.

Примечания:

1. Эти транзисторы могут поставляться с прямыми или сформованными выводами.

---

Технические характеристики

Максимальные характеристики
V Генеральный директор	Напряжение коллектор-эмиттер	40 В
В CBO	Напряжение коллектор-база	60 В
I C	Ток коллектора	200 мА
Упаковка		К-92
Тип корпуса		Пластик, 3-выводный, сквозное отверстие
Производитель		Fairchild / ПО Semi
Лист данных		2N3904

NPN транзистор | Это работает

Пункты обсуждения NPN-транзистора:

1. Определение
2. Диаграмма
3. Принцип работы NPN-транзистора
4. Применение NPN-транзистора
5. Преимущества и преимущества транзисторов NPN

Что такое транзистор NPN?

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

Этот транзистор также состоит из трех секций, это

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

• NPN-эмиттер используется для подачи носителей заряда в коллектор через базу.
• Область коллектора собирает носители заряда из области эмиттера.
• База транзистора выполняет работу по запуску и работает как контроллер, ограничивая количество 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 — мажоритарный и миноритарный. 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.

Схема / конструкция транзистора n-p-n:

Схематические изображения транзисторов n-p-n приведены ниже.

Транзистор NPN как соединение диода Транзистор NPN

Эквивалентная схема транзистора NPN.

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

С учетом допинга:

• Эмиттерная секция является сильно легированной.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 легирование. База передает многочисленные носители заряда к коллектору, который уносится от эмиттера.
• Коллекторные области по сравнению с ними умеренно легированы и используются для сбора зарядов из базовой области.

Обозначение транзистора NPN Обозначение транзистора NPN

Назначение выводов транзистора NPN

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

Как определить контакт NPN?

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

Применение транзисторов NPN:

• Обычно транзисторы NPN используются в качестве биполярных транзисторов из-за подвижности электронов, так как она выше подвижности дырок.
• Они также используются для усиления и переключения сигналов. Они используются в схемах усилителя, то есть 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?

Транзистор NPN требует для работы как обратного, так и прямого смещения. Прямое смещение устанавливается между напряжением эмиттера и эмиттером. Обратное смещение подключено между коллекторным напряжением и коллектором.

Работает NPN-транзистор:

Теперь, когда на стороне n диода большинство электронов, а на стороне p большинство отверстий, все соединения по напряжению организованы как прямое и обратное смещение соответственно.Базовый эмиттерный переход настроен как обратное смещение, а коллекторный базовый переход работает как прямое смещение. Область истощения этой области эмиттер-база уже по сравнению с областью истощения на пересечении коллектор-база.

Поскольку переход имеет обратное смещение (эмиттер), отверстия текут 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 на стороне входа.

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 E-B. Этот ток известен как ток эмиттера (Ie). Здесь ток эмиттера (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, 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 остальных электронов, называется током коллектора (I _C ). I _C сравнительно высок по сравнению с базой (I _B ).

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

Клемма базы соединена с положительной клеммой источника питания базы (V _B ) с сопротивлением R _B . Сопротивление базы используется для ограничения максимального тока базы (I _B ).

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

Цепь транзистора NPN

Маркировка обозначает типичные токи коллектора, базового и эмиттерного.

Преимущества и недостатки использования транзистора NPN:

Преимущества:

• Небольшие размеры.
• Может работать при низком напряжении.
• Очень дешево.
• Низкое выходное сопротивление.
• Долговечный.
• Спонтанные действия.

Недостатки:

• Высокая температурная чувствительность.
• Производство малой энергии и мощности.
• Может быть поврежден во время теплового разгона.
• Невозможно 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, на входное напряжение подается достаточно высокое напряжение.Следовательно, транзистор работает как короткое замыкание, поскольку V _CE приблизительно равен 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.

Выключено 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, полное напряжение V _CC действует на коллектор.

Режим работы транзистора

Он имеет три режима работы в зависимости от смещения, а именно:

• Активный режим
• Режим отключения
• Режим насыщения

Режим отключения

• Транзистор работает как разомкнутая цепь.
• В отсечке два перехода имеют обратное смещение.
• Ток не может проходить.

Режим насыщения

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

Активный режим

• В это время транзистор функционирует как схема усилителя тока.
• В активном режиме транзистора переход B-E находится в прямом смещении, а переход C-B — в обратном.
• Ток проходит между эмиттером и коллектором, и величина тока пропорциональна имеющейся приложенной базе.

Чтобы узнать больше об электронике, нажмите здесь

О Soumali Bhattacharya

В настоящее время я инвестирую в сферу электроники и связи.
Мои статьи сосредоточены на основных областях базовой электроники с очень простым, но информативным подходом.
Я хорошо учусь и стараюсь быть в курсе всех последних технологий в области электроники.

Давайте подключимся через LinkedIn —
https://www.linkedin.com/in/soumali-bhattacharya-34833a18b/

Транзистор NPN, MPS6561 | Hach USA — Обзор

УСТАРЕВШИЙ ЭЛЕМЕНТ

Хотели бы вы использовать наш инструмент Product Configurator для настройки этого продукта перед добавлением его в корзину? В противном случае вы можете добавить его прямо в корзину.

Продукт #: 3Q0031

УСТАРЕВШИЙ ЭЛЕМЕНТ

Этого предмета больше нет в наличии.

Транзистор NPN, MPS6561 — малосигнальный

Использование NPN-транзисторов

Транзисторы — это элементы схемы, предназначенные для работы либо как усилители, либо как переключатели.У транзистора есть три части: база, коллектор и эмиттер. База — это управляющий агент для большого источника напряжения, коллектор — это источник высокого напряжения, а эмиттер — это выход для транзистора. Хорошая аналогия для объяснения транзисторов как усилителей — это ответвитель. Затвор — это кран, контролирующий поток воды, коллектор — это источник воды, а эмиттер — это выход из крана, из которого выходит вода. Работа в качестве переключателя позволяет транзистору управлять током, проходящим через него, и он может пропускать ток через него (Вкл.) Или нет (Выкл.).

Название NPN-транзисторов основано на способе их создания, то есть путем параллельного размещения двух P-N-переходов. P-N-переход формируется путем соединения полупроводников p-типа и n-типа вместе. Различие между p и n основано на типе зарядов, которые составляют большинство в полупроводнике, положительных или отрицательных. Конфигурация NPN для транзисторов сегодня используется наиболее часто.

Использование в качестве переключателя

Обычно транзисторы NPN используются в качестве переключателей в схемах.В мощных устройствах, таких как двигатели и соленоиды, транзистор NPN может работать в двух режимах: ВКЛ и ВЫКЛ. При этом транзистор обычно работает в режиме насыщения при включении и в режиме отсечки при выключении.

Использование в качестве усилителя

Еще одно распространенное применение NPN-транзисторов — их использование в качестве усилителя, в котором небольшое увеличение входного напряжения вызывает большое изменение выходного напряжения. Транзисторы NPN используются для этой цели почти во всех электронных устройствах телефонов, в которых требуется усиление или воспроизведение звука.

Использование в паре Дарлингтона

Пара Дарлингтона — это обычно используемая конфигурация схемы для усиления слабых сигналов. Пара состоит из двух NPN-транзисторов, расположенных так, что эмиттер первого транзистора питает базу второго транзистора.

Принцип работы и применения NPN-транзистора

Транзистор

NPN представляет собой трехконтактное устройство, содержащее полупроводник p-типа, зажатый между двумя полупроводниками n-типа. Это наиболее полезный из двух устройств с биполярным соединением.Другой — транзистор PNP. Он имеет различные приложения и используется в основном для усиления и переключения.

Что ж, прежде чем перейти к концепции транзисторов NPN, давайте немного разберемся с основами транзисторов.

Транзисторы

По сути, транзистор — это электронное устройство, используемое для усиления и электронного переключения. Это трехконтактное устройство. Когда мы прикладываем ток или напряжение к одной паре клемм, ток другой пары клемм управляет им.

Транзисторы

Поскольку мы говорим, что он работает как усилитель, я надеюсь, вы можете предсказать, будет ли значение на выходе выше или ниже, чем на входе.

Итак, каков ответ ??

Да, было бы выше.

Различные типы транзисторов классифицируются на основе структуры, электрической полярности, максимальной мощности и т. Д. В зависимости от структуры это могут быть MOSFET, BJT, JFET, IGBT и другие.

Но в данной статье мы сосредоточимся на биполярном переходном транзисторе, т.е.е., BJT.

Биполярный переходной транзистор

BJT — это полупроводниковый прибор, имеющий три вывода: эмиттер, базу и коллектор. Он снова разделен на две части: транзисторы NPN и PNP. Оба транзистора имеют с обеих сторон прослои одного типа между другими.

В NPN направление тока — от базы к эмиттеру, а в PNP — прямо противоположное, то есть от эмиттера к базе.

Биполярный переходной транзистор

Среди них NPN чаще всего используется в приложениях.Вы спросите, почему?

Итак, ответ в том, что подвижность электронов больше подвижности дырок.

Конструкция и обозначение транзистора

NPN

Обозначение НПН

Глядя на рис, мы можем сказать, что транзистор NPN представляет собой комбинацию двух диодов, соединенных вместе. На основе клеммного соединения два диода являются диодами эмиттер-база и коллектор-база соответственно. Кроме того, направление тока в транзисторе NPN — от эмиттера к области базы.

Конструкция NPN транзистора

Три клеммы: эмиттер, база и коллектор легированы по-разному. Эмиттер умеренно легирован с наименьшим легированием в базовой области (слаболегированный p-полупроводник). Коллекторная область сильно легирована.

Здесь базовая область имеет управление включением / выключением транзистора в зависимости от входного сигнала. Область эмиттера всегда подключена к отрицательному питанию, а коллектор — к положительному.

Работа транзистора NPN

Как показано на рисунке, переход база-эмиттер выполнен с прямым смещением с питающим напряжением V _CC .Кроме того, соединение коллектор-база имеет обратное смещение, и V _EE является источником питания для этой области.

Теперь мы должны понять, как сделать переход смещенным вперед или назад?

Поскольку полупроводники n-типа на первом месте, когда говорят об области эмиттер-база, отрицательный источник напряжения подключается к нему, чтобы создать прямое смещение. Точно так же для области коллектор-база положительный источник питания V _CC подключен к полупроводнику n-типа и, таким образом, имеет обратное смещение.

Область обеднения области эмиттер-база меньше по сравнению с областью коллектор-база. Обратите внимание, что область истощения ведет себя как противодействие потоку тока, поэтому, чем тоньше слой, тем сильнее ток в этой области.

В полупроводнике n-типа основными носителями заряда являются электроны и, таким образом, они начинают двигаться к базовому переходу, отсюда и название эмиттерный ток I _E .

Базовая область очень слабо легирована и представляет собой полупроводник p-типа, поэтому имеет несколько дырок в качестве носителей заряда.Немногочисленные электроны, выходящие из эмиттера, рекомбинируются с дырками, но максимальное количество электронов пересекает базовую область и попадает в область коллектора.

Ток, возникающий в результате рекомбинации электронов и дырки, известен как базовый ток, I _B . Этот ток довольно мал. Ток, протекающий в области коллектора из-за потока оставшихся электронов, — это ток коллектора, I _C . Он имеет более высокое значение, чем базовый ток.

Основные формулы NPN-транзистора

• Из приведенного выше анализа можно сказать, что

I _E = I _B + IC

• Ток в транзисторе NPN определяется отношением тока коллектора к току базы.Это называется усилением постоянного тока и обозначается как
.

Следовательно, β = I _C / I _B

• Этот коэффициент-бета заставляет транзистор работать как усилитель. Таким образом, это значение достигает 200 для стандартных транзисторов. Это безразмерная величина, как и отношение двух токов.
• Alpha — другой фактор, который представляет собой коэффициент усиления транзистора по току от коллектора до вывода эмиттера. Следовательно, альфа может быть определена как:

α = I _C / I _E

Это тоже безразмерная величина.

Итак, у меня к вам вопрос.

Какое может быть значение альфа? «Низкий» или «Высокий»?

Нужна подсказка? Хорошо, позволь мне помочь тебе.

База слегка легирована, поэтому ток базы очень низкий. Точно так же с оставшимися электронами ток коллектора довольно высок, а ток эмиттера является суммой обоих токов.

А теперь подумайте.

Да, это значение близко к единице, и для типичного транзистора малой мощности это значение находится в диапазоне от 0.95 до 0,99.

Взаимосвязь между α и β

Коэффициент усиления постоянного тока, β = I _C / I _B

Также, I _E = I _B + I _C

А, α = I _C / I _E

значение I _C из приведенного выше уравнения,

I _C = α * I _E

I _B = I _E — (α * I _E )

= I _E (1- α)

Следовательно, β = I _C / I _B = I _C / I _E (1 — α) = α / ( 1 — α)

Аналогично α = β / (β + 1)

Числовой пример на NPN-транзисторе

А теперь давайте попробуем решить эти проблемы и конкретизировать наши концепции.

1. Транзистор NPN имеет значение β, равное 100. Рассчитайте a) базовый ток b) ток эмиттера c) значение для переключения резистивной нагрузки 40 мА.

Здесь нам даны бета-значение и ток коллектора.

1. а) β = 100, I _C = 40 мА

Итак, какова формула, которая связывает данное количество с тем, которое нам нужно найти?

β = I _C / I _B

Следовательно, I _B = 40 мА / 100 = 400 мкА

1. b) Ток эмиттера определяется суммой двух токов, базы и коллектора.

I _E = I _B + I _C = 400 + 40000 = 40400 мкА.

1. в) α = β / (β + 1)

Подставляя значения, = 100 / (100 + 1) = 0,99

Давайте посмотрим еще на один пример и разберемся с концепцией более тщательно.

2. Предположим, что NPN-транзистор имеет базовое напряжение 15 В, а входной резистор на базе имеет значение 90 кОм. Рассчитайте значение тока базы транзистора.

Прежде чем решать этот вопрос, мы должны прояснить одну вещь. Напряжение коллектора должно быть положительным и превышать напряжение эмиттера. Это потому, что тогда через переход коллектор-эмиттер будет протекать только ток.

Также будет падение напряжения между выводами коллектора и эмиттера. Это падение будет равно значению 0,7 В в случае кремниевого диода (так как он находится в режиме прямого смещения). Следовательно, чтобы транзистор проводил, базовое напряжение должно быть больше 0.7 вольт.

Теперь вернемся к проблеме. V _BE = 0,7 В, V _B = 15 В и R _B = 90 кОм

I _B = (V _B — V _BE ) / R _B

= (15 — 0,7) / 90 тыс.

= 158 мкА

Режимы работы NPN транзистора

В зависимости от смещения переходов NPN-транзистор имеет четыре режима работы.

• Насыщенность
• Зона отсечения
• Активный
• Реверс активен

Режимы работы NPN транзистора

Поскольку транзисторы являются нелинейными устройствами, вольт-амперная кривая имеет отличные характеристики в разные моменты времени.Рассмотрим все эти регионы поподробнее.

Область насыщенности

Это происходит, когда напряжение эмиттера меньше, чем напряжение базы, а также напряжение коллектора меньше, чем напряжение базы.

В _E B

В _С <В _В

Оба диода находятся в прямом смещении в этой области, и, следовательно, вышеупомянутые условия преобладают. Также этот режим известен как режим включения транзистора. Следовательно, он действует как короткое замыкание, и ток легко течет от коллектора к эмиттеру.

Режим отключения

Этот случай прямо противоположен предыдущему. Здесь условия обратные, т.е. базовое напряжение меньше, чем ток эмиттера и коллектора.

В _В <В _E

В _В <В _С

Этот режим относится к режиму ВЫКЛ транзистора и, следовательно, между эмиттером и коллектором отсутствует токопроводимость. Обратите внимание, что в режиме отсечки транзистор ведет себя как разомкнутая цепь.

Активный режим

Это наиболее важный режим работы транзистора. Здесь только транзистор становится усилителем и усиливает входной сигнал. Условие напряжения здесь состоит в том, что базовое напряжение меньше, чем напряжение коллектора, но больше, чем напряжение эмиттера.

V _C > V _B > V _E

Чем больше усиление постоянного тока, тем больше усиление. Мы можем видеть это из следующей формулы:

I _C = β * I _B

Следовательно, если бета имеет значение 200, то базовый ток будет усилен в 200 раз.

Аналогичным образом, с помощью отношения альфа, бета и приведенной ниже формулы можно вычислить IE:

I _C = α * I _E

Реверс Активный

Хотя это не очень полезно, но знания — это хорошо. Это полная противоположность активной области. Следовательно, условия напряжения такие:

V _E > V _B > V _C

Здесь также транзистор усиливается, но разница в том, что ток направлен от эмиттера к коллектору, т.е.е., в обратном направлении.

NPN по сравнению с NPN

Что ж, есть несколько общих черт. Оба являются транзисторами с биполярным переходом и устройством с регулируемым током. Оба используются для усиления и переключения цепей. Основные моменты следующие:

• PNP означает «положительный отрицательный положительный». NPN означает «отрицательный положительный отрицательный».
• Проводимость NPN высокая, а проводимость PNP низкая. Это связано с тем, что в NPN проводимость происходит с электронами, а в PNP — через дырки, но очевидно, что скорость электрона больше и, следовательно, проводимость.

NPN по сравнению с PNP

• В NPN подаем на базу положительный ток, ток через коллектор течет к эмиттеру. Принимая во внимание, что когда отрицательный ток применяется на базовом выводе PNP, тогда ток течет от эмиттера к коллектору.
• Направление тока в NPN — от коллектора к эмиттеру, а в PNP — от эмиттера к коллектору.
• Время переключения быстрее в NPN и медленнее в PNP.
• NPN включается, когда электрон входит в базовую область.Принимая во внимание, что транзистор PNP включается, когда отверстия входят в клемму базы.
• В обоих транзисторах переход эмиттер-база смещен в прямом направлении, а переход коллектор-база — в обратном направлении.
• Сигнал заземления высокий для PNP и низкий для NPN.
• Стрелка эмиттера указывает на транзистор PNP, в то время как она указана в случае транзистора NPN.

Приложения

• В высокочастотных приложениях
• Преобразователи логарифмические
• Как усилитель
• В парных цепях Дарлингтона
• Датчики температуры
• Используется как переключатель

NPN-транзистор как переключатель

Это обычное приложение для транзисторов NPN.Как мы уже видели режимы работы транзисторов, то же самое помогает ему стать переключателем. Он находится либо в режиме ON, когда находится в области насыщения, либо в режиме OFF, когда в области отсечки. Эти устройства используются в цепях большой мощности, например, в двигателях и т. Д.

NPN-транзистор в качестве усилителя

Это еще одно очень распространенное применение этого транзистора. Здесь меньшее значение на входе усиливается и снимается с выхода усилителя. Обычно на выходе усиливается меньшее значение напряжения.

Практически все наши мобильные телефоны используют транзисторы для усиления звука.

Согласование транзисторов BJT

Согласование транзисторов NPN

Это еще одна важная концепция транзистора. Здесь мы соединяем транзисторы NPN и PNP в одну схему, чтобы получить большее усиление. Это достигается за счет того, что NPN проводит в положительном полупериоде, а PNP — в отрицательном полупериоде любого сигнала (как двухполупериодный мостовой выпрямитель), и мы можем непрерывно генерировать больше энергии.