Npn transistors

Ang unang bipolar junction transistor ay naimbento noong 1947 sa Bell Laboratories. Ang "Dalawang polarities" ay pinaikling bilang bipolar, kaya't ang pangalang Bipolar junction transistor. Ang BJT ay isang tatlong aparato ng terminal na may Collector (C), Base (B) at Emitter (E). Ang pagkilala sa mga terminal ng isang transistor ay nangangailangan ng diagram ng pin ng isang partikular na bahagi ng BJT, magagamit ito sa datasheet. Mayroong dalawang uri ng BJT - NPN at PNP transistors. Sa tutorial na ito ay pag-uusapan natin ang tungkol sa mga NPN transistors. Isaalang-alang natin ang dalawang halimbawa ng mga transistor ng NPN - BC547A at PN2222A, na ipinakita sa mga imahe sa itaas.

Batay sa proseso ng paggawa ay magbabago ang pagsasaayos ng pin at ang mga detalye ay magagamit sa kaukulang datasheet. Tulad ng pagtaas ng rating ng kuryente ng transistor kinakailangan ang heat sink na kailangang ikabit sa katawan ng transistor. Ang isang walang kinikilingan na transistor o isang transistor na walang potensyal na inilapat sa mga terminal ay katulad ng dalawang diode na konektado pabalik-balik tulad ng ipinakita sa larawan sa ibaba.

Ang diode D1 ay may isang pabalik na pagsasagawa ng pag-aari batay sa pasulong na pagsasagawa ng diode D2. Kapag ang isang kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan ng diode D2, ang diode D1 ay nararamdaman ang kasalukuyang at isang proporsyonal na kasalukuyang pinapayagan na dumaloy sa pabalik na direksyon mula sa terminal ng kolektor patungo sa emitter terminal na ibinigay ng isang mas mataas na potensyal na inilalapat sa terminal ng kolektor. Ang proporsyonal na pare-pareho ay ang Gain (β).

Paggawa ng NPN Transistors:

Tulad ng tinalakay sa itaas, ang transistor ay isang kasalukuyang kinokontrol na aparato na mayroong dalawang mga layer ng pag-ubos na may tiyak na potensyal na hadlang na kinakailangan upang maikalat ang pagkaubos ng layer. Ang potensyal na hadlang para sa isang silicon transistor ay 0.7V sa 25 ° C at 0.3V sa 25 ° C para sa isang germanium transistor. Kadalasan ang karaniwang uri ng transistor na ginamit ay uri ng silikon dahil ang silikon ay ang pinaka-sagana na sangkap sa mundo pagkatapos ng oxygen.

Panloob na operasyon:

Ang pagtatayo ng npn transistor ay ang mga rehiyon ng kolektor at emitter na na-doped na may materyal na uri ng n at ang batayang rehiyon ay na-doped ng maliit na layer ng materyal na uri ng p. Ang rehiyon ng emitter ay labis na nai-dop kung ihahambing sa rehiyon ng kolektor. Ang tatlong mga rehiyon ay bumubuo ng dalawang mga junction. Ang mga ito ay collector-base junction (CB) at base-emitter junction.

Kapag ang isang potensyal na VBE ay inilapat sa buong Base-Emitter junction na pagtaas mula sa 0V, ang mga electron at hole ay nagsisimulang makaipon sa rehiyon ng pagkaubos. Kapag tumataas ang potensyal sa itaas 0.7V, naabot ang boltahe ng hadlang at nangyayari ang pagsasabog. Samakatuwid, ang mga electron ay dumadaloy patungo sa positibong terminal at ang base current flow (IB) ay kabaligtaran ng daloy ng electron. Bukod, ang kasalukuyang mula sa kolektor hanggang sa emitter ay nagsisimulang dumaloy, sa kondisyon na ang boltahe VCE ay inilalapat sa terminal ng kolektor. Ang transistor ay maaaring kumilos bilang isang switch at isang amplifier.

Rehiyon ng pagpapatakbo kumpara sa Mode ng pagpapatakbo:

1. Aktibong rehiyon, IC = β × IB - pagpapatakbo ng Amplifier

2. Rehiyon ng saturation, IC = Kasalukuyang saturation - Pagpapatakbo ng operasyon (Ganap na ON)

3. Rehiyon ng cut-off, IC = 0 - Pagpapatakbo ng operasyon (Ganap na OFF)

Transistor bilang switch:

Upang ipaliwanag sa isang modelo ng PSPICE BC547A ay napili. Ang unang mahalagang bagay na dapat tandaan na gumamit ng isang kasalukuyang naglilimita ng risistor sa base. Ang mas mataas na mga alon sa base ay makapinsala sa isang BJT. Mula sa datasheet ang maximum na kasalukuyang kolektor ay 100mA at ang kaukulang pakinabang (hFE o β) ay ibinigay.

Mga hakbang upang pumili ng mga bahagi, 1. Hanapin ang kasalukuyang kolektor na kasalukuyang natupok ng iyong karga. Sa kasong ito ito ay magiging 60mA (Relay coil o Parallel LEDs) at resistor = 200 Ohms.

2. Upang maihatid ang transistor sa kondisyon ng saturation sapat na base kasalukuyang kailangang ibigay tulad ng transistor ay ganap na ON. Kinakalkula ang kasalukuyang batayan at ang kaukulang risistor na gagamitin.

Para sa kumpletong saturation ang base kasalukuyang ay tinatayang sa 0.6mA (Hindi masyadong mataas o masyadong mababa). Kaya sa ibaba ay ang circuit na may 0V sa base kung saan ang switch ay OFF state.

a) PSPICE Simulation ng BJT bilang Switch, at b) katumbas na Kalagayan ng Paglipat

Teoretikal na ang switch ay ganap na bukas ngunit praktikal na isang kasalukuyang pagtagas na daloy ay maaaring sundin. Ang kasalukuyang ito ay bale-wala dahil nasa pA o nA sila. Para sa mas mahusay na pag-unawa sa kasalukuyang kontrol, ang isang transistor ay maaaring isaalang-alang bilang isang variable risistor sa kabuuan ng kolektor (C) at emitter (E) na ang paglaban ay nag-iiba batay sa kasalukuyang sa pamamagitan ng base (B).

Sa una kapag walang kasalukuyang dumadaloy sa base, ang paglaban sa kabuuan ng CE ay napakataas na walang kasalukuyang dumadaloy dito. Kapag ang isang potensyal na 0.7V & sa itaas ay inilapat sa base terminal ang BE junction ay nagkakalat at naging sanhi ng pagkakalat ng CB junction. Ngayon ay dumadaloy mula sa kolektor hanggang sa emitter batay sa nakuha.

a) PSPICE Simulation ng BJT bilang Switch, at b) katumbas na Kalagayan ng Paglipat

Ngayon tingnan natin kung paano makontrol ang kasalukuyang output sa pamamagitan ng pagkontrol sa kasalukuyang kasalukuyang. Isinasaalang-alang ang IC = 42mA at pagsunod sa parehong formula sa itaas nakukuha namin ang IB = 0.35mA; RB = 14.28kOhms ≈ 15kOhms.

a) PSPICE Simulation ng BJT bilang Switch, at b) katumbas na Kalagayan ng Paglipat

Ang pagkakaiba-iba ng praktikal na halaga mula sa kinakalkula na halaga ay dahil sa pagbagsak ng boltahe sa transistor at ang resistive load na ginagamit.

Transistor bilang amplifier:

Ang amplification ay ang pag-convert ng isang mahinang signal sa magagamit na form. Ang proseso ng pagpapalaki ay naging isang mahalagang hakbang sa maraming mga application tulad ng mga wireless transmitted signal, wireless na natanggap na signal, Mp3 player, mobile phone, at iba pa, maaaring palakasin ng transistor ang lakas, boltahe at kasalukuyang sa iba't ibang mga pagsasaayos.

Ang ilan sa mga pagsasaayos na ginamit sa mga circuit ng amplifier ay

1. Karaniwang emitter amplifier
2. Karaniwang amplifier ng kolektor
3. Karaniwang base amplifier

Sa mga uri sa itaas karaniwang uri ng emitter ang sikat at kadalasang ginagamit na pagsasaayos. Ang operasyon ay nangyayari sa aktibong rehiyon, Single yugto karaniwang emitter amplifier circuit ay isang halimbawa para dito. Ang isang matatag na point ng bias ng DC at isang matatag na nakuha ng AC ay mahalaga sa pagdidisenyo ng isang amplifier. Ang pangalang solong yugto amplifier kapag isang transistor lamang ang ginagamit.

Sa itaas ay solong yugto amplifier circuit kung saan ang isang mahinang signal na inilapat sa base terminal ay na-convert sa β beses ang aktwal na signal sa terminal ng kolektor.

Layunin ng bahagi:

Ang CIN ay ang capacitor ng pagkabit kung saan ikakasal ang input signal sa base ng transistor. Sa ganitong pagkakahiwalay ng capacitor na ito ang mapagkukunan mula sa transistor at pinapayagan lamang ang ac signal na dumaan. Ang CE ay ang bypass capacitor na gumaganap bilang mababang path ng paglaban para sa pinalakas na signal. Ang COUT ay ang capacitor ng pagkabit kung saan ikakasal ang output signal mula sa kolektor ng transistor. Sa ganitong pagkakahiwalay ng capacitor na ito ang output mula sa transistor at pinapayagan lamang ang ac signal na dumaan. Nagbibigay ang R2 at RE ng katatagan sa amplifier samantalang ang R1 at R2 na magkakasama ay tinitiyak ang katatagan sa DC bias point sa pamamagitan ng pagkilos bilang isang potensyal na divider.

Pagpapatakbo:

Agad na nagpapatakbo ang circuit para sa bawat agwat ng oras. Intindihin lamang, kapag ang boltahe ng ac sa base terminal ay nagdaragdag ng kaukulang pagtaas sa kasalukuyang daloy sa pamamagitan ng emitor risistor. Kaya, ang pagtaas na ito sa kasalukuyang emitter ay nagdaragdag ng mas mataas na kasalukuyang kolektor na dumaloy sa pamamagitan ng transistor na nagpapababa sa drop ng emitor ng VCE collector. Katulad nito kapag ang input ac boltahe ay nagbabawas ng exponentially ang VCE boltahe ay nagsisimulang tumaas dahil sa pagbaba ng kasalukuyang emitter. Ang lahat ng mga pagbabagong ito sa mga voltages ay sumasalamin kaagad sa output na ibabaligtad na form ng alon ng pag-input, ngunit pinalakas ang isa.

Mga Katangian	Karaniwang Base	Karaniwang Emitter	Karaniwang Kolektor
Kita ng boltahe	Mataas	Katamtaman	Mababa
Kasalukuyang kita	Mababa	Katamtaman	Mataas
Kumita ng kuryente	Mababa	Napakataas	Katamtaman

Talahanayan: Makakuha ng talahanayan ng paghahambing

Batay sa talahanayan sa itaas, maaaring magamit ang kaukulang pagsasaayos.