Tranzistory jsou jedním z nejdůležitějších prvků v moderní elektronice. Používají se v různých zařízeních, od našich mobilních telefonů až po počítače a televizory. Jedním z nejběžnějších typů tranzistorů je NPN tranzistor.
Název " npn "znamená, že tento typ tranzistoru používá tři vrstvy polovodičového materiálu:" n " – označuje vrstvu se záporným nábojem," p "vrstvu s kladným nábojem a znovu"n". Hlavní výhodou NPN tranzistoru je jeho schopnost zesilovat signál řízením velkého množství elektrické energie.
Princip tranzistoru NPN lze ilustrovat následovně: ve středu je základna, která ovládá další dvě vrstvy – emitor a kolektor. Když je na základnu přiváděn malý proud, hlavní tok elektronů mezi emitorem a kolektorem se otevře. To je proto, že základna funguje jako "přepínač", který řídí tok elektronů mezi jinými vrstvami tranzistoru.
Je důležité poznamenat, že NPN tranzistor lze použít jako zesilovač nebo klíč. V režimu zesilovače může zesílit slabý signál a převést jej na silnější signál. V režimu klíče, NPN tranzistor může fungovat ve dvou stavech: otevřený a soukromý. V otevřeném stavu proud prochází tranzistorem a v uzavřeném proudu neprochází. To vám umožňuje používat NPN tranzistor ke správě jiných elektronických zařízení a obvodů.
Struktura NPN tranzistoru
NPN tranzistor se skládá ze tří vrstev polovodičového materiálu: emitoru, základny a kolektoru. Každá vrstva je jinak používaný typ polovodiče: typ p, Typ n a znovu typ p. Taková struktura se nazývá "emitor-báze-kolektor" a tvoří dva přechody mezi vrstvami: p-n a n-p.
- Emitor: emitor je vrstva typu N polovodiče. Dominuje elektronům, které se odpuzují od pozitivní emitární oblasti a pohybují se směrem k základně
- Základ: základna je jednou ze dvou vrstev typu P polovodičového materiálu tranzistoru. Základna je mnohem tenčí než emitor a kolektor, což způsobuje řídicí funkci základní vrstvy. Zde elektrony pocházející z emitoru vstupují do nárazu s dírami základny
- Kolektor: kolektor je také typ P polovodičového materiálu. Přitahuje volné elektrony ze základny a emitoru a provádí jejich sběr a přenos do struktury tranzistoru
Tato struktura vrstev tranzistoru NPN poskytuje jeho specifické vlastnosti a princip činnosti.
Princip tranzistoru NPN
Když je kladné napětí přiváděno na základnu tranzistoru, elektrický proud začne proud unikat z emitoru do kolektoru. To je způsobeno difúzí a rekombinací nosičů náboje v polovodičové struktuře tranzistoru.
Je důležité poznamenat, že elektrický proud v tranzistoru NPN teče převážně z emitoru do kolektoru. Proud je regulován elektrickým proudem přiváděným na základnu. Čím více proudu na základnu, tím více proud teče z emitoru do kolektoru.
Tranzistor NPN tedy funguje jako elektronický přepínač nebo zesilovač signálu. Když na základně chybí kladné napětí, tranzistor je vypnutý a proud netěsní. Když je na základnu přiváděno kladné napětí, tranzistor se zapne a proud jím protéká.
Použití NPN tranzistorů umožňuje vytvářet složité obvody elektrického obvodu pro zesílení nebo přepínání signálů. Jsou široce používány v radioelektronice, analogové elektronice a dalších oblastech techniky a vědy.
Hlavní vlastnosti NPN tranzistoru
Zde jsou hlavní specifikace NPN tranzistoru:
- Přenosový proud kolektoru (Ic): jedná se o proud, který může tranzistor přeskočit z kolektoru do emitoru za předpokladu, že jsou splněny vhodné podmínky pro připojení a formování signálu.
- Proud emitoru (Ie): je to proud, který vstupuje do emitoru a prochází základnou a poté opouští kolektor.
- Proudový zisk (β): určuje, jak změna základního proudu ovlivňuje změnu kolektorového proudu. Je jedním z klíčových parametrů NPN tranzistoru a může mít velký význam v zesilovačích signálu.
- Napětí kolekce/emitor (Vce): je to napětí měřené mezi kolektorem a emitorem polovodičového tranzistoru. Toto napětí hraje důležitou roli při určování stavu tranzistoru, například zda je tranzistor nasycen nebo odříznut.
Všechny tyto vlastnosti pomáhají určit, jak NPN tranzistor funguje a jak jej lze použít v různých elektronických obvodech. Pochopení těchto charakteristik umožňuje elektronikům vybrat si správné tranzistory pro své projekty a dosáhnout požadovaných hodnot proudu, napětí a zisku.
Použití NPN tranzistoru
npn tranzistory široce se používá v elektronice a elektrotechnice díky své schopnosti zesilovat a přepínat elektrický proud. Zde jsou některé oblasti použití NPN tranzistorů:
1. Zesilovač: npn tranzistory se používají k zesílení slabého elektrického signálu, například v rádiích a televizních přijímačích. Zesilují signál na úroveň dostatečnou k pohonu reproduktorů nebo zobrazení obrázků na obrazovce.
2. Proudový zdroj: npn tranzistory lze použít k vytvoření stabilního zdroje proudu. Poskytují otevřený stejnosměrný proud řízený odporem nebo jiným řídicím prvkem.
3. Logická schéma: npn tranzistory jsou široce používány v digitálních logických obvodech, jako jsou měniče úrovně, multiplexery a dešifrovače, pro přepínání a řízení toku dat. Mohou být použity k vytvoření logických hradel, spouštěčů a dalších prvků digitální logiky.
4. Solenoidy a elektromagnety: npn tranzistory se často používají k ovládání elektromagnetu nebo solenoidu. Mohou zesílit slabý signál a ovládat velký proud potřebný k aktivaci elektromagnetu nebo solenoidu.
5. LED diody a displeje: npn tranzistory lze použít k ovládání LED a displejů, což vám umožní ovládat jas a přepínání světla. Jsou široce používány v LED digitálních displejích, LED indikátorech a dalších zařízeních využívajících světelný alarm.
To jsou jen některé z mnoha oblastí použití NPN tranzistorů. Díky své všestrannosti a účinnosti se staly nepostradatelnými součástmi v moderní elektronice a technice.