Přejít na hlavní obsah

Princip tranzistoru NPN a jeho funkce

  • Sabina Stejskalová
  • Tipy

NPN tranzistor je jedním z nejběžnějších typů bipolárních tranzistorů. Skládá se ze tří vrstev polovodičového materiálu: emitoru, základny a kolektoru. Emitor a kolektor tvoří p-n přechody se základnou a vytvářejí strukturu npn.

Princip tranzistoru NPN je založen na řízení proudu prostřednictvím základny pro regulaci proudu v emitoru a kolektoru. Když je mezi základnu a emitor přiváděno kladné napětí, elektrony z emitoru začnou přecházet do oblasti základny a vytvářejí základní proud. Základní proud zase řídí proud, který může protékat kolektorem.

Zvláštností NPN tranzistoru je, že má negativní typizaci. To znamená, že většina nosičů náboje v tranzistoru jsou elektrony.

tranzistory npn mají vysoký zisk proudu, nízký odpor zapnutí a malé ztráty výkonu. Jsou široce používány v elektronických zařízeních, jako jsou zesilovače, časovače, logické obvody a další.

Struktura NPN tranzistoru

Emitor se nazývá oblast, kde dochází k emisi nosičů náboje - elektronů v NPN tranzistoru.

Základna je oblast používaná ke kontrole toku nosičů náboje. Zde se aplikovaným napětím reguluje proud protékající tranzistorem.

Kolektor je oblast, kde probíhá sběr nábojů přenesených elektrony z emitoru a základny.

Zvláštností NPN tranzistoru je, že v něm proud teče z emitoru do základny a poté ze základny do kolektoru. To je způsobeno strukturou a orientací prvku.

Princip tranzistoru NPN

tranzistor NPN se skládá ze tří vrstev polovodičového materiálu: základny (b), emitoru (e) a kolektoru (c). Při přivádění elektrického napětí na základnu může tranzistor zesilovat proud protékající emitorem a kolektorem. Zdroj proudu je připojen k emitoru a jeho zesílení je řízeno napětím na základně.

Když je do emitoru přiváděno kladné napětí, elektrony ze základny začnou přecházet do emitoru. Elektrony v kolektoru vytvářejí magnetické pole, které přitahuje elektrony k sobě. Tento efekt umožňuje proud protékat z kolektoru do emitoru a tím zesílit.

tranzistory npn mají řadu funkcí, které je důležité vzít v úvahu při jejich používání. Například npn tranzistory mají obrácenou polaritu, to znamená, že kladné napětí je přiváděno na emitor a záporné na kolektor. Také, npn tranzistory mohou být zranitelné vůči statické elektřině a vyžadují vhodná opatření.

VrstvaTyp vedení
ZákladTenká polovodičová vrstva se slabou vodivostí
EmitorVysoce dopovaná polovodičová vrstva s vysokou vodivostí
KolektorVysoce dopovaná polovodičová vrstva s vysokou vodivostí

Funkce NPN tranzistoru

Emitor je vrstva s vysokou úrovní nečistot (typu p), základna je vrstva s nízkou úrovní nečistot (typu N) A kolektor je vrstva s vysokou úrovní nečistot (typu N). Tato konfigurace poskytuje následující funkce NPN tranzistoru.

ZvláštnostPopis
Posilující schopnosttranzistor npn může zesílit slabý signál přiváděný na jeho základnu a vydávat na výstupu sběrné elektrody zesílený signál.
Nízký odpor zapnutítranzistor NPN má nízký odpor zapnutí mezi kolektorem a emitorem, což umožňuje efektivní připojení k jiným prvkům obvodu.
Vysoký vstupní odportranzistor NPN má vysoký vstupní odpor, díky čemuž je citlivý na vnější vlivy a vhodný pro použití v zesilovacích obvodech.
Nestabilita při vytápěníNPN tranzistor je během provozu náchylný k zahřívání, což může vést ke změně jeho parametrů a degradaci elektronických vlastností.

Celkově je NPN tranzistor důležitou součástí elektronických obvodů a je široce používán v různých zařízeních, včetně zesilovačů, napájecích zdrojů, časovačů a dalších.

Použití NPN tranzistorů

npn tranzistory jsou široce používány v elektronice jako klíče nebo zesilovače signálu. Díky jejich vlastnostem jsou užitečné v různých aplikacích:

Oblast použitíPopis
Zesilovačnpn tranzistory lze použít k zesílení slabého napětí nebo proudu. Mohou ovládat velké proudy a poskytovat zesílení signálu v elektronických obvodech.
Vypínačnpn tranzistory lze použít jako vypínače v elektronických obvodech. Při přívodu dostatečného napětí na základnu tranzistoru může proud z emitoru proudit do kolektoru, včetně elektrického obvodu.
Klíčenpn tranzistory lze použít jako klíče pro správu ostatních komponent obvodu. Když je napětí přiváděno na základnu tranzistoru, může vytvořit nebo zastavit elektrický obvod ovládáním elektromagnetů, motorů nebo jiných zařízení.
Modulace signálunpn tranzistory lze použít k modulaci amplitudy nebo frekvence signálu. Mohou ovládat analogové signály změnou jejich amplitudy nebo frekvence. To je užitečné pro přenos nebo zpracování informací v radioelektronice.

Výhody používání NPN tranzistorů

  • Vysoká zesilovací schopnost: npn tranzistory mají vysokou zesilovací schopnost, což umožňuje jejich použití v různých zesilovacích obvodech.
  • Široké použití: npn tranzistory jsou široce používány v elektronice a elektrotechnice v různých zařízeních a obvodech, včetně obvodů zisku, filtrace, klíčových zařízení atd.
  • Spolehlivost a trvanlivost: npn tranzistory jsou vysoce spolehlivé a odolné, díky čemuž jsou atraktivní pro použití v různých aplikacích.
  • Relativně malá velikost a hmotnost: tranzistory npn mají kompaktní rozměry a nízkou hmotnost, což umožňuje jejich efektivní použití v různých zařízeních s omezeným objemem.
  • Nízká spotřeba energie: npn tranzistory mají nízkou spotřebu energie, což umožňuje snížit spotřebu energie v elektronických zařízeních.
  • Široký rozsah provozních frekvencí: npn tranzistory jsou schopny pracovat v širokém frekvenčním rozsahu, což umožňuje jejich použití v různých aplikacích vyžadujících vysoké frekvence.