Npn transistörler

İlk bipolar bağlantı transistörü 1947'de Bell laboratuvarlarında icat edildi. "İki polarite" bipolar olarak kısaltılır, dolayısıyla Bipolar junction transistor adı verilir. BJT, Kollektör (C), Taban (B) ve Verici (E) içeren üç terminalli bir cihazdır. Bir transistörün terminallerini belirlemek, belirli bir BJT parçasının pin diyagramını gerektirir, veri sayfasında mevcut olacaktır. İki tür BJT vardır - NPN ve PNP transistörü. Bu eğitimde NPN transistörleri hakkında konuşacağız. Ele alalım NPN transistörlerin iki örnek BC547A ve PN2222A, Yukarıdaki resimlerde gösterildiği -.

Üretim sürecine bağlı olarak pim yapılandırması değişecek ve ayrıntılar ilgili veri sayfasında mevcut olacaktır. Transistörün güç derecesi arttıkça gerekli ısı alıcının transistör gövdesine takılması gerekir. Terminallerde potansiyel uygulanmayan yansız bir transistör veya bir transistör, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi arka arkaya bağlanan iki diyota benzer.

Diyot D1, diyot D2'nin ileri iletimine dayanan bir ters iletken özelliğe sahiptir. Diyot D2 içinden bir akım geçtiğinde, diyot D1 akımı algılar ve kolektör terminalinde daha yüksek bir potansiyelin uygulanması koşuluyla, kolektör terminalinden emitör terminaline ters yönde bir orantılı akımın akmasına izin verilir. Orantılı sabit, Kazançtır (β).

NPN Transistörlerin Çalışması:

Yukarıda tartışıldığı gibi, transistör, tükenme katmanını dağıtmak için gereken spesifik bariyer potansiyeline sahip iki tükenme katmanına sahip akım kontrollü bir cihazdır. Bir silikon transistör için bariyer potansiyeli, bir germanyum transistör için 25 ° C'de 0,7V ve 25 ° C'de 0,3V'dur. Çoğunlukla kullanılan yaygın transistör tipi silikon türüdür çünkü silikon, oksijenden sonra dünyada en bol bulunan elementtir.

Dahili operasyon:

Npn transistörün yapımında kollektörü ve vericisi, bölgeler n-tipi malzeme ile takviye edilir ve taban bölgesi p tipi malzemenin küçük bir tabaka ile takviye edilmesidir. Verici bölge, kollektör bölgesi ile karşılaştırıldığında ağır bir şekilde katkılıdır. Bu üç bölge iki kavşak oluşturur. Kollektör-taban bağlantısı (CB) ve taban-verici bağlantısıdır.

0V'den artan Baz-Verici bağlantısına potansiyel bir VBE uygulandığında, elektronlar ve delikler tükenme bölgesinde birikmeye başlar. Potansiyel 0.7V'nin üzerine çıktığında, bariyer voltajına ulaşılır ve difüzyon meydana gelir. Bu nedenle, elektronlar pozitif terminale doğru akar ve temel akım akışı (IB) elektron akışının tersidir. Ayrıca, kollektör terminalinde VCE gerilimi uygulandığı takdirde, kollektörden emitöre giden akım akmaya başlar. Transistör, bir anahtar ve bir amplifikatör görevi görebilir.

Çalışma bölgesi ve Çalışma modu:

1. Aktif bölge, IC = β × IB - Amplifikatör çalışması

2. Doygunluk bölgesi, IC = Doygunluk akımı - Anahtarlama işlemi (Tamamen AÇIK)

3. Kesme bölgesi, IC = 0 - Anahtarlama işlemi (Tamamen KAPALI)

Anahtar olarak transistör:

Bir PSPICE modeli ile açıklamak için BC547A seçilmiştir. Tabanda akım sınırlayıcı bir direnç kullanmak için akılda tutulması gereken ilk önemli şey. Daha yüksek taban akımları bir BJT'ye zarar verir. Veri sayfasından maksimum toplayıcı akımı 100mA'dır ve buna karşılık gelen kazanç (hFE veya β) verilir.

Bileşenleri seçme adımları, 1. Kolektör akımını, yükünüz tarafından tüketilen akımı bulun. Bu durumda 60mA (Röle bobini veya Paralel LED'ler) ve direnç = 200 Ohm olacaktır.

2. Transistörü doygunluk durumuna getirmek için, transistörün tamamen AÇIK olacağı şekilde yeterli taban akımı sağlanmalıdır. Temel akımın ve kullanılacak ilgili direncin hesaplanması.

Tam doygunluk için temel akım yaklaşık 0,6mA'dır (Çok yüksek veya çok düşük değil). Bu nedenle, anahtarın KAPALI durumunda olduğu, tabana 0V olan devre aşağıdadır.

a) Anahtar olarak BJT'nin PSPICE Simülasyonu ve b) eşdeğer Anahtar Durumu

Teorik olarak anahtar tamamen açıktır, ancak pratikte bir kaçak akım akışı gözlemlenebilir. Bu akım, pA veya nA'da olduklarından önemsizdir. Akım kontrolünü daha iyi anlamak için, bir transistör, direnci tabandan (B) geçen akıma bağlı olarak değişen toplayıcı (C) ve yayıcı (E) boyunca değişken bir direnç olarak düşünülebilir.

Başlangıçta tabandan akım geçmediğinde, CE boyunca direnç çok yüksektir ve içinden hiçbir akım geçmez. Baz terminalde 0.7V ve üzeri bir potansiyel uygulandığında, BE bağlantısı yayılır ve CB bağlantısının dağılmasına neden olur. Şimdi akım, kazanca bağlı olarak kollektörden yayıcıya akar.

a) Anahtar olarak BJT'nin PSPICE Simülasyonu ve b) eşdeğer Anahtar Durumu

Şimdi baz akımı kontrol ederek çıkış akımını nasıl kontrol edeceğimizi görelim. IC = 42mA olarak ve yukarıdaki aynı formülü takip ederek IB = 0.35mA elde ederiz; RB = 14.28kOhms ≈ 15kOhms.

a) Anahtar olarak BJT'nin PSPICE Simülasyonu ve b) eşdeğer Anahtar Durumu

Pratik değerin hesaplanan değerden değişimi, transistördeki voltaj düşüşü ve kullanılan direnç yükünden kaynaklanmaktadır.

Amplifikatör olarak transistör:

Amplifikasyon, zayıf bir sinyali kullanılabilir forma dönüştürmektir. Amplifikasyon işlemi, kablosuz iletilen sinyaller, kablosuz alınan sinyaller, Mp3 oynatıcılar, cep telefonları vb. Gibi birçok uygulamada önemli bir adım olmuştur. Transistör, farklı konfigürasyonlarda gücü, voltajı ve akımı yükseltebilir.

Amplifikatör devrelerinde kullanılan konfigürasyonlardan bazıları

1. Ortak yayıcı amplifikatör
2. Ortak toplayıcı amplifikatör
3. Ortak taban amplifikatörü

Yukarıdaki tiplerden ortak yayıcı tipi, popüler ve en çok kullanılan konfigürasyondur. İşlem aktif bölgede gerçekleşir, Tek kademeli ortak emitörlü amplifikatör devresi buna bir örnektir. Bir amplifikatör tasarımında kararlı bir DC öngerilim noktası ve kararlı bir AC kazancı önemlidir. Yalnızca bir transistör kullanıldığında tek aşamalı amplifikatör adı.

Yukarıda, temel terminalde uygulanan zayıf bir sinyalin kolektör terminalindeki gerçek sinyalin β katına dönüştürüldüğü tek aşamalı amplifikatör devresi görülmektedir.

Bölüm amaç:

CIN, giriş sinyalini transistörün tabanına bağlayan bağlantı kapasitördür. Böylece bu kapasitör, kaynağı transistörden izole eder ve yalnızca ac sinyalinin geçmesine izin verir. CE, yükseltilmiş sinyal için düşük direnç yolu görevi gören baypas kapasitördür. COUT, transistörün kollektöründen gelen çıkış sinyalini birleştiren bağlantı kapasitördür. Böylece bu kapasitör, çıkışı transistörden izole eder ve yalnızca ac sinyalinin geçmesine izin verir. R2 ve RE, amplifikatöre stabilite sağlarken, R1 ve R2 birlikte, potansiyel bir bölücü olarak hareket ederek DC önyargı noktasında stabiliteyi sağlar.

Operasyon:

Devre, her zaman aralığı için anlık olarak çalışır. Basitçe anlamak için, temel terminaldeki ac voltajı, akımdaki karşılık gelen artışı arttırdığında emitör direnci üzerinden akar. Bu nedenle, yayıcı akımındaki bu artış, VCE toplayıcı yayıcı düşüşünü azaltan transistörden geçen yüksek kollektör akımını artırır. Benzer şekilde, giriş ac voltajı katlanarak azaldığında, VCE voltajı, verici akımındaki düşüş nedeniyle artmaya başlar. Gerilimlerdeki tüm bu değişiklikler, girişin dalga biçimini tersine çevirecek, ancak biri yükseltilecek olan çıkışta anında yansıtılır.

Özellikler	Ortak Taban	Ortak Verici	Ortak Toplayıcı
Gerilim kazancı	Yüksek	Orta	Düşük
Şu anki kazanç	Düşük	Orta	Yüksek
Güç kazancı	Düşük	Çok yüksek	Orta

Tablo: Kazanç karşılaştırma tablosu

Yukarıdaki tabloya dayanarak, ilgili konfigürasyon kullanılabilir.