Transistor NPN: 11 fatos que você deve saber!

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O que é um transistor NPN?

BJT ou transistor de junção bipolar tem dois tipos principais. N-P-Ni é uma das classificações do BJT. É um dispositivo de três terminais usado para amplificação e comutação.

Este transistor também consiste em três seções, elas são

  1. Base B
  2. C- Coletor
  3. E- Emissor
  • O emissor NPN é usado para fornecer portadores de carga ao coletor por meio da base.
  • A área do Coletor reúne os portadores de carga da região emissora.
  • A base do transistor faz o trabalho de disparo e funciona como o controlador para limitar a quantidade de corrente que será permitida passar por esta região.

Observação:

Ao contrário de um MOSFET onde apenas uma portadora está presente, o BJT possui dois tipos de portadora de carga – Majoritária e Minoritária. No caso do transistor NPN, os elétrons são o portador majoritário de carga.

Por outro lado, em semicondutores do tipo P, os elétrons não estão muito disponíveis, e o buraco atua como um portador de carga majoritária e a corrente será transportada por causa deles.

construção do transistor npn:

As representações diagramáticas dos transistores npn são fornecidas abaixo.

Transistor NPN como conexão de diodo
Transistor NPN como conexão de diodo
Diagrama 2
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Transistor NPN

O circuito equivalente do transistor NPN.

Podemos dizer que o funcionamento de um transistor npn é semelhante ao funcionamento de um diodo de junção 2 pn conectado um após o outro. Esses diodos de junção PN são denominados junção CB coletor-base e junção BE emissor-base.

Consideração de acordo com o doping:

  • A seção emissora é uma seção fortemente dopada. A regra geral é manter a largura mínima da base entre os três terminais. Como o emissor é fortemente dopado, ele pode disparar portadores de carga para as regiões base.
  • Conforme mencionado anteriormente, a base tem a largura mínima e também o mínimo de dopagem. A base passa vários portadores de carga para o coletor, que é transportado do emissor.
  • As regiões coletoras são, em comparação, moderadamente dopadas e usadas para coletar cargas da região base.

Símbolo do transistor NPN

Símbolo do transistor NPN
Símbolo do transistor NPN

Pinagem do transistor NPN

Como mencionado anteriormente, um transistor possui três terminais. Eles são - Base, coletor e emissor.

Como identificar o PIN NPN?

  • Na maioria das configurações, a parte central é para o terminal base.
  • O pino que está abaixo disso é um coletor, e também, o resto de um é o pino emissor.
  • Quando o ponto não está marcado, todos os terminais devem ser identificados usando sua orientação ou espaço terminal irregular entre os pinos. Aqui o pino central é a base. O pino mais próximo é o emissor e o pino restante é um terminal coletor.

Aplicações de transistores NPN:

  • Normalmente, o transistor NPN é usado como transistor bipolar devido à mobilidade dos elétrons, pois é maior que a mobilidade dos buracos.
  • Eles também são usados ​​para amplificar e alternar os sinais. Eles são usados ​​em circuitos amplificadores, ou seja, circuitos amplificadores push-pull.
  • O transistor NPN é usado em circuitos de pares Darlington para amplificar sinais fracos para aumentar significativamente o sinal.
  • Se houver necessidade de reduzir a corrente, também podem ser usados ​​transistores NPN.
  • Além desses, o transistor NPN tem muitas aplicações em sensores de temperatura, circuitos como conversores logarítmicos, etc.

Como funciona um transistor NPN?

O transistor NPN precisa de polarização reversa e direta para funcionar. A polarização direta é estabelecida entre a tensão do emissor e o emissor. A polarização reversa é conectada entre a tensão do coletor e o coletor.

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Agora, como o lado n de um diodo tem elétrons como maioria e o lado p tem buracos como maioria, todas as conexões de tensão são organizadas como polarização direta e reversa de acordo. A junção base-emissor é definida como polarização reversa e a junção base coletor funciona como polarização direta. A região de depleção desta área emissor-base é mais estreita em comparação com a área de depleção da interseção coletor-base.

Como a junção é polarizada reversamente (emissor), os orifícios fluem da alimentação para a junção N. Então o elétron se move em direção ao lado p. Aqui ocorre a neutralização de algum elétron. O restante dos elétrons se move em direção ao lado n. A queda de tensão em relação ao emissor e à base é VBE como lado de entrada.

Nos emissores do tipo N, o portador de carga é principalmente elétrons. Conseqüentemente, os elétrons foram transportados através de emissores do tipo N para uma base do tipo P. Uma corrente será transportada através da base do emissor ou junção EB. Esta corrente é conhecida como corrente de emissor (Ie). Aqui a corrente do emissor (IE) flui do lado da saída e flui em duas direções; um sou euB e outro sou euC. Então podemos escrever,

            IE=IB+IC

No entanto, a área da base é relativamente fina e levemente dopada. Conseqüentemente, a maioria dos elétrons passará pela área da base e apenas alguns se recombinarão com os buracos disponíveis. A corrente de base é mínima em comparação com a corrente do emissor. Normalmente, é até 5% de toda a corrente do emissor.

A corrente que flui do resto dos elétrons é chamada de corrente de coletor (IC). O euC é comparativamente alto quando comparado com a base (IB).

Circuito do transistor NPN

A fonte de tensão está conectada ao transistor NPN. O terminal coletor é unido ao terminal +ve da tensão de alimentação (VCC) usando uma resistência de carga (RL). A resistência de carga também pode ser utilizada para diminuir a maior corrente que flui através do circuito.

O terminal base é unido ao terminal +ve da tensão de alimentação da base (VB) com resistência RB. A resistência de base é usada para restringir a corrente de base máxima (IB).

Quando o transistor está em operação LIGADO, grande corrente de coletor passa pelo circuito entre o coletor e o emissor. Porém, para essa pequena quantidade de corrente de base deve fluir para o terminal inferior do transistor.

Circuito de Transistor NPN
Circuito de Transistor NPN

As marcações representam as correntes típicas de Coletor, bas e emissor.

Vantagens e desvantagens de usar um transistor NPN:

Vantagens:

  • Pequeno em tamanho.
  • Pode trabalhar em baixa tensão.
  • Muito barato.
  • Baixa impedância de saída.
  • De longa duração.
  • Ações espontâneas.

Desvantagens:

  • Sensibilidade a altas temperaturas.
  • Produz baixa energia e potência.
  • Pode ser danificado durante uma fuga térmica.
  • Não pode ser operado em altas frequências.

Chave de transistor NPN

O transistor opera

  • Ligado no modo de saturação
  • Desligado no modo de corte.

Ligado no modo de saturação

  • Quando ambas as junções estão na condição de polarização direta, uma tensão suficientemente alta é aplicada à tensão de entrada. Conseqüentemente, o transistor funciona como um curto-circuito como VCE é aproximadamente zero.
  • Nesse momento, duas junções estão no estado de polarização direta e há tensão adequada na entrada.
  • Neste estado, a corrente passará entre o coletor e o emissor. A corrente está fluindo dentro do circuito.

Desligado no modo de corte.

  • Se as duas junções dos transistores estiverem em polarização reversa, o transistor entra no estado OFF.
  • Durante este modo de operação, a tensão do sinal de entrada ou a tensão de base é zero.
  • Consequentemente, o V totalCC a tensão atua através do coletor.

Modo de operação do transistor

Possui três modos de operação conforme polarização, são os seguintes:

  • Modo ativo
  • Modo de corte
  • Modo de saturação

Modo de corte

  • O transistor atua como um circuito aberto.
  • No corte, as duas junções estão em polarização reversa.
  • A corrente não poderá fluir.

Modo de Saturação

  • O transistor funciona como um circuito fechado.
  • Ambas as junções são configuradas apenas para polarização direta.
  • Como a tensão base-emissor é comparativamente alta, uma corrente passa do coletor para o emissor.

Modo Ativo

  • Neste tempo, o transistor funciona como um amplificador de corrente o circuito.
  • No modo ativo do transistor, a junção BE está com polarização direta e a junção C-B com polarização reversa.
  • A corrente passa entre o emissor e o coletor e a quantidade de corrente é proporcional à base aplicada presente.

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