NPN晶体管:它是什么?(符号及工作原理)

什么是NPN晶体管

NPN晶体管是最常用的双极结型晶体管，它是由三明治构成的p型半导体在两个n型半导体。NPN晶体管有三个端-集电极、发射极和基极。的NPN型晶体管像两个PN结二极管背靠背连接。

这些是背对背的PN结二极管称为集电极-基极结和基极-发射极结。

对于NPN晶体管的三个端，发射极是一个用于通过基极向集电极提供载流子的区域。集电极区域收集从发射极发射的大多数所有载流子。基极区域触发并控制通过发射器到收集器的电流量。

NPN晶体管的等效电路如下图所示。

作为一个快速提醒，n型半导体是一个有大量的自由电子可用，它作为一个多数载流子。在…的影响下潜在的差异，电子获得足够的能量，从价带向导带移动。由于电子的运动，电流将流过n型半导体。

相反，在p型半导体中，电子是不可用的，空穴作为多数载流子。由于空穴的运动，电流将流经p型半导体。

NPN晶体管的构造

如上所述，NPN晶体管有两个结和三个端子。NPN晶体管的结构如下图所示。

发射极和集电极层比基极更宽。发射极掺杂重。因此，它可以向基地注入大量的载流子。

与其他两个区域相比，这个碱基掺杂很轻，而且很薄。它将所有的载流子传递给由发射极发射的集电极。

集电极适度掺杂，并从基底层收集载流子。

NPN型晶体管的象征

NPN晶体管的符号如下图所示。箭头表示集电极电流的常规方向(I_C)、基极电流(I_B)和发射极电流(I_E)。

NPN晶体管是如何工作的

基-发射极结连接在正向偏压条件通过电源电压V_EE。所述集电极-基极结连接于反向偏压条件按电源电压V_CC。

在正向偏置条件下，电源的负端(V_EE)连接到n型半导体(发射器)。同样，在反向偏置条件下，电源的正端(V_CC)连接到n型半导体(集电极)。

与集电极-基极结的耗尽区相比，发射极-基极区耗尽区是薄的(注意，耗尽区是一个没有移动载流子存在的区域，它像一个阻挡电流的屏障)。

在n型发射极中，载流子主要是电子。因此，电子开始从n型发射极流向p型碱基。由于电子的作用，电流会从发射端-基极结流动。这当前的称为发射极电流I_E。

这些电子向碱的方向移动。底座是p型半导体。因此，它有洞。但是基区很薄，掺杂很少。所以它有几个空穴可以和电子重新结合。因此，大多数电子将通过基极区，少数将与空穴重新结合。

由于复合，电流将流过电路，这个电流被称为基电流I_B。基极电流与发射极电流相比非常小。通常，它是总发射极电流的2-5%。

大多数电子通过集电极-基结的耗尽区并通过集电极区。流过剩余电子的电流称为集电极电流I_C。集电极电流比基极电流大。

NPN型晶体管电路

NPN晶体管的电路如下图所示。

电压源按上图所示连接到NPN晶体管。集电极与电源电压V的正极相连_CC负载电阻R_l。负载电阻也用于减少通过该设备的最大电流。

所述基极连接到基极电源电压V的正极_B带基极电阻R_B。基极电阻用于限制最大基极电流。

当晶体管接通时，一个大的集电极电流流过集电极和发射极之间的器件。但是，对于那少量的基极电流必须流入晶体管的基极端。

通过KCL，发射极电流是基极电流和集电极电流的相加。

晶体管工作方式

晶体管在不同的模式或区域上工作，这取决于结的偏置。它有三种操作模式。

• 截止模式
• 饱和状态
• 主动模式

截止模式

在关断模式下，两个结都处于反向偏置。在这种模式下，晶体管表现为开路。它不允许电流流过设备。

饱和状态

在晶体管的饱和模式下，两个结都以正偏相连接。当基极-发射极电压高时，晶体管表现为一个闭合电路，电流从集电极流向发射极。

主动模式

在晶体管的这种模式下，基极-发射极结是正向偏置而集电极-基极结是反向偏置。在这种模式下，晶体管作为电流放大器工作。

在发射极和集电极之间的电流和电流的量与基极电流成正比。

NPN型晶体管开关

晶体管在饱和模式下工作为ON开关，在截止模式下工作为OFF开关。

当两个结都在正向偏置条件下连接，并且给输入电压足够的电压。在这种情况下，集电极-发射极电压接近于零，晶体管作为一个短路工作。

在这种情况下，电流将开始在集电极和发射极之间流动。电路中流过的电流的值是，

当两个结都反向偏置连接时，晶体管表现为开路或断开开关。在这种情况下，输入电压或基电压为零。

因此，整个Vcc电压出现在集电极上。但是，由于集电极-发射极区域的反向偏置，电流不能通过器件。因此，它表现为一个OFF开关。

晶体管在截止区域的电路图如下图所示。

NPN型晶体管引出线

晶体管有三个引线;集电极(C)，发射极(E)和基极(B)。在大多数配置中，中间引线用于基极。

为了识别发射极和集电极引脚，SMD晶体管表面上有一个点。在这个点的正下方的引脚是一个集电极，其余的引脚是发射极引脚。

如果点不存在，所有的引脚将被放置在不均匀的空间。这里的中间销是底座。中间引脚最接近的引脚是发射极，其余的引脚是集电极引脚。

NPN和PNP晶体管

下表总结了NPN晶体管与PNP晶体管的主要区别: