ترانزیستور NPN، در مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit)
انواع ترانزیستورها (Transistor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
ترانزیستور NPN :
ترانزیستور NPN یکی از دو نوع اصلی ترانزیستورهای پیوندی دوقطبی (BJT) است. ساختار آن از سه لایه نیمه هادی تشکیل شده: دو لایه از نوع N (با الکترون های آزاد زیاد) و یک لایه نازک از نوع P (با حفره های زیاد) در بین آن ها. نام گذاری پایه ها: امیتر (Emitter)، بیس (Base) و کلکتور (Collector).
در این ترانزیستور، جریان اصلی بین کلکتور و امیتر توسط یک جریان کوچک ورودی به بیس کنترل می شود. هنگامی که جریان کمی از بیس به امیتر وارد می شود (بیس مثبت تر از امیتر)، پیوند بیس-امیتر در بایاس مستقیم قرار گرفته و الکترون ها از امیتر به سمت بیس تزریق می شوند. به دلیل نازک بودن بیس و میدان الکتریکی کلکتور، بیشتر الکترون ها وارد ناحیه کلکتور شده و جریان کلکتور-امیتر برقرار می شود.
رابطه اساسی: جریان کلکتور (
\[ I_C \]) تقریبا برابر با بتا (
\[ \beta \]) برابر جریان بیس (
\[ I_B \]) است:
\[ I_C = \beta \cdot I_B \]. همچنین جریان امیتر (
\[ I_E \]) مجموع جریان های بیس و کلکتور است:
\[ I_E = I_B + I_C \].
\[ I_C = I_S \cdot e^{\frac{V_{BE}}{V_T}} \quad \text{(رابطه دیودی بیس-امیتر)} \]ترانزیستور NPN پرکاربردترین نوع ترانزیستور در مدارهای آنالوگ و دیجیتال است. از تقویت سیگنال های صوتی تا کلیدزنی در منابع تغذیه و میکروکنترلرها استفاده می شود. دلیل محبوبیت آن تحرک بالای الکترون ها نسبت به حفره هاست که باعث سرعت بیشتر و اتلاف کمتر می شود. در مدارهای منطقی TTL نیز از ترانزیستورهای NPN چندامیتری استفاده می گردد. به طور کلی هر جا نیاز به تقویت جریان یا کلیدزنی سریع با بهره بالا باشیم، NPN گزینه اول است.
مثال کاربردی: در یک مدار ساده، با اعمال ۰.۷ ولت به بیس (از طریق یک مقاومت)، یک لامپ یا رله متصل به کلکتور روشن می شود. با قطع ولتاژ بیس، جریان کلکتور قطع می شود. در این حالت ترانزیستور مانند یک کلید عمل می کند.
