биполярный транзистор

Практически в любой современной электрической схеме можно встретить биполярные транзисторы. Эти полупроводниковые радиодетали могут устанавливаться в качестве переключателей, усилителей и генераторов сигнала. Помимо самостоятельного монтажа, могут становиться частью интегральных микросхем или других комплексных элементов. Все биполярные транзисторы делятся на 2 подвида – NPN и PNP, в зависимости от полярности. Предлагаем рассмотреть принцип работы и другие особенности первого подвида.

Строение и работа NPN транзистора

Буквенные обозначения в названии категории указывают на полярность областей, из которых состоит деталь. Таким образом, в биполярном транзисторе типа NPN есть 2 отрицательно заряженные зоны, между которыми пролегает третья, имеющая положительный заряд. Из радиодетали выведены 3 контакта – эмиттер и коллектор из N-областей и база из P-зоны. Посредством этих выводов деталь крепится к печатной плате и включается в схему. 

Физическое устройство транзистора также послойное, соответственно расположению заряженных областей:

• коллекторный слой выполняется слаболегированным для повышения предельного напряжения;
• базовая прослойка также слабо легируется для получения повышенного сопротивления, в то же время она делается очень тонкой; 
• эмиттерный слой легируется сильно, чтобы повысить уровень инжекции носителей заряда в базовую зону, повышая коэффициент передачи тока.

Особенность работы биполярного NPN транзистора заключается в протекании более высокого тока по каналу коллектор-эмиттер, и малого – между эмиттерным и базовым контактами. Переход Э-Б постоянно открыт, поэтому основная часть заряженных частиц устремляется туда. Небольшой процент задерживается в базовой области, соединяясь с другими носителями заряда, однако основная масса успевает проскочить на следующий переход Б-К (из-за малой толщины и низкой легированности базы). 

При повышении подаваемого тока на базовом контакте, переход станет еще шире, позволяя пропускать большее количество электронов. Таким образом, транзистор использует малое напряжение базы в качестве «краника» для управления каналом большого тока на участке Э-К. 

Основные параметры транзистора

Прежде, чем купить биполярный транзистор, необходимо определить подходящие для схемы параметры. От этого будет зависеть его функциональность и работоспособность всего устройства в целом. Учитывают такие характеристики:

1. Коэффициент усиления по току. Эта величина указывает на то, во сколько раз коллекторный ток будет больше базового при условиях нормальной работы детали. 
2. Входное сопротивление. Влияет на коэффициент усиления. Вычисляется соотношением напряжения Б-Э с подаваемым на базовый слой. 
3. Коэффициент усиления по напряжению. Соотношение двух величин в разных участках – на входе (Б-Э) и выходе (Э-К). Может достигать десятков тысяч. 

Также для транзистора на 1 Ампер и подобных мощных моделей стоит учитывать ряд других параметров. Например, важно время включения, обратный ток, частотная характеристика, описывающая способность усиления сигнала конкретным транзистором.