PNP tranzistor: schéma zapojení. Jaký je rozdíl mezi tranzistory PNP a NPN?

PNP tranzistor je elektronické zařízení, v jistém smyslu protějšek tranzistoru NPN. V tomto typu tranzistorového provedení jsou jeho PN spoje otevřeny s napětím reverzní polarity vzhledem k typu NPN. Symbol šipky zařízení, který také definuje výstup emitoru, tentokrát označuje vnitřek symbolu tranzistoru.

Návrh zařízení

Schéma konstrukce tranzistoru typu PNP se skládá ze dvou oblastí p-typu polovodičového materiálu na obou stranách oblasti n-typu materiálu, jak je znázorněno na následujícím obrázku.

Šipka označuje emitor a obecně přijatý směr jeho proudu (dovnitř pro tranzistor PNP).

PNP tranzistor má velmi podobné vlastnosti jako bipolární bratr NPN, s výjimkou toho, že směry proudů a polarita napětí v něm jsou obráceny pro libovolný ze tří možných spínacích schémat: se společnou základnou se společným emitorem as společným sběračem.

Hlavní rozdíly mezi těmito dvěma typy bipolárních tranzistorů

Hlavní rozdíl mezi nimi je, že otvory jsou hlavními proudovými nosiči pro PNP tranzistory, tranzistory NPN mají v této kvalitě elektrony. Proto je polarita napájecího napětí tranzistoru obrácena a jeho vstupní proud teče ze základny. Naproti tomu pro NPN tranzistor do něj proudí základní proud, jak je znázorněno níže v schématu zapojení obou typů zařízení se společnou základnou a společným emitorem.

Princip fungování tranzistoru typu PNP je založen na použití malého napětí (jako v NPN typu) a na záporném (na rozdíl od typu NPN) bázového napětí pro ovládání mnohem většího proudu emitoru a kolektoru. Jinými slovy, u PNP tranzistoru je emitor mnohem pozitivnější vzhledem k základně i k kolektoru.

Zvažte rozdíly typu PNP v režimu inkluze se společným základem.

Ze skutečnosti lze vidět, že kolektorový proud I _C (v případě tranzistoru NPN) proudí z kladného pólu baterie B2, prochází skrz kolektorový vodič, proniká do něj a musí pak projít základním vodičem, aby se vrátil do záporného pólu baterie. Stejným způsobem, vzhledem k obvodu emitoru, můžete vidět, jak jeho proud z kladného pólu baterie B1 vstupuje do tranzistoru na základním výstupu a poté proniká do emitoru.

Výstup základny tak prochází jak kolektorovým proudem I _C, tak i proudem emitoru _IE. Vzhledem k tomu, že obíhají v obrysech v opačných směrech, výsledný základní proud se rovná jejich rozdílu a je velmi malý, protože I _{C je} mírně menší než I _E. Ale protože je ještě větší, směr toku rozdílu proud (aktuální základna) se shoduje s _IE a proto bipolární tranzistor typu PNP má proud proudící ze základny a proud NPN proudí.

Rozdíly typu PNP na příkladu schématu zahrnutí se společným emitorem

V tomto novém schématu je přechod PN-základního emitoru otevřený na napětí akumulátoru B1 a přechod kolektoru je posunut v opačném směru napětím baterie B2. Výstup emitoru je tedy společný pro základní a sběratelské obvody.

Celkový proud emitoru je dán součtem dvou proudů I _C a I _B ; předávání výstupu emitoru v jednom směru. Máme tedy I _E = I _C + I _B.

V tomto schématu se základní proud I _B jednoduše "odbočuje" od emitorového proudu _IE , který se rovněž shoduje s ním ve směru. Současně tranzistor typu PNP stále má proud IB vystupující ze základny a typ NPN má vstupní proud.

Ve třetím známém tranzistorové napájecí obvody se společným sběratelem je situace naprosto stejná. Proto jej nepředstavujeme, abychom ušetřili čas a místo čtenářů.

PNP tranzistor: připojení napěťových zdrojů

Zdroj napětí mezi základnou a vysílačem (V _{BE) je} připojen k zápornému pólu k základně a kladný vůči emitoru, protože tranzistor PNP pracuje, když se základna posunuje negativně vzhledem k emitoru.

Napájecí napětí emitoru je také pozitivní vzhledem k kolektoru (V _CE ). V tranzistoru typu PNP je tedy výstup emitorů vždy pozitivnější jak z hlediska základny, tak i kolektoru.

Napěťové zdroje jsou připojeny k PNP tranzistoru, jak je znázorněno na následujícím obrázku. Tentokrát je kolektor připojen k napájecímu napětí V _CC prostřednictvím zatěžovacího odporu R _L , který omezuje maximální proud proudící zařízením. Základním napětím _VB , které ji předepíná v záporném směru vzhledem k emitoru, se na ni aplikuje přes odpor RB, který se opět používá k omezení maximálního základního proudu.

Pracovní PNP tranzistorová kaskáda

Takže pro to, aby proud základního proudu proudil v PNP tranzistoru, měla by být základna mnohem negativnější než emitor (proud by měl opustit základnu) o 0,7 voltů pro křemíkové zařízení nebo o 0,3 voltu pro germanium. Vzorce použité pro výpočet základního rezistoru, základního proudu nebo kolektorového proudu jsou stejné jako vzorce použité pro ekvivalentní NPN tranzistor a jsou uvedeny níže.

Vidíme, že základní rozdíl mezi NPN a PNP tranzistorem je správný posun pn křižovatek, protože směry proudů a polarita napětí v nich jsou vždy opačné. Pro výše uvedený schéma: I _C = I _E - I _B , protože proud musí proudit ze základny.

Transpistor PNP může být zpravidla nahrazen NPN ve většině elektronických obvodů, rozdíl je pouze v polaritě napětí a směru proudu. Takové tranzistory lze také použít jako spínací zařízení a příklad klíče na PNP tranzistoru je uveden níže.

Vlastnosti tranzistoru

Výstupní charakteristiky tranzistoru typu PNP jsou velmi podobné odpovídajícím křivkám ekvivalentního NPN tranzistoru s tím rozdílem, že se otáčejí o 180 ° s ohledem na zpětnou polaritu napětí a proudů (proudy základny a kolektoru, PNP tranzistory jsou záporné). Podobně, k nalezení pracovních bodů tranzistoru typu PNP, jeho dynamická zatěžovací linka může být zobrazena ve třetím čtvrtletí karteziánského souřadného systému.

Typické charakteristiky PNP tranzistoru 2N3906 jsou uvedeny na následujícím obrázku.

Tranzistorové páry ve stupních zesilovače

Možná se ptáte, jaký je důvod pro použití tranzistorů PNP, když je k dispozici mnoho tranzistorů NPN, které lze použít jako zesilovače nebo polovodičové spínače? Nicméně přítomnost dvou různých typů tranzistorů - NPN a PNP - poskytuje velké výhody při navrhování obvodů zesilovače výkonu. Takové zesilovače používají v výstupní fázi "komplementární" nebo "sdružené" dvojice tranzistorů (představující jeden PNP tranzistor a jeden NPN, spojený dohromady, jak je znázorněno na obrázku níže).

Dva odpovídající tranzistory NPN a PNP s podobnými charakteristikami, které se navzájem shodují, se nazývají komplementární. Například TIP3055 (typ NPN) a TIP2955 (typ PNP) jsou dobrým příkladem doplňkových silikonových výkonových tranzistorů. Oba mají stejnosměrný zisk β = I _C / I _B konzistentní v rozsahu 10% a vysoký kolektorový proud asi 15A, což je ideální pro řídicí zařízení motoru nebo robotické aplikace.

Navíc, Zesilovače třídy B použijte páry odpovídajících tranzistorů a jejich výkonové kaskády s vysokým výkonem. V nich tranzistor NPN provádí pouze pozitivní poloviční vlnu signálu a tranzistor PNP - pouze jeho zápornou polovinu.

To umožňuje, aby zesilovač vedl požadovaný výkon v reproduktoru v obou směrech pro daný jmenovitý výkon a impedanci. V důsledku toho je výstupní proud, který je obvykle řádu několika ampérů, rovnoměrně rozdělen mezi dva komplementární tranzistory.

Tranzistorové páry v obvodech řízení motoru

Používají se také v řídicích obvodech H-můstku pro reverzní DC motory, které umožňují rovnoměrné řízení proudu motorem v obou směrech jeho otáčení.

Obvod H-můstku je nazýván proto, že základní konfigurace jeho čtyř spínačů na tranzistorech připomíná písmeno "H" s motorem umístěným na příčné přímce. Transistor H-bridge je pravděpodobně jeden z nejběžněji používaných typů obvodů řízení reverzace. dc motor. Využívá "doplňkové" dvojice tranzistorů NPN a PNP v každé větvi, které slouží jako tlačítka pro ovládání motoru.

Řídící vstup A umožňuje provoz motoru v jednom směru, zatímco vstup B se používá pro zpětné otáčení.

Například při zapnutí tranzistoru TR1 a vypnutí TR2 je vstup A připojen k napájecímu napětí (+ Vcc) a pokud je tranzistor TR3 vypnutý a TR4 je zapnut, vstup B je připojen na 0 voltů (GND). Proto se motor bude otáčet v jednom směru, což odpovídá kladnému potenciálu vstupu A a záporného vstupu B.

Pokud je stav klíčů změněn tak, že TR1 je vypnut, TR2 je zapnut, TR3 je zapnut a TR4 je vypnut, proud motoru bude proudit v opačném směru, což způsobí jeho změnu.

Použitím opačných úrovní logiky "1" nebo "0" na vstupu A a B můžete řídit směr otáčení motoru.

Určení typu tranzistorů

Jakékoliv bipolární tranzistory mohou být zastoupeny sestávající v podstatě ze dvou diod spojených dohromady vzadu.

Tuto analogii můžeme použít k určení, zda je tranzistor PNP nebo NPN testováním jeho odporu mezi třemi piny. Testování každého páru v obou směrech pomocí multimetru, po šesti měřeních, získáváme následující výsledek:

1. Vysílač - základna. Tyto kolíky by měly fungovat jako normální dioda a proud by měly být vedeny pouze jedním směrem.

2. Sběrač - základna. Tyto kolíky by měly fungovat také jako normální dioda a proud by měly být vedeny pouze jedním směrem.

3 Vysílač - sběratel. Tato zjištění by neměla vést v žádném směru.

Hodnoty přechodových odporů obou typů tranzistorů

Potom můžeme určit PNP tranzistor jako provozní a uzavřený. Malý výstupní proud a záporné napětí na jeho základně (B) vzhledem k jeho emitoru (E) ji otevírají a umožní tok mnohem většího proudu emitoru a kolektoru. PNP tranzistory jsou prováděny na pozitivním potenciálu emitoru. Jinými slovy bipolární PNP tranzistor bude provedeno pouze v případě, že nálezy základny a kolektoru jsou záporné vůči vysílači.