PNP транзистор: електрическа схема. Каква е разликата между PNP и NPN транзистори?

PNP транзисторът е електронно устройство, в известен смисъл противоположно на NPN транзистор. При този тип транзисторен дизайн неговите PN преходи се отварят с напрежения на обратна полярност по отношение на NPN типа. В символа на стрелката на устройството, който също определя изхода на излъчвателя, това време показва вътрешността на транзисторния символ.

Дизайн на устройството

Диаграмата на конструиране на транзистор тип PNP се състои от два района на полупроводниковия материал от р-тип от двете страни на областта от n-тип материал, както е показано на фигурата по-долу.

Стрелката идентифицира излъчвателя и общоприетата посока на неговия ток (навътре за PNP транзистора).

Транзисторът PNP има много сходни характеристики с NPN-биполярния брат, с изключение на това, че посоките на тока и полярността на напреженията в него са обърнати за всяка от трите възможни схеми на превключване: с обща основа, с общ емитер и с общ колектор.

Основните разлики между двата вида биполярни транзистори

Основната разлика между тях е, че отворите са основните носители на ток за PNP транзистори, NPN транзисторите имат електрони в това качество. Следователно, полярността на захранващото напрежението на транзистора е обърната и нейният входен ток изтича от основата. За разлика от това, за NPN транзистор в него постъпва базов ток, както е показано по-долу в електрическата схема на двата типа устройства с обща основа и общ емитер.

Принципът на работа на транзистор тип PNP се основава на използването на малък (както при NPN-тип) базов ток и отрицателно (за разлика от NPN-тип) базово напрежение за управление на много по-голям ток на излъчвател-колектор. С други думи, за PNP транзистор емитерът е по-положителен по отношение на основата, както и към колектора.

Разгледайте различията на типа PNP в схемата за включване с обща база.

В действителност от него може да се види, че колекторният ток I _C (в случая на NPN транзистор) тече от положителния полюс на батерия В2, преминава през колекторния проводник, прониква в него и след това трябва да премине през основния проводник, за да се върне към отрицателния полюс на батерията. По същия начин, като се има предвид емитер верига, можете да видите как си ток от положителния полюс на батерията B1 влиза в транзистора на база изход и след това прониква в емитер.

Така изходът на базата преминава както колекторния ток I _{C, така} и излъчващия ток I _E. Тъй като те циркулират в контурите си в противоположни посоки, полученият базов ток е равен на тяхната разлика и е много малък, тъй като I _{C е} малко по-малък от I _E. Но тъй като последното е още по-голямо, посоката на потока на разликата ток (ток база) съвпада с I _E и следователно един биполярен транзистор тип PNP има ток, изтичащ от основата, а NPN-тип има ток, протичащ вътре.

Различия PNP-тип на примера на схемата за включване с общ емитер

В тази нова схема преходът на PN-база-емитер е отворен за напрежението на батерията В1 и преходът на колекторната основа се измества в обратна посока от напрежението на батерия В2. Изходът на излъчвателя е общ за базовите и колекторните вериги.

Общият ток на излъчвателя се определя от сумата от два тока I _C и I _B ; предаване на изхода на излъчвателя в една посока. Така имаме I _E = I _C + I _B.

В тази схема базовият ток I _B просто "се разклонява" от емитерния ток I _E , също съвпадащ с него по посока. В същото време транзисторът от PNP-тип все още има ток I _B, изтичащ от основата, а NPN-тип има входящ.

В третия е известно транзисторни електрически вериги с общ колектор ситуацията е същата. Затова не го представяме, за да спасим времето и мястото на читателите.

PNP транзистор: свързващи източници на напрежение

Източникът на напрежение между основата и излъчвателя (V _{BE) е} свързан към отрицателния полюс към основата и положителен към излъчвателя, тъй като транзисторът PNP работи, когато базата се измества отрицателно спрямо емитера.

Захранващото напрежение на емитера също е положително по отношение на колектора (V _CE ). Така, в транзистор тип PNP, изходът на излъчвателя винаги е по-положителен по отношение както на основата, така и на колектора.

Източниците на напрежение са свързани към PNP транзистор, както е показано на фигурата по-долу. Този път колекторът е свързан към захранващото напрежение V _CC през товарния резистор R _L , което ограничава максималния ток, протичащ през устройството. Основното напрежение V _B , което го отклонява в отрицателна посока спрямо излъчвателя, се прилага към него през резистора RB, който отново се използва за ограничаване на максималния базов ток.

Работа PNP транзистор каскада

Така че, за да предизвика токът на базата да тече в PNP транзистор, базата трябва да бъде по-негативна от излъчвателя (токът трябва да напусне основата) с около 0.7 волта за силиконово устройство или 0.3 волта за германий. Формулите, използвани за изчисляване на основния резистор, базов ток или ток на колектора са същите като тези, използвани за еквивалентния NPN транзистор и са показани по-долу.

Виждаме, че фундаменталната разлика между NPN и PNP транзистора е правилното отместване на pn преходите, тъй като посоките на токовете и полярността на напреженията в тях са винаги противоположни. Така за горната схема: I _C = I _E - I _B , тъй като токът трябва да тече от основата.

Като правило, PNP транзисторът може да бъде заменен с NPN в повечето електронни схеми, разликата е само в полярността на напрежението и посоката на тока. Такива транзистори могат да се използват и като комутационни устройства, а пример за ключ на PNP транзистор е показан по-долу.

Характеристики на транзистора

Изходните характеристики на транзистор тип PNP са много подобни на съответните криви на еквивалентен NPN транзистор, с изключение на това, че те се завъртат на 180 °, като се вземе предвид обратната полярност на напреженията и токовете (базов и колекторен ток, PNP транзистори са отрицателни). По същия начин, за да се намерят работните точки на транзистор тип PNP, неговата динамична натоварваща линия може да бъде изобразена в третата четвърт на декартовата координатна система.

Типичните характеристики на PNP транзистор 2N3906 са показани на фигурата по-долу.

Транзисторни двойки в усилвателните етапи

Може да се чудите, каква е причината за използването на PNP транзистори, когато има много NPN транзистори, които могат да се използват като усилватели или твърдотелни превключватели? Въпреки това, наличието на два различни типа транзистори - NPN и PNP - дава големи предимства при проектирането на схеми на усилватели на мощност. Такива усилватели използват "комплементарни" или "съвпадащи" двойки транзистори (представляващи един PNP транзистор и един NPN, свързани заедно, както е показано на фигурата по-долу) в изходния етап.

Два съответстващи NPN и PNP транзистора със сходни характеристики, които са еднакви, се наричат ​​допълващи се. Например TIP3055 (тип NPN) и TIP2955 (тип PNP) са добър пример за допълнителни силициеви мощностни транзистори. И двамата имат DC печалба β = I _C / I _{B в} съответствие с 10% и висок колекторен ток от около 15A, което ги прави идеални за устройства за управление на двигатели или роботизирани приложения.

Освен това, Усилватели клас B използват съвпадащи двойки транзистори и в техните изходни мощни каскади. В тях транзисторът NPN провежда само положителната половин вълна на сигнала, а транзисторът PNP - само отрицателната половина.

Това позволява на усилвателя да проведе необходимата мощност през високоговорителя и в двете посоки за дадена номинална мощност и импеданс. В резултат на това изходният ток, който обикновено е от порядъка на няколко ампера, е равномерно разпределен между два допълнителни транзистора.

Транзисторни двойки в управляващите вериги на двигателя

Те се използват и в управляващите вериги на H-моста за реверсивни DC двигатели, които позволяват равномерното регулиране на тока през двигателя в двете посоки на неговото въртене.

Горната H-мостова схема е така наречена, защото основната конфигурация на четирите му превключвателя на транзисторите наподобява буквата "H" с мотора, разположен на напречната линия. Транзисторният H-мост е може би един от най-често използваните типове вериги за заден ход. DC мотор. Той използва „допълнителни” двойки от NPN и PNP транзистори във всеки клон, които действат като ключове за управление на двигателя.

Управляващият вход А осигурява работа на двигателя в една посока, докато вход Б се използва за обратното въртене.

Например, когато транзистор TR1 е включен и TR2 е изключен, вход А е свързан към захранващото напрежение (+ Vcc), и ако транзистор TR3 е изключен и TR4 е включен, вход Б е свързан с 0 волта (GND). Следователно двигателят ще се върти в една посока, съответстващ на положителния потенциал на входа А и отрицателния вход B.

Ако състоянието на ключовете е променено така, че TR1 е изключен, TR2 е включен, TR3 е включен, а TR4 е изключен, токът на двигателя ще тече в обратна посока, което ще предизвика неговото обръщане.

Използвайки противоположните нива на логиката "1" или "0" на входовете А и В, можете да контролирате посоката на въртене на двигателя.

Определяне на типа на транзисторите

Всички биполярни транзистори могат да бъдат представени, състоящи се основно от два диода, свързани заедно.

Можем да използваме тази аналогия, за да определим дали транзисторът е PNP или NPN чрез тестване на неговото съпротивление между трите му щифта. Тествайки всяка двойка в двете посоки с мултицет, след шест измервания получаваме следния резултат:

1. Излъчвател - база. Тези щифтове трябва да действат като нормален диод и да провеждат ток само в една посока.

2. Колектор - база. Тези щифтове трябва да действат и като нормален диод и да провеждат ток само в една посока.

3. Излъчвател - колектор. Тези констатации не трябва да водят във всяка посока.

Стойностите на преходните съпротивления на двата типа транзистори

След това можем да определим PNP транзистора като работен и затворен. Малък изходен ток и отрицателно напрежение в основата му (В) спрямо неговия емитер (Е) ще го отворят и ще позволят на поток от по-голям ток на излъчвател-колектор. PNP транзисторите се извършват при положителен потенциал на излъчвателя. С други думи биполярен PNP транзистор ще се извършва само ако констатациите на основата и колектора са отрицателни по отношение на излъчвателя.