Биполярный транзистор pnp. PNP-транзистор: принцип работы, характеристики и применение — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Что такое PNP-транзистор. Как устроен PNP-транзистор. Какой принцип работы PNP-транзистора. Чем отличается PNP-транзистор от NPN-транзистора. Где применяются PNP-транзисторы.

Содержание

Что такое PNP-транзистор

PNP-транзистор — это разновидность биполярного транзистора, в котором один слой полупроводника n-типа расположен между двумя слоями полупроводника p-типа. Название «PNP» отражает структуру транзистора: P (положительный) — N (отрицательный) — P (положительный).

PNP-транзистор имеет три вывода:

Эмиттер (E) — сильнолегированная область p-типа, которая эмитирует (испускает) дырки
База (B) — тонкий слабо легированный слой n-типа
Коллектор (C) — умеренно легированная область p-типа, которая собирает дырки

Принцип работы PNP-транзистора

Принцип работы PNP-транзистора основан на управлении потоком основных носителей заряда (дырок) через базу. Ключевые моменты:

Эмиттерный p-n переход смещен в прямом направлении
Коллекторный p-n переход смещен в обратном направлении

Дырки инжектируются из эмиттера в базу
Большая часть дырок проходит через тонкую базу и достигает коллектора
Небольшая часть дырок рекомбинирует с электронами в базе, образуя базовый ток

Таким образом, небольшой ток базы управляет значительно большим током коллектора, что обеспечивает усилительные свойства транзистора.

Основные характеристики PNP-транзистора

Ключевые параметры и характеристики PNP-транзисторов:

Коэффициент усиления по току (β или h_FE) — отношение тока коллектора к току базы
Максимально допустимый ток коллектора I_{C max}
Максимальное напряжение коллектор-эмиттер V_{CE max}
Максимальная рассеиваемая мощность P_max
Граничная частота f_T — частота, на которой коэффициент усиления падает до единицы
Обратный ток коллектора I_CBO при разомкнутой базе

Отличия PNP-транзистора от NPN-транзистора

Основные отличия PNP-транзистора от NPN-транзистора:

В PNP основными носителями заряда являются дырки, а в NPN — электроны
Направление тока в PNP — от эмиттера к коллектору, в NPN — от коллектора к эмиттеру
Для включения PNP требуется отрицательное напряжение на базе относительно эмиттера, для NPN — положительное
PNP имеет меньшее быстродействие из-за меньшей подвижности дырок по сравнению с электронами
NPN-транзисторы более распространены в современной электронике

Режимы работы PNP-транзистора

PNP-транзистор может работать в нескольких режимах:

Активный режим — эмиттерный переход смещен в прямом направлении, коллекторный — в обратном. Используется для усиления сигналов.
Режим насыщения — оба перехода смещены в прямом направлении. Транзистор полностью открыт, используется как ключ.

Режим отсечки — оба перехода смещены в обратном направлении. Транзистор закрыт, ток не протекает.
Инверсный активный режим — коллекторный переход смещен в прямом направлении, эмиттерный — в обратном. Используется редко.

Применение PNP-транзисторов

PNP-транзисторы широко используются в электронике, в том числе:

В выходных каскадах усилителей мощности
В схемах стабилизаторов напряжения
В источниках тока
В дифференциальных усилителях
В схемах защиты от перенапряжения
В логических схемах и цифровых устройствах
В схемах управления нагрузкой с общим плюсом питания

Преимущества и недостатки PNP-транзисторов

Преимущества PNP-транзисторов:

Хорошо подходят для схем с общим положительным проводом питания
Меньший уровень шумов по сравнению с NPN-транзисторами
Лучшая температурная стабильность в некоторых применениях

Недостатки PNP-транзисторов:

Меньшее быстродействие по сравнению с NPN-транзисторами
Более сложное управление в цифровых схемах
Меньший выбор моделей на рынке

Как правильно включить PNP-транзистор

Для правильного включения PNP-транзистора необходимо:

Подключить эмиттер к положительному полюсу источника питания
Подключить коллектор через нагрузку к отрицательному полюсу источника питания
Подать на базу напряжение, которое отрицательнее эмиттера на 0,6-0,7 В для открытия транзистора
Обеспечить ограничение базового тока резистором

При использовании PNP-транзистора в качестве ключа, для его закрытия база должна иметь потенциал эмиттера или быть положительнее него.

Особенности выбора PNP-транзисторов

При выборе PNP-транзистора для конкретного применения следует учитывать:

Максимально допустимые токи и напряжения

Коэффициент усиления по току
Частотные свойства
Мощность рассеивания
Температурный диапазон работы
Корпус и способ монтажа
Стоимость и доступность

Важно выбирать транзистор с запасом по основным параметрам для обеспечения надежной работы устройства.

5.1. Структура биполярных транзисторов и принцип действия.

Рассмотрим структуру биполярных плоскостных транзисторов, у которых оба перехода — плоскостные. Упрощенные структуры плоскостных p-n-p и n-p-n типов показаны на рис.5.1.

Биполярный транзистор имеет области: эмиттер, база и коллектор – два p-n-перехода. Эмиттерный переход (на границе областей эмиттер-база) и коллекторный (на границе областей база-коллектор). Базовая область (база Б) – область, в которую инжектируются неосновные для этой области носители заряда. Эмиттерная область (эмиттер Э) – область, назначение которой – инжекция носителей в базовую область. Коллекторная область (коллектор К) предназначена для экстракции носителей из базовой области. Принцип работы транзисторов p-n-p и n-p-n-типов одинаков, но в транзисторе со структурой типа p-n-p основной ток, текущий через базу, создается дырками, инжектируемыми из эмиттера, а в транзисторах со структурой n-p-n-типа — электронами.

Рис.5.1. Схематическое изображение биполярного плоскостного транзистора и его условное изображение: а) p-n-p-типа; б) n-p-n-типа; в) распределение концентраций основных носителей заряда вдоль структуры транзистора в равновесном состоянии; W- толщина базы

На условных обозначениях эмиттер изображается в виде стрелки, которая указывает прямое направление тока эмиттерного перехода (т.е. от «плюса» к «минусу»).

Если бы эмиттерный и коллекторный переходы находились на большом расстоянии друг от друга, т.е. толщина базы W была бы значительно больше диффузионной длины неосновных носителей в базе, то носители, инжектируемые эмиттером, не доходили бы до коллектора, т.к. рекомбинировали бы в базе. В этом случае каждый из переходов можно рассматривать в отдельности, не учитывая их взаимодействия, причем вольт-амперная характеристика эмиттерного перехода представляла бы прямую ветвь характеристики диода, а коллекторного перехода — обратную ветвь.

Основная особенность биполярного транзистора заключается во взаимном влиянии переходов друг на друга. В биполярных плоскостных транзисторах для эффективного влияния эмиттерного перехода на коллекторный необходимо выполнение следующих требований:

1. Толщина базы транзистора W должна быть много меньше диффузионной длины инжектируемых в нее носителей Lб, т.е. W= 1,5 — 25 мкм < Lб.

2. Концентрация основных носителей в базе должна быть много меньше концентрации основных носителей в области эмиттера.

3. Концентрация основных носителей в области коллектора должна быть несколько меньшей, чем в области эмиттера.

4. Площадь коллекторного перехода должна быть в несколько раз больше площади эмиттерного перехода.

Все положения, рассмотренные ранее для одного p-n-перехода, справедливы для каждого из p-n-переходов транзистора. В отсутствие внешнего напряжения наблюдается динамическое равновесие между потоками дырок и электронов, протекающими через p-n-переходы, и общие токи равны нулю.

Транзистор p-n-p-типа в активном режиме включения показан на рис. 5.1, а. Эмиттерный переход включен в прямом направлении, коллекторный — в обратном. При этом через эмиттерный переход должен протекать большой прямой ток IЭ, а через коллекторный переход – малый обратный ток коллектора.

Основные носители заряда в эмиттере – дырки – диффундируют из-за разности концентрации в базу, становясь там неосновными носителями. Процесс перехода носителей зарядов из эмиттера в базу называют инжекцией. По той же причине электроны из области базы диффундируют в область эмиттера, поэтому ток диффузии эмиттера имеет две составляющие – дырочную Iэp и электронную Iэn: Iэ= Iэp+ Iэn. Так как концентрация дырок в базе значительно меньше концентрации дырок в эмиттере, то дырочный ток Iэp преобладает над электронным током из базы Iэn, т.е. Iэp >> Iэn, поэтому можно принять, что ток базы для p-n-p-транзисторов Iб ≈ Iэp.

Биполярный транзистор: устройство и принцип работы

21 июня 2020 — Admin

Главная / Теория

Биполярный транзистор — полупроводниковый прибор с тремя выводами, широко применяемый в радиоэлектронных схемах.

Первый биполярный транзистор создан в 50-х годах XX века. Его изобретение стало венцом попыток найти более компактный и удобный аналог вакуумного триода. Благодаря появлению транзисторов схемотехника сделала большой шаг вперёд: громоздкую вакуумную лампу, к тому же требующую для работы высокого напряжения, удалось заменить на прибор размером с горошину. В дальнейшем, технологии позволили на одном малюсеньком кристалле полупроводника формировать сразу десятки и сотни транзисторов, что дало начало появлению электронных микросхем и развитию современной электроники. Впрочем, довольно вводных слов, перейдём к делу.

Устройство и принцип работы

Биполярный транзистор состоит из трёх чередующихся полупроводниковых зон с разной проводимостью. В зависимости того, как расположены эти зоны, существует два типа транзисторов: p-n-p (прямой проводимости) и n-p-n (обратной проводимости). К каждой из зон подключён свой вывод, выводы называются одинаково для обоих типов транзисторов: средний вывод — база, а по краям эмиттер и коллектор.

Устройство транзисторов p-n-p и n-p-n и обозначение на схемах

Как мы увидим в дальнейшем, в создании электрического тока внутри транзистора участвуют два вида зарядов: электроны и дырки. Отсюда и название «биполярный». Далее я буду писать просто «транзистор» для простоты изложения, но, нужно помнить, что существуют и униполярные (полевые) транзисторы, речь о которых пойдёт в отдельной статье.

Если вы знакомы с устройством полупроводникового диода, вы заметили, что транзистор, можно сказать, представляет собой два диода, включенных навстречу друг другу, с одной общей зоной. Давайте для определённости возьмём p-n-p транзистор и подключим его следующим образом:

Подключение p-n-p транзистора

На переход база-эмиттер (эмиттерный переход) подано прямое напряжение, этот диод открыт и через него течёт ток. А вот на коллекторном переходе напряжение запирающее: на коллекторе «минус» относительно базы. Если бы это были два изолированных диода, то на этом бы дело и кончилось. Но! Поскольку зона n общая, тут вступает в силу закон диффузии. Часть дырок, поставляемых эмиттером, не рекомбинирует с электронами базы, а проникает в область коллекторного p-n перехода, и там захватывается мощным минусом «коллектора». В коллекторной цепи тоже появляется ток.

По описанию может показаться, что в коллектор попадает небольшая часть дырок. Но в реальности всё наоборот: только малая часть эмиттерного тока ответвляется в базу, рекомбинируя там с электронами. Большая же часть (грубо говоря, больше 90%) дырок идут в коллектор и создают коллекторный ток. Это становится возможным потому, что рекомбинация — сравнительно долгий по времени процесс, и дырки успевают заполнить всю область базы и попасть под влияние потенциала коллектора.

При этом сильный коллекторный ток зависит от слабого базового. Ну а если на базу подать запирающее напряжение, «плюс» относительно эмиттера, то ток база-эмиттер вовсе прекратится, а следом исчезнет и коллекторный ток.

Кстати, теперь должны стать понятны названия выводов транзистора. Эмиттер — эмитирует, поставляет заряды (в нашем примере — дырки). Коллектор их собирает, стягивает своим мощным потенциалом. Ну а база так называется потому, что в первых точечных транзисторах она конструктивно была основой прибора. Сейчас точечные транзисторы уже не применяются, их вытеснили более технологичные плоскостные приборы, а название осталось.

Осталось отметить, что все приведённые выше рассуждения применимы и для n-p-n транзисторов, только нужно поменять знаки напряжений на обратные: транзистор n-p-n открывается «плюсом» на базе относительно эмиттера, ну а на коллекторе должен быть плюс относительно базы.

Усилительные свойства транзистора

Должность усилителя — одна из основных «работ» транзистора в электронных схемах. И выше было показано, что слабый сигнал на базе позволяет управлять в разы более мощным коллекторным током, создавая на коллекторе более мощную копию базового сигнала. Но тут нужно чётко понимать, что сам по себе транзистор не усиливает сигнал и не может получить энергию из ниоткуда, по волшебству. Для создания мощной копии он берёт энергию источника питания. Можно ещё сказать, что от величины базового тока зависит сопротивление коллекторного p-n перехода. Ну а уж какой окажется ток, будет определяться напряжением источника питания и сопротивлением нагрузки (разумеется, все эти параметры должны находиться в допустимых пределах).

Конструктивные особенности транзистора

Из приведёных выше схематических рисунков не очень понятно, чем же эмиттер отличается от коллектора? В принципе, некоторые транзисторы будут работать, даже если при подключении перепутать эмиттер и коллектор местами. Но давайте взглянем на рисунок, более приближенный к реальной конструкции транзистора, а заодно разберёмся, почему он сделан так а не иначе.

Конструкция транзистора (схематично)

Вот несколько соображений на эту тему:

Площадь коллекторного p-n перехода должна быть побольше, для более эффективного захвата зарядов.
Коллекторная зона легируется слабо, то есть там сравнительно мало свободных зарядов на единицу объёма — это позволяет прикладывать к коллекторному переходу гораздо большее напряжение, чем к эмиттерному, без риска пробоя коллекторного перехода.
Эмиттерная зона, наоборот, легируется сильнее, для более эффективной инжекции зарядов. Но это и делает эмиттерный переход более «нежным». Особенно он боится обратного (запирающего) напряжения: для p-n-p это плюс на базе относительно эмиттера. В некоторых схемах даже ставится специальная защита — обычно с помощью диода.
В коллекторе меньше свободных зарядов, сопротивление его выше, к тому же коллекторный переход работает в режиме обратного смещения. Всё это приводит к тому, что на нём выделяется основное тепло. Это тоже аргумент в пользу того, чтобы коллекторная зона была побольше, для эффективного рассеивания тепловой энергии.
К слову, база тоже легируется слабо. База должна быть тонкой по двум причинам. Во-первых, для более эффективной диффузии зарядов, инжектируемых эмиттером. Во-вторых, для большего быстродействия транзистора: чтобы коллекторный ток как можно быстрее реагировал на изменение базового. Но при этом сопротивление базы должно быть высокое, чтобы не было пробоев напрямую между коллектором и эмиттером.

Все эти меры позволяют «выжать» из транзистора максимальный коэффициент усиления. Это величина, которая показывает соотношение между коллекторным и базовым током. У различных транзисторов коэффициент может варьироваться от десятков до сотен и даже тысяч.

Основные параметры транзистора

Один из важнейших параметров транзистора, коэффициент усиления, уже упоминался. Он определяет усилительные способности транзистора, во сколько раз коллекторный ток может быть больше базового. Впрочем, можно также вводить понятия коэффициента усиления по напряжению и по мощности, поэтому при чтении справочников нужно быть внимательным: какой именно коэффициент там приводится.

Многое зависит от области применения транзистора. В маломощных чувствительных усилителях важен коэффициент усиления. В высокочастотных каскадах — предельная частота, на которой ещё сохраняются усительные способности транзистора. Существование предельной частоты обусловлено скоростью работы транзистора, а также ёмкостью коллекторного перехода, которая на высоких частотах начинает играть заметную роль (мы помним, что активное сопротивление конденсатора уменьшается с ростом частоты). Ну а в выходных каскадах мощных усилителей уже не так важны усиление и частота, и на первый план выходят допустимые токи и напряжения.

Поэтому промышленность выпускает множество различных моделей биполярных транзисторов с характеристиками на любой вкус. А оригинальные решения, комбинирующие в одной схеме транзисторы с разными характеристиками, разной проводимостью, позволяют буквально творить чудеса и решать весьма нетривиальные задачи.

При чтении справочников следует обращать внимание на предельные значения, коих у транзистора целый веер. Например, предельно допустимое напряжение коллектора, предельный ток коллектора и предельная мощность. Предельное напряжение базового перехода, предельное обратное напряжение. И так далее. Причём, нужно избегать соблазна рассчитать предельно допустимую мощность как произведение предельного тока и предельного напряжения. По отдельности транзистор способен выдержать предельный ток и предельное напряжение, но если попытаться загнать его в такой режим, когда достигнуты оба этих показателя одновременно — транзистор выйдет из строя. Поэтому, всегда указывают предельную мощность отдельно. Часто можно расширить границы допустимой мощности, установив на транзистор теплоотводящий радиатор.

Отдельно стоит сказать про такой параметр, как неуправляемый обратный ток коллектора. Он создаётся собственными свободными зарядами, которые в небольшом количестве есть в любом полупроводнике. Этот ток не управляется «командами» с базы, кроме того, он сильно зависит от температуры, и способен внести существенные помехи в полезный сигнал.

Поделиться в соцсетях:

NPN и PNP BJT Transistor: Понимание основ

Униполярные транзисторы или полевые транзисторы (FET), как следует из названия, используют только один тип носителей заряда, либо электроны, либо дырки, в зависимости от типа используемого полупроводникового материала. Если используется полупроводник N-типа, носителями заряда являются электроны, а если используется полупроводник P-типа, носителями заряда являются дырки. В случае БЯТ в качестве носителей заряда могут использоваться как электроны, так и дырки.

Что такое BJT?

Транзистор с биполярным переходом (BJT или BJT Transistor) представляет собой полупроводниковое устройство с тремя выводами, состоящее из двух P-N переходов, которые могут усиливать или усиливать сигнал. Три вывода биполярного транзистора — это база, коллектор и эмиттер. Основная функция биполярных транзисторов заключается в усилении тока, что позволяет использовать биполярные транзисторы в качестве усилителей. Еще одним важным применением BJT является коммутация цепей. Следовательно, они широко используются в качестве усилителей и переключателей в электронном оборудовании, таком как мобильные телефоны, промышленные системы управления, телевидение и радиопередатчики.

Подробная схема транзистора

Транзистор с биполярным переходом создается путем соединения двух легированных полупроводниковых материалов, расположенных встречно-параллельно. Другими словами, BJT образован «сэндвичем» из внешних полупроводниковых материалов, расположенных спиной к спине. Два диода с PN-переходом соединены вместе, образуя BJT. PN-переход, соединяющий базу и область эмиттера, называется BE-переходом, а переход, соединяющий базу и коллектор, называется BC-переходом. Базовая область слегка легирована и тоньше по сравнению с другими областями. Область эмиттера сильно легирована, в то время как область коллектора имеет сбалансированное легирование. Терминал эмиттера испускает носители заряда, которые являются электронами в случае типа NPN и дырками в случае типа BJT типа PNP.

Поток заряда в BJT происходит из-за диффузии носителей заряда через переход между двумя областями с различной концентрацией носителей заряда. В типичной работе BE-переход смещен в прямом направлении, что означает, что слой P-типа имеет более положительный потенциал, чем слой N-типа, а BC-переход смещен в обратном направлении. При прямом смещении электроны (в случае NPN) и дырки (в случае PNP) термически возбуждаются, заставляя их разрушать обедненный слой, попадать в базовый слой и рекомбинировать с дырками или электронами в зависимости от типа транзистора. Базовый слой тоньше и слегка легирован, чтобы уменьшить количество рекомбинаций в базовом слое, гарантируя, что электроны/дырки достигают CB-перехода. Переход CB смещен в обратном направлении, что предотвращает движение основных носителей от коллектора к базе, но носители от эмиттера пробивают область обеднения CB и достигают слоя коллектора из-за приложенного электрического поля.

BJT имеет четыре различных области работы в зависимости от полярности смещения и величины, они обсуждаются ниже:

Прямой активный режим. переход смещен в обратном направлении. В этом случае ток коллектор-эмиттер примерно пропорционален току базы, но во много раз больше при небольших изменениях тока базы. Этот режим предлагает наибольшее усиление по току.
Обратно-активный режим: При изменении условий смещения области прямого действия биполярный транзистор переходит в обратно-активный режим. В этом режиме области эмиттера и коллектора меняются ролями.
Режим насыщения: когда оба перехода смещены в прямом направлении, а BJT действует как замкнутый переключатель, облегчающий протекание тока.
Режим отсечки: В режиме отсечки оба перехода смещены в обратном направлении, и биполярный транзистор не пропускает через себя ток, следовательно, он действует как разомкнутый переключатель.

Прямой активный режим работы используется, когда биполярный транзистор используется в качестве усилителя, а режимы отсечки и насыщения используются вместе, когда биполярный транзистор используется в качестве переключателя.

Типы биполярных транзисторов — NPN и PNP

В зависимости от характера легирования трех полупроводниковых слоев биполярные транзисторы классифицируются как PNP или NPN. Транзистор PNP состоит из двух полупроводниковых переходов P-типа, которые имеют общую тонкую область, легированную N, тогда как транзистор NPN состоит из двух полупроводниковых переходов N-типа, которые имеют общую тонкую область, легированную P. N-тип означает легирование примесями, которые обеспечивают подвижные электроны (например, фосфор или мышьяк), тогда как P-тип означает легирование примесями, которые обеспечивают дырки, которые легко принимают электроны (например, бор). PNP BJT будет функционировать как два диода с общей катодной областью N-типа, а NPN — как два диода с общей анодной областью P-типа.

Транзистор NPN и PNP

Оба типа биполярных транзисторов работают, давая усиленный выходной сигнал от коллектора с небольшим входным током на базу. В результате BJT хорошо работает как переключатель, управляемый его базовым входом. BJT также является отличным усилителем, поскольку он может усилить слабый входной сигнал примерно в 100 раз по сравнению с исходной силой. Сети BJT используются для создания мощных усилителей с широким спектром применения.

В чем разница между транзисторами NPN и PNP?

Транзисторы NPN и PNP имеют различия в конструкции, работе и применении. Одно из поразительных отличий заключается в том, что в NPN-транзисторе ток течет от коллектора к эмиттеру, когда на базу подается положительное напряжение, тогда как в PNP-транзисторе носитель заряда течет от эмиттера к коллектору при отрицательном питании. наносится на основу. В следующей таблице показано сравнение двух типов BJT на основе разных параметров.

Параметр	Тип NPN	Тип PNP
Структура	Два слоя N-типа, разделенные одним слоем P-типа	Два слоя P-типа, разделенные одним слоем N-типа
Направление тока	Коллектор-эмиттер	Эмиттер-коллектор
Включение экземпляра	Когда электроны входят в базу	Когда дырки входят в базу
Основные носители	Электроны являются основными носителями	Дырки являются основными носителями
Неосновные носители	Дырки являются неосновными носителями являются миноритарными перевозчиками
Время переключения	Меньшее время переключения следовательно, более быстрое переключение	Более длительное время переключения, следовательно, более медленное переключение
Внутренний ток	Развивается из-за различного положения электронов	Возникает из-за различного положения отверстий
Выключатель	Выключается при подаче низкого базового напряжения	Выключается при подаче положительного базового напряжения

Transist или как переключатель

A Транзистор обычно используется для двух типов приложений: операций переключения и усиления сигналов. Твердотельный переключатель может быть создан с использованием транзистора. Транзистор работает как закрытый ключ при работе в зоне насыщения и как открытый ключ при работе в зоне отсечки. В качестве переключателей можно использовать как транзисторы PNP, так и NPN. Транзистор проводит ток по пути коллектор-эмиттер только тогда, когда к базе приложено напряжение. Когда базовое напряжение отсутствует, переключатель выключен. Когда базовое напряжение присутствует, переключатель включен.

Для работы транзистора в области отсечки (открытый ключ) оба PN-перехода смещены в обратном направлении, в результате чего входной и выходной ток становятся равными нулю, а напряжение на транзисторе становится максимальным. Следовательно, работает как открытый переключатель. Для работы транзистора в области насыщения (открытый ключ) оба PN-перехода смещены в прямом направлении, в результате чего входной и выходной ток максимальны, а напряжение на транзисторе минимально. Следовательно, работает как замкнутый переключатель.

Схема включения NPN-транзистора

Для работы NPN-транзистора в качестве переключателя напряжение, подаваемое на базовую клемму, изменяется. Когда между клеммами базы и эмиттера подается достаточное напряжение (обычно более 0,7 В), напряжение между коллектором и эмиттером приблизительно равно 0, что означает, что транзистор действует как короткозамкнутый или замкнутый переключатель. Точно так же, когда на вход не подается напряжение или нулевое напряжение, транзистор работает в области отсечки и действует как разомкнутая цепь.

Схема включения транзистора PNP

В транзисторе типа PNP вывод базы всегда смещен отрицательно по отношению к выводу эмиттера, и, следовательно, ток всегда течет от базы. Когда напряжение приложено к базе, транзистор действует как закрытый переключатель, а когда напряжение, приложенное к базе, равно нулю, транзистор действует как открытый переключатель.

Применение

Большое количество электронных устройств, которые мы используем в повседневной жизни, используют транзисторы типа NPN и PNP в различных приложениях переключения и усиления. В качестве усилителей они используются в различных генераторах, модуляторах и детекторах. Некоторые из приложений упомянуты ниже:

Транзисторы с биполярным переходом (BJT) усиливают ток от эмиттера к коллектору, когда небольшой ток проходит через базу. Это свойство используется в схемах связи для усиления слабых сигналов при дальней связи.
Используются в звуковых модуляторах и схемах усилителей.
Они используются в качестве переключателей для управления переключением таких устройств, как светодиоды и двигатели.
Пара Дарлингтона — это два встречно-параллельных биполярных транзистора, используемых для получения высокого коэффициента усиления по току в приложениях с большой мощностью.
Фототранзисторы — это биполярные устройства, которые проводят ток, когда свет падает на базу. Это свойство используется для обнаружения наличия света в различных приложениях автоматизации.
Они входят в схемы мультивибраторов, которые используются для реализации множества простых устройств с двумя состояниями, таких как релаксационные генераторы, таймеры и триггеры.

Ключевые выводы

Биполярные транзисторы находят множество применений в различном электронном оборудовании. Это твердотельные устройства, которые используются в операциях переключения и усиления. Статья поможет читателям понять и оценить чудо инженерной мысли, которое составляет основу почти каждого сложного электронного устройства, существующего сегодня. Некоторые из ключевых выводов из статьи:

BJT представляет собой трехполюсное полупроводниковое устройство, состоящее из трех полупроводниковых слоев.
В зависимости от типа и расположения полупроводникового слоя они делятся на типы NPN и PNP.
Тип PNP имеет два слоя P-типа со слоем N-типа между ними. В то время как тип NPN имеет два слоя N-типа со слоем P-типа между ними.
Основные отличия между этими двумя типами транзисторов также были поняты.
Работа биполярных транзисторов в качестве переключателей также изучалась. Оба типа NPN и PNP могут использоваться в качестве переключателей, но тип NPN предпочтительнее, поскольку основными носителями являются электроны, которые более подвижны.
Применение BJT также обсуждалось ближе к концу.

Каталожные номера

[1] https://pnpntransistor.com/applications-of-transistor-in-daily-life/

[2] https://www.electrical4u.com/bipolar-junction-transistor -или-bjt-N-P-N-или-P-N-P-транзистор/

[4] https://www.electricaltechnology.org/2020/04/pnP-transistor.html

Транзистор PNP

Когда один n-тип полупроводниковый слой зажат между двумя p-типами полупроводниковых слоев формируется pnp-транзистор.

ПНП условное обозначение транзистора

символ цепи и диод аналогия транзистора pnp показана ниже фигура.

ПНП транзисторная конструкция

pnp-транзистор состоит из трех полупроводниковых слоев: один Слой полупроводника n-типа и два полупроводника p-типа слои.

Слой полупроводника n-типа зажат между двумя слоями p-типа. полупроводниковые слои.

pnp-транзистор имеет три вывода: эмиттер, базу и коллектор. Клемма эмиттера подключена к левому боковой p-слой. Коллекторная клемма подключается к правый слой p-типа. Базовый терминал подключен на слой n-типа.

транзистор pnp имеет два p-n соединения. Между эмиттером образуется один переход и база. Этот переход называется переходом эмиттер-база. или эмиттерный переход. Другое соединение образуется между база и коллектор. Это соединение называется переход коллектор-база или коллекторный переход.

Работа п-н-п транзистор

Беспристрастный pnp транзистор

Когда нет напряжения применяется к транзистору p-n-p, говорят, что это несмещенный pnp-транзистор. С левой стороны р-область (эмиттер) и правая р-область (коллектор), отверстия являются мажоритарными носителями и бесплатны электроны являются неосновными носителями, тогда как в n-область (база), свободные электроны являются основными носителями а дырки являются неосновными носителями.

Мы известно, что носители заряда (свободные электроны и дырки) всегда старайтесь двигаться из области с более высокой концентрацией в область с более низкой область концентрации.

Для отверстия, p-область является областью более высокой концентрации и n-область — область более низкой концентрации. Точно так же для свободные электроны, n-область — это область с более высокой концентрацией р-область — область более низкой концентрации.

Следовательно, в отверстия на левой стороне p-области (эмиттер) и на правой стороне p-область (коллектор) испытывают силу отталкивания от каждого другой. В результате отверстия слева и справа боковые p-области (эмиттер и коллектор) переместятся в n-регион (база).

Во время В этом процессе дырки встречаются со свободными электронами в n-области (основания) и рекомбинирует с ними. Как результат, область истощения (положительные и отрицательные ионы) образуется в переходе эмиттер-база и база-коллектор узел.

В переход эмиттера к базе, обедненная область пронизана аналогично ближе к основанию; от базы к коллектору стыка, область обеднения проникает больше в сторону базовая сторона.

Это потому что на переходе эмиттер-база эмиттер сильно легировано, а основание слабо легировано, поэтому истощение область проникает больше в сторону основания и меньше в сторону эмиттера. Аналогично от базы к коллектору переход, коллектор сильно легирован, а база слегка легирован, так что обедненная область проникает больше к со стороны основания и меньше со стороны коллектора.

коллектор область слабо легирована, чем область эмиттера, поэтому ширина обедненного слоя со стороны коллектора больше ширина обедненного слоя со стороны эмиттера.

Смещенный pnp транзистор

Когда внешний напряжение подается на транзистор p-n-p, говорят, что это смещенный pnp-транзистор. В зависимости от полярности приложенное напряжение, pnp транзистор может работать в трех режимах: активный режим, режим отсечки и режим насыщения.

Транзистор pnp часто работает в активном режиме, потому что в в активном режиме pnp-транзистор усиливает электрический текущий.

Итак давайте посмотрим, как транзистор pnp работает в активном режиме.

Пусть Рассмотрим pnp-транзистор, как показано на рисунке ниже. На приведенном ниже рисунке переход эмиттер-база направлен вперед. смещено постоянным напряжением В _ЕЕ и база-коллектор переход смещен в обратном направлении постоянным напряжением V _CC .

База излучателя перекресток:

к прямому смещению, большое количество отверстий слева боковая p-область (излучатель) испытывает силу отталкивания от положительная клемма батареи постоянного тока, а также они испытывать силу притяжения от отрицательного терминала батарея. В результате дырки начинают течь из эмиттер к базе. Аналогичным образом свободные электроны в базе испытывать силу отталкивания от отрицательного вывода батареи, а также испытывать силу притяжения от плюсовая клемма аккумулятора. В результате бесплатно электроны начинают течь от базы к эмиттеру.

Отверстия основных носителей переносят большую часть тока от эмиттер к базе. Таким образом, электрический ток течет от эмиттер к базе.

Это электрический протекание тока уменьшает ширину обедненной области при переход эмиттер-база.

База-коллектор перекресток:

к обратному смещению, большое количество отверстий в правом стороны н-области (коллекционеры) испытывают силу притяжения от отрицательной клеммы аккумулятора. Следовательно, дыры отойти от соединения и течь в сторону отрицательного клемма аккумулятора. В результате большое количество нейтральные атомы-коллекторы получает электроны и становится отрицательными ионами. На с другой стороны, свободные электроны в n-области (базе) испытывают сила притяжения от положительной клеммы батарея. Следовательно, свободные электроны удаляются от соединения и потока к положительному выводу батарея. В результате большое количество нейтральных атомов основания теряет электроны и становится положительными ионами.

Таким образом, ширина обедненной области увеличивается в основании-коллекторе узел. Другими словами, количество положительных и количество отрицательных ионов увеличивается на переходе база-коллектор.

Эмиттер-база-коллектор текущий:

дырки, которые текут от эмиттера к базе из-за прямого смещение будет сочетаться со свободными электронами в базе. Однако основа очень тонкая и слабо легированная.