Pnp транзистор схема: Pnp транзистор схема включения

Содержание

Как подключить pnp транзистор — Инженер ПТО

Arduino, DIY и немного этих ваших линуксов.

Транзистор — полупроводниковый прибор позволяющий с помощью слабого сигнала управлять более сильным сигналом. Из-за такого свойства часто говорят о способности транзистора усиливать сигнал. Хотя фактически, он ничего не усиливает, а просто позволяет включать и выключать большой ток гораздо более слабыми токами. Транзисторы весьма распространены в электронике, ведь вывод любого контроллера редко может выдавать ток более 40 мА, поэтому, даже 2-3 маломощных светодиода уже не получится питать напрямую от микроконтроллера. Тут на помощь и приходят транзисторы. В статье рассматриваются основные типы транзисторов, отличия P-N-P от N-P-N биполярных транзисторов, P-channel от N-channel полевых транзисторов, рассматриваются основные тонкости подключения транзисторов и раскрываются сферы их применения.

Не стоит путать транзистор с реле. Реле — простой выключатель. Суть его работы в замыкании и размыкании металлических контактов. Транзистор устроен сложнее и в основе его работы лежит электронно-дырочный переход. Если вам интересно узнать об этом больше, вы можете посмотреть прекрасное видео, которое описывает работу транзистора от простого к сложному. Пусть вас не смущает год производства ролика — законы физики с тех пор не изменились, а более нового видео, в котором так качественно преподносится материал, найти не удалось:

Биполярный транзистор

Биполярный транзисто предназначен для управления слабыми нагрузками (например, маломощные моторы и сервоприводы). У него всегда есть три вывода:

Биполярный транзистор управляется током. Чем больший ток подаётся на базу, тем больший ток потечёт от коллектора к эмиттеру. Отношение тока, проходящего от эмиттера к коллектору к току на базе транзистора называется коэффициент усиления. Обозначается как hfe (в английской литературе называется gain).

Например, если hfe = 150, и через базу проходит 0.2 мА, то транзистор пропустит через себя максимум 30 мА. Если подключен компонент, который потребляет 25 мА (например, светодиод), ему будет предоставлено 25 мА. Если же подключен компонент, который потребляет 150 мА, ему будут предоставлены только максимальные 30 мА. В документации к контакту указываются предельно допустимые значени токов и напряжений

база->эмиттер и коллектор->эмиттер. Превышение этих значений ведёт к перегреву и выходу из строя транзистора.

Работа биполярного транзистора

NPN и PNP биполярные транзисторы

Различают 2 типа полярных транзисторов: NPN и PNP. Отличаются они чередованием слоёв. N (от negative — отрицательный) — это слой с избытком отрицательных переносчиков заряда (электронов), P (от positive — положительный) — слой с избытком положительных переносчиков заряда (дырок). Подробнее о электронах и дырках рассказано в видео, приведённом выше.

От чередования слоёв зависит поведение транзисторов. На анимации выше представлен

NPN транзистор. В PNP управление транзистором устроено наоборот — ток через транзистор течёт, когда база заземлена и блокируется, когда через базу пропускают ток. В отображении на схеме PNP и NPN отличаются направлением стрелки. Стрелка всегда указывает на переход от N к P:

Обозначение NPN (слева) и PNP (справа) транзисторов на схеме

NPN транзисторы более распространены в электронике, потому что являются более эффективными.

Полевый транзистор

Полевые транзисторы отличаются от биполярных внутренним устройством. Наиболее распространены в любительской электронике МОП транзисторы. МОП — это аббревиатура от металл-оксид-проводник. То-же самое по английски: Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor сокращённо MOSFET. МОП транзисторы позволяют управлять большими мощностями при сравнительно небольших размерах самого транзистора. Управление транзистором обеспечивается напряжением, а не током. Поскольку транзистором управляет электрическое

поле, транзистор и получил своё название — полевой.

Полевые транзисторы имеют как минимум 3 вывода:

Здесь должна быть анимация с полевым транзистором, но она ничем не будет отличаться от биполярного за исключением схематического отображения самих транзисторов, поэтому анимации не будет.

N канальные и P канальные полевые транзисторы

Полевые транзисторы тоже делятся на 2 типа в зависимости от устройства и поведения. N канальный (N channel) открывается, когда на затвор подаётся напряжение и закрывается. когда напряжения нет. P канальный (P channel) работает наоборот: пока напряжения на затворе нет, через транзистор протекает ток. При подаче напряжения на затвор, ток прекращается. На схеме полевые транзисторы изображаются несколько иначе:

По аналогии с биполярными транзисторами, полевые различаются полярностью. Выше был описан N-Channel транзистор. Они наиболее распространены.

P-Channel при обозначении отличается направлением стрелки и, опять же, обладает «перевёрнутым» поведением.

Обозначение N канальных (слева) и P канальных (справа) транзисторов на схеме

Существует заблуждение, согласно которому полевой транзистор может управлять переменным током. Это не так. Для управления переменным током, используйте реле.

Транзистор Дарлингтона

Транзистора Дарлингтона не совсем корректно относить к отдельному типу транзисторов. Однако, не упомянуть из в этой статье нельзя. Транзистор Дарлингтона чаще всего встречается в виде микросхемы, включающей в себя несколько транзисторов. Например, ULN2003. Транзистора Дарлингтона характеризуется возможность быстро открываться и закрывать (а значит, позволяет работать с ШИМ) и при этом выдерживает большие токи. Он является разновидностью составного транзистора и представляет собой каскадное соединение двух или, редко, более транзисторов, включённых таким образом, что нагрузкой в эмиттере предыдущего каскада является переход база-эмиттер транзистора следующего каскада, то есть транзисторы соединяются коллекторами, а эмиттер входного транзистора соединяется с базой выходного. Кроме того, в составе схемы для ускорения закрывания может использоваться резистивная нагрузка эмиттера предыдущего транзистора. Такое соединение в целом рассматривают как один транзистор, коэффициент усиления по току которого, при работе транзисторов в активном режиме, приблизительно равен произведению коэффициентов усиления всех транзисторов.

Схема составного транзистора дарлингтона

Не секрет, что плата Ардуино способна подать на вывод напряжение 5 В с максимальным током до 40 мА. Этого тока не хватит для подключения мощной нагрузки. Например, при попытке подключить к выводу напрямую светодиодную ленту или моторчик, вы гарантированно повредите вывод Ардуино. Не исключено, что выйдет из строя всё плата. Кроме того, некоторые подключаемые компоненты могут требовать напряжения более 5 В для работы. Обе эти проблемы решает транзистор. Он поможет с помощью небольшого тока с вывода Ардуино управлять мощным током от отдельного блока питания или с помощью напряжения в 5 В управлять бОльшим напряжением (даже самые слабые транзисторы редко имеют предельное напряжение ниже 50 В). В качестве примера рассмотрим подключение мотора:

Подключение мощного мотора с помощью транзистора

На приведённой схеме мотор подключается к отдельному источнику питания. Между контактом мотора и источником питания для мотора мы поместили транзистора, который будет управляться с помощью любого цифрового пина Arduino. При подаче на вывод контроллера сигнала HIGH с вывода контроллера мы возьмём совсем небольшой ток для открытия транзистора, а большой ток потечёт через транзистор и не повредит контроллер. Обратите внимание на резистор, установленный между выводом Ардуино и базой транзистора. Он нужен для ограничения тока, протекающего по маршруту микроконтроллер — транзистор — земля и предотвращения короткого замыкания. Как упоминалось ранее, максимальный ток, который можно взять с вывода Arduino — 40 мА. Поэтому, нам понадобится резистор не менее 125 Ом (5В/0,04А=125Ом). Можно без опаски использовать резистор на 220 Ом. На самом деле, резистор стоит подбирать с учётом тока, который необходимо подать на базу для получения необходимого тока через транзистор. Для правильного подбора резистора нужно учитывать коэффициент усиления (

hfe).

ВАЖНО!! Если вы подключаете мощную нагрузку от отдельного блока питания, то необходимо физически соединить между собой землю («минус») блока питания нагрузки и землю (пин «GND») Ардуино. Иначе управлять транзистором не получится.

При использовании полевого транзистора, токоограничительный резистор на затворе не нужен. Транзистор управляется исключительно напряжением и ток через затвор не течёт.

Arduino, DIY и немного этих ваших линуксов.

Транзистор — полупроводниковый прибор позволяющий с помощью слабого сигнала управлять более сильным сигналом. Из-за такого свойства часто говорят о способности транзистора усиливать сигнал. Хотя фактически, он ничего не усиливает, а просто позволяет включать и выключать большой ток гораздо более слабыми токами. Транзисторы весьма распространены в электронике, ведь вывод любого контроллера редко может выдавать ток более 40 мА, поэтому, даже 2-3 маломощных светодиода уже не получится питать напрямую от микроконтроллера. Тут на помощь и приходят транзисторы. В статье рассматриваются основные типы транзисторов, отличия P-N-P от N-P-N биполярных транзисторов, P-channel от N-channel полевых транзисторов, рассматриваются основные тонкости подключения транзисторов и раскрываются сферы их применения.

Не стоит путать транзистор с реле. Реле — простой выключатель. Суть его работы в замыкании и размыкании металлических контактов. Транзистор устроен сложнее и в основе его работы лежит электронно-дырочный переход. Если вам интересно узнать об этом больше, вы можете посмотреть прекрасное видео, которое описывает работу транзистора от простого к сложному. Пусть вас не смущает год производства ролика — законы физики с тех пор не изменились, а более нового видео, в котором так качественно преподносится материал, найти не удалось:

Биполярный транзистор

Биполярный транзисто предназначен для управления слабыми нагрузками (например, маломощные моторы и сервоприводы). У него всегда есть три вывода:

Биполярный транзистор управляется током. Чем больший ток подаётся на базу, тем больший ток потечёт от коллектора к эмиттеру. Отношение тока, проходящего от эмиттера к коллектору к току на базе транзистора называется коэффициент усиления. Обозначается как hfe (в английской литературе называется gain).

Например, если hfe = 150, и через базу проходит 0.2 мА, то транзистор пропустит через себя максимум 30 мА. Если подключен компонент, который потребляет 25 мА (например, светодиод), ему будет предоставлено 25 мА. Если же подключен компонент, который потребляет 150 мА, ему будут предоставлены только максимальные 30 мА. В документации к контакту указываются предельно допустимые значени токов и напряжений

база->эмиттер и коллектор->эмиттер. Превышение этих значений ведёт к перегреву и выходу из строя транзистора.

Работа биполярного транзистора

NPN и PNP биполярные транзисторы

Различают 2 типа полярных транзисторов: NPN и PNP. Отличаются они чередованием слоёв. N (от negative — отрицательный) — это слой с избытком отрицательных переносчиков заряда (электронов), P (от positive — положительный) — слой с избытком положительных переносчиков заряда (дырок). Подробнее о электронах и дырках рассказано в видео, приведённом выше.

От чередования слоёв зависит поведение транзисторов. На анимации выше представлен NPN транзистор. В PNP управление транзистором устроено наоборот — ток через транзистор течёт, когда база заземлена и блокируется, когда через базу пропускают ток. В отображении на схеме PNP и NPN отличаются направлением стрелки. Стрелка всегда указывает на переход от N к P:

Обозначение NPN (слева) и PNP (справа) транзисторов на схеме

NPN транзисторы более распространены в электронике, потому что являются более эффективными.

Полевый транзистор

Полевые транзисторы отличаются от биполярных внутренним устройством. Наиболее распространены в любительской электронике МОП транзисторы. МОП — это аббревиатура от металл-оксид-проводник. То-же самое по английски: Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor сокращённо MOSFET. МОП транзисторы позволяют управлять большими мощностями при сравнительно небольших размерах самого транзистора. Управление транзистором обеспечивается напряжением, а не током. Поскольку транзистором управляет электрическое поле, транзистор и получил своё название — полевой.

Полевые транзисторы имеют как минимум 3 вывода:

Здесь должна быть анимация с полевым транзистором, но она ничем не будет отличаться от биполярного за исключением схематического отображения самих транзисторов, поэтому анимации не будет.

N канальные и P канальные полевые транзисторы

Полевые транзисторы тоже делятся на 2 типа в зависимости от устройства и поведения. N канальный (N channel) открывается, когда на затвор подаётся напряжение и закрывается. когда напряжения нет. P канальный (P channel) работает наоборот: пока напряжения на затворе нет, через транзистор протекает ток. При подаче напряжения на затвор, ток прекращается. На схеме полевые транзисторы изображаются несколько иначе:

По аналогии с биполярными транзисторами, полевые различаются полярностью. Выше был описан N-Channel транзистор. Они наиболее распространены.

P-Channel при обозначении отличается направлением стрелки и, опять же, обладает «перевёрнутым» поведением.

Обозначение N канальных (слева) и P канальных (справа) транзисторов на схеме

Существует заблуждение, согласно которому полевой транзистор может управлять переменным током. Это не так. Для управления переменным током, используйте реле.

Транзистор Дарлингтона

Транзистора Дарлингтона не совсем корректно относить к отдельному типу транзисторов. Однако, не упомянуть из в этой статье нельзя. Транзистор Дарлингтона чаще всего встречается в виде микросхемы, включающей в себя несколько транзисторов. Например, ULN2003. Транзистора Дарлингтона характеризуется возможность быстро открываться и закрывать (а значит, позволяет работать с ШИМ) и при этом выдерживает большие токи. Он является разновидностью составного транзистора и представляет собой каскадное соединение двух или, редко, более транзисторов, включённых таким образом, что нагрузкой в эмиттере предыдущего каскада является переход база-эмиттер транзистора следующего каскада, то есть транзисторы соединяются коллекторами, а эмиттер входного транзистора соединяется с базой выходного. Кроме того, в составе схемы для ускорения закрывания может использоваться резистивная нагрузка эмиттера предыдущего транзистора. Такое соединение в целом рассматривают как один транзистор, коэффициент усиления по току которого, при работе транзисторов в активном режиме, приблизительно равен произведению коэффициентов усиления всех транзисторов.

Схема составного транзистора дарлингтона

Не секрет, что плата Ардуино способна подать на вывод напряжение 5 В с максимальным током до 40 мА. Этого тока не хватит для подключения мощной нагрузки. Например, при попытке подключить к выводу напрямую светодиодную ленту или моторчик, вы гарантированно повредите вывод Ардуино. Не исключено, что выйдет из строя всё плата. Кроме того, некоторые подключаемые компоненты могут требовать напряжения более 5 В для работы. Обе эти проблемы решает транзистор. Он поможет с помощью небольшого тока с вывода Ардуино управлять мощным током от отдельного блока питания или с помощью напряжения в 5 В управлять бОльшим напряжением (даже самые слабые транзисторы редко имеют предельное напряжение ниже 50 В). В качестве примера рассмотрим подключение мотора:

Подключение мощного мотора с помощью транзистора

На приведённой схеме мотор подключается к отдельному источнику питания. Между контактом мотора и источником питания для мотора мы поместили транзистора, который будет управляться с помощью любого цифрового пина Arduino. При подаче на вывод контроллера сигнала HIGH с вывода контроллера мы возьмём совсем небольшой ток для открытия транзистора, а большой ток потечёт через транзистор и не повредит контроллер. Обратите внимание на резистор, установленный между выводом Ардуино и базой транзистора. Он нужен для ограничения тока, протекающего по маршруту микроконтроллер — транзистор — земля и предотвращения короткого замыкания. Как упоминалось ранее, максимальный ток, который можно взять с вывода Arduino — 40 мА. Поэтому, нам понадобится резистор не менее 125 Ом (5В/0,04А=125Ом). Можно без опаски использовать резистор на 220 Ом. На самом деле, резистор стоит подбирать с учётом тока, который необходимо подать на базу для получения необходимого тока через транзистор. Для правильного подбора резистора нужно учитывать коэффициент усиления (hfe).

ВАЖНО!! Если вы подключаете мощную нагрузку от отдельного блока питания, то необходимо физически соединить между собой землю («минус») блока питания нагрузки и землю (пин «GND») Ардуино. Иначе управлять транзистором не получится.

При использовании полевого транзистора, токоограничительный резистор на затворе не нужен. Транзистор управляется исключительно напряжением и ток через затвор не течёт.

PNP-транзистор является электронным прибором, в определенном смысле обратном NPN-транзистору. В этом типе конструкции транзистора его PN-переходы открываются напряжениями обратной полярности по отношению к NPN-типу. В условном обозначении прибора стрелка, которая также определяет вывод эмиттера, на этот раз указывает внутрь символа транзистора.

Конструкция прибора

Конструктивная схема транзистора PNP-типа состоит из двух областей полупроводникового материала p-типа по обе стороны от области материала n-типа, как показано на рисунке ниже.

Стрелка определяет эмиттер и общепринятое направление его тока («внутрь» для транзистора PNP).

PNP-транзистор имеет очень схожие характеристики со своим NPN-биполярным собратом, за исключением того, что направления токов и полярности напряжений в нем обратные для любой из возможных трех схем включения: с общей базой, с общим эмиттером и с общим коллектором.

Основные отличия двух типов биполярных транзисторов

Главным различием между ними считается то, что дырки являются основными носителями тока для транзисторов PNP, NPN-транзисторы имеют в этом качестве электроны. Поэтому полярности напряжений, питающих транзистор, меняются на обратные, а его входной ток вытекает из базы. В отличие от этого, у NPN-транзистора ток базы втекает в нее, как показано ниже на схеме включения приборов обоих типов с общей базой и общим эмиттером.

Принцип работы транзистора PNP-типа основан на использовании небольшого (как и у NPN-типа) базового тока и отрицательного (в отличие от NPN-типа) базового напряжения смещения для управления гораздо большим эмиттерно-коллекторным током. Другими словами, для транзистора PNP эмиттер является более положительным по отношению к базе, а также по отношению к коллектору.

Рассмотрим отличия PNP-типа на схеме включения с общей базой

Действительно, из нее можно увидеть, что ток коллектора IC (в случае транзистора NPN) вытекает из положительного полюса батареи B2, проходит по выводу коллектора, проникает внутрь него и должен далее выйти через вывод базы, чтобы вернуться к отрицательному полюсу батареи. Таким же образом, рассматривая цепь эмиттера, можно увидеть, как его ток от положительного полюса батареи B1 входит в транзистор по выводу базы и далее проникает в эмиттер.

По выводу базы, таким образом, проходит как ток коллектора IC, так и ток эмиттера IE. Поскольку они циркулируют по своим контурам в противоположных направлениях, то результирующий ток базы равен их разности и очень мал, так как IC немного меньше, чем IE. Но так как последний все же больше, то направление протекания разностного тока (тока базы) совпадает с IE, и поэтому биполярный транзистор PNP-типа имеет вытекающий из базы ток, а NPN-типа – втекающий.

Отличия PNP-типа на примере схемы включения с общим эмиттером

В этой новой схеме PN-переход база-эмиттер открыт напряжением батареи B1, а переход коллектор-база смещен в обратном направлении посредством напряжения батареи В2. Вывод эмиттера, таким образом, является общим для цепей базы и коллектора.

Полный ток эмиттера задается суммой двух токов IC и IB; проходящих по выводу эмиттера в одном направлении. Таким образом, имеем IE = IC + IB.

В этой схеме ток базы IB просто «ответвляется» от тока эмиттера IE, также совпадая с ним по направлению. При этом транзистор PNP-типа по-прежнему имеет вытекающий из базы ток IB, а NPN-типа – втекающий.

В третьей из известных схем включения транзисторов, с общим коллектором, ситуация точно такая же. Поэтому мы ее не приводим в целях экономии места и времени читателей.

PNP-транзистор: подключение источников напряжения

Источник напряжения между базой и эмиттером (VBE) подключается отрицательным полюсом к базе и положительным к эмиттеру, потому что работа PNP-транзистора происходит при отрицательном смещении базы по отношению к эмиттеру.

Напряжение питания эмиттера также положительно по отношению к коллектору (VCE). Таким образом, у транзистора PNP-типа вывод эмиттера всегда более положителен по отношению как к базе, так и к коллектору.

Источники напряжения подключаются к PNP-транзистору, как показано на рисунке ниже.

Работа PNP-транзисторного каскада

Итак, чтобы вызвать протекание базового тока в PNP-транзисторе, база должна быть более отрицательной, чем эмиттер (ток должен покинуть базу) примерно на 0,7 вольт для кремниевого прибора или на 0,3 вольта для германиевого. Формулы, используемые для расчета базового резистора, базового тока или тока коллектора такие же, как те, которые используются для эквивалентного NPN-транзистора и представлены ниже.

Мы видим, что фундаментальным различием между NPN и PNP-транзистором является правильное смещение pn-переходов, поскольку направления токов и полярности напряжений в них всегда противоположны. Таким образом, для приведенной выше схеме: IC = IE – IB, так как ток должен вытекать из базы.

Как правило, PNP-транзистор можно заменить на NPN в большинстве электронных схем, разница лишь в полярности напряжения и направлении тока. Такие транзисторы также могут быть использованы в качестве переключающих устройств, и пример ключа на PNP-транзисторе показан ниже.

Характеристики транзистора

Выходные характеристики транзистора PNP-типа очень похожи на соответствующие кривые эквивалентного NPN-транзистора, за исключением того, что они повернуты на 180° с учетом реверса полярности напряжений и токов (токи базы и коллектора, PNP-транзистора отрицательны). Точно также, чтобы найти рабочие точки транзистора PNP-типа, его динамическая линия нагрузки может быть изображена в III-й четверти декартовой системы координат.

Типовые характеристики PNP-транзистора 2N3906 показаны на рисунке ниже.

Транзисторные пары в усилительных каскадах

Вы можете задаться вопросом, что за причина использовать PNP-транзисторы, когда есть много доступных NPN-транзисторов, которые могут быть использованы в качестве усилителей или твердотельных коммутаторов? Однако наличие двух различных типов транзисторов — NPN и PNP — дает большие преимущества при проектировании схем усилителей мощности. Такие усилители используют «комплементарные», или «согласованные” пары транзисторов (представляющие собой один PNP-транзистор и один NPN, соединенные вместе, как показано на рис. ниже) в выходном каскаде.

Два соответствующих NPN и PNP-транзистора с близкими характеристиками, идентичными друг другу, называются комплементарными. Например, TIP3055 (NPN-тип) и TIP2955 (PNP-тип) являются хорошим примером комплементарных кремниевых силовых транзисторов. Они оба имеют коэффициент усиления постоянного тока β=IC/IB согласованный в пределах 10% и большой ток коллектора около 15А, что делает их идеальными для устройств управления двигателями или роботизированных приложений.

Кроме того, усилители класса B используют согласованные пары транзисторов и в своих выходной мощных каскадах. В них NPN-транзистор проводит только положительную полуволну сигнала, а PNP-транзистор – только его отрицательную половину.

Это позволяет усилителю проводить требуемую мощность через громкоговоритель в обоих направлениях при заданной номинальной мощности и импедансе. В результате выходной ток, который обычно бывает порядка нескольких ампер, равномерно распределяется между двумя комплементарными транзисторами.

Транзисторные пары в схемах управления электродвигателями

Их применяют также в H-мостовых цепях управления реверсивными двигателями постоянного тока, позволяющих регулировать ток через двигатель равномерно в обоих направлениях его вращения.

H-мостовая цепь выше называется так потому, что базовая конфигурация ее четырех переключателей на транзисторах напоминает букву «H» с двигателем, расположенным на поперечной линии. Транзисторный H-мост, вероятно, является одним из наиболее часто используемых типов схемы управления реверсивным двигателем постоянного тока. Он использует «взаимодополняющие» пары транзисторов NPN- и PNP-типов в каждой ветви, работающих в качестве ключей при управлении двигателем.

Вход управления A обеспечивает работу мотора в одном направлении, в то время как вход B используется для обратного вращения.

Например, когда транзистор TR1 включен, а TR2 выключен, вход A подключен к напряжению питания (+ Vcc), и если транзистор TR3 выключен, а TR4 включен, то вход B подключен к 0 вольт (GND). Поэтому двигатель будет вращаться в одном направлении, соответствующем положительному потенциалу входа A и отрицательному входа B.

Если состояния ключей изменить так, чтобы TR1 был выключен, TR2 включен, TR3 включен, а TR4 выключен, ток двигателя будет протекать в противоположном направлении, что повлечет его реверсирование.

Используя противоположные уровни логической «1» или «0» на входах A и B, можно управлять направлением вращения мотора.

Определение типа транзисторов

Любые биполярные транзисторы можно представить состоящими в основном из двух диодов, соединенных вместе спина к спине.

Мы можем использовать эту аналогию, чтобы определить, относится ли транзистор к типу PNP или NPN путем тестирования его сопротивления между его тремя выводами. Тестируя каждую их пару в обоих направлениях с помощью мультиметра, после шести измерений получим следующий результат:

1. Эмиттер — База. Эти выводы должны действовать как обычный диод и проводить ток только в одном направлении.

2. Коллектор — База. Эти выводы также должны действовать как обычный диод и проводить ток только в одном направлении.

3. Эмиттер — Коллектор. Эти выводы не должен проводить в любом направлении.

Значения сопротивлений переходов транзисторов обоих типов

Пара выводов транзистора PNP NPN
Коллектор Эмиттер RВЫСОКОЕ RВЫСОКОЕ
Коллектор База RНИЗКОЕ RВЫСОКОЕ
Эмиттер Коллектор RВЫСОКОЕ RВЫСОКОЕ
Эмиттер База RНИЗКОЕ RВЫСОКОЕ
База Коллектор RВЫСОКОЕ RНИЗКОЕ
База Эмиттер RВЫСОКОЕ RНИЗКОЕ

Тогда мы можем определить PNP-транзистор как исправный и закрытый. Небольшой выходной ток и отрицательное напряжение на его базе (B) по отношению к его эмиттеру (E) будет его открывать и позволит протекать значительно большему эмиттер-коллекторному току. Транзисторы PNP проводят при положительном потенциале эмиттера. Иными словами, биполярный PNP-транзистор будет проводить только в том случае, если выводы базы и коллектором являются отрицательным по отношению к эмиттеру.

PNP транзистор. Устройство и принцип работы, схема подключения

Стоит отметить, что транзистор, в котором один полупроводник имеет n-тип и размещен между двумя полупроводниками p-типа, называют PNP-транзистор.

Данное устройство с управлением по току. Это означает, что ток базы контролирует ток эмиттера и коллектора. Транзистор PNP имеет два кристаллических диода, соединенных друг с другом. Левая сторона диода известна как диод на основе перехода эмиттер-база, а правая сторона диода известна как диод на основе коллекторного перехода.

Дырки являются основным носителем транзисторов PNP, которые составляют ток в нем. Ток внутри транзистора формируется изменением положения дырок, а на выводах — из-за потока электронов. Транзистор PNP включается, когда через базу протекает небольшой ток. Направление тока в PNP-транзисторе от эмиттера к коллектору.

Буква транзистора PNP указывает на напряжение, требуемое эмиттером, коллектором и базой. База транзистора PNP всегда была отрицательной по отношению к эмиттеру и коллектору. В PNP-транзисторе электроны перемещаются с базы. Ток, который входит в базу, усиливается на выводах коллектора.

Обозначение на схеме PNP транзистора

Обозначение PNP-транзистора на электрических схемах показано на рисунке ниже. Стрелка внутрь показывает, что направление тока в устройстве PNP типа от эмиттера к коллектору.

Устройство PNP транзистора

Конструкция PNP-транзистора показана на рисунке ниже. Эмиттер-база соединены в прямом смещении, а коллектор-база соединены в обратном смещении. Эмиттер, который подключен в прямом смещении, притягивает электроны к базе и, следовательно, создается ток, протекающий по пути от эмиттера к коллектору.

База транзистора всегда остается положительной по отношению к коллектору, так что дырки не могут «мигрировать» от коллектора к базе. И переход база-эмиттер поддерживает ток, благодаря чему дырки из области эмиттера входят в базу, а затем в область коллектора, пересекая область истощения.

Принцип работы PNP транзистора

Переход эмиттер-база соединен в прямом смещении, благодаря чему эмиттер выталкивает дырки в базу. Дырки и составляют ток эмиттера. Когда носители перемещаются в полупроводниковый материал или основу N-типа, они объединяются с электронами. База транзистора тонкая и слаболегированная. Следовательно, только несколько дырок в сочетании с электронами движутся в направлении слоя пространственного заряда коллектора. Отсюда получается ток базы.

Область основания коллектора соединена в обратном смещении. Дырки, которые накапливаются вокруг области истощения p-n перехода при воздействии отрицательной полярности, собираются или притягиваются коллектором. Таким образом создается ток коллектора. Полный ток эмиттера протекает через ток коллектора IC.

Общая характеристика схем включения транзисторов p-n-p типа.

Схемы

Iвх

Iвых

Ki

Rвх и Rвых

Uвх

Uвых

Ku

Kp

Инв

ОБ

<1

Rвх < Rвых

Uэб

Uкб

>1

>1

Нет

ОЭ

>1

Rвх < Rвых

Uбэ

Uкэ

>1

>1

Да

ОК

>1

Rвх > Rвых

Uбк

Uэк

<1

>1

Нет

Влияние температуры на работу полупроводниковых транзисторов. На работу транзисторов значительно влияет повышение температуры. При этом возрастает начальный ток коллектора, а, следовательно, это приводит к изменению характеристик транзистора. Например, для германиевого транзистора включённого по схеме ОБ при диапазоне нагрева от 200С до 700С Iко (начальный ток коллектора) увеличится в 25 раз.

Известно, что Iк=Iко+Iэ, (12.33)

где — не зависит от температуры,Iэ=const и поэтому незначительное увеличение Iк при повышении температуры практически не изменяет режим работы транзистора. В том случае, если транзистор включён по схеме ОЭ, то начальным током является сквозной ток и он возрастает при изменении температуры от 200С до 700С примерно в 2 раза. Очевидно, что такое возрастание тока приводит к резкому изменению выходных характеристик (зависимости Iк от Uкэ) транзистора, перемещается рабочая точка и режим усиления нарушается.

Полевые транзисторы.

Полевые транзисторы – это полупроводниковые приборы, предназначенные для преобразования и усиления электрических сигналов с помощью полевых транзисторов обусловлены потоком основных носителей, которые протекают через проводящий канал и управляются электрическим полем. В образовании выходного тока в полевых транзисторах участвуют только электроны или дырки, а поэтому эти полупроводниковые приборы ещё называются униполярными транзисторами.

Полевые транзисторы делятся на две группы: с управляющим p-n переходом и изолированным затвором, или МДП-транзисторы (металл-диэлектрик-полупроводник). Также к полевым транзисторам с изолированным затвором относятся МОП-транзисторы (металл-диоксид кремния-полупроводник)

В этих группах полевых транзисторов электроды обозначают истоком И (эмиттер-биполярного транзистора), затвором З (база биполярного транзистора) и стоком С (коллектор биполярного транзистора). На рис. 12-21 изображена упрощённая структура полевого транзистора с управляющим p-n переходом.

Рис. 12-21. Структурная схема полевого транзистора с управляющим pn переходом.

Условное графическое изображение полевых транзисторов с управляющим p-n переходом с каналом n-типа и p-типа приведены на рис. 12-22 а, б

Рис. 12-22. Условное графическое обозначение полевого транзистора с управляющим p-n переходом с каналом n-типа (а), p-типа (б).

Полевой транзистор с управляющим p-n переходом выполнен в виде пластины из полупроводника n-или p-типа (рис.1-21в данном случае рассматривается полупроводник n-типа). На гранях этой пластины созданы области p-типа электропроводности (3) и в результате образуются p-n переходы, а контакты областей «3» соеденены между собой. Объём пластины, расположенный между p-n переходом является каналом полевого транзистора. Если приложить к затвору отрицательное напряжение, то происходит обеднение электронами (основные носители) участков канала, примыкающих к затвору, ширина p-n перехода возрастает и увеличивается его сопротивление. Таким образом происходит управление сопротивлением канала. В том случае, если канал полевого транзистора p-типа, то при подаче положительного напряжения между затвором и истоком p-n переход расширяется и уменьшается толщина канала и, следовательно, увеличивает его сопротивление.

Полевой транзистор с управляющим p-n переходом (канал n-типа) оказывается запертым (Iс=0) при обратном напряжении, которое называется напряжением отсечки Uзиотс. В этом случае p-n переходы сливаются и ток через канал не проходит. Напряжение насыщения: Uси(нас) = /Uзи(отс)/-/Uзи/…………………………………………………………..(12.34).

Режим, когда Uси>=Uсиназ называется режимом насыщения и рост тока Iс прекращается при увеличении Uси.

Полевые транзисторы имеют три схемы включения с общим истоком (ОИ) (а), общим стоком (ОС) (б) и с общим затвором (ОЗ) с каналом n-типа. Наиболее часто используемой схемой включения применяется схема с ОИ (рис. 12-23).

Рис. 12-23. Схема включения полевого транзистора с общим истоком.

Так же как у биполярных транзисторов полевые транзисторы имеют статические характеристики. Основной статической характеристикой полевого транзистора с управляющим p-n переходом — выходная (стоковая), которая показывает зависимость Iс от Uси при Uзи=const. Вольтамперная стоковая характеристика полевого транзистора с управляющим p-n переходом показана на рис. 12-24.

Рис. 12-24. Стоковая вольтамперная характеристика полевого транзистора с управляющим pn переходом.

Из рис. 12-24 видно, что с повышением Uси электрический ток Iс увеличивается линейно, но при Uси=Uси(нас) ток стока не увеличивается. Для полевых транзисторов с управляющим p-n переходом зависимость Iс от отрицательного значения Uзи при Uси=const называют характеристиками прямой передачи или стокозатворной. Вольтамперная характеристика прямой передачи показана на рис. 12-25.

Рис. 12-25. Вольт-амперная характеристика прямой передачи (стокозатворной) полевых транзисторов.

Параметрами полевых транзисторов с управляющим p-n переходом являются крутизна стокозатворной характеристики, входное и выходное дифференциальное сопротивление, напряжение отсечки, междуэлектродные электрические ёмкости, коэффициент усиления.

Крутизна стокозатворной характеристики характеризует управляющее действие затвора и её измеряют при Uзн= данное и Uси=const.

S=dIс/dUзи ………………….(12.35)

Входное дифференциальное сопротивление очень большое (108-1010 Ом) и связано это с тем, что концентрация неосновных носителей в канале небольшая и поэтому обратный ток невелик и практически не зависит от /Uзи/. Выходное дифференциальное сопротивление электрической цепи стока определяют по формуле: приUзи=const. Напряжение отсечки – это напряжение на затворе при Ic=0 и Uси=0.

Междуэлектродные электрические ёмкости – это электроёмкости между затвором и истоком, между затвором и стоком, между стоком и истоком.

Коэффициент усиления К=dUис/dUзи , ……………….(12.36)

где Uзи – заданное при Iс=const.

Можно также рассчитать коэффициент усиления по следующей формуле:

К=S . Rисдиф (12.37)

Для расчёта схем на полевых транзисторах используют схемы замещения (рис. 12-26)

Рис. 12-26. Схема замещения полевого транзистора:

Сзс – электроёмкость между затвором и истоком; Rси – дифференциальное выходное сопротивление; Uзи – источник тока, управляемого напряжением на затворе Uзи, Сзи – электроёмкость между затвором и истоком.

схема подключения. Какая разница между PNP и NPN-транзисторами? :: SYL.ru

PNP-транзистор является электронным прибором, в определенном смысле обратном NPN-транзистору. В этом типе конструкции транзистора его PN-переходы открываются напряжениями обратной полярности по отношению к NPN-типу. В условном обозначении прибора стрелка, которая также определяет вывод эмиттера, на этот раз указывает внутрь символа транзистора.

Конструкция прибора

Конструктивная схема транзистора PNP-типа состоит из двух областей полупроводникового материала p-типа по обе стороны от области материала n-типа, как показано на рисунке ниже.

Стрелка определяет эмиттер и общепринятое направление его тока («внутрь» для транзистора PNP).

PNP-транзистор имеет очень схожие характеристики со своим NPN-биполярным собратом, за исключением того, что направления токов и полярности напряжений в нем обратные для любой из возможных трех схем включения: с общей базой, с общим эмиттером и с общим коллектором.

Основные отличия двух типов биполярных транзисторов

Главным различием между ними считается то, что дырки являются основными носителями тока для транзисторов PNP, NPN-транзисторы имеют в этом качестве электроны. Поэтому полярности напряжений, питающих транзистор, меняются на обратные, а его входной ток вытекает из базы. В отличие от этого, у NPN-транзистора ток базы втекает в нее, как показано ниже на схеме включения приборов обоих типов с общей базой и общим эмиттером.

Принцип работы транзистора PNP-типа основан на использовании небольшого (как и у NPN-типа) базового тока и отрицательного (в отличие от NPN-типа) базового напряжения смещения для управления гораздо большим эмиттерно-коллекторным током. Другими словами, для транзистора PNP эмиттер является более положительным по отношению к базе, а также по отношению к коллектору.

Рассмотрим отличия PNP-типа на схеме включения с общей базой

Действительно, из нее можно увидеть, что ток коллектора IC (в случае транзистора NPN) вытекает из положительного полюса батареи B2, проходит по выводу коллектора, проникает внутрь него и должен далее выйти через вывод базы, чтобы вернуться к отрицательному полюсу батареи. Таким же образом, рассматривая цепь эмиттера, можно увидеть, как его ток от положительного полюса батареи B1 входит в транзистор по выводу базы и далее проникает в эмиттер.

По выводу базы, таким образом, проходит как ток коллектора IC, так и ток эмиттера IE. Поскольку они циркулируют по своим контурам в противоположных направлениях, то результирующий ток базы равен их разности и очень мал, так как IC немного меньше, чем IE. Но так как последний все же больше, то направление протекания разностного тока (тока базы) совпадает с IE, и поэтому биполярный транзистор PNP-типа имеет вытекающий из базы ток, а NPN-типа – втекающий.

Отличия PNP-типа на примере схемы включения с общим эмиттером

В этой новой схеме PN-переход база-эмиттер открыт напряжением батареи B1, а переход коллектор-база смещен в обратном направлении посредством напряжения батареи В2. Вывод эмиттера, таким образом, является общим для цепей базы и коллектора.

Полный ток эмиттера задается суммой двух токов IC и IB; проходящих по выводу эмиттера в одном направлении. Таким образом, имеем IE = IC + IB.

В этой схеме ток базы IB просто «ответвляется» от тока эмиттера IE, также совпадая с ним по направлению. При этом транзистор PNP-типа по-прежнему имеет вытекающий из базы ток IB, а NPN-типа – втекающий.

В третьей из известных схем включения транзисторов, с общим коллектором, ситуация точно такая же. Поэтому мы ее не приводим в целях экономии места и времени читателей.

PNP-транзистор: подключение источников напряжения

Источник напряжения между базой и эмиттером (VBE) подключается отрицательным полюсом к базе и положительным к эмиттеру, потому что работа PNP-транзистора происходит при отрицательном смещении базы по отношению к эмиттеру.

Напряжение питания эмиттера также положительно по отношению к коллектору (VCE). Таким образом, у транзистора PNP-типа вывод эмиттера всегда более положителен по отношению как к базе, так и к коллектору.

Источники напряжения подключаются к PNP-транзистору, как показано на рисунке ниже.

На этот раз коллектор подключен к напряжению питания VCC через нагрузочный резистор, RL, который ограничивает максимальный ток, протекающий через прибор. Базовое напряжения VB, которое смещает ее в отрицательном направлении по отношению к эмиттеру, подано на нее через резистор RB, который снова используется для ограничения максимального тока базы.

Работа PNP-транзисторного каскада

Итак, чтобы вызвать протекание базового тока в PNP-транзисторе, база должна быть более отрицательной, чем эмиттер (ток должен покинуть базу) примерно на 0,7 вольт для кремниевого прибора или на 0,3 вольта для германиевого. Формулы, используемые для расчета базового резистора, базового тока или тока коллектора такие же, как те, которые используются для эквивалентного NPN-транзистора и представлены ниже.

Мы видим, что фундаментальным различием между NPN и PNP-транзистором является правильное смещение pn-переходов, поскольку направления токов и полярности напряжений в них всегда противоположны. Таким образом, для приведенной выше схеме: IC = IE – IB, так как ток должен вытекать из базы.

Как правило, PNP-транзистор можно заменить на NPN в большинстве электронных схем, разница лишь в полярности напряжения и направлении тока. Такие транзисторы также могут быть использованы в качестве переключающих устройств, и пример ключа на PNP-транзисторе показан ниже.

Характеристики транзистора

Выходные характеристики транзистора PNP-типа очень похожи на соответствующие кривые эквивалентного NPN-транзистора, за исключением того, что они повернуты на 180° с учетом реверса полярности напряжений и токов (токи базы и коллектора, PNP-транзистора отрицательны). Точно также, чтобы найти рабочие точки транзистора PNP-типа, его динамическая линия нагрузки может быть изображена в III-й четверти декартовой системы координат.

Типовые характеристики PNP-транзистора 2N3906 показаны на рисунке ниже.

Транзисторные пары в усилительных каскадах

Вы можете задаться вопросом, что за причина использовать PNP-транзисторы, когда есть много доступных NPN-транзисторов, которые могут быть использованы в качестве усилителей или твердотельных коммутаторов? Однако наличие двух различных типов транзисторов — NPN и PNP — дает большие преимущества при проектировании схем усилителей мощности. Такие усилители используют «комплементарные», или «согласованные” пары транзисторов (представляющие собой один PNP-транзистор и один NPN, соединенные вместе, как показано на рис. ниже) в выходном каскаде.

Два соответствующих NPN и PNP-транзистора с близкими характеристиками, идентичными друг другу, называются комплементарными. Например, TIP3055 (NPN-тип) и TIP2955 (PNP-тип) являются хорошим примером комплементарных кремниевых силовых транзисторов. Они оба имеют коэффициент усиления постоянного тока β=IC/IB согласованный в пределах 10% и большой ток коллектора около 15А, что делает их идеальными для устройств управления двигателями или роботизированных приложений.

Кроме того, усилители класса B используют согласованные пары транзисторов и в своих выходной мощных каскадах. В них NPN-транзистор проводит только положительную полуволну сигнала, а PNP-транзистор – только его отрицательную половину.

Это позволяет усилителю проводить требуемую мощность через громкоговоритель в обоих направлениях при заданной номинальной мощности и импедансе. В результате выходной ток, который обычно бывает порядка нескольких ампер, равномерно распределяется между двумя комплементарными транзисторами.

Транзисторные пары в схемах управления электродвигателями

Их применяют также в H-мостовых цепях управления реверсивными двигателями постоянного тока, позволяющих регулировать ток через двигатель равномерно в обоих направлениях его вращения.

H-мостовая цепь выше называется так потому, что базовая конфигурация ее четырех переключателей на транзисторах напоминает букву «H» с двигателем, расположенным на поперечной линии. Транзисторный H-мост, вероятно, является одним из наиболее часто используемых типов схемы управления реверсивным двигателем постоянного тока. Он использует «взаимодополняющие» пары транзисторов NPN- и PNP-типов в каждой ветви, работающих в качестве ключей при управлении двигателем.

Вход управления A обеспечивает работу мотора в одном направлении, в то время как вход B используется для обратного вращения.

Например, когда транзистор TR1 включен, а TR2 выключен, вход A подключен к напряжению питания (+ Vcc), и если транзистор TR3 выключен, а TR4 включен, то вход B подключен к 0 вольт (GND). Поэтому двигатель будет вращаться в одном направлении, соответствующем положительному потенциалу входа A и отрицательному входа B.

Если состояния ключей изменить так, чтобы TR1 был выключен, TR2 включен, TR3 включен, а TR4 выключен, ток двигателя будет протекать в противоположном направлении, что повлечет его реверсирование.

Используя противоположные уровни логической «1» или «0» на входах A и B, можно управлять направлением вращения мотора.

Определение типа транзисторов

Любые биполярные транзисторы можно представить состоящими в основном из двух диодов, соединенных вместе спина к спине.

Мы можем использовать эту аналогию, чтобы определить, относится ли транзистор к типу PNP или NPN путем тестирования его сопротивления между его тремя выводами. Тестируя каждую их пару в обоих направлениях с помощью мультиметра, после шести измерений получим следующий результат:

1. Эмиттер — База. Эти выводы должны действовать как обычный диод и проводить ток только в одном направлении.

2. Коллектор — База. Эти выводы также должны действовать как обычный диод и проводить ток только в одном направлении.

3. Эмиттер — Коллектор. Эти выводы не должен проводить в любом направлении.

Значения сопротивлений переходов транзисторов обоих типов

Пара выводов транзистораPNPNPN
КоллекторЭмиттерRВЫСОКОЕRВЫСОКОЕ
КоллекторБазаRНИЗКОЕRВЫСОКОЕ
ЭмиттерКоллекторRВЫСОКОЕRВЫСОКОЕ
ЭмиттерБазаRНИЗКОЕRВЫСОКОЕ
БазаКоллекторRВЫСОКОЕRНИЗКОЕ
БазаЭмиттерRВЫСОКОЕRНИЗКОЕ

Тогда мы можем определить PNP-транзистор как исправный и закрытый. Небольшой выходной ток и отрицательное напряжение на его базе (B) по отношению к его эмиттеру (E) будет его открывать и позволит протекать значительно большему эмиттер-коллекторному току. Транзисторы PNP проводят при положительном потенциале эмиттера. Иными словами, биполярный PNP-транзистор будет проводить только в том случае, если выводы базы и коллектором являются отрицательным по отношению к эмиттеру.

Как открыть и закрыть PNP-транзистор с выводом IO?

В отличие от полевых транзисторов биполярные транзисторы управляются не напряжением на затворе, а током базы .

Напряжения между базой и эмиттером является почти постоянным до тех пор , как транзистор проводит. Это означает, что напряжение между базой транзистора и землей (это падение напряжения на «понижающем» резисторе) почти постоянно.

Когда вы используете переключатель на схеме, которую вы указали, падение напряжения на «понижающем» резисторе будет выше, чем это постоянное напряжение. Это означает, что напряжение между эмиттером и базой транзистора (которое представляет собой напряжение на резисторе R2) будет слишком низким, поэтому ток не может больше вытекать из базы транзистора.

Еще раз: при работе с биполярными транзисторами нужно думать о токах (и забыть о напряжениях ):

Вы должны спроектировать схему таким образом, чтобы ток или ток не выходил из базы транзистора, в зависимости от программного обеспечения микроконтроллера.

Если вы используете свой микроконтроллер с напряжением 5 В, вы можете попытаться подключить резисторы 20 кОм к контакту ввода-вывода вместо заземления. Не устанавливайте «понижающий» резистор!

Если на выводе ввода-вывода «низкий» уровень, существует разница напряжений между базой транзистора и выводом ввода-вывода. Через резистор будет протекать ток; этот ток также вытекает из базы транзистора. Транзистор будет проводящим.

Если на выводе ввода / вывода «высокий» уровень напряжения на резисторе отсутствует. Никакой ток не течет, и транзистор не будет проводить.

Если вы работаете с микроконтроллером с напряжением 3,3 В, все усложняется. Самый простой способ — изменить схему в опубликованной вами схеме:

Поместите «маленький» NPN-транзистор между резистором и землей и включите NPN-транзистор с помощью вывода I / O:

Когда NPN-транзистор проводит ток, он может вытекать из базы PNP-транзистора, и PNP-транзистор также будет проводить.

Когда транзистор NPN не проводит, ток не будет течь из базы транзистора PNP, и транзистор PNP также не будет проводить.

Он начал работать, когда я вместо этого использовал два резистора 10 кОм, поместив один на землю, один на базу резистора и цифровой выход между ними. Сейчас мне больше всего любопытно, правильно ли то, что я сделал, теоретически.

Резистор 10 кОм между выводом ввода / вывода и землей не должен работать в этом случае.

Однако эффекты, которые вы описываете, в этой конфигурации звучат очень странно.

Не могли бы вы измерить напряжение на выводе ввода / вывода (чтобы убедиться, что он действительно переключается на высокий / низкий), а также падение напряжения на резисторе 10 кОм между транзистором и выводом ввода / вывода?

Кстати:

Некоторые микроконтроллеры используют выход с открытым стоком с подтягивающим резистором. В этом случае микроконтроллер может очень легко выводить 0 В, но при «высоком» выходе внутри микроконтроллера будет падение напряжения . В этом случае у вас нет возможности получить «высокое» напряжение на выводе ввода / вывода, если между выводом ввода / вывода и землей установлен резистор 10 кОм.

Согласно паспорту, ATtiny 13 так не работает, но вы никогда не узнаете …

Датчики с транзисторным выходом PNP/NPN, схема подключения, разница и отличия

    Среди всех используемых в промышленности датчиков до сих пор превалируют дискретные, т. е. имеющие два состояния выходного сигнала – включен/выключен (иначе – 0 либо 1). В основном подобные датчики используются для определения некоторых конечных положений, и принцип действия может быть любым – индуктивным, оптическим, емкостным и так далее.

    Все подобные датчики объединяет одна характеристика – схемотехника выхода. Основных вариантов здесь два:

— релейный выход основывается, очевидно, на использовании реле. Схема питания датчика при этом гальванически развязана с выходом, что даёт возможность использовать такие датчики для коммутации высокого напряжения.

— транзисторный выход использует PNP либо NPN транзистор на выходе и подключает соответственно плюсовой либо минусовой провод.

     Немного теории. Транзисторы PNP и NPN относятся к категории биполярных и имеют три вывода: коллектор, база и эмиттер. Сам транзистор состоит из трёх частей, называемых областями, разделенных двумя p-n переходами. Соответственно, транзистор PNP имеет две области P и одну область N, а NPN, соответственно, две N и одну P. Направление протекания тока также разное:

— для PNP при подаче напряжения на эмиттер ток протекает от эмиттера к коллектору;

— для NPN подача напряжения на коллектор вызывает протекание тока от коллектора к эмиттеру.

    Это обуславливает необходимость подключения питания с прямой полярностью относительно общих клемм для транзисторов NPN, и обратной – для PNP.

    Любой биполярный транзистор работает по принципу управления током базы для регулирования тока между эмиттером и коллектором. Единственное различие в принципе работы транзисторов PNP и NPN заключается в полярности напряжений, подаваемых на эмиттер, базу и коллектор. В зависимости от реализации смещений p-n переходов возможны различные режимы работы транзисторов, но в общем случае в датчиках используются два:

— насыщение: прямое прохождение тока между эмиттером и коллектором (замкнутый контакт)

— отсечка: отсутствие тока между эмиттером и коллектором (разомкнутый контакт)

   Рассмотрим подробнее подключение и особенности применения, например, индуктивных датчиков с транзисторным выходом. Отличием является коммутация разных проводов цепи питания: PNP соединяет плюс источника питания, NPN – минус. Ниже наглядно показаны различия в подключении; справа изображён датчик с выходом PNP, слева – NPN.

Принципиальное отличие логики PNP от NPN


   Чаще применяется вариант с выходом на основе транзистора PNP, поскольку большее распространение получила схемотехника с общим минусовым проводом источника питания. Выходное напряжение зависит от напряжения питания датчика и обычно находится в узком диапазоне, например, 20…28 В.

    Выбор датчика по типу используемого транзистора обуславливается в первую очередь схемотехникой используемого контроллера или иного оборудования, к которому предполагается подключать датчик. Обычно в документации на контроллеры и устройства коммутации указывается, какой транзисторный выход они позволяют использовать.

Теперь о совместимости. Вообще, существует четыре основных разновидности выхода датчиков:

— PNP NO (НО)

— PNP NC (НЗ)

— NPN NO (НО)

— NPN NC (НЗ)

    Помимо типа используемого транзистора, различие также заключается в исходном состоянии выхода – он может быть в нормальном (если датчик не активирован) состоянии либо разомкнутым (открытым), либо замкнутым (закрытым). Отсюда обозначения NO (НО) – normally open (нормально открытый) и normally closed (нормально закрытый).

    Что делать, если требуется заменить один датчик на другой, но нет возможности установить аналог с идентичной логикой и схемотехникой выхода? В случае, если меняется только исходное состояние выхода (НО на НЗ и наоборот), путей решения может быть несколько:

— внесение изменений в конструкцию, инициирующую датчик

— внесение изменений в программу (смена алгоритма)

— переключение выходной функции датчика (при наличии такой возможности)

   Замена же оптического датчика с изменением типа используемого транзистора представляет собой проблему большую, нежели просто поменять алгоритм или сместить какой-то элемент конструкции. Изменение схемотехники датчика влечет за собой также необходимость внесения существенных изменений в схему его подключения. Конечно, это не всегда допустимо, однако в ряде случаев это единственный выход.

Замена датчика PNP на NPN


  Рассмотрим схему, представленную выше слева (для примера взят датчик с транзистором PNP). В случае неактивного датчика с нормально открытым выходом ток не протекает через его выходные контакты; для нормально закрытого, соответственно, ситуация обратная. Благодаря протекающему току на нагрузке создаётся падение напряжения.

   Наряду с основной (внешней) нагрузкой датчика, которой может являться вход контроллера, в нём может присутствовать также внутренняя нагрузка, однако она не гарантирует, что датчик будет работать стабильно. Если внутреннего сопротивления нагрузки у датчика нет, такая схема называется схемой с открытым коллектором – она может функционировать исключительно при наличии внешней нагрузки.

    Вернемся к схеме. Активация датчика с выходом PNP обеспечивает подачу напряжения +V через транзистор на вход контроллера. Реализация этой схемы с датчиком, имеющим выход NPN, требует добавления в схему дополнительного резистора (номинал которого обычно подбирается в диапазоне 4.9-10 кОм) для обеспечения функционирования транзистора. В этом случае при неактивном датчике напряжение поступает через добавленный резистор на вход контроллера, что делает схему, по сути, нормально закрытой. Активация датчика обеспечивает отсутствие сигнала на входе контроллера, поскольку транзистор NPN, через который проходит почти весь ток дополнительного резистора, шунтирует вход контроллера.

   Таким образом, подобный подход обеспечивает возможность замены датчика PNP на NPN при условии, что перефазировка датчика не является проблемой. Это допустимо, когда датчик исполняет роль счетчика импульсов – контроль числа оборотов, количества деталей и т. д.

    Если подобное изменение не является приемлемым, и требуется сохранить в том числе логику работы системы, можно пойти по более сложному пути. 

Схемы подключения датчиков  PNP к устройству со входом NPN и наоборот

    Суть заключается в добавлении в схему подключения дополнительного биполярного транзистора, тип которого выбирается исходя из типа входа прибора, к которому подключается датчик, а также двух дополнительных сопротивлений нагрузки. Если используется прибор с входом NPN, то и дополнительный транзистор требуется такой же. Активация датчика инициирует переключение внешнего транзистора, который уже подаёт напряжение на вход прибора. Данная схема, в отличие от рассмотренной ранее, сохраняет логику работы системы, однако более сложна в сборке.

PNP-транзистор | 5+ Важные применения

Существуют Два типа стандартных биполярных транзисторов, а именно Транзисторы PNP и NPN. В этой статье мы подробно рассмотрим одну из них, а именно PNP.

Содержание:
  • Определение транзистора PNP
  • Обозначение транзистора PNP
  • Диаграмма
  • Конфигурация
  • Принцип работы
  • Приложения
  • Преимущества недостатки
  • PNP-транзистор как переключатель
  • PNP против транзистора NPN

Определение транзистора PNP

PNP-транзистор представляет собой BJT-тип, созданный путем слияния полупроводника N-типа между двумя полупроводниками P-типа.«.

Схема / конструкция транзистора PNP:

Транзистор состоит из трех секций:

  • E-излучатель
  • B-база
  • C-Collector

Что касается работы трех выводов транзистора PNP,

  • Эмиттер используется для подачи носителей заряда в коллектор через область базы.
  • Область коллектора собирает большинство носителей заряда, испускаемых в эмиттере.
  • База, используемая для управления количеством тока, проходящего через эмиттер в коллектор.

Обозначение транзистора PNPОбозначение транзистора PNPГде, E = излучатель, B = база, C = коллектор

Средний уровень (N-тип) называется терминалом B-Base. Левосторонний слой P-типа работает как вывод E-Emitter, а правый слой P-типа, известный как вывод C-Collector.

PNP транзистор

При формировании транзистора NPN один полупроводниковый материал P-типа помещается между двумя полупроводниками N-типа, как описано в статье (Транзистор Link NPN). В то время как в транзисторе PNP один полупроводник N-типа помещается между двумя полупроводниковыми материалами P-типа.

В транзисторе PNP используются диоды двух типов. Это соответственно диоды PN и NP. Эти диоды с PN-переходом называются переходом коллектор-база или CB-переходом и переходом база-эмиттер или BE-переходом.

В полупроводниковом материале P-типа носителями заряда в первую очередь являются дырки. Таким образом, в этом транзисторе формирование тока происходит только за счет движения отверстий.

Области эмиттера и коллектора (P-типа) сравнительно легированы больше, чем база N-типа. Области Эмиттерной и Коллекторной областей шире по сравнению с базой.

Обычно в полупроводнике N-типа доступно больше свободных электронов. Но ширина среднего слоя в этом случае уже и слегка легирована.

Принцип работы транзистора PNP

Пересечение эмиттера и базы связано со смещением пересылки. Наряду с положительной клеммой источника напряжения (ВCB) соединен со всеми терминалами Base (тип N), а терминал -ve соединен со всеми терминалами коллектора (тип P). Следовательно, пересечение коллектор-база связано с обратным смещением.

В результате этого смещения площадь истощения в EB-соединении меньше, поскольку это связано с смещением пересылки. Несмотря на то, что соединение CB имеет обратное смещение, область истощения на соединении коллектор-база достаточно широкая. Переход EB имеет прямое смещение. Следовательно, через область истощения от эмиттеров перемещается больше дырки, которая действует как вход в базу. В то же время небольшое количество электронов переносится в эмиттер в базе и рекомбинируется с дырками.

Но количество электронов в основании минимально, так как это менее легированная и узкая область. Следовательно, почти все дыры эмиттерных областей пройдут через область истощения и перенесутся в Базовые области.

Ток будет проходить через переход EB. Это ток эмиттера (IE). Так что яC, ток коллектора будет проходить через слои коллектор-база из-за дыр.

Схема транзистора PNP

Схема транзистора PNP

Когда PNP транзистор связан с ресурсами напряжения, базовый ток будет проходить через транзистор. Даже небольшое количество базы контролирует циркуляцию большого количества тока через эмиттер к коллектору. Напряжение базы выше, чем напряжение на эмиттере.

Когда VB базовое напряжение не -ve по сравнению с VE напряжение эмиттера, ток не может проходить в цепи. Таким образом, необходимо обеспечить подачу напряжения обратного смещения> 0.72 Вольт.

Резисторы RL и RB включены в цепь. Это ограничивает ток, проходящий через максимально возможную высоту транзистора.

Напряжение эмиттера VEB как входная сторона. Здесь ток эмиттера (IE) течет со стороны входа и течет в двух направлениях; один яB а другое это яC.

IE= ЯB+ ЯC

Но только от 2 до 5% от общего тока протекает в IB, так что яB незначительно.

Преимущества транзистора PNP
  • Небольшой по размеру и может использоваться как часть конструкции ИС.
  • Сравнительно дешевая, долговечная и более простая схема.
  • Доступны спонтанные действия
  • Низкое напряжение питания и меньшее выходное сопротивление.
  • Производят меньше шума, чем транзисторы NPN.

Недостатки транзистора PNP
  • Не подходит для работы в высокочастотном приложении.
  • Медленнее по сравнению с NPN.
  • Температурная чувствительность и возможность повреждения во время теплового разгона.

Применение транзисторов PNP:
  • Транзисторы PNP используются в качестве переключателей, т. Е. Аналоговых переключателей, аварийных кнопок и т. Д. Они используются, когда требуется аварийное отключение.
  • Эти типы транзисторов используются в схемах источников тока, т. Е. За счет использования характеристик тока, вытекающего из коллектора.
  • Применяется в схемах усиления.
  • Они используются в парных схемах Дарлингтона.
  • Транзисторы типа PNP используются в тяжелых двигателях для управления током и в различных приложениях для разработки роботов и микроконтроллеров.

PNP-транзистор как переключатель

Когда переключатель находится в положении ON, ток будет проходить через цепь, а также вести себя как замкнутая цепь. Транзистор представляет собой аналоговую схему на основе силовой электроники с характеристиками переключения, которые могут работать как обычные переключатели.

Как мы наблюдали при работе PNP-транзистора, когда базовое напряжение не превышает –ve, чем VE, ток не сможет пройти через цепь. Таким образом, VB составляет не менее 0.72 В в цепи обратного смещения для работы транзистора.

Итак, если VB 0 или> 0.72 В, ток не будет проходить и работать как разомкнутый переключатель.

PNP против транзистора NPN
PNP транзисторNPN транзистор
PNP означает положительно-отрицательно-положительные транзисторы.Транзистор NPN означает отрицательно-положительно-отрицательный транзистор.
В случае транзистора PNP ток направляется от эмиттера к базе. После включения транзистора ток проходит через эмиттер на коллектор.  Когда ток подается от базы транзистора к эмиттеру в NPN-транзисторе, база транзистора получает положительное напряжение, а эмиттер — отрицательное напряжение. Таким образом, ток течет в базу. Когда достаточно тока, протекающего от базы к эмиттеру, транзистор включается и направляет ток от коллектора к эмиттеру, а не от базы к эмиттеру.
Транзистору PNP необходим отрицательный ток от базы к эмиттеру.Транзистору NPN необходим положительный ток от базы к эмиттеру.
Транзистор PNP получает положительное напряжение на выводе эмиттера. Это положительное напряжение позволяет от эмиттера тока к коллектору.Транзистор NPN получает положительное напряжение на клемме коллектора. Это + ve позволяет току течь от коллектора к эмиттеру.           
  

Узнать больше о электроника нажмите сюда

О Сумали Бхаттачарье

В настоящее время я инвестирую в сферу электроники и связи.
Мои статьи сосредоточены на основных областях базовой электроники с использованием очень простого, но информативного подхода.
Я хорошо учусь и стараюсь быть в курсе всех последних технологий в области электроники.

Подключимся через LinkedIn —
https://www.linkedin.com/in/soumali-bhattacharya-34833a18b/

Учебное пособие по транзистору

PNP — Биполярный транзистор PNP

В основном, в этом типе конструкции транзистора два диода перевернуты по отношению к типу NPN, что дает конфигурацию P ositive- N egative- P со стрелкой, которая также определяет вывод эмиттера. время, указывающее внутрь в символе транзистора.

Кроме того, все полярности для транзистора PNP поменяны местами, что означает, что он «втягивает» ток в свою базу, в отличие от транзистора NPN, который «истекает» током через свою базу.Основное различие между двумя типами транзисторов заключается в том, что дырки являются более важными носителями для транзисторов PNP, тогда как электроны являются важными носителями для транзисторов NPN.

Затем транзисторы PNP используют небольшой базовый ток и отрицательное базовое напряжение для управления гораздо большим током эмиттер-коллектор. Другими словами, для транзистора PNP эмиттер более положительный по отношению к базе, а также по отношению к коллектору.

Конструкция «транзистора PNP» состоит из двух полупроводниковых материалов P-типа по обе стороны от материала N-типа, как показано ниже.

Конфигурация транзистора PNP

(Примечание: стрелка определяет эмиттер и условный ток, «вход» для PNP-транзистора.)

Конструкция и напряжение на клеммах NPN-транзистора показаны выше. PNP-транзистор имеет очень похожие характеристики со своими биполярными собратьями NPN, за исключением того, что полярности (или смещение) направлений тока и напряжения меняются местами для любой из трех возможных конфигураций, рассмотренных в первом руководстве, Common Base, Common Эмиттер и общий коллектор.

Подключение транзистора PNP

Напряжение между базой и эмиттером (V BE ) теперь отрицательное на базе и положительное на эмиттере, потому что для транзистора PNP клемма базы всегда смещена отрицательно по отношению к эмиттеру.

Также напряжение питания эмиттера положительно по отношению к коллектору (V CE ). Таким образом, для транзистора PNP эмиттер всегда более положительный по отношению как к базе, так и к коллектору.

Источники напряжения подключены к транзистору PNP, как показано. На этот раз эмиттер подключен к источнику питания V CC с нагрузочным резистором RL, который ограничивает максимальный ток, протекающий через устройство, подключенное к клемме коллектора. Базовое напряжение V B , которое смещено отрицательно по отношению к эмиттеру и подключено к базовому резистору R B , который снова используется для ограничения максимального тока базы.

Чтобы ток базы протекал через транзистор PNP, база должна быть более отрицательной, чем эмиттер (ток должен выходить из базы) примерно на 0.7 В для кремниевого устройства или 0,3 В для германиевого устройства с формулами, используемыми для расчета базового резистора, базового тока или тока коллектора, такие же, как для эквивалентного NPN-транзистора, и представлены как.

Мы можем видеть, что фундаментальные различия между NPN-транзисторами и PNP-транзисторами — это правильное смещение переходов транзисторов, поскольку направления тока и полярности напряжения всегда противоположны друг другу. Итак, для схемы выше: Ic = Ie — Ib, поскольку ток должен покинуть базу.

Как правило, транзисторы PNP могут заменять транзисторы NPN в большинстве электронных схем, единственная разница заключается в полярности напряжений и направлениях тока. Транзисторы PNP также могут использоваться в качестве переключающих устройств, и ниже показан пример транзисторного переключателя PNP.

Схема транзистора PNP

Кривые выходных характеристик для транзистора PNP выглядят очень похоже на кривые для эквивалентного транзистора NPN, за исключением того, что они повернуты на 180 o , чтобы учесть напряжения и токи обратной полярности (то есть для транзистора PNP, электронный ток течет из базы и коллектора в сторону батареи).Та же самая линия динамической нагрузки может быть нанесена на ВАХ, чтобы найти рабочие точки PNP-транзисторов.

Согласование транзисторов

Дополнительные транзисторы

Вы можете подумать, какой смысл иметь транзистор PNP , когда доступно множество транзисторов NPN, которые можно использовать в качестве усилителя или твердотельного переключателя ?. Что ж, наличие двух разных типов транзисторов «PNP» и «NPN» может быть большим преимуществом при разработке схем усилителя мощности, таких как усилитель класса B.

Усилители

класса B используют «комплементарные» или «согласованные пары» (то есть один PNP и один NPN, соединенные вместе) транзисторы в своем выходном каскаде или в реверсивных схемах управления двигателем с Н-мостом, где мы хотим равномерно контролировать поток тока через двигатель в обоих направлениях в разное время для прямого и обратного движения.

Пара соответствующих транзисторов NPN и PNP с почти идентичными характеристиками друг другу называется Комплементарные транзисторы , например, TIP3055 (транзистор NPN) и TIP2955 (транзистор PNP) являются хорошими примерами дополняющих или согласованных пар кремниевых силовых транзисторов.Оба они имеют коэффициент усиления постоянного тока, бета, (Ic / Ib), согласованный с точностью до 10%, и высокий ток коллектора около 15 А, что делает их идеальными для общего управления двигателями или робототехнических приложений.

Кроме того, усилители класса B используют дополнительные NPN и PNP в конструкции выходного каскада мощности. Транзистор NPN проводит только положительную половину сигнала, тогда как транзистор PNP проводит отрицательную половину сигнала.

Это позволяет усилителю передавать требуемую мощность через громкоговоритель нагрузки в обоих направлениях с заявленным номинальным сопротивлением и мощностью, что приводит к выходному току, который, вероятно, будет порядка нескольких ампер, равномерно распределяемых между двумя комплементарными транзисторами.

Идентификация транзистора PNP

В первом уроке этого раздела, посвященном транзисторам, мы видели, что транзисторы в основном состоят из двух диодов, соединенных друг с другом встречно.

Мы можем использовать эту аналогию, чтобы определить, относится ли транзистор к типу PNP или NPN, проверив его сопротивление между тремя разными выводами: эмиттером, базой и коллектором. Тестирование каждой пары выводов транзистора в обоих направлениях с помощью мультиметра приведет в общей сложности к шести тестам с ожидаемыми значениями сопротивления в Ом, указанными ниже.

  • 1. Клеммы эмиттер-база — эмиттер-база должны работать как обычный диод и проводить только в одном направлении.
  • 2. Клеммы коллектор-база — переход коллектор-база должен действовать как обычный диод и проводить только в одном направлении.
  • 3. Клеммы эмиттер-коллектор — эмиттер-коллектор не должен вести ни в одном направлении.

Значения оконечного сопротивления для транзисторов PNP и NPN

Между выводами транзистора PNP НПН
Коллектор Излучатель R ВЫСОКАЯ R ВЫСОКАЯ
Коллектор База R НИЗКИЙ R ВЫСОКАЯ
Излучатель Коллектор R ВЫСОКАЯ R ВЫСОКАЯ
Излучатель База R НИЗКИЙ R ВЫСОКАЯ
База Коллектор R ВЫСОКАЯ R НИЗКИЙ
База Излучатель R ВЫСОКАЯ R НИЗКИЙ

Затем мы можем определить транзистор PNP как обычно «ВЫКЛ.», Но небольшой выходной ток и отрицательное напряжение на его базе (B) относительно его эмиттера (E) включат его, позволяя использовать очень большой эмиттер-коллектор. ток течь.Транзисторы PNP проводят, когда Ve намного больше Vc.

Другими словами, биполярный PNP-транзистор будет проводить ТОЛЬКО, если клеммы базы и коллектора отрицательны по отношению к эмиттеру

.

В следующем руководстве по биполярным транзисторам вместо использования транзистора в качестве усилительного устройства мы рассмотрим работу транзистора в его областях насыщения и отсечки при использовании в качестве твердотельного переключателя. Биполярные транзисторные переключатели используются во многих приложениях для включения или выключения постоянного тока от светодиодов, которым требуется всего несколько миллиампер коммутируемого тока при низких напряжениях постоянного тока, или двигателей и реле, которым могут потребоваться более высокие токи при более высоких напряжениях.

Транзистор PNP: характеристики и применение

Эта статья поможет вам понять, что такое транзисторы PNP, как они используются и почему они менее распространены, чем транзисторы NPN.

Связанная информация

Вы, наверное, хорошо знаете, что современная электротехника, а фактически и весь современный мир, неразрывно связаны с устройствами, известными как транзисторы.Эти компоненты работают как переключатели включения / выключения и как усилители. Хотя полевые транзисторы в настоящее время доминируют на сцене электроники, исходный транзистор был биполярным транзистором, и вскоре за этим устройством последовал первый биполярный транзистор с переходом , или BJT.

BJT бывают двух основных видов: NPN и PNP. Эти буквы относятся к расположению положительных и отрицательно легированных полупроводниковых слоев, как показано на следующей диаграмме:

Обратите внимание, что цветные диаграммы PNP и NPN являются упрощениями, которые не отражают фактическую физическую конфигурацию BJT с интегральной схемой.

NPN против PNP: почему транзисторы PNP имеют значение

По моему опыту, NPN-транзисторы проводят гораздо больше времени в центре внимания, чем PNP. На ум приходит несколько причин:

  • Поведение NPN-транзистора по напряжению и току (по крайней мере, на мой взгляд) значительно более интуитивно понятно.
  • Когда требуется переключатель или схема драйвера, NPN обеспечивают более простой интерфейс для цифровых выходных сигналов (таких как управляющий сигнал, генерируемый микроконтроллером).
  • NPN на самом деле лучше PNP во многих отношениях. Это привело к особенно доминирующему положению NPN, потому что BJT должны конкурировать с MOSFET, и команде BJT легче выиграть, если она отправит NPN в матч. Автор этого документа Калифорнийского университета в Беркли, 2009 г., Ченмин Ху, заходит так далеко, что заявляет, что из-за этой ситуации, т. Е. Более высокой производительности NPN и общего предпочтения полевых МОП-транзисторов, BJT «почти исключительно относятся к типу NPN».

Таким образом, мы не можем отрицать, что PNP менее распространены и в целом менее желательны, но это не означает, что мы должны игнорировать их.В оставшейся части статьи мы обсудим характеристики и приложения PNP.

Носители заряда: электрон против дырки

Как показано выше, эмиттер и коллектор PNP-транзистора сформированы за счет легирования p-типа. Это означает, что большинство носителей заряда в PNP — дырки.

Этот факт может показаться несущественным для практической инженерии, поскольку нас действительно не волнует, какой тип носителя заряда используется, пока схема работает. Но оказывается, что мы не можем просто игнорировать дырку vs.электронная проблема, потому что дырки «медленнее», чем электроны. В частности, они обладают меньшей мобильностью.

Как показано на следующем графике, подвижность электронов всегда выше подвижности дырок, хотя концентрация легирования действительно влияет на разницу между ними. (Обратите внимание, что этот график предназначен специально для кремния.)

Как вы могли догадаться, более высокая подвижность электронов дает транзисторам NPN преимущество в скорости по сравнению с PNP. Указанный выше документ Калифорнийского университета в Беркли показывает, что более высокая мобильность также приводит к более высокой крутизне, а более высокая крутизна означает более высокий коэффициент усиления слабого сигнала.Но я не уверен в этом. Насколько я могу судить, мобильность оказывает существенное влияние только на крутизну MOSFET, но не на крутизну BJT. Если я ошибаюсь, дайте мне знать в комментариях.

NPN в сравнении с PNP Производство ИС

Есть еще одна причина, по которой PNP менее популярны, чем NPN, и она связана с тем, о чем многим инженерам-электрикам никогда не нужно беспокоиться: фактическим процессом производства интегральных схем. Я видел различные признаки того, что NPN проще и / или дешевле в производстве, чем PNP, хотя сложно найти подробную (и авторитетную) информацию по этой теме.

Я нашел одно веское объяснение, и оно относится конкретно к технологии BiCMOS. В моем старом учебнике Sedra and Smith («Микроэлектронные схемы») говорится, что «большинство процессов BiCMOS» не могут производить оптимизированные транзисторы PNP. Разработчикам интегральных схем, работавшим с BiCMOS, по-видимому, пришлось довольствоваться неоптимизированными устройствами — или, может быть, «совершенно посредственно» было бы лучше их описать. В книге указано, что β было около 10, а характеристики на высоких частотах были менее чем впечатляющими; устройства BiCMOS NPN, напротив, имели β от 50 до 100 и могли использоваться с частотами вплоть до гигагерцового диапазона.

Реализация транзисторов PNP

Основная работа PNP такая же, как и у NPN, но полярности меняются, что иногда приводит к неудобным конфигурациям схемы.

  • Ток течет от эмиттера к базе; эмиттер должен быть на ~ 0,6 В выше базы для прямого смещения перехода база-эмиттер.
  • Ток выходит из коллектора, и напряжение коллектора ниже, чем напряжение эмиттера.
  • Конфигурация с общим эмиттером, которая интуитивно понятна и проста с NPN, становится немного странной с PNP, потому что «общий» эмиттер подключен не к земле, а к положительной шине питания.

Применения для схем транзисторов PNP

Моя цель здесь не состоит в том, чтобы перечислить все схемы, которые могут использовать транзистор PNP. На самом деле это было бы невозможно, поскольку PNP можно использовать бесчисленным количеством способов, хотя во многих случаях NPN может быть предпочтительнее. Вместо этого я собираюсь выделить несколько схем или приложений, которые я заметил как обычные места, где можно найти PNP-транзистор в действии.

  • Дополнительные конфигурации драйвера / усилителя, такие как выходные каскады класса B и класса AB.

  • Регуляторы с малым падением напряжения. Использование PNP вместо NPN в качестве проходного элемента дает стабилизатору значительно меньшее падение напряжения, но также увеличивает ток покоя (см. Это примечание к приложению для получения дополнительной информации).
  • Драйверные приложения, в которых одна сторона нагрузки заземлена. Эмиттер PNP подключен к напряжению привода, а другая сторона нагрузки подключена к коллектору. Эта конфигурация называется переключателем высокого уровня; эта ветка форума AAC дает вам пример и может включать некоторые полезные обсуждения.

Заключение

Мы изучили определяющие характеристики транзисторов PNP, а также выяснили, почему часто предпочтительнее использовать NPN. Не стесняйтесь оставлять комментарий, если у вас есть другой пример схемы или приложения, которое обычно использует PNP вместо NPN.

Транзистор

PNP — как он работает?

Транзистор PNP для многих является загадкой. Но этого не должно быть. Если вы хотите разрабатывать схемы с транзисторами, действительно стоит знать об этом типе транзисторов.

Например: Хотите, чтобы свет автоматически включался, когда стемнеет? Транзистор PNP облегчит вам задачу.

В своей статье, как работают транзисторы, я объяснил, как работает стандартный транзистор NPN . Если вы еще этого не сделали, я действительно настоятельно рекомендую вам сначала прочитать эту статью.

Если вы разбираетесь в транзисторе NPN , вам будет легче понять транзистор PNP . Они работают примерно одинаково, с одним существенным отличием: токи в транзисторе PNP протекают в направлении, противоположном токам в транзисторе NPN.

Примечание: эта тема намного проще, если вы понимаете ток и напряжение.

Как работают транзисторы PNP

Транзистор PNP имеет те же названия ножек, что и NPN:

PNP-транзистор «включается», когда у вас есть небольшой ток, идущий от эмиттера к базе транзистора. Когда я говорю «включить», я имею в виду, что транзистор открывает канал между эмиттером и коллектором. И этот канал может нести гораздо больший ток.

Для протекания тока от эмиттера к базе необходима разница напряжений около 0.7В. Поскольку ток идет от эмиттера к базе, база должна быть на 0,7 В на ниже , чем у эмиттера.

Устанавливая базовое напряжение PNP-транзистора на 0,7 В ниже, чем у эмиттера, вы «включаете транзистор» и позволяете току течь от эмиттера к коллектору.

Я знаю, что это может показаться немного запутанным, поэтому читайте дальше, чтобы узнать, как можно разработать схему с транзистором PNP.

Пример: схема транзистора PNP

Давайте посмотрим, как создать простую схему на транзисторе PNP.С помощью этой схемы вы можете использовать для включения светодиода, когда он темнеет.

Шаг 1. Излучатель

Прежде всего, чтобы включить PNP-транзистор, вам нужно, чтобы напряжение на базе было на меньше, чем на эмиттере, на . Для такой простой схемы обычно подключают эмиттер к плюсу источника питания. Таким образом, вы будете знать, какое напряжение у вас на эмиттере.

Шаг 2. Что вы хотите контролировать

Когда транзистор включается, ток может течь от эмиттера к коллектору.Итак, давайте подключим то, что мы хотим контролировать: светодиод. Поскольку к светодиоду всегда должен быть включен резистор, давайте добавим резистор.

Вы можете заменить светодиод и резистор на все, что хотите.

Шаг 3. Транзисторный вход

Для включения светодиода нужно включить транзистор так, чтобы открылся канал от эмиттера к коллектору. Чтобы включить транзистор, вам нужно, чтобы напряжение на базе было на 0,7 В ниже, чем на эмиттере, что составляет 9 В — 0.7 В = 8,3 В.

Например, теперь вы можете включить светодиод, когда он темнеет, используя фоторезистор и стандартный резистор, настроенный как делитель напряжения.

Напряжение на базе не будет вести себя в точности так, как вам говорит формула делителя напряжения. Это связано с тем, что транзистор тоже влияет на напряжение.

Но в целом, когда значение фоторезистора велико (нет света), напряжение будет близко к 8,3 В и транзистор включен (что включает светодиод). Когда номинал фоторезистора низок (присутствует много света), напряжение будет близко к 9 В и отключит транзистор (который отключает светодиод).

Что контролирует базовое напряжение?

Вы можете спросить: «Как фоторезистор и резистор на базе волшебным образом создали правильное напряжение 8,3 В в темноте?»

Отчасти потому, что эмиттер и база составляют диод. А диод всегда пытается накапливать напряжение на своем диоде. Этот конкретный диод имеет диодное напряжение около 0,7 В. А 8,3 В на 0,7 В меньше 9 В.

Но это также отчасти потому, что размер фоторезистора и резистора на базе устанавливает напряжение в правильном диапазоне.

Проверьте мою схему

Вот видео схемы в действии:

В этом видео я использовал транзистор BC557 PNP. Это один из транзисторов, который Джеймс Льюис рекомендует в своей статье о 4 лучших транзисторах, которые следует держать в комплекте деталей.

Фоторезистор, который я использовал, имеет сопротивление около 10 кОм, когда он светлый, и 1 МОм, когда он темный. Резистор на базе транзистора представляет собой резистор 100 кОм. Светодиод — это светодиод со стандартным выходом.И резистор, включенный последовательно со светодиодом, составляет 470 Ом.

Если у вас есть какие-либо вопросы или комментарии, дайте мне знать в поле для комментариев ниже!

Введение в транзистор PNP — инженерные проекты

Привет, друзья! Надеюсь, у вас все хорошо. Я вернулся, чтобы давать вам ежедневную дозу ценной информации, чтобы вы всегда могли опережать своих конкурентов. Ранее я обновлял статью о транзисторе NPN, который используется для усиления и переключения. Сегодня я собираюсь подробно рассказать о транзисторе Introduction to PNP Transistor , который относится к категории транзисторов с биполярным переходом и имеет три слоя i.е. два слоя с примесью фосфора и один слой с примесью азота, в которых слой, легированный азотом, существует между двумя слоями с примесью фосфора.

Основная функция: Малый ток на одной клемме используется для управления большим током на других клеммах.

Основные носители заряда: Отверстия

Эти транзисторы NPN и PNP имеют свои преимущества в зависимости от характера электронного проекта, однако транзисторы NPN всегда считаются предпочтительнее транзисторов PNP из-за их быстрого отклика из-за мобильности электронов, в то время как транзисторы PNP не являются предпочтительными для целей усиления и переключения, поскольку проводимость через подвижность дырок считается менее полезной и выгодной по сравнению с подвижностью электронов.

В этом руководстве я расскажу обо всем, что связано с этим транзистором PNP, то есть о том, что он делает, принципиальной схеме, приложениях и всем, что вам нужно знать. Давайте углубимся и разберемся, что это такое и как это используется для выполнения электронных проектов.

Введение в транзистор PNP
  • Транзистор PNP — это тип биполярного транзистора, который используется для усиления и переключения, а также для разработки дополнительного выходного каскада в сочетании с транзистором NPN.
  • Он имеет три клеммы: эмиттер, база и коллектор, где небольшой ток на клемме базы используется для управления большим током на других клеммах.
  • Это устройство с управляемым током, также известное как , втекающее устройство , в котором ток втекает в свой базовый вывод, а ток течет из коллектора.
  • В отличие от транзистора NPN, в этом транзисторе PNP ток течет от эмиттера к коллектору, а дырки действуют как основные носители заряда.


  • Этот транзистор имеет те же характеристики, что и NPN-транзистор, но с некоторыми исключениями.В случае транзистора PNP все полярности напряжения и направления тока будут обратными по сравнению с транзистором NPN. Транзистор PNP втягивает ток в свою базу, в то время как транзистор NPN передает ток через свой базовый вывод.
  • Как NPN, так и PNP-транзисторы представляют собой устройства с регулируемым током, в которых проводимость осуществляется обоими носителями заряда, то есть электронами и дырками, но в случае NPN-транзисторов основными носителями заряда являются электроны. В то время как в случае транзистора PNP основными носителями заряда являются дырки.
  • Транзистор PNP похож на комбинацию диодов, соединенных спиной к спине со стороны катода.

Конструкция
  • Этот транзистор PNP состоит из двух слоев с примесью P и одного слоя с примесью азота, где слой с примесью азота представляет собой базу транзистора, а другие слои с примесью фосфора представляют собой эмиттер и коллектор соответственно.
  • База транзистора более отрицательная, чем вывод эмиттера.
  • Все три вывода в транзисторе PNP различаются концентрацией легирования и размером.
  • Эмиттер сильно легирован и показывает 100% ток транзистора, в то время как база слегка легирована, что отвечает за работу транзистора и контролирует количество отверстий в случае транзистора PNP.
  • В то время как коллектор слегка легирован и имеет больший размер по сравнению с двумя другими выводами и собирает количество отверстий.
Принципиальная схема
  • На следующем рисунке показана принципиальная схема транзистора PNP.


  • В транзисторе PNP напряжение истока подается на вывод эмиттера (вместо вывода коллектора в случае транзистора NPN), а нагрузочный резистор используется для сопротивления току на выводе коллектора.
  • Точно так же напряжение смещения прикладывается к клеммам базы, и к этой клемме подключается резистор базы, чтобы ограничить ток, протекающий через эту клемму.
  • Эмиттер подключен к положительному напряжению, в то время как база подключена к отрицательному напряжению.
Рабочий
  • Подобно транзистору NPN, транзистор PNP имеет два pn перехода, то есть переход эмиттер-база и переход коллектор-база.
  • Переход эмиттер-база смещен в прямом направлении и имеет низкое сопротивление, в то время как переход коллектор-база имеет обратное смещение и высокое сопротивление.Шаги и процессы, необходимые для того, чтобы сделать эти переходы смещенными в прямом и обратном направлении, отличаются от транзисторов NPN.
  • Переход эмиттер-база станет смещенным в прямом направлении, когда база отрицательна по отношению к эмиттеру, а напряжение на стороне базы будет на 0,7 В меньше, чем напряжение на стороне эмиттера.
  • Точно так же переход эмиттер-база делается обратным смещением, когда приложенное напряжение коллектора отрицательное. В случае транзистора PNP напряжение эмиттера намного больше, чем напряжение коллектора.
  • Для того, чтобы проводить для транзистора PNP, эмиттерное напряжение должно быть более положительным по сравнению с базой и коллектором.
  • Транзистор включается, когда от эмиттера к клемме базы течет небольшой ток.
  • В транзисторах PNP эмиттер испускает дырки по сравнению с NPN, где эмиттер испускает электроны.
  • Когда соответствующее напряжение смещения приложено к выводу базы, оно смещается, и отверстия, имеющиеся на выводе эмиттера, перемещаются к выводу базы, где они объединяются с электроном, присутствующим на этом выводе.Это генерирует небольшой ток на базовом выводе.
  • База очень тонкая, поэтому для базы очень трудно принять все отверстия, выдаваемые эмиттером, в результате большинство отверстий выходят из клеммы базы и попадают в клемму коллектора.
Согласованный переключатель
  • Комбинация транзистора PNP и транзистора NPN используется для проектирования и разработки схем усилителя мощности. Усилители Power B являются прекрасным примером этой схемы усилителя, в которой транзисторы PNP и NPN объединены вместе для создания цикла высокого усиления.

  • Пара NPN- и PNP-транзисторов, используемая в усилителях класса B, называется комплементарным или согласованным переключателем, где PNP-транзистор проводит отрицательный полупериод, а NPN-транзистор проводит положительный полупериод транзистора.
  • Этот процесс используется для выработки необходимой мощности для громкоговорителя в обоих направлениях. Результирующая мощность, генерируемая при выходном токе, очень высока, которая затем поровну распределяется между согласованным переключателем, состоящим из транзисторов NPN и PNP.
Кривая выходных характеристик
  • Кривая выходных характеристик PNP-транзистора выглядит идентично таковой для NPN-транзистора, но с одним исключением, то есть она повернута на 180 градусов.
  • Та же самая линия нагрузки нарисована на характеристической кривой, которую мы нарисовали для NPN-транзистора, которая указывает рабочие точки транзистора.
  • На следующем рисунке показана характеристическая кривая PNP-транзистора, которая проведена между выходным током и напряжением коллектор-эмиттер и повернута на 180 градусов при изменении направления тока и полярности напряжения на противоположные.Напряжение питания для транзистора PNP становится отрицательным.


  • Значение коэффициента усиления по току (альфа, бета) намного меньше в транзисторе PNP по сравнению с транзистором NPN. Мы можем вычислить бета-значение по следующему уравнению;

Разница между транзисторами PNP и NPN
  • Транзистор PNP известен как понижающее устройство, в то время как транзистор NPN известен как устройство источника.
  • Основное различие между транзисторами PNP и NPN заключается в правильном смещении клеммы базы, где направления тока и полярности напряжения всегда противоположны друг другу.
  • В транзисторе PNP дырки являются основными носителями, в то время как в транзисторе NPN электроны являются основными носителями.
  • Напряжение эмиттера становится более положительным по сравнению как с базой, так и с коллектором в транзисторе PNP. При этом напряжение коллектора сделано более положительным по сравнению с базой и эмиттером в случае NPN-транзистора.
  • Транзистор PNP будет считаться включенным, если на клемме базы нет тока. Транзистор NPN будет считаться включенным, если на клемме базы присутствует достаточный ток.
  • В транзисторе PNP ток течет от эмиттера к коллектору, в то время как в случае транзистора NPN ток течет от коллектора к эмиттеру.
  • База положительная в случае транзистора NPN и отрицательная в случае транзистора PNP.
  • Когда на клемму базы подается достаточное напряжение, она смещается в случае клеммы NPN, в то время как в случае транзистора PNP должно подаваться отрицательное напряжение на 0,7 В меньше напряжения эмиттера для запуска действия транзистора.
Приложения
  • Этот транзистор используется в качестве переключателя электронных сигналов.
  • Используется в схемах усиления.
  • Используется как согласованный переключатель в сочетании с транзистором NPN для генерации непрерывной мощности.
  • Для протекания тока в тяжелых двигателях используются эти транзисторы.
  • Используется в роботизированных приложениях, где требуется снижение тока.

На сегодня все. Надеюсь, вы нашли эту статью полезной. Если вы не уверены или у вас есть какие-либо вопросы, вы можете задать мне их в разделе комментариев ниже. Я хотел бы помочь вам чем могу.Добро пожаловать, чтобы добавить что-нибудь ценное, связанное с этим транзистором. Спасибо, что прочитали статью.

Автор: Аднан Акил

Он блоггер и технический писатель, который любит исследовать новые вещи из любопытства. Он верит в упорный труд, честность и энтузиазм, которые являются важными составляющими достижения окончательного успеха. Он не хвастается своими писательскими способностями, но своим мастерством хвастается. [helloworld]

Post Navigation

Транзистор PNP в качестве переключателя

Используя PNP-транзистор в качестве переключателя, небольшой компонент может переключить большую нагрузку с помощью нескольких миллиампер

Логические вентили и микроконтроллеры могут управлять только небольшими нагрузками сами по себе.Но иногда необходимо переключить нагрузку, которая требует большего тока, чем управляющий компонент может поставить. В этом случае транзистор может использоваться как переключатель для достижения необходимого усиления тока и напряжения. может быть достигнут.

С транзистором PNP микроконтроллер должен только потреблять ток базы. В зависимости от состояния переключения путь эмиттер-коллектор PNP-транзистора становится с высоким импедансом или проводимостью и, таким образом, может действовать как переключатель нагрузки.

Как транзистор заменяет переключатель и какие возможности он дает?

Если транзистор работает как переключатель, он находится в режиме ВКЛ-ВЫКЛ и может прервать или замкнуть электрическую цепь. Прямо как механический переключатель. Вместо что он управляется человеком, как механический переключатель, он управляется электрическим сигналом.

Путь переключения можно контролировать очень точно по времени и с высокой частотой. Вместо видимого глазом изменения сигнала могут генерироваться очень короткие импульсы.Также сигналы ШИМ и любой другой цифровой сигнал может генерироваться на нагрузке.

Рисунок 1: Механический переключатель и трансформатор pnp в качестве переключателя


Принципиальная схема PNP-транзистора в качестве переключателя

В конфигурации с фиксированным смещением транзистора PNP в качестве переключателя в дополнение к Требуется транзистор и нагрузка базовый резистор R B .Он определяет базовый ток.

Рисунок 3: Принципиальная схема pnp-транзистора как переключателя


База должна иметь более низкий потенциал напряжения, чем эмиттер. Схема работает согласно следующей простой таблице состояний, в зависимости от входа V: SW :
Вход В SW Состояние транзистора
В SW = V cc = High: Transistor high-Z
V SW = GND = Low: Transistor проводящая

Таблица 1: Таблица состояний PNP-транзистора как переключателя

Принципиальная схема с параметрами

— Эмиттер Напряжение c108 В: 900
Символ Параметр
R L : Нагрузочный резистор
R B : Базовый резистор
V EC

34- Коллектор

В EB : Напряжение базового диода
В RB : Напряжение базового резистора
В SW : Управляющее напряжение
Напряжение питания
GND: Земля
I L : Ток нагрузки
I B : Базовый ток

Таблица 2: Schaltungsparameter

Рисунок 4: Базовая схема с обозначением всех соответствующих параметров


Расчеты

Рассчитать значения компонентов и напряжения не очень сложно.Но тебе нужно из паспорта транзистора следующие параметры:

Символ Параметр
В CEsat Напряжение насыщения
I C макс. Таблица 3: Параметр Benötigte aus dem Datenblatt

Расчет напряжения В

RL

Сначала вычисляется напряжение V RL , которое падает на R L , когда транзистор является проводящим.Для этого вычтите напряжение насыщения. Напряжение питания V ECSat , которое падает на транзисторе, от напряжения питания V cc .

Рисунок 5: Формула для расчета напряжения V L на нагрузке


Ток нагрузки I

L

Затем рассчитывается коллекторный ток, который протекает через R L при включении транзистора.Для этого разделите V RL на сопротивление нагрузки R L , чтобы получить I L .

Может ли транзистор выдерживать ток?

Теперь проверьте, выдерживает ли транзистор ток нагрузки. Я L должен быть меньше чем I C max и I E max из техпаспорта. Если транзистор не выдерживает ток, необходимо использовать другой транзистор. должен быть выбран.

Рисунок 6: Формула для расчета тока нагрузки I L


Базовый резистор R

B

Чтобы определить сопротивление базы R B , сначала рассчитайте необходимое базовый ток I B . Поскольку транзистор в режиме постоянного тока является усилитель тока с фиксированным коэффициентом усиления h FE требуется базовый ток, превышающий I L , деленный на h FE .Чтобы транзистор переходил в сильное насыщение и достигал короткое время переключения, базовый ток должен быть в 4-10 раз выше, чем у I FE .

Рисунок 7: Формула для расчета базового тока I B


Напряжение на базовом резисторе проводящего транзистора PNP составляет В EB меньше, чем напряжение питания V cc .С этим значением и тока базы, можно рассчитать требуемый базовый резистор.

Рисунок 8: Формула для расчета базового резистора R B


Цепь PNP в выключенном состоянии

Im sperrenden Zustand wird V in auf V cc geschaltet. Так канн kein Strom aus der Basis hinausfliessen, derTransistor sperrt und der Laststrom I L Kommt Zum Erliegen В состоянии блокировки V в подтягивается к V cc .Таким образом, нет тока может вытекать из базы, транзисторные блоки и ток нагрузки I L получает ноль.

Потери во включенном и выключенном состоянии

На практике минимальные токи утечки всегда втекают в транзистор и выходят из него в состоянии блокировки. Насколько они велики, можно узнать в паспорте Паспорт транзистора. А поскольку у транзистора остается низкое сопротивление в проводящем состоянии между эмиттером и коллектором всегда остается небольшое напряжение насыщения V ECsat .Несмотря на эти потери, биполярный транзистор является хорошим переключателем, который можно использовать для большинства приложений переключения полупроводников.

Что такое транзистор PNP? Его конструкция, работа и применение

PNP-транзистор — конструкция, работа и применение BJT-транзистора в качестве переключателя и усилителя

Транзисторы меньше электронных ламп и были изобретены Дж. Барденом и У. Браттейн из Bell Laboratories, США. Когда к диоду добавляется третий легированный элемент таким образом, что образуются два PN-перехода, полученное устройство называется транзистором.

Полезно знать: Название Transistor происходит от комбинации двух слов, например: Transfer и Resistance = Transistor . Другими словами, транзистор передает сопротивление от одного конца к другому. Короче говоря, транзистор имеет высокое сопротивление на входе и низкое сопротивление на выходе.

Что такое транзистор PNP?

Конструкция транзистора PNP выполняется, как следует из названия, путем использования полупроводникового материала N-типа и размещения его между двумя полупроводниковыми материалами P-типа.На самом деле, материал P-типа обычно намного толще по ширине по сравнению с материалом N-типа.

Эмиттер PNP-транзистора сильно легирован, его база слегка легирована, а коллектор умеренно легирован. При различении слоев транзистора в соответствии с площадью, которую они занимают в устройстве, база очень тонкая, коллектор большой, потому что он должен рассеивать тепло, а эмиттер имеет умеренную толщину.

Транзистор имеет два PN-перехода, один из которых смещен в прямом направлении, а другой — в обратном.Путь для носителей через прямое смещение имеет низкое сопротивление, а через обратное смещение имеет высокое сопротивление. Слабый сигнал подается на вход цепи с низким сопротивлением, а выходной сигнал берется с цепи с высоким входным сопротивлением.

Следовательно, транзистор передает сигнал от низкого сопротивления к высокому сопротивлению. Он передает сопротивление от одной цепи к другой, поэтому называется транзистором. Он образован от слов transfer и resistor. Основными носителями в этих типах транзисторов являются дырки, а неосновными носителями — электроны.

Конструкция транзистора PNP

Транзистор имеет три секции легированных полупроводников. Он имеет эмиттер с одной стороны и коллектор с другой. Средняя часть называется базой. Ниже мы описали все три части транзистора.

Эмитент:

Работа эмиттера — подача носителей заряда. Для подачи большого количества носителей заряда эмиттер всегда смещен в прямом направлении по сравнению с базой.

База:

Средняя часть транзистора, которая образует два PN-перехода между эмиттером и коллектором, называется базой. Переход база-эмиттер смещен в прямом направлении, что обеспечивает низкое сопротивление цепи эмиттера. Переход база-коллектор имеет обратное смещение, что обеспечивает высокое сопротивление в цепи коллектора.

Коллектор:

Секция на другой стороне эмиттера, собирающая заряды, называется коллектором.Коллектор всегда имеет обратное смещение.

Поскольку транзистор имеет два PN-перехода, он похож на два диода. Переход между эмиттером и базой может быть назван диодом эмиттер-база или эмиттерным диодом. Точно так же переход между коллектором и базой можно назвать коллекторным диодом или коллекторным диодом.

Из приведенных выше конфигураций PN-переходов можно сделать вывод, что эмиттерный диод всегда смещен в прямом направлении, а коллекторный диод — в обратном.Транзистор PNP — это устройство с регулируемым током.

Конфигурация транзистора PNP показана ниже.

На приведенной выше диаграмме показана принципиальная схема транзистора PNP, хотя толщина каждого слоя не соответствует масштабу. Символьное представление транзистора PNP такое же, как и у другого типа транзистора NPN, за исключением того, что теперь направление стрелки — от эмиттера к базе, тогда как в транзисторе NPN стрелка указывает от базы к эмиттеру.

Напряжение на базе и эмиттере соответствует смещению перехода.Это делает базу отрицательной, а эмиттер — положительной. База всегда имеет отрицательное смещение относительно эмиттера . Поскольку напряжение коллектора всегда меньше, чем напряжение базы, а базовое напряжение меньше напряжения эмиттера, обычно в транзисторе PNP, напряжение эмиттера всегда более положительно, чем на двух других выводах.

Два транзистора PNP и NPN могут использоваться взаимозаменяемо в большинстве электронных схем с учетом полярности напряжений и направления тока.

Учитывая, что существует два типа транзисторов, могут возникнуть трудности с определением конкретного транзистора для правильного использования. Чтобы правильно идентифицировать устройство, нам необходимо правильно понимать устройство, с которым мы работаем. Как мы уже говорили, PNP-транзистор представляет собой устройство, состоящее из двух диодов, соединенных встык.

Мы можем использовать наши знания о диодах, чтобы определить тип транзистора, с которым мы работаем. Кроме того, наряду с правильной однонаправленной проводимостью диодов, мы также можем использовать различное сопротивление, которое транзистор предлагает на разных клеммах, чтобы подтвердить наше предсказание об устройстве.Чтобы идентифицировать устройство, необходимо учитывать следующие моменты:

Клемма эмиттер-база: Между клеммами эмиттер-база есть диод, поэтому эти две клеммы должны работать как обычный диод и проводить только в одном направлении.

Клемма коллектор-база: Имеется диод, аналогичный клеммам коллектор-база. Эти выводы снова должны действовать как выводы нормального диода и проводить только в одном направлении.

Клеммы эмиттер-коллектор: Клеммы эмиттер-коллектор не имеют внутреннего соединения и, следовательно, не будут проводить ни в одном направлении.

В таблице ниже показаны значения оконечного сопротивления для транзисторов PNP.

Между выводами транзистора Значения резисторов
Коллектор Излучатель R_high
Коллектор База R_low
Излучатель Коллектор R_high
Излучатель База R_low
База Коллектор R_high
База Излучатель R_high

Можно сказать, что транзистор PNP обычно находится в нормально открытом состоянии.Чтобы транзистор начал проводить, нам нужно провести небольшой выходной ток и подать сравнительно большее отрицательное напряжение на вывод базы относительно вывода эмиттера.

Короче говоря, транзистор типа PNP будет проводить, когда напряжение на эмиттере намного больше, чем напряжение на коллекторе. В состоянии ВКЛ ток, протекающий через эмиттер-коллектор, намного выше, чем в состоянии ВЫКЛ.

На следующем рисунке показаны транзисторы BC547 NPN и BC557 PNP .

Смещение и работа PNP-транзистора

Как обсуждалось выше, можно сказать, что транзистор PNP естественно находится в нормально открытом состоянии. Включение транзистора PNP требует, чтобы напряжение на выводе базы было ниже, чем на выводе эмиттера.

При включении ток, генерируемый основными носителями, в данном случае дырками, начинает течь из части база-эмиттер транзистора. Этот поток тока затем течет к базе, а затем, наконец, к коллектору.

По направлению тока в транзисторе выводы транзистора PNP можно разделить на входные и выходные порты. Входной терминал является базой, а выходной — эмиттером и коллектором.

Базовая область — это часть транзистора PNP, которая управляет небольшими токами, которые, в свою очередь, управляют большими токами в эмиттере и коллекторе транзистора. Источник напряжения подключается к выводу эмиттера, а нагрузка подключается к выводу коллектора.

Одно из наиболее заметных применений транзистора PNP — это усилители, называемые усилителями класса B. Он используется вместе с транзистором NPN для формирования транзисторной схемы «комплементарной» или «согласованной пары». Дополнительное соединение транзистора — это просто пара транзисторов NPN и PNP с очень похожими характеристиками друг на друга.

Пример подключения дополнительного транзистора может быть выполнен с использованием двух транзисторов: TIP3055 (транзистор NPN) и TIP2955 (транзистор PNP).Они обладают хорошей совместимостью, поскольку оба имеют коэффициент усиления по постоянному току, согласованный в пределах 10% друг от друга, и высокий ток коллектора, близкий к 15 А, что идеально подходит для приложений управления двигателем.

В следующей таблице показаны точки измерения и результат для транзистора BC 557 PNP при проверке и измерении значений транзистора PNP с помощью цифрового мультиметра.

BC 557 PNP Точки измерения Результат
1-2 ПР
1-3 ПР
2-1 0.733 В постоянного тока
2-3 0,728 В постоянного тока
3-1 ПР
3-2 ПР

Следующее уравнение (я) транзистора можно использовать для расчета токов базы, эмиттера и коллектора PNP-транзистора.

  • I C = I E — I B
  • I B = I E — I C
  • I E = I B + I C

Общие выражения для отношения между альфа, бета и гамма (α β и γ) в транзисторе приведены ниже:

  • α = β / (β + 1)
  • β = α / (1-α)
  • γ = β +1

Примечание. Мы уже обсуждали α β и γ, усиление по току, усиление по напряжению, усиление мощности и т. Д. В транзисторе PNP, и они одинаковы для транзисторов PNP и NPN.

Транзистор PNP как переключатель

Полупроводниковые устройства в целом нашли свое применение во многих электронных приложениях. Их можно использовать для усиления, логических операций, переключения и т. Д. Транзистор PNP может использоваться в качестве переключателя и является одним из его основных применений.

PNP-транзистор при использовании в качестве переключающего устройства называется биполярным транзистором. Название биполярный указывает на то, что оба типа носителей заряда используются в работе биполярного переходного транзистора.

Схема переключения транзистора PNP работает так же, как схема переключения транзистора NPN, за исключением того, что ток течет от базы. В схеме транзистора PNP база всегда имеет отрицательное смещение по отношению к эмиттеру, и этот тип переключения используется для конфигурации отрицательного заземления.

В схеме переключения транзисторов PNP нагрузка подключена к клемме коллектора в качестве транзисторного переключающего выхода в качестве нагрузки. В этой конфигурации ток течет от источника через транзистор к нагрузке и, наконец, к земле.В этой схеме переключения эмиттер подключен к источнику согласного напряжения, коллектор подключен к нагрузке (светодиод), а затем заземлен, в то время как вход такой же, как PNP, то есть базовая клемма.

Короче

  • Если напряжение базы отрицательное (заземление или низкое) = транзистор включен, как замкнутый переключатель
  • Если базовое напряжение положительное (высокое) = транзистор выключен, как разомкнутый переключатель

Режимы работы транзисторов и кривые

Основываясь на смещении внутренних диодов транзисторов, режимы работы при использовании для коммутации можно разделить на четыре режима.Эти режимы работы представляют собой области отсечки, активности, насыщения и пробоя.

Активный режим

В этом режиме работы транзистор часто используется как усилитель тока. Два диода в транзисторе имеют противоположное смещение, это означает, что один смещен в прямом направлении, а другой — в обратном. В этом режиме ток течет от эмиттера к коллектору.

Режим отсечки

В этом режиме работы оба диода транзистора имеют обратное смещение.В этом режиме ток не течет ни в каком направлении, и поэтому говорят, что транзистор находится в выключенном состоянии.

Режим насыщения

В этом режиме работы оба диода в транзисторах смещены в прямом направлении. В этом режиме ток без ограничений течет от коллектора к эмиттеру. Это происходит, когда напряжение на базе эмиттера высокое. Этот режим называется состоянием ВКЛ.

Режим аварии

При превышении допустимого значения напряжения коллектора происходит пробой коллекторного диода и ток коллектора резко возрастает до опасного уровня.По этой причине транзистор не должен работать в зоне пробоя. Например, в транзисторе 2N3904, если значение напряжения коллектора превышает 40 В, сразу начинается область пробоя, что приводит к повреждению схемы транзистора.

Приложения
  • Они в основном используются как переключатели.
  • Используются в схемах усиления.
  • Они используются в парных схемах Дарлингтона (многотранзисторная конфигурация).
  • В последнее время они также используются в робототехнике.
  • Транзисторы
  • PNP используются для управления током в электродвигателях.
  • Транзисторы
  • PNP используются для выработки согласованной и одновременной мощности в схемах согласованных пар.

Похожие сообщения:

Транзистор

PNP | 5+ Важные области применения

Существует двух типов, стандартных биполярных транзисторов, а именно PNP и NPN транзисторы. В этой статье мы подробно рассмотрим одну из них, а именно PNP.

Содержание:
  • Определение транзистора PNP
  • Обозначение транзистора PNP
  • Схема
  • Конфигурация
  • Принцип работы
  • Применения
  • Преимущества-недостатки
  • Транзистор PNP как переключатель
  • PNP против транзистора NPN

Определение транзистора PNP

Транзистор PNP — это тип BJT, созданный путем слияния полупроводников N-типа между двумя P-типами Полупроводники .”

Схема / конструкция PNP-транзистора:

Транзистор состоит из трех частей:

  • E-эмиттер
  • B-Base
  • C-Collector

На при условии работы трех выводов транзистора PNP,

  • Эмиттер используется для подачи носителей заряда в коллектор через область базы.
  • Область коллектора собирает большую часть носителей заряда, испускаемых в эмиттере.
  • База, используемая для контроля количества тока, проходящего через эмиттер в коллектор.

Обозначение транзистора PNP Обозначение транзистора PNP Где E = эмиттер, B = база, C = коллектор

Промежуточный уровень (N-типа) называется клеммой B-Base. Левосторонний слой P-типа работает как вывод E-Emitter, а правый слой P-типа, известный как вывод C-Collector.

PNP-транзистор

В транзисторе N-P-N один полупроводниковый материал P-типа помещается между двумя полупроводниками N-типа, как описано в статье (Link NPN-транзистор).В то время как в транзисторе P-N-P один полупроводник N-типа помещается между двумя полупроводниковыми материалами P-типа.

В транзисторе PNP используются диоды двух типов. Это соответственно диоды P-N и N-P. Эти диоды с P-N переходом называются переходом коллектор-база или C-B переходом и переходом база-эмиттер или переходом B-E.

В полупроводниковом материале P-типа носителями заряда в основном являются дырки. Таким образом, в этом транзисторе формирование тока происходит только за счет движения отверстий.

Эмиттерная и коллекторная области (P-типа) сравнительно легированы больше, чем база N-типа.Области Эмиттерной и Коллекторной областей шире по сравнению с базой.

Обычно в полупроводнике N-типа доступно гораздо большее количество свободных электронов. Но ширина среднего слоя в этом случае уже и слегка легирована.

Принцип работы транзистора PNP

Пересечение эмиттера и базы связано с смещением пересылки. Наряду с этим клемма + ve источника напряжения (V CB ) соединена со всеми клеммами Base (тип N), а клемма -ve связана со всеми клеммами коллектора (тип P).Следовательно, пересечение коллектор-база связано с обратным смещением.

В результате этого смещения площадь истощения на стыке E-B меньше, так как это связано с смещением пересылки. Несмотря на то, что соединение C-B имеет обратное смещение, область истощения на соединении коллектор-база достаточно широка. Переход E-B смещен в прямом направлении. Следовательно, через область истощения от эмиттеров перемещается больше дырки, которая действует как вход в базу. В то же время небольшое количество электронов переносится в эмиттер в базе и рекомбинируется с дырками.

Но количество электронов у основания минимально, так как это достаточно менее легированная и узкая область. Следовательно, почти все дыры в эмиттерных областях пройдут через область истощения и перенесутся в базовые области.

Ток будет проходить через переход E-B. Это ток эмиттера (I E ). Итак, I C , ток коллектора будет проходить через слои коллектора-основания из-за отверстий.

Схема транзистора PNP

Схема транзистора PNP

Когда транзистор PNP связан с источниками напряжения, базовый ток будет переноситься в транзисторе.Даже небольшое количество базы контролирует циркуляцию большого количества тока через эмиттер к коллектору. Напряжение базы выше, чем напряжение на эмиттере.

Когда V B базовое напряжение не является отрицательным по сравнению с V E эмиттерным напряжением, ток не может проходить в цепи. Таким образом, необходимо обеспечить подачу напряжения обратного смещения> 0,72 Вольт.

В цепь включены резисторы R L и R B .Это ограничивает ток, проходящий через максимально возможную высоту транзистора.

Напряжение эмиттера на входе составляет EB В. Здесь эмиттерный ток (I E ) течет со стороны входа и течет в двух направлениях; один — I B , а другой — I C.

I E = I B + I C

Но только от 2 до 5% общего тока протекает в I B , поэтому I B можно пренебречь.

Преимущества транзистора PNP
  • Небольшие размеры, возможность использования в составе ИС.
  • Сравнительно дешевая, долговечная и более простая схема.
  • Возможны самопроизвольные действия.
  • Низкое напряжение питания и меньшее выходное сопротивление.
  • Производят меньше шума, чем транзисторы NPN.

Недостатки транзистора PNP
  • Не подходит для работы в высокочастотном приложении.
  • Медленнее по сравнению с NPN.
  • Температурная чувствительность, возможность повреждения при тепловом разгоне.

Применения Транзисторы PNP:
  • Транзисторы PNP используются в качестве переключателей, т. Е. Аналоговых переключателей, аварийных кнопок и т. Д. Они используются, когда требуется аварийное отключение.
  • Эти типы транзисторов используются в схемах источников тока, то есть за счет использования характеристик тока, вытекающего из коллектора.
  • Применяется в схемах усиления.
  • Они используются в парных схемах Дарлингтона.
  • Транзисторы типа P-N-P используются в тяжелых двигателях для управления током и в различных приложениях для разработки роботов и микроконтроллеров.

Транзистор PNP в качестве переключателя

Когда переключатель включен, ток будет проходить через цепь, а также вести себя как замкнутая цепь. Транзистор представляет собой аналоговую схему на основе силовой электроники с характеристиками переключения, которые могут работать как обычные переключатели.

Как мы наблюдали при работе транзистора P-N-P, когда базовое напряжение не превышает V E , ток не может проходить через цепь. Таким образом, напряжение V B составляет не менее 0,72 В в цепи обратного смещения для работы транзистора.

Итак, если напряжение V B равно 0 или> 0,72 В, ток не пройдет и будет работать как разомкнутый переключатель.

PNP против транзистора NPN
Транзистор PNP Транзистор NPN
PNP обозначает положительно-отрицательно-положительный транзистор Транзистор NPN отрицательный-отрицательный .
В случае транзистора PNP, ток направляется от эмиттера к базе. После включения транзистора ток проходит через эмиттер на коллектор. Когда ток подается от базы транзистора к эмиттеру в NPN-транзисторе, база транзистора получает положительное напряжение, а эмиттер — отрицательное напряжение. Таким образом, ток течет в базу. Когда достаточно тока, протекающего от базы к эмиттеру, транзистор включается и направляет ток от коллектора к эмиттеру, а не от базы к эмиттеру.
Транзистору PNP необходим отрицательный ток от базы к эмиттеру. NPN-транзистору необходим положительный ток от базы к эмиттеру.
Транзистор PNP получает положительное напряжение на выводе эмиттера. Это положительное напряжение позволяет эмиттеру тока соединяться с коллектором. NPN-транзистор получает положительное напряжение на выводе коллектора. Это + ve позволяет току течь от коллектора к эмиттеру.

Чтобы узнать больше об электронике , нажмите здесь

О Soumali Bhattacharya

В настоящее время я инвестирую в сферу электроники и связи.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *