Pnp транзистор схема: PNP транзистор. Устройство и принцип работы, схема подключения

Содержание

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.

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.

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.

Биполярные транзисторы

Биполярный транзистор является одним из старейших, но самым известным типом транзисторов, и до сих пор находит применение в современной электронике. Транзистор незаменим, когда требуется управлять достаточно мощной нагрузкой, для которой устройство управления не может обеспечить достаточный ток. Они бывают разного типа и мощности, в зависимости от исполняемых задач. Базовые знания и формулы о транзисторах вы можете найти в этой статье.

Введение

Прежде чем начать урок, давайте договоримся, что мы обсуждаем только один тип способ включения транзистора. Транзистор может быть использован в усилителе или приемнике, и, как правило, каждая модель транзисторов производится с определенными характеристиками, чтобы сделать его более узкоспециализированым для лучшей работы в определённом включении.

Транзистор имеет 3 вывода: база, коллектор и эмиттер. Нельзя однозначно сказать какой из них вход, а какой выход, так как все они связаны и влияют друг на друга так или иначе. При включении транзистора в режиме коммутатора (управление нагрузкой) он действует так: ток базы контролирует ток от коллектора к эмиттеру или наоборот, в зависимости от типа транзистора.

Есть два основных типа транзисторов: NPN и PNP. Чтобы это понять, можно сказать, что основное различие между этими двумя типами это направления электрического тока. Это можно видеть на рисунке 1.А, где указано направление тока. В транзисторе NPN, один ток течет от основания внутрь транзистора, а другой ток течет от коллектора к эмиттеру, а в PNP транзисторе всё наоборот. С функциональной точки зрения, разница между этими двумя типами транзисторов это напряжение на нагрузке. Как вы можете видеть на рисунке, транзистор NPN обеспечивает 0В когда он открыт, а PNP обеспечивает 12В. Вы позже поймете, почему это влияет на выбор транзистора.

Для простоты мы будем изучать только NPN транзисторы, но всё это применимо к PNP, принимая во внимание, что все токи меняются на противоположные.

Рисунок ниже показывает аналогию между переключателем (S1) и транзисторным ключом, где видно, что ток базы закрывает или открывает путь для тока от коллектора к эмиттеру:

Точно зная характеристики транзистора, от него можно получить максимальную отдачу. Основным параметром является коэффициент усиления транзистора по постоянному току, который обычно обозначается Hfe или β. Также важно знать максимальный ток, мощность и напряжение транзистора. Эти параметры можно найти в документации на транзистор, и они помогут нам определить значение резистора на базе, о чем рассказано дальше.

Использование NPN транзистора как коммутатора

На рисунке показано включение NPN транзистора в качестве коммутатора. Вы встретите это включение очень часто при анализе различных электронных схем. Мы будем изучать, как запустить транзистор в выбранном режиме, рассчитать резистор базы, коэффициент усиления транзистора по току и сопротивление нагрузки. Я предлагаю самый простой и самый точный способ для этого.

1. Предположим, что транзистор находится в режиме насыщения: При этом математическая модель транзистора становится очень простой, и нам известно напряжение на точке Vc. Мы найдем значение резистора базы, при котором всё будет правильно.

2. Определение тока насыщения коллектора: Напряжение между коллектором и эмиттером (Vce) взято из документации транзистора. Эмиттер подключен к GND, соответственно Vce= Vc — 0 = Vc. Когда мы узнали эту величину, мы можем рассчитать ток насыщения коллектора по формуле:

Иногда, сопротивления нагрузки RL неизвестно или не может быть точным, как сопротивление обмотки реле; В таком случае, достаточно знать, необходимый для запуска реле ток. Убедитесь, что ток нагрузки не превышает максимальный ток коллектора транзистора.

3. Расчет необходимого тока базы: Зная ток коллектора, можно вычислить минимально необходимый ток базы для достижения этого тока коллектора, используя следующую формулу: Из неё следует что:

4. Превышение допустимых значений: После того как вы рассчитали ток базы, и если он оказался ниже указанного в документации, то можно перегрузить транзистор, путем умножения расчетного тока базы например в 10 раз. Таким образом, транзисторный ключ будет намного более устойчивым. Другими словами, производительность транзистора уменьшится, если нагрузка увеличится. Будьте осторожны, старайтесь не превышать максимальный ток базы, указанный в документации.

5. Расчёт необходимого значения Rb: Учитывая перегрузку в 10 раз, сопротивление Rb может быть рассчитано по следующей формуле: где V1 является напряжением управления транзистором (см. рис 2.а)

Но если эмиттер подключен к земле, и напряжение база-эмиттер известно (около 0,7В у большинстве транзисторов), а также предполагая, что V1 = 5V, формула может быть упрощена до следующего вида:

Видно, что ток базы умножается на 10 с учётом перегрузки. Когда значение Rb известно, транзистор «настроен» на работу в качестве переключателя, что также называется «режим насыщения и отсечки «, где «насыщение» — когда транзистор полностью открыт и проводит ток, а «отсечение» – когда закрыт и ток не проводит.

Примечание: Когда мы говорим , мы не говорим, что ток коллектора должен быть равным . Это просто означает, что ток коллектора транзистора может подниматься до этого уровня. Ток будет следовать законам Ома, как и любой электрический ток.

Расчет нагрузки

Когда мы считали, что транзистор находится в режиме насыщения, мы предполагали что некоторые его параметры не менялись. Это не совсем так. На самом деле эти параметры менялись в основном за счет увеличения тока коллектора, и поэтому он является более безопасным для перегрузки. В документации указано изменение параметров транзистора при перегрузке. Например, в таблице на рисунке 2.В показано два параметра которые значительно меняются:

HFE (β) меняется в зависимости от тока коллектора и напряжения VCEsat. Но VCEsat само меняется в зависимости от тока коллектора и базы, что показано в таблице дальше.

Расчет может быть очень сложным, так как все параметры тесно и сложно взаимосвязаны, поэтому лучше взять худшие значения. Т.е. наименьший HFE, крупнейший VCEsat и VCEsat.

Типичное применение транзисторного ключа

1. Управление реле

В современной электронике транзисторный ключ используется для контроля электромагнитных реле, которое потребляют до 200 мА. Если вы хотите управлять реле логической микросхемой или микроконтроллером то транзистор незаменим. На рисунке 3.A, сопротивления резистора базы рассчитывается в зависимости от необходимого для реле тока. Диод D1 защищает транзистор от импульсов, которые катушка генерирует при выключении.

2. Подключение транзистора с открытым коллектором:

Многие устройства, такие как семейство микроконтроллеров 8051 имеют порты с открытым коллектором. Сопротивление резистора базы внешнего транзистора рассчитывается, как описано в этой статье. Заметим, что порты могут быть более сложными, и часто используют полевые транзисторы вместо биполярных и называются выходами с открытым стоком, но всё остаётся точно таким же как на рисунке 3. B

3. Создание логического элемента ИЛИ-НЕ (NOR):

Иногда в схеме необходимо использовать один логический элемент, и вы не хотите использовать 14-контактную микросхему с 4 элементами либо из-за стоимости или местом на плате. Её можно заменить парой транзисторов. Отметим, что частотные характеристики таких элементов зависят от характеристик и типа транзисторов, но обычно ниже 100 кГц. Уменьшение выходного сопротивления (Ro) приведет к увеличению потребления энергии, но увеличит выходной ток. Вам надо найти компромисс между этими параметрами.

На рисунке выше показан логический элемент ИЛИ-НЕ построенный с использованием 2х транзисторов 2N2222. Это может быть сделано на транзисторах PNP 2N2907, с незначительными изменениями. Вы просто должны учитывать, что все электрические токи тогда текут в противоположном направлении.

Поиск ошибок в транзисторных схемах

При возникновении проблемы в цепях, содержащих много транзисторов, может быть весьма проблематично узнать, какой из них неисправен, особенно когда они все впаяны. Я даю вам несколько советов, которые помогут вам найти проблему в такой схеме достаточно быстро:

1. Температура: Если транзистор сильно греется, вероятно, где-то есть проблема. Необязательно что проблема в горячем транзисторе. Обычно дефектный транзистор даже не нагревается. Это повышение температуры может быть вызвано другим транзистором, подключенным к нему.

2. Измерение VCE транзисторов: Если они все одного типа и все работают, то они должны иметь приблизительно одинаковое VCE. Поиск транзисторов, имеющих различные VCE это быстрый способ обнаружения дефектных транзисторов.

3. Измерение напряжения на резисторе базы: Напряжение на резисторе базы достаточно важно (если транзистор включен). Для 5 В устройства управления транзистором NPN, падения напряжения на резисторе должно быть более 3В. Если нет падения напряжения на резисторе, то либо транзистор, либо устройство управления транзистора имеют дефект. В обоих случаях ток базы равен 0.

Оригинал статьи

Теги:
  • Перевод

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.

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

Схема усилителя.

В качестве эксперимента соберем простой усилитель на одном транзисторе и разберем его работу.

В коллекторную цепь транзистора VT1

включим высокоомный электромагнитный телефон
BF2
, между базой и минусом источника питания
GB
установим резистор

, и развязывающий конденсатор
Cсв
, включенный в базовую цепь транзистора.

Конечно, сильного усиления от такого усилителя мы не услышим, да и чтобы услышать звук в телефоне BF1

его придется очень близко преподнести к уху. Так как для громкого воспроизведения звука нужен усилитель как минимум с
двумя-тремя
транзисторами или так называемый
двухкаскадный
усилитель. Но чтобы понять сам принцип усиления, нам будет достаточно и усилителя, собранного на одном транзисторе или
однокаскадном
усилителе.

Усилительным каскадом

принято называть транзистор с резисторами, конденсаторами и другими элементами схемы, обеспечивающими транзистору условия работы как усилителя.

Какие бывают транзисторы

Мы не будем вводить вас в далекий экскурс с чего все начиналось, что электронные лампы были дедушками и бабушками современных транзисторов. Не будем рассказывать об электронной эмиссии. О том, что процесс в этих самых лампах схож с транзисторами. Не будем описывать и различия между ними. Мы сразу приступим к главному. Надеясь на то, что все мы пропустили хотя и останется темным пятном, но не станет обременяющим обстоятельством препятствующим пониманию того, как же все-таки работает транзистор. Итак, транзисторы бывают биполярные и полевые. Суть работы тех и других одинакова, разве что их кристаллы, вернее то как сращены разные типы кристаллов, различны.

В биполярных транзисторах это своеобразный гамбургер, если хотите пирог: p-n-p или n-p-n. То есть кристаллы с различной проводимостью напаяны последовательно друг за друга. Таким образуют они образуют своеобразный «бутерброд».

В полевых транзисторах есть также n кристалл и p кристалл, но они между спаяны не последовательно, а параллельно. При этом ток не проходит через разные типы проводимости кристаллов, а идет все время по одному типу. А запирается в этом случае проводимый кристалл с помощью электрического поля управляющего затвора. Отсюда и название полевой.

Еще транзисторы бывают низкочастотные, среднечастотные и высокочастотные. А также могут работать с различными токами, но это все нюансы…

9 фактов о транзисторе PNP: схема, работа, применение, минусы

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

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

Определение транзистора PNP

«ПНП Транзистор типа BJT построен путем слияния полупроводника N-типа между двумя полупроводниками P-типа».

Схема транзистора PNP:

Транзистор состоит из трех секций:

  • E-излучатель
  • B-база
  • C-коллектор

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 PNP

Обозначение 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

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

В PNP-транзисторе два типы диодов используются. Это соответственно PN и NP диод. Эти диоды с переходом PN называются переходом коллектор-база или переход CB и переход база-эмиттер или переход BE.

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.

Подключение транзистора, кредит изображения — С. Бланк, PNP транзистор, CC BY-SA 4.0

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 источниками напряжения, ток базы будет проходить через транзистор. Даже небольшое количество присутствующей базы контролирует циркуляцию огромного количества тока через эмиттер к коллектору, питающему базу. напряжение больше -ве по сравнению к напряжению эмиттера.

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 меньшая выходная мощность импеданс.
  • 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.
  • Он применяется в усиливающий схем.
  • 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.
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.           

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, на базу транзистора подается положительное напряжение, а на эмиттер поступает импульс. отрицательное напряжение. Таким образом, ток течет в базу. Когда от базы к эмиттеру протекает достаточный ток, транзистор включается и направляет ток от коллектора к эмиттеру, а не от базы к эмиттеру.

Узнать больше о электроника нажмите сюда

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

Содержание:

История появления транзисторов

На заре прошлых веков конца 19 века ученые физики и практики (Гутри, Браун, Эдисон, Боус, Пикард, Флеминг) разных стран совершили принципиальное открытие и получили патенты на «детектор», «выпрямитель»  — так тогда называли диод. Вслед за диодом последовало эпохальное открытие транзистора. Перечисление имен ученых разных стран, приложивших голову и руки к открытию транзистора, заняло бы много строк.

Основными теоретиками считаются Шокли, работавший в Bell Telephone Laboratories, а также его коллеги Бардин и Браттейн.


Слева направо: Шокли, Бардин и Браттейн

В итоге их работ, в 1947 году, получен первый образец работающего точечного германиевого транзистора, и на его основе, в том же году, был разработан первый усилитель, имевший коэффициент усиления 20 дБ (в 10 раз) на частоте 10 Мгц.

Серийный выпуск точечных транзисторов фирмой Western Electric начался в 1951 году и достиг около 10 000 штук в месяц в 1952 году. В СССР первый точечный транзистор был создан в 1949 г. Серийный выпуск точечных транзисторов был налажен в 1952 году, а плоскостных  — в 1955 году. Затем последовали следующие открытия в теории и технологиях: транзисторы на выращенных переходах (1950 г.), сплавные транзисторы (1952 г. ), диффузные мета-транзисторы (1958 г.), планарные транзисторы (1960 г.), эпитаксиальные транзисторы (1963 г.), многоэмиттерные транзисторы (1965 г.) и т. д.

Как же появился среди них наш герой — транзистор Дарлингтона (далее по тексту ТД)? Дарлингтон (англ. Darlingtone) — город в в Великобритании. Однако и люди могут иметь фамилии по имени городов или наоборот. Таким является сотрудник все той же фирмы Bell — Сидни Дарлингтон


Сидни Дарлингтон

Зачем же потребовалась эта «сладкая парочка»? Дело в том, что первые транзисторы имели весьма посредственные характеристики, если смотреть на сегодняшние успехи. Прежде всего — невысокий коэффициент усиления. Сейчас это кажется странным — подумаешь, каскадное соединение — это элементарно! Но тогда, в 1953 году — это были пионерские работы.

Что такое NPN транзистор?

Транзисторы вытеснили электролампы, позволили уменьшить количество реле, переключателей в устройствах. Это полупроводниковые триоды — радиоэлектронные компоненты из полупроводников, стандартно имеют 3 вывода.

Транзисторы, предназначенные для управления током, то есть основным силовым фактором электросхем, именно его удар (не напряжения) несет опасность для человека.

Элемент способен контролировать чрезвычайно высокие величины в выходных цепях при подаче слабого входного сигнала. Транзисторы повышают, генерируют, коммутируют, преобразовывают электросигналы, это основа микроэлектроники, электроустройств.

Разновидности по принципу действия:

  • биполярный транзистор из 2 типов проводников, в основе функционирования – взаимодействие на кристалле соседних p-n участков. Состоят из эмиттера/коллектора/базы (далее, эти термины будем сокращать): на последнюю идет слабый ток, вызывающий модификацию сопротивления (дальше по тексту «сопр.») в линии, состоящей из первых 2 элементов. Таким образом, протекающая величина меняется, сторона ее однонаправленности (n-p-n или p-n-p) определяется характеристиками переходов (участков) в соответствии с полярностью подключения (обратно, прямо). Управление осуществляется модулированием тока на сегменте база/эмит., вывод последнего всегда общий для сигналов управления и выхода;
  • полевой. Тип проводника один — узкий канал, подпадающий под электрополе обособленного затворного прохода. Контроль основывается на модуляции количества Вольт между ним и истоком. А между последним и стоком течет электроток (2 рабочие контакты). Величина имеет силу, зависящую от сигналов, формируемых между затвором (контакт контроля) и одной из указанных частей. Есть изделия с p-n участком управления (рабочие контакты подключаются к p- или n-полупроводнику) или с обособленными затворами.

У полевиков есть варианты полярности, для управления требуется низкий вольтаж, из-за экономичности их ставят в радиосхемы с маломощными БП. Биполярные варианты активируются токами. В аналоговых сборках превалируют вторые (БТ, BJT), в цифровых (процессоры, компьютеры) — первые. Есть также гибриды — IGBT, применяются в силовых схемах.

Конструкция NPN транзистора

Конструктивная схема транзистора NPN транзистора 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.

Схема NPN транзистора

Когда NPN 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

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.

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.

Как работает NPN транзистор

Когда мы с вами, друзья мои, разобрались в том, что вообще такое этот транзистор, давайте узнаем, как он работает. Устроен он довольно просто, нужно просто понять принцип. Для этого введем два очень важных понятия: эмиттер и коллектор. Эмиттер (как и в слове эмиссия) выпускает заряды и они двигаются в сторону коллектора. Так вот, в состоянии покоя, когда, грубо говоря, все выключено, ток в транзисторе не протекает, потому что между эмиттером и коллектором есть полупроводниковый переход. Однако, когда подается незначительное напряжение на базу транзистора, ток начинает течь и при этом даже можно его усиливать. Как? Колебания небольшого тока в точности повторяются, но уже с большей амплитудой. Вот схема простого транзистора:


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.

Проверка биполярных типов

Ниже схема проверки npn, pnp транзисторов тестером, после нее распишем процедуру по пунктам.

Биполярный транзистор снабжен p-n линиями — условно, это диоды, а точнее, 2 таковых расположенных встречно, точка их пересечения — «база».

Один условный диод сконструирован контактами базы/коллект., иной — базы/эмит. Для анализа хватит посмотреть сопр. (прямо и обратно) указанных участков: если там нет неполадок, то деталь без изъянов.

Проверка своими руками без выпаивания биполярного pnp, npn транзистора предполагает прозвонку 3 комбинаций ножек:

Вариант p-n-p

Структуры (типы) показывает стрелка эмит. участка: p-n-p/n-p-n (к базе/от нее). Начнем с проверки первого варианта. Раскрываем p-n-p деталь подачей на базу минусового напряжения. На мультиметре селектор ставим на замеры Ом на отметку «2000», допускается также выставлять на «прозвонку».

Жила «−» (черная) — на ножку базы. Плюс (красная) — поочередно к коллект., эмит. Если участки не поврежденные, то отобразят около 500–1200 Ом.

Дальше опишем, как прозвонить обратное сопр.: «+» – на базу, «−» — на колл. и эмит. Должно отобразиться высокое сопр. на обоих p-n участках. У нас появилась «1», то есть для выставленной рамки в «2000» значение превышает 2000. Значит, 2 перехода без обрывов, изделие исправное.

Аналогично, как описано, можно прозвонить на исправность транзистор, не выпаивая из схемы. Реже есть сборки, где к переходам применено основательное шунтирование, например, резисторами. Тогда, если отобразится слишком низкое сопр., потребуется выпаивать деталь.

Структура n-p-n

Элементы n-p-n проверяются аналогично, только на базу от тестера идет щуп «+».

Признаки неисправности

Если сопр. (прямое и обратное) одного из участков (p-n) стремится к бесконечности, то есть на отметке «2000» и выше на дисплее «1», значит, данный участок имеет обрыв, транзистор не годный. Если же «0» — изделие также с изъяном, пробит участок. Прямое сопр. там должно быть 500–1200 Ом.

Проверка простой схемой включения транзистора

Соберите схему с транзистором, как показано на рисунке. В этой схеме транзистор работает как “ключ”. Такая схема может быть быстро собрана на монтажной печатной плате, например. Обратите внимание на 10Ком резистор, который включается в базу транзистора.

Это очень важно, иначе транзистор “сгорит” во время проверки. Если транзистор исправен, то при нажатии на кнопку светодиод должен загораться и при отпускании – гаснуть. Эта схема для проверки npn-транзисторов. Если необходимо проверить pnp-транзистор, в этой схеме надо поменять местами контакты светодиода и подключить наоборот источник питания.
Проверка транзистора мультиметром более проста и удобна. К тому же, существуют мультиметры с функцией проверки транзисторов. Они показывают ток базы, ток коллектора и даже коэффициент усиления транзистора.

Пошаговая инструкция проверки мультимером

Перед началом проверки, прежде всего определяется структура триодного устройства, которая обозначается стрелкой эмиттерного перехода. Когда направление стрелки указывает на базу, то это вариант PNP, направление в сторону, противоположную базе, обозначает NPN проводимость.

Проверка мультимером NPN транзистора состоит из таких последовательных операций:

  1. Проверяем обратное сопротивление, для этого присоединяем «плюсовой» щуп прибора к его базе.
  2. Тестируется эмиттерный переход, для этого «минусовой» щуп подключаем к эмиттеру.
  3. Для проверки коллектора перемещаем на него «минусовой» щуп.

Результаты этих измерений должны показать сопротивление в пределах значения «1».

Для проверки прямого сопротивления меняем щупы местами:

  1. «Минусовой» щуп прибора присоединяем к базе.
  2. «Плюсовой» щуп поочередно перемещаем от эмиттера к коллектору.
  3. На экране мультиметра показатели сопротивления должны составить от 500 до 1200 Ом.

Данные показания свидетельствуют о том, что переходы не нарушены, транзистор технически исправен.

Многие любители имеют сложности с определением базы, и соответственно коллектора или эмиттера. Некоторые советуют начинать определение базы независимо от типа структуры таким способом: попеременно подключая черный щуп мультиметра к первому электроду, а красный – поочередно ко второму и третьему.

База обнаружится тогда, когда на приборе начнет падать напряжение. Это означает, что найдена одна из пар транзистора – «база – эмиттер» или «база – коллектор». Далее необходимо определить расположение второй пары таким же образом. Общий электрод у этих пар и будет база.

Основные причины неисправности


Наиболее часто встречающиеся причины выхода из рабочего состояния триодного элемента в электронной схеме следующие:

  1. Обрыв перехода между составными частями.
  2. Пробой одного из переходов.
  3. Пробой участка коллектора или эмиттера.
  4. Утечка мощности под напряжением цепи.
  5. Видимое повреждение выводов.

Характерными внешними признаками такой поломки являются почернение детали, вспучивание, появление черного пятна. Поскольку эти изменения оболочки происходят только с мощными транзисторами, то вопрос диагностики маломощных остается актуальным.

Советы

  1. Существует множество способов определения неисправности, но для начала нужно разобраться в строении самого элемента, и четко понимать конструкционные особенности.
  2. Выбор прибора для проверки – это важный момент, касающийся качества результата. Поэтому при недостатке опыта не стоит ограничиваться подручными средствами.
  3. Проводя проверку, следует четко понимать причины выхода из строя тестируемой детали, чтобы не вернуться со временем к тому же состоянию неисправности бытовой электротехники.

Как работает транзисторный ключ

В данной статье мы рассмотрим, как работает транзисторный ключ на биполярном транзисторе. Такие полупроводниковые элементы производятся двух типов – n-p-n и p-n-p структуры, которые различаются типом применяемого полупроводника (в p-полупроводнике преобладают положительные заряды – «дырки»; в n-полупроводнике – отрицательные заряды – электроны).

Выводы БТ называются база, коллектор и эмиттер, которые имеет графическое обозначение на чертежах электрических схем, как показано на рисунке.

С целью понимания принципа работы и отдельных процессов, протекающих в биполярных транзисторах, их изображают в виде двух последовательно и встречно соединенных диодов.

Наиболее распространенная схема БТ, работающего в ключевом режиме, приведена ниже.

Чтобы открыть транзисторный ключ нужно подвести потенциалы определенного знака к обеим pn-переходам. Переход коллектор-база должен быть смещен в обратном направлении, а переход база-эмиттер – в прямом. Для этого электроды источника питания UКЭ подсоединяют к выводам базы и коллектора через нагрузочный резистор RК. Обратите внимание, положительный потенциал UКЭ посредством RК подается на коллектор, а отрицательный потенциал – на эмиттер. Для полупроводника p-n-p структуры полярность подключения источника питания UКЭ изменяется на противоположную.

Резистор в цепи коллектора RК служит нагрузкой, которая одновременно защищает биполярный транзистор от короткого замыкания.

Команда на открытие БТ подается управляющим напряжением UБЭ, которое подается на выводы базы и эмиттера через токоограничивающий резистор RБ. Величина UБЭ должна быть не меньше 0,6 В, иначе эмиттерный переход полностью не откроется, что вызовет дополнительные потери энергии в полупроводниковом элементе.

Чтобы не спутать полярность подключения напряжения питания UКЭ и управляющего сигнала UБЭ БТ разной полупроводниковой структуры, обратите внимание на направление эмиттерной стрелки. Стрелка обращена в сторону протекания электрического тока. Ориентируясь на направление стрелки достаточно просто расположить правильным образом источники напряжения.

Применение транзисторного ключа в связке с МК

Транзисторный ключ очень часто можно увидеть в схемах, где МК или другой логический элемент коммутирует мощную нагрузку. Как вы помните, максимальную силу тока, которую может выдать МК на одну ножку, равняется 20 миллиампер. Поэтому чаще всего можно увидеть вот такое схемотехническое решение на биполярном транзисторе в режиме ключа:

В резистор RБЭ нет необходимости, потому как выходы МК “подтягивается” к нулю еще при программировании.

Условия для работы транзисторного ключа

Итак, давайте вспомним, какие требования должны быть, чтобы полностью “открыть” транзистор? Читаем статью принцип усиления биполярного транзистора и вспоминаем:

1) Для того, чтобы полностью открыть транзистор, напряжение база-эмиттер должно быть больше 0,6-0,7 Вольт.

2) Сила тока, текущая через базу должна быть такой, чтобы электрический ток мог течь через коллектор-эмиттер абсолютно беспрепятственно. В идеале, сопротивление через коллектор-эмиттер должно стать равным нулю, в реале же оно будет иметь доли Ома. Такой режим называется “режимом насыщения“.

Этот рисунок – воображение моего разума. Здесь я нарисовал тот самый режим насыщения.

Как мы видим, коллектор и эмиттер в режиме насыщения соединяются накоротко, поэтому лампочка горит на всю мощь.

Практика работы составного транзистора

На рис. 3 показаны три варианта построения выходного каскада (эмиттерный повторитель). При подборе транзисторов надо стремится к b1~b2 и b3~b4 . Различие можно компенсировать за счёт подбора пар по равенству коэффициентов усиления СТ b13~b24 (см. табл. 1).

  • Схема на рис. 3а имеет наибольшее входное сопротивление, но это худшая из приведённых схем: требует изоляцию фланцев мощных транзисторов (или раздельные радиаторы) и обеспечивает наименьший размах напряжения, поскольку между базами СТ должно падать ~2 В, в противном случае сильно проявятся искажения типа «ступенька».
  • Схема на рис. 3б досталась в наследство с тех времён, когда ещё не выпускались комплементарные пары мощных транзисторов. Единственный плюс по сравнению с предыдущим вариантом – меньшее падение напряжения ~1,8 В и больше размах без искажений.
  • Схема на рис. 3в наглядно демонстрирует преимущества СТШ: между базами СТ падает минимум напряжения, а мощные транзисторы можно посадить на общий радиатор без изоляционных прокладок.

На рис. 4 показаны два параметрических стабилизатора. Выходное напряжение для варианта с СТД равно:

Поскольку Uбэ гуляет в зависимости от температуры и коллекторного тока, то у схемы с СТД разброс выходного напряжения будет больше, а потому вариант с СТШ предпочтительней.

Рис. 3. Варианты выходных эмиттерных повторителей на СТ

Рис. 4. Применение СТ в качестве регулятора в линейном стабилизаторе

В линейных цепях можно использовать любые подходящие комбинации транзисторов. Автору встречалась бытовая советская техника, в которой использовались СТШ на парах КТ315+КТ814 и КТ3107+КТ815 (хотя принято /КТ361 и КТ3102/КТ3107). В качестве комплементарной пары можно взять C945 и A733, часто встречающиеся в старых компьютерных БП.

Для коммутации электромеханических приводов и, тем более, в импульсных схемах следует использовать готовые СТ с нормированными параметрами включения и выключения, паразитными ёмкостями. Типичный пример – широко распространённые импортные комплементарные СТД серии TIP12х.

Достоинства и недостатки составных транзисторов

Мощность и сложность транзистора Дарлингтона может регулироваться через увеличение количества включённых в него биполярных транзисторов. Существует также IGBT-транзистор, который включает в себя биполярный и полевой транзистор, используется в сфере высоковольтной электроники.

Главным достоинством составных транзисторов считается их способность давать большой коэффициент усиления по току. Дело в том, что, если коэффициент усиления у каждого из двух транзисторов будет по 60, то при их совместной работе в составном транзисторе общий коэффициент усиления будет равен произведению коэффициентов входящих в его состав транзисторов (в данном случае — 3600). Как результат — для открытия транзистора Дарлингтона потребуется довольно небольшой ток базы.

Недостатком составного транзистора считается их низкая скорость работы, что делает их пригодными для использования только в схемах работающих на низких частотах. Зачастую составные транзисторы фигурируют как компонент выходных каскадов мощных низкочастотных усилителей.

Следующая

РазноеЧто такое активная мощность?

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.

По всем вопросам обращайтесь по телефонам или e-mail.

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

2020-05-05

ул. Девятая Рота дом 7а Россия, Москва +7 (495) 150-48-00 +7 (800) 333-13-53

2022 ᐈ 🔥 (+24 фото) Как работает PNP-транзистор на примере

Содержание

  1. Как работает PNP-транзистор на примере: поясняю простым языком
  2. Как работают транзисторы PNP?
  3. Пример: транзисторная схема PNP
  4. Шаг 1: Эмиттер
  5. Шаг 2: что вы хотите контролировать
  6. Шаг 3: Транзисторный вход
  7. Что такое транзистор?
  8. Из чего состоит транзистор?
  9. P и N полупроводники
  10. Подключение транзисторов для управления мощными компонентами
  11. Базовый принцип работы
  12. Обозначение на схемах
  13. Виды транзисторов
  14. Полевые
  15. Биполярные
  16. Комбинированные
  17. Как работает транзистор (картинка с анимацией – видео)
  18. Схема подключения транзисторов npn pnp (полевых транзистор)
  19. Рассмотрим отличия PNP-типа на схеме включения с общей базой
  20. Отличия PNP-типа на примере схемы включения с общим эмиттером
  21. PNP-транзистор: подключение источников напряжения
  22. Работа PNP-транзисторного каскада
  23. Применение транзисторов PNP

Транзистор PNP для многих загадка. ✨ Но так не должно быть. Если вы хотите проектировать схемы 📐 с транзисторами, то безусловно нужно знать 🧠 об этом типе транзисторов.

Как работает PNP-транзистор на примере: поясняю простым языком

Пример: Хотите автоматически включить свет, когда стемнеет транзистор PNP сделает это легко для вас.

Если вы понимаете работу NPN – транзистора, то это облегчит понимание PNP-транзистора. Они работают примерно так же, с одним существенным отличием: токи в транзисторе PNP протекают в противоположных направлениях, если сравнивать с протеканием токов в транзисторе NPN.

Как работают транзисторы PNP?

Транзистор PNP имеет те же выводы, что и NPN:

  • База
  • Эмиттер
  • Коллектор

Транзистор PNP «включится», когда у вас будет небольшой ток, протекающий от эмиттера к базе. Когда я говорю «включится», я имею в виду, что транзистор откроет канал между эмиттером и коллектором. И через этот канал сможет протекать уже гораздо больший ток.

Чтобы ток протекал от эмиттера к базе, вам нужно напряжение около 0,7 В. Поскольку ток идет от эмиттера к базе, база должна иметь напряжение на 0,7 В ниже, чем напряжение на эмиттере.

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

Я знаю, что это может звучать немного запутанно, поэтому читайте дальше, чтобы увидеть, как можно спроектировать схему с транзистором PNP.

Пример: транзисторная схема PNP

Давайте посмотрим, как создать простую схему с транзистором PNP. С помощью этой схемы вы можете “зажечь” светодиод, когда стемнеет.

Шаг 1: Эмиттер

Прежде всего, чтобы включить PNP-транзистор, нужно, чтобы напряжение на базе было ниже, чем на эмиттере. Для этого подключите эмиттер к плюсу вашего источника питания. Таким образом, вы знаете, какое у вас напряжение на эмиттере.

Шаг 2: что вы хотите контролировать

Когда транзистор включается, ток течет от эмиттера к коллектору. Итак, давайте подключим то, что мы хотим контролировать: а именно светодиод.

Поскольку у светодиода всегда должен быть последовательно установлен резистор , давайте добавим и резистор.

Шаг 3: Транзисторный вход

Для включения светодиода необходимо включить транзистор, чтобы канал от эмиттера к коллектору открылся. Чтобы включить транзистор, необходимо, 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 стемнеет, используя фоторезистор и стандартный резистор, настроенный в качестве делителя напряжения.

Напряжение на базе не будет вести себя точно так, как говорит формула делителя напряжения. Это потому, что транзистор тоже влияет на напряжение.

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

Что такое транзистор?

Транзистор – это (от англ. transfer — переносить и resistor — сопротивление) радиоэлектронный компонент, способный усиливать слабые электрические сигналы. Все, пока на этом хватит… Дальше интереснее.

Из чего состоит транзистор?

Как вы знаете, все мы из чего-то состоим. Люди состоят из мяса, воды и костей. А некоторые состоят вообще из другого материала, поэтому не тонут в воде ))). Так и наш транзистор — он тоже из чего-то состоит. Но из чего?

Как вы все знаете, материалы делятся на проводники и диэлектрики, а между ними находятся полупроводники. Еще раз напомню вам, что проводники прекрасно проводят электрический ток, диэлектрики не проводят электрический ток, а вот полупроводники проводят электрический ток, но очень плохо.

«И зачем нам нужен этот полупроводниковый материал?» — спросите вы. Сам по себе материал полупроводник с практической точки зрения не представляет никакого интереса, но вот когда в него добавить малюсенькую долю некоторых элементов из таблицы Менделеева, по-научному «пролегировать», то мы получим полупроводниковый материал, но с очень странными свойствами.

Самым знаменитым полупроводником является кремний

и германий

Как вы видите, они мало чем отличаются.

Кремний составляет почти 30% (!) земной коры, германий 1.5х10-4% . Может быть поэтому полупроводниковые радиоэлементы очень дешевые, особенно из кремния?

P и N полупроводники

Когда в кремний добавляют мышьяк, получается так, что в кремнии стает очень много свободных электронов. А материалы, в которых очень много свободных электронов, мы уже называем проводниками. Следовательно, кремний, после легирования (смешивания) с мышьяком превращается из полупроводника в очень хороший проводник. Электроны обладают отрицательным зарядом, и их в полупроводнике как песчинок в пустыне, значит такой полупроводник будем называть полупроводником N-типа. N — от англ. Negative — отрицательный.

А вот если пролегировать кремний с индием, то мы получим очень забавную вещь… В первом случае у нас появились лишние электроны, которые превратили полупроводник в проводник. Но здесь ситуация абсолютно противоположная. Представьте себе, как это бы странно не звучало, электрон с положительным зарядом. Да да, именно так. Но самое-самое интересное знаете что? Его не существует! Он как бы есть, но его как бы нет))).

Это все равно, что магнитное, электрическое или гравитационное поле. Оно существует, но мы его не видим.

Такой «электрон» мы будем называть дыркой. Так как дырка обладает положительным зарядом, то полупроводниковый материал в котором очень-очень много этих дырок, мы будем называть полупроводником P-типа. P — от англ. Positive — положительный.

По отдельности полупроводники P и N типа не представляют никакого интереса. Все самое интересное начинается тогда, когда они спаиваются с друг другом и образуется PN-переход.

Подключение транзисторов для управления мощными компонентами

Типичной задачей микроконтроллера является включение и выключение определённого компонента схемы. Сам микроконтроллер обычно имеет скромные характеристики в отношении выдерживаемой мощности. Так Ардуино, при выдаваемых на контакт 5 В выдерживает ток в 40 мА. Мощные моторы или сверхъяркие светодиоды могут потреблять сотни миллиампер. При подключении таких нагрузок напрямую чип может быстро выйти из строя. Кроме того для работоспособности некоторых компонентов требуется напряжение большее, чем 5 В, а Ардуино с выходного контакта (digital output pin) больше 5 В не может выдать впринципе.

Зато, его с лёгкостью хватит для управления транзистором, который в свою очередь будет управлять большим током. Допустим, нам нужно подключить длинную светодиодную ленту, которая требует 12 В и при этом потребляет 100 мА:

Теперь при установке выхода в логическую единицу (high), поступающие на базу 5 В откроют транзистор и через ленту потечёт ток — она будет светиться. При установке выхода в логический ноль (low), база будет заземлена через микроконтроллер, а течение тока заблокированно.

Обратите внимание на токоограничивающий резистор R. Он необходим, чтобы при подаче управляющего напряжения не образовалось короткое замыкание по маршруту микроконтроллер — транзистор — земля. Главное — не превысить допустимый ток через контакт Ардуино в 40 мА, поэтому нужно использовать резистор номиналом не менее:

здесь Ud — это падение напряжения на самом транзисторе. Оно зависит от материала из которого он изготовлен и обычно составляет 0.3 – 0.6 В.

Но совершенно не обязательно держать ток на пределе допустимого. Необходимо лишь, чтобы показатель gain транзистора позволил управлять необходимым током. В нашем случае — это 100 мА. Допустим для используемого транзистора hfe = 100, тогда нам будет достаточно управляющего тока в 1 мА

Нам подойдёт резистор номиналом от 118 Ом до 4.7 кОм. Для устойчивой работы с одной стороны и небольшой нагрузки на чип с другой, 2.2 кОм — хороший выбор.

Если вместо биполярного транзистора использовать полевой, можно обойтись без резистора:

это связано с тем, что затвор в таких транзисторах управляется исключительно напряжением: ток на участке микроконтроллер — затвор — исток отсутствует. А благодаря своим высоким характеристикам схема с использованием MOSFET позволяет управлять очень мощными компонентами.

Базовый принцип работы

В состоянии покоя между коллектором и эмиттером биполярного триода ток не протекает. Электрическому току препятствует сопротивление эмиттерного перехода, которое возникает в результате взаимодействия слоёв. Для включения транзистора требуется подать незначительное напряжение на его базу.

На рисунке показана схема, объясняющая принцип работы триода.

Управляя токами базы можно включать и выключать устройство. Если на базу подать аналоговый сигнал, то он изменит амплитуду выходных токов. При этом выходной сигнал точно повторит частоту колебаний на базовом электроде. Другими словами, произойдёт усиление поступившего на вход электрического сигнала.

Таким образом, полупроводниковые триоды могут работать в режиме электронных ключей или в режиме усиления входных сигналов.

Работу устройства в режиме электронного ключа можно понять из рисунка 3.

Обозначение на схемах

Общепринятое обозначение: «VT» или «Q», после которых указывается позиционный индекс. Например, VT 3. На более ранних схемах можно встретить вышедшие из употребления обозначения: «Т», «ПП» или «ПТ». Транзистор изображается в виде символических линий обозначающих соответствующие электроды, обведённые кружком или без такового. Направление тока в эмиттере указывает стрелка.

На рисунке 4 показана схема УНЧ, на которой транзисторы обозначены новым способом, а на рисунке 5 – схематические изображения разных типов полевых транзисторов.

Виды транзисторов

По принципу действия и строению различают полупроводниковые триоды:

  • полевые;
  • биполярные;
  • комбинированные.

Эти транзисторы выполняют одинаковые функции, однако существуют различия в принципе их работы.

Полевые

Данный вид триодов ещё называют униполярным, из-за электрических свойств – у них протекает ток только одной полярности. По строению и типу управления эти устройства подразделяются на 3 вида:

  1. Транзисторы с управляющим p-n переходом (рис. 6).
  2. С изолированным затвором (бывают со встроенным либо с индуцированным каналом).
    МДП, со структурой: металл-диэлектрик-проводник.
    Отличительная черта изолированного затвора – наличие диэлектрика между ним и каналом.
  3. Детали очень чувствительны к статическому электричеству.

Схемы полевых триодов показано на рисунке 5.

Обратите внимание на название электродов: сток, исток и затвор.

Полевые транзисторы потребляют очень мало энергии. Они могут работать больше года от небольшой батарейки или аккумулятора. Поэтому они нашли широкое применение в современных электронных устройствах, таких как пульты дистанционного управления, мобильные гаджеты и т.п.

Биполярные

Об этом виде транзисторов много сказано в подразделе «Базовый принцип работы». Отметим лишь, что название «Биполярный» устройство получило из-за способности пропускать заряды противоположных знаков через один канал. Их особенностью является низкое выходное сопротивление.

Транзисторы усиливают сигналы, работают как коммутационные устройства. В цепь коллектора можно включать достаточно мощную нагрузку. Благодаря большому току коллектора можно понизить сопротивление нагрузки.

Комбинированные

С целью достижения определённых электрических параметров от применения одного дискретного элемента разработчики транзисторов изобретают комбинированные конструкции. Среди них можно выделить:

  • биполярные транзисторы с внедрёнными и их схему резисторами;
  • комбинации из двух триодов (одинаковых или разных структур) в одном корпусе;
  • лямбда-диоды – сочетание двух полевых триодов, образующих участок с отрицательным сопротивлением;
  • конструкции, в которых полевой триод с изолированным затвором управляет биполярным триодом (применяются для управления электромоторами).

Комбинированные транзисторы – это, по сути, элементарная микросхема в одном корпусе.

Как работает транзистор (картинка с анимацией – видео)

Итак, теперь непосредственно о насущном. То есть о том, ради чего мы собственно и начали эту статью.

Самое сложное, что нам придется вам объяснить, так это то, что как раз и скрыто от глаз человека. Ведь движение тока в проводнике, в различного рода проводимости кристаллах, не посмотришь и не увидишь. Именно поэтому необходимо иметь большую фантазию и очень наглядное пособие, чтобы довести до вас принцип работы транзистора.

Есть и еще одно «но». Человек всегда привык строить какие-то эквивалентные системы, если непосредственно изучаемая система не дает ему полного представления, а самое главное наглядного примера о том, как же все-таки все устроено. Так и в нашем случае, взгляните на картинку…

Работа транзистора представлена в виде канала с управляемой средой, даже здесь два канала. В качестве каналов выступают контакты транзистора, а управляемой средой является ток. Управляя запорным клапаном на базе или затворе (маленький канал) мы тем самым открываем и большой канал, между эмиттером и коллектором или стоком и истоком. Именно этот большой канал и является нашей целью управления. Открывая маленький канал, мы открываем и большой! Вот главное правило работы транзистора. По-другому не бывает, по крайней мере, в нормальных режимах работы транзистора без пробоев. Управляющий клапан на базе, то есть малый канал открывается первым, тем самым провоцируя и открывание большого канала.

Не знаем, нужны ли вам другие описания почему именно так?

Если кратко, то потому что есть зоны запирания, есть сопротивления этих зон и изменения сопротивления в зависимости от потенциала, подаваемого на них. Конечно это не описывает особенностей работы транзистора полностью и подробно, но об этом мы вам и не обещали рассказать. Самое главное было рассказать о принципе срабатывания и показать это на наглядной картинке, что собственно мы и выполнили. Принцип работы в этом случае действителен для всех видов транзисторов о которых, мы упоминали в нашем предыдущем абзаце. А также, для того чтобы закрепить ваше визуально- ассоциативное мышление с реальной невидимой действительностью необходимо взглянуть и на нижний правый угол картинки.

На нем видно как в зависимости от пропуска тока, через контакты транзистора будут происходить и коммутации вокруг его выводов.

Схема подключения транзисторов npn pnp (полевых транзистор)

Теперь о том же самом, но на примере подключения транзистора в схеме. На входе имеется сигнал достаточный для свечения лампы (светодиода) даже с учетом сопротивления транзистора. Но если подать на управляющий вывод (затвор) запирающий потенциал, то сопротивление увеличиться и лампа погаснет.

* – гиф анимация описывает работу полевого транзистора, когда есть поле, которое и управляет проводимостью в элементе.

На самом деле это лишь один из примеров подключения транзистора. Вариаций его подключений великое множество. Здесь главное донести суть работы радиоэлемента, а не саму схему подключения.

Последнее о чем хотелось сказать в статье о принципах работы транзистора, так это о том, что база должна всегда оставаться чуть «зажата», то есть ограничена сопротивлением.

Это позволяет разграничить управляющий малый ток и большой управляемый. Если же убрать сопротивление, то ток будет течь по пути с наименьшим сопротивлением, то есть весь или преимущественно через базу… В этом случае теряется весь смысл транзистора, так как он ничем ни будет управлять, а будет просто пропускать через себя ток. При этом “большой” ток пойдет через базу и может еще и вывести его из строя, что нам совсем не нужно!

Из особенностей надо отметить несколько разные сферы применяемости транзисторов. NPN, PNP транзисторы способны открываться как бы постепенно, и быстродействие у них ниже. То есть они более подходят для аналоговых схем, а вот полевые срабатывают быстрее. При этом свойства статичного поля может быть использовано даже без подачи какого-либо напряжения на него, если это поле создать за счет подкладки, находящейся в зоне управления тоннелем по которому протекает ток. В итоге получается уже не транзистор, а ячейка памяти. Такие ячейки активно используются в современных SSD дисках.

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.

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.

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.

Сопутствующая информация

  • Биполярные переходные транзисторы

Вам, наверное, хорошо известно, что современная электротехника, да и вообще весь современный мир, неразрывно связана с устройствами, известными как транзисторы. Эти компоненты функционируют как переключатели включения/выключения и как усилители. Хотя полевые транзисторы в настоящее время доминируют в электронике, первоначальный транзистор был биполярным, и вскоре за этим устройством последовал первый биполярный транзистор.

0011 переход транзистор, или биполярный транзистор.

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

Обратите внимание, что цветные диаграммы PNP и NPN являются упрощениями, которые не отражают реальную физическую конфигурацию интегрированного -схема БЮТ.

 

NPN и PNP: почему важны PNP-транзисторы

По моему опыту, NPN-транзисторы находятся в центре внимания гораздо дольше, чем PNP-транзисторы. На ум приходят несколько причин для этого:

  • Поведение напряжения и тока NPN-транзистора (по крайней мере, на мой взгляд) значительно более интуитивно понятно.
  • Когда требуется схема переключателя или драйвера, NPN обеспечивают более простой интерфейс для цифровых выходных сигналов (таких как управляющий сигнал, генерируемый микроконтроллером).
  • NPN на самом деле лучше, чем PNP, во многих важных отношениях. Это привело к особенно доминирующему положению NPN, потому что BJT должны конкурировать с MOSFET, и команде BJT легче победить, когда она отправляет NPN в матч. Автор этого 2009 годаДокумент Калифорнийского университета в Беркли, Chenming Hu, доходит до того, что говорит, что из-за этой ситуации, т. Е. Более высокой производительности NPN и общего предпочтения полевых МОП-транзисторов, BJT «почти исключительно типа NPN».

Таким образом, мы не можем отрицать, что PNP менее распространены и, как правило, менее желательны, но это не значит, что мы должны их игнорировать. В оставшейся части этой статьи будут обсуждаться характеристики и приложения PNP.

Носители заряда: электрон или дырка

Как показано выше, эмиттер и коллектор PNP-транзистора формируются путем легирования p-типа. Это означает, что большинство носителей заряда в PNP являются дырками.

Этот факт может показаться не относящимся к практической инженерии, поскольку нам действительно все равно, какой тип носителя заряда используется, пока схема работает. Но оказывается, что мы не можем просто игнорировать проблему дырок и электронов, потому что дырки «медленнее», чем электроны. В частности, они имеют более низкую подвижность.

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

 

 

Как вы могли догадаться, более высокая подвижность электронов дает транзисторам NPN преимущество в скорости по сравнению с PNP. В приведенном выше документе Калифорнийского университета в Беркли указывается, что более высокая мобильность также приводит к более высокой крутизне, а более высокая крутизна означает более высокое усиление слабого сигнала. Но я не уверен в этом. Насколько я могу судить, мобильность оказывает существенное влияние только на крутизну MOSFET, а не на крутизну BJT. Если я ошибаюсь, сообщите мне об этом в разделе комментариев.

 

Производство микросхем NPN и PNP

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

Однако я нашел одно веское объяснение, и оно относится именно к технологии BiCMOS. В моем старом учебнике Седры и Смита («Микроэлектронные схемы») говорится, что «большинство процессов BiCMOS» не могли производить оптимизированные PNP-транзисторы. Разработчикам интегральных схем, работавшим с BiCMOS, по-видимому, приходилось довольствоваться неоптимизированными устройствами — или, может быть, лучше было бы их описать «совершенно посредственными». В книге указано, что β был около 10, а высокочастотные характеристики были менее чем впечатляющими; устройства BiCMOS NPN, напротив, имели β от 50 до 100 и могли использоваться с частотами вплоть до гигагерцового диапазона.

 

Реализация PNP-транзисторов

Принцип работы PNP такой же, как и у NPN, но полярность меняется на противоположную, что иногда приводит к неудобным конфигурациям схем.

  • Ток течет от эмиттера к базе; эмиттер должен быть на ~ 0,6 В выше базы, чтобы смещать переход база-эмиттер в прямом направлении.
  • Из коллектора течет ток, а напряжение коллектора ниже напряжения эмиттера.
  • Конфигурация с общим эмиттером, интуитивно понятная и понятная для NPN, становится немного странной для PNP, поскольку «общий» эмиттер подключается не к земле, а к положительной шине питания.

 

Применение для транзисторных схем PNP

Моя цель здесь не в том, чтобы перечислить все схемы, в которых можно использовать транзистор PNP. На самом деле это было бы невозможно, поскольку PNP можно использовать бесчисленным множеством 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 транзистор PNP в действии.

  • Токовое зеркало верхнего плеча или активная нагрузка (например, используемая в моей статье о запасе по коэффициенту усиления и запасу по фазе).

 

 

  • 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 регулятору значительно более низкое падение напряжения, но также увеличивает ток покоя (дополнительную информацию см. в этом примечании к приложению).
  • Приложения драйвера, в которых одна сторона нагрузки заземлена. Эмиттер ПНП подключен к напряжению возбуждения, а другая сторона нагрузки подключена к коллектору. Эта конфигурация называется переключателем верхнего плеча; эта ветка форума AAC дает вам пример и может включать полезное обсуждение.

 

Заключение

Мы изучили определяющие характеристики PNP-транзисторов, а также увидели, почему NPN часто предпочитают. Не стесняйтесь оставлять комментарии, если у вас есть другой пример схемы или приложения, в котором обычно используются PNP вместо NPN.

Что такое транзистор PNP и его типы.

star_borderПодписаться на статью

EmmaAshely

1star_border 0вопрос_ответ 1thumb_up

Ваша следующая статья

 

Дэйв из DesignSpark

Как вы относитесь к этой статье? Помогите нам предоставить лучший контент для вас.

Дэйв из DesignSpark

Спасибо! Ваш отзыв получен.

Дэйв из DesignSpark

Не удалось отправить отзыв.

Повторите попытку позже.

Дэйв из DesignSpark

Что вы думаете об этой статье?

Определение:

Транзистор PNP представляет собой тип транзистора, в котором один материал n-типа легирован двумя материалами p-типа. Это устройство, которое управляется током. И эмиттерный, и коллекторный токи контролировались небольшим током базы. Два кварцевых диода соединены встречно-параллельно в PNP-транзисторе. Диод эмиттер-база расположен слева от диода, а диод коллектор-база расположен справа.

Ток в отверстии состоит из большинства носителей транзисторов PNP. Ток внутри транзистора создается движением дырок, а ток в выводах транзистора создается потоком электронов. Когда через базу PNP-транзистора протекает небольшой ток, он включается. Ток в транзисторе PNP течет от эмиттера к коллектору.

Напряжение, необходимое для эмиттера, коллектора и базы транзистора, обозначается буквой PNP-транзистора. По сравнению с эмиттером и коллектором база PNP-транзистора всегда была отрицательной. Электроны в транзисторе PNP берутся с базовой клеммы. Ток, поступающий в базу, усиливается до того, как достигнет концов коллектора.

Обозначение транзистора PNP:

Транзистор PNP обозначается буквами PNP. На приведенной ниже диаграмме изображен символ PNP-транзистора. В транзисторе PNP ток течет от эмиттера к коллектору, как показано стрелкой, направленной внутрь.

Конструкция PNP-транзистора:

Структура PNP-транзистора показана на схеме ниже. Эмиттерный и базовый переходы смещены в прямом направлении, а коллекторный и базовый переходы смещены в обратном направлении. Эмиттер, смещенный в прямом направлении, притягивает электроны к батарее, в результате чего ток течет от эмиттера к коллектору.

Легированные полупроводники находятся в трех секциях транзистора. С одной стороны эмиттер, с другой коллектор. Основание относится к области в середине. Три компонента транзистора подробно описаны ниже.

Излучатель:

Задача излучателя — поставлять носители заряда в приемник. По сравнению с базой эмиттер всегда смещен в прямом направлении, чтобы обеспечить большое количество носителей заряда.

База:

Базой транзистора является секция в середине, которая образует два PN-перехода между эмиттером и коллектором. Переход база-эмиттер смещен в прямом направлении, что позволяет цепи эмиттера иметь низкое сопротивление. Из-за обратного смещения перехода база-коллектор цепь коллектора имеет большое сопротивление.

Коллектор:

Коллектор — это секция на противоположной стороне эмиттера, которая собирает заряды. Когда дело доходит до коллекционирования, коллекционер всегда склоняется в противоположную сторону.

Транзистор эквивалентен двум диодам, поскольку имеет два PN-перехода. Диод эмиттер-база или эмиттерный диод — это название перехода между эмиттером и базой. Переход между коллектором и базой называется диодом коллектор-база или коллекторным диодом.

Работа PNP-транзистора:

Поскольку переходы эмиттера и базы смещены в прямом направлении, эмиттер выталкивает отверстия в области базы. Эмиттерный ток состоит из этих дырок. Эти электроны объединились с электронами, когда они переместились в полупроводниковый материал или основу N-типа. База транзистора тонкая и не имеет большого количества легирования. В результате лишь несколько дырок объединяются с электронами, а остальные дырки перемещаются в слой объемного заряда коллектора. В результате развивается базовый ток.

Обратное смещение используется для соединения области коллектор-база. Коллектор собирает или притягивает дырки, которые собираются вокруг обедненной области, когда они подвергались воздействию отрицательной полярности. В результате этого возникает коллекторный ток. Ток коллектора IC пропускает весь ток эмиттера.

Кривые и режимы работы транзисторов:

Режимы работы, используемые для переключения приложений, можно разделить на четыре категории в зависимости от смещения внутренних диодов транзистора. Области отсечки, активные области, области насыщения и пробоя — это разные режимы работы.

Активный режим:

Транзистор часто используется в качестве усилителя тока в этом режиме работы. Два диода транзистора смещены в противоположных направлениях, то есть 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 в транзисторе смещены в обратном направлении. Говорят, что транзистор находится в выключенном состоянии, потому что в этом режиме ток не течет ни в каком направлении.

Режим насыщения:

В этом режиме работы оба диода в транзисторах смещены в прямом направлении. В этом режиме ток свободно течет от коллектора к эмиттеру. Это происходит, когда напряжение на переходе база-эмиттер высокое. Состояние ON называется этим режимом.

Режим пробоя:

Когда напряжение коллектора превышает установленные пределы, диод коллектора разрушается, а ток коллектора резко возрастает до опасного уровня. В результате транзистор в области пробоя не должен работать. Например, в 2Н3904, если напряжение коллектора превышает 40В, сразу начинается область пробоя, вызывающая повреждение схемы транзистора.

Применение:

  1. Они используются в схемах усиления.
  2. Во встроенных проектах транзисторы используются в качестве переключателя, а благодаря быстрому переключению они также используются для генерации ШИМ-сигналов.
  3. Используются парные схемы
  4. Darlington (многотранзисторная конфигурация).
  5. В электродвигателях транзисторы PNP используются для управления потоком тока.
  6. В схемах с согласованной парой PNP-транзисторы используются для генерации спорной и одновременной мощности.

Преимущества транзистора PNP:

Ниже приведены некоторые преимущества транзисторов PNP:

  1. Для источника тока используются транзисторы PNP.
  2. Поскольку он генерирует сигнал, относящийся к отрицательной шине питания, это упрощает конструкцию схемы.
  3. По сравнению с транзисторами NPN они производят меньше шума.
  4. Он меньше других транзисторов и может использоваться в интегральных схемах, как и другие.

Хотите продолжить чтение статей из DesignSpark?

Станьте участником, чтобы бесплатно получить неограниченный доступ ко всему контенту DesignSpark!

Зарегистрируйтесь, чтобы стать участником

Уже являетесь участником DesignSpark? Логин

Поделиться этой записью

thumb_upМне нравится star_borderПодписаться на статью

Привет, я студент электротехнического факультета. Сейчас работаю в магазине электроники. Я работаю там на электрических компонентах. Там я узнаю много полезных практических концепций. С другой стороны, я даю онлайн-обучение некоторым старшеклассникам. Я люблю электрические и электронные устройства и планирую получить степень магистра в области электроники.

Рекомендуемые статьи

Ваша следующая статья

 

Что такое транзистор PNP?

Каталог

.0275

Ⅰ Введение 

Ⅱ Что такое PNP-транзистор?

ⅲ Символ транзистора PNP

ⅳ PNP Transistor Construction

ⅴ How A PNP Transist

ⅴ How A PNP Transist

. How A PNP Transist

.

Ⅶ PNP Transistor Circuit

Ⅷ Applications of PNP Transistors

Ⅸ Benefits of PNP Transistors

Ⅹ How to Identify a PNP Transistor 

Ⅺ PNP и NPN транзистор

Ⅻ Часто задаваемые вопросы о PNP транзисторе

 

Ⅰ Введение

PNP-транзисторы – это транзисторы с биполярным соединением (BJT). Транзистор PNP имеет совершенно другую структуру, чем транзистор NPN. В транзисторной структуре PNP два диода с PN-переходом перевернуты относительно NPN-транзистора, так что два полупроводниковых материала , легированных P-типом, разделены тонким слоем N-типа. легированный полупроводниковый материал .

 

основных текущих носителей в PNP-транзисторе представляют собой дырок с, в то время как электроны являются неосновными текущими носителями . Полярность всех напряжений питания , подаваемых на PNP-транзистор, инвертируется. Ток погружает в базовый терминал в PNP . Поскольку PNP является управляемым током устройством, скромный базовый ток может регулировать огромный0267 ток эмиттер-коллектор .

 

Ⅱ Что такое PNP-транзистор?

PNP-транзисторы — это транзисторы, в которых один материал n-типа легирован двумя материалами p-типа . Это устройство, работающее от тока. Скромное количество тока базы регулировало как эмиттерный, так и коллекторный токи. В PNP-транзисторе два кварцевых диода соединены друг с другом. Диод эмиттер-база находится с левой стороны диода, а диод коллектор-база — с правой стороны диода.

 

большинство из носителей в PNP-транзисторах составляют ток в отверстии . Движение отверстия внутри транзистора генерирует ток, в то время как поток электронов в выводах транзистора генерирует ток. Транзистор PNP включается, когда через его базу протекает небольшой ток. В транзисторе PNP ток проходит от эмиттера к коллектору.

 

Буква PNP-транзистора указывает на напряжение, необходимое для эмиттера, коллектора и базы транзистора. База PNP-транзистора всегда была отрицательной по отношению к эмиттеру и коллектору. В PNP-транзисторе электроны берутся из базы вывода . Не доходя до конца коллектора, электричество , поступающее в базу, усиливается.

 

Ⅲ Обозначение транзистора PNP

Буквы PNP означают ПНП-транзистор . Символ PNP-транзистора показан на диаграмме ниже. Ток течет от эмиттера к коллектору в транзисторе PNP, как показано стрелкой, направленной внутрь.

ПНП Транзисторный символ

PNP Транзистор Строительство

Диаграмма ниже. Эмиттерный и базовый переходы смещены вперед, тогда как коллектор и 9Базовые соединения 0267 смещены в обратном направлении. Электроны притягиваются к батарее эмиттером, смещенным в прямом направлении, в результате чего ток течет от эмиттера к коллектору.

 

Легированные полупроводники можно найти в трех разных частях транзистора. С одной стороны находится эмиттер, а с другой коллектор. Термин «база» относится к области в центре. Три компонента транзистора подробно описаны ниже.

 

Конструкция транзистора PNP

 

Излучатель

В обязанности излучателя входит обеспечение заряда носителей приемника. Для подачи большого количества носителей заряда эмиттер постоянно смещен в прямом направлении по сравнению с базой.

 

База

База транзистора — это часть в средней части , соединяющая эмиттер и коллектор через два PN-перехода. Потому что переход база-эмиттер смещен в прямом направлении, цепь эмиттера имеет низкое сопротивление. Коллекторная цепь имеет высокое сопротивление из-за обратного смещения перехода база-коллектор.

 

Коллектор

Коллектор — это часть эмиттера на противоположной стороне, которая собирает заряды. Коллекционер всегда предубежден в противоположном направлении, когда дело доходит до коллекционирования.

 

Поскольку он имеет два PN-перехода, транзистор сравним с двумя диоды . Переход между эмиттером и базой называется диодом эмиттер-база или эмиттерным диодом. Диод коллектор-база, также известный как коллекторный диод, представляет собой соединение между коллектором и базой.

 

Ⅴ Как работает PNP-транзистор

Клемма источника напряжения (VEBpositive) подключена к эмиттеру (P-тип), а отрицательная клемма подключена к базовой клемме (N-тип). В результате переход эмиттер-база смещен вперед.

 

Кроме того, положительная клемма источника напряжения (VCB) соединена с базовой клеммой (N-тип), а отрицательная клемма подключена к коллекторной клемме (P-тип). В результате переход коллектор-база смещен в обратном направлении.

 

Как работает PNP-транзистор

 

Поскольку он подключен с прямым смещением, область обеднения на переходе эмиттер-база сужается в результате такого рода смещения. Поскольку переход коллектор-база имеет обратное смещение, зона истощения в переходе коллектор-база довольно велика.

 

Переход эмиттер-база смещен вперед. В результате значительное количество 90 267 дырок 90 268 s из эмиттера проходят через обедненную область и попадают в Базу. При этом лишь несколько электронов достигают эмиттера от базы и рекомбинируют с дыркой с.

 

Количество электронов, присутствующих в слое Base , равно количеству дырок, потерянных в эмиттере. Однако количество электронов в базе относительно невелико из-за факт что это очень слабо легированная и тонкая область. В результате практически все эмиттерные отверстия пересекут зону истощения и проникнут в базовый слой .

 

Ток будет течь через переход Эмиттер-База из-за  перемещения отверстий. Этот ток называется током эмиттера (IE). Для протекания тока эмиттера дырки являются преобладающими носителями заряда .

 

оставшихся отверстий , которые не рекомбинируют с электронами в Базе, отправятся в Коллектор. Из-за перфорации ток коллектора (IC) проходит через область коллектор-основание.

 

Ⅵ Конфигурация транзистора PNP

(Примечание: для транзистора PNP стрелка представляет эмиттер и типичный ток, «in») напряжения NPN-транзистора. Транзистор PNP имеет характеристики, очень похожие на характеристики своих биполярных собратьев NPN, за исключением того, что полярность (или смещение) направления тока и напряжения меняются местами для любой из трех возможных конфигураций, обсуждавшихся в первом руководстве, Common Base 9.0267 Общий эмиттер и общий коллектор.

 

Поскольку клемма базы PNP-транзистора всегда смещена отрицательно ( относительно к эмиттеру), напряжение между базой и эмиттером (VBE) теперь отрицательное на базе и положительное на эмиттере.

 

Кроме того, напряжение питания эмиттера положительно по отношению к коллектору ( VCE ). В результате, чтобы PNP-транзистор работал, эмиттер всегда должен быть более положительным, чем база и коллектор.

 

Подключение транзистора PNP

 

Как показано, источники напряжения подключены к транзистору PNP. На этот раз эмиттер подключен к напряжению питания V CC через нагрузочный резистор R L , ограничивающий максимальный ток, протекающий через устройство, подключенное к клемме коллектора. Базовое напряжение V B смещено отрицательно по отношению к эмиттеру и подключено к базовому резистору R B , который снова используется для ограничения максимального базового тока.

 

Для того чтобы ток базы протекал в PNP-транзисторе, база должна быть более отрицательной, чем эмиттер (ток должен выходить из базы) примерно на 0,7 вольта для кремниевого устройства или 0,3 вольта для германиевого устройства, с формулы, используемые для расчета базового резистора , тока базы или тока коллектора, аналогичны формулам, используемым для эквивалентного NPN-транзистора, и приведены как.

 

I C  = I E  -I B

I C  = β·I B

I B  = I C  / β

 

The basic Разница между транзисторами NPN и PNP заключается в правильном смещении транзисторных переходов, поскольку полярности тока и напряжения всегда противоположны друг другу. Итак, в вышеупомянутой схеме Ic = Ie — Ib, так как ток должен уйти с Базы.

 

В общем, транзисторы PNP могут заменить транзисторы NPN в большинстве электронных схем; основное отличие заключается в полярности направлений напряжения и тока.

 

Ⅶ PNP-транзисторная схема

напряжения и токи полярности (то есть для транзистора PNP электронный ток течет от базы и коллектора к батарее). Для определения рабочих точек PNP-транзисторов можно провести ту же линию динамической нагрузки на ВАХ.

 

Ⅷ Применение PNP-транзисторов
  • PNP-транзисторы используются в качестве источника тока, т. е. ток течет из коллектора.
  • В качестве переключателей используются транзисторы
  • PNP.
  • Используются в усилительных цепях.
  • Транзисторы
  • PNP используются, когда нам нужно что-то отключить нажатием кнопки. то есть аварийное отключение.
  • Используется в парных цепях Дарлингтона.
  • Используется в схемах с согласованными парами для обеспечения непрерывной мощности.
  • Используется в тяжелых двигателях для управления потоком тока.
  • Используется в робототехнике.

 

Ⅸ Преимущества PNP-транзисторов
  • Для источника тока используются PNP-транзисторы.
  • Поскольку он генерирует сигнал, относящийся к отрицательной шине питания, это упрощает конструкцию схемы.
  • По сравнению с транзисторами NPN они производят меньше шума.
  • Он меньше других транзисторов и может использоваться в интегральных схемах, как и другие.

 

Ⅹ Как идентифицировать PNP-транзистор 

PNP-транзисторы обычно идентифицируются по их структуре. При сравнении структур транзисторов NPN и PNP мы видим различные несоответствия. Другой способ распознать PNP-транзистор заключается в том, что он обычно находится в выключенном состоянии при положительном напряжении и во включенном состоянии при небольшом выходном токе и отрицательном напряжении на его базе по отношению к эмиттеру. Однако, чтобы идентифицировать их наиболее эффективно, мы используем другой метод, который включает в себя вычисление сопротивления между тремя выводами, такими как база, эмиттер и коллектор.

 

Для распознавания транзисторов NPN и PNP у нас есть несколько стандартных значений сопротивления. Каждая пара клемм должна быть проверена на значения сопротивления в обоих направлениях, всего будет проведено шесть испытаний. Этот метод весьма удобен для быстрой идентификации транзистора PNP. Теперь мы можем наблюдать, как работает каждая пара терминалов.

 

Клеммы для эмиттера-базы

Область эмиттер-база работает как диод, но проводит ток только в одном направлении.

 

Клеммы для коллектора-базы

Область коллектор-база также работает как диод, проводящий ток только в одном направлении.

 

Клеммы для эмиттер-коллектор

Зона эмиттер-коллектор выглядит как диод, но он не проводит ток ни в каком направлении.

 

Давайте теперь посмотрим на таблицу значений сопротивления, чтобы идентифицировать транзисторы NPN и PNP, как показано в таблице ниже.

 

Между клеммами транзисторов ПНП НПН
Коллектор Излучатель Р ВЫСОКИЙ Р ВЫСОКИЙ
Коллектор База R Низкий Р ВЫСОКИЙ
Излучатель Коллектор Р ВЫСОКИЙ Р ВЫСОКИЙ
Излучатель База R Низкий Р ВЫСОКИЙ
Основание Коллектор Р ВЫСОКИЙ R Низкий
Основание Излучатель Р ВЫСОКИЙ Р Низкий

 

Тогда мы можем определить PNP-транзистор как обычно «ВЫКЛЮЧЕННЫЙ», но скромный выходной ток и отрицательное напряжение на его базе (B) относительно его эмиттера (E) включит его, что позволит большой ток эмиттер-коллектор течь. Когда Ve существенно больше, чем Vc, транзисторы PNP проводят ток.

 

Другими словами, биполярный PNP-транзистор будет работать только в том случае, если и база, и коллектор поляризованы против эмиттера.

 

Ⅺ PNP и NPN-транзистор

В следующей таблице приведены основные различия между PNP-транзисторами и NPN-транзисторами:

  ПНП-транзистор Транзистор NPN
Структура Имеет один полупроводник N-типа и два P-типа. Имеет два полупроводника N-типа и один P-тип.
Направление тока Ток будет течь через эмиттер к коллектору. Ток будет течь через коллектор к эмиттеру.
Мажоритарный носитель заряда Отверстия Электрон
Миноритарный носитель заряда Электроны Отверстия
Время переключения Медленнее Быстрее
Смещение соединения Переход эмиттер-база находится в обратном смещении, а переход коллектор-база в прямом смещении. Переход эмиттер-база находится в прямом смещении, а переход коллектор-база в обратном смещении.
Напряжение коллектор-эмиттер Отрицательный Положительный
Стрела излучателя Указано в Указан

 

Ⅻ Часто задаваемые вопросы о транзисторах PNP

1. Где используются транзисторы PNP?

В схемах усиления используются транзисторы PNP. В парных схемах Дарлингтона используются PNP-транзисторы. Роботизированные приложения используют транзисторы PNP. Транзисторы PNP используются для управления потоком тока в приложениях большой мощности.

 

2. Как можно управлять транзистором PNP?

Для начала, чтобы включить PNP-транзистор, напряжение на базе должно быть ниже напряжения на эмиттере. Обычно в такой базовой схеме эмиттер подключается к плюсу вашего источника питания. Таким образом, вы можете сказать, какое напряжение находится на эмиттере.

 

3. Как включается транзистор PNP?

Значения терминального сопротивления PNP- и NPN-транзисторов

 

Тогда мы можем определить PNP-транзистор как обычно «ВЫКЛЮЧЕННЫЙ», но скромный выходной ток и отрицательное напряжение на его базе (B) по отношению к его эмиттеру (E) включит его, позволяя протекать большому току эмиттер-коллектор.

 

4. Можно ли заменить PNP на NPN?

Если вы помните одно простое правило, вы можете использовать транзисторы NPN и PNP взаимозаменяемо. Биполярный транзистор фактически представляет собой два диода, соединенных спина к спине, при этом база служит общим соединением.

 

5. Как работает соединение PNP?

Транзистор PNP представляет собой транзистор с биполярным переходом , состоящий из полупроводника N-типа, зажатого между двумя полупроводниками P-типа. Транзистор PNP имеет три вывода: коллектор (C), эмиттер (E) и базу (B) (B). PNP-транзистор работает аналогично двум диодам с PN-переходом, соединенным встречно-параллельно.

 

Лучшие продажи диода

Фото Деталь Компания Описание Цена (долл. США)

Альтернативные модели

Деталь Сравнить Производители Категория Описание

Заказ и качество

Изображение Произв. Деталь № Компания Описание Пакет ПДФ Кол-во Цена (долл. США)

Поделиться

Введение в PNP-транзистор — инженерные проекты

Сегодня я собираюсь раскрыть подробности введения в PNP-транзистор, который относится к категории транзисторов с биполярным переходом и в основном используется для целей усиления и переключения.

Привет друзья! Надеюсь, у тебя все отлично. Я вернулся, чтобы дать 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 раскрыть подробности о Введение в PNP-транзистор , который относится к категории транзисторов с биполярным переходом и имеет три слоя, то есть два слоя с примесью P и один слой с примесью N, где существует слой с примесью N. между двумя P-легированными слоями. Основная функция: Малый ток на одной клемме используется для управления большим током на других клеммах. Основные носители заряда:   отверстий Эти транзисторы NPN и PNP имеют свои преимущества, основанные на характере электронного проекта, однако транзисторы NPN всегда считаются предпочтительнее транзисторов PNP из-за их быстрого отклика из-за подвижности электронов, в то время как транзисторы PNP не являются предпочтительными для целей усиления и переключения. потому что проводимость через подвижность дырок считается менее полезной и выгодной по сравнению с подвижностью электронов. В этом уроке я расскажу обо всем, что связано с этим PNP-транзистором, т. е. о том, что он делает, принципиальная схема, области применения и все, что вам нужно знать. Давайте погрузимся и узнаем, что это такое и как это используется для выполнения электронных проектов.

Введение в PNP-транзистор
  • PNP-транзистор представляет собой тип биполярного транзистора, используемого для усиления и переключения, а также для разработки дополнительного выходного каскада в сочетании с NPN-транзистором.
  • Он поставляется с тремя клеммами, называемыми эмиттером, базой и коллектором, где небольшой ток на базовой клемме используется для управления большим током на других клеммах.
  • Это токоуправляемое устройство, также известное как 9.0011 приемник устройство, в котором ток поступает в базовую клемму, а ток течет из коллектора.
  • В отличие от NPN-транзистора, в этом PNP-транзисторе ток течет от эмиттера к коллектору, а дырки действуют как основные носители заряда.
  • Этот транзистор имеет те же характеристики, что и NPN-транзистор, но есть некоторые исключения. В случае транзистора PNP все полярности напряжения и направления тока будут обратными по сравнению с транзистором NPN. Транзистор PNP пропускает ток через свою базу, в то время как транзистор NPN пропускает ток через свою базовую клемму.
  • Транзисторы NPN и PNP представляют собой устройства, управляемые током, в которых проводимость осуществляется обоими носителями заряда, т. е. электронами и дырками, но в случае NPN-транзисторов основными носителями заряда являются электроны. В то время как в случае PNP-транзистора основными носителями заряда являются дырки.
  • Транзистор PNP представляет собой комбинацию диодов, соединенных спиной к спине со стороны катода.
Конструкция
  • Этот PNP-транзистор состоит из двух слоев, легированных P, и одного слоя, легированного N, где слой, легированный N, представляет собой базу транзистора, а другие слои, легированные P, представляют эмиттер и коллектор соответственно.
  • База транзистора более отрицательна, чем вывод эмиттера.
  • Все три вывода PNP-транзистора отличаются концентрацией легирования и размером.
  • Эмиттер сильно легирован и обеспечивает 100% ток транзистора, в то время как база слегка легирована, что отвечает за работу транзистора и контролирует количество отверстий в случае PNP-транзистора.
  • В то время как коллектор слегка легирован и имеет больший размер по сравнению с двумя другими клеммами и собирает количество отверстий.
Принципиальная схема
  • На следующем рисунке показана принципиальная схема транзистора PNP.
  • В транзисторе PNP напряжение источника подается на клемму эмиттера (вместо клеммы коллектора в случае транзистора NPN) и применяется нагрузочный резистор, который используется для сопротивления току на клемме коллектора.
  • Аналогичным образом к клеммам базы подается напряжение смещения, и к этой клемме подключается базовый резистор, чтобы ограничить ток, протекающий через эту клемму.
  • Эмиттер подключен к положительному напряжению, а база подключена к отрицательному напряжению.
Рабочий
  • Подобно NPN-транзистору, PNP-транзистор имеет два pn-перехода: переход эмиттер-база и переход коллектор-база.
  • Переход эмиттер-база смещен в прямом направлении и имеет низкое сопротивление, а переход коллектор-база смещен в обратном направлении и имеет высокое сопротивление. Шаги и процесс, необходимые для того, чтобы сделать эти переходы смещенными в прямом и обратном направлении, отличаются от NPN-транзисторов.
  • Переход эмиттер-база будет смещен в прямом направлении, когда база отрицательна по отношению к эмиттеру, а напряжение на стороне базы на 0,7 В меньше, чем напряжение на стороне эмиттера.
  • Аналогично, переход эмиттер-база смещен в обратном направлении, когда приложенное напряжение коллектора отрицательное. В случае транзистора PNP напряжение на эмиттере намного больше, чем на коллекторе.
  • Для проведения транзистора PNP напряжение эмиттера должно быть более положительным по сравнению с базой и коллектором.
  • Транзистор включается при протекании небольшого тока от эмиттера к выводу базы.
  • В транзисторах PNP эмиттер испускает дырки по сравнению с NPN, где эмиттер испускает электроны.
  • Когда к клемме базы подается надлежащее напряжение смещения, она смещается, и дырки, присутствующие на клемме эмиттера, перемещаются к клемме базы, где они объединяются с электронами, присутствующими на этой клемме. Это генерирует небольшой ток на базовой клемме.
  • База очень тонкая, поэтому базе очень трудно принять все дырки, инжектированные эмиттером, в результате большинство дырок выходят из клеммы базы и входят в клемму коллектора.
Согласованный переключатель
  • Комбинация транзистора PNP с транзистором NPN используется для проектирования и разработки схем усилителя мощности. Усилители мощности B являются отличным примером схем этих усилителей, в которых транзисторы PNP и NPN объединены вместе для создания цикла высокого усиления.
  • Пара транзисторов NPN и PNP, используемая в усилителях класса B, называется комплементарным или согласованным переключателем, где транзистор PNP проводит отрицательный полупериод, а транзистор NPN проводит положительный полупериод транзистора.
  • Этот процесс используется для создания необходимой мощности для громкоговорителя в обоих направлениях. Результирующая мощность генерируется при очень высоком выходном токе, который затем поровну распределяется между согласованным переключателем, состоящим из транзисторов NPN и PNP.
Кривая выходных характеристик
  • Кривая выходных характеристик транзистора PNP выглядит идентично кривой транзистора NPN, но есть одно исключение: она повернута на 180 градусов.
  • Та же самая линия нагрузки проведена на характеристической кривой, которую мы нарисовали в случае NPN-транзистора, в которой указаны рабочие точки транзистора.
  • На следующем рисунке показана кривая характеристик PNP-транзистора, которая построена между выходным током и напряжением коллектор-эмиттер и повернута на 180 градусов, когда направление тока и полярность напряжения меняются местами. Напряжение питания становится отрицательным для транзистора PNP.
  • Значение коэффициента усиления по току (альфа, бета) значительно меньше в транзисторе PNP по сравнению с транзистором NPN. Мы можем рассчитать бета-значение из следующего уравнения;
Разница между транзисторами PNP и NPN
  • Транзистор PNP известен как приемное устройство, а транзистор NPN известен как устройство-источник.
  • Основное различие между транзисторами PNP и NPN заключается в правильном смещении базовой клеммы, где направление тока и полярность напряжения всегда противоположны друг другу.
  • В транзисторе PNP основными носителями являются дырки, а в транзисторе NPN основными носителями являются электроны.
  • Напряжение эмиттера сделано более положительным по сравнению с базой и коллектором в транзисторе PNP. В то время как напряжение коллектора сделано более положительным по сравнению с базой и эмиттером в случае транзистора NPN.
  • Транзистор PNP будет считаться включенным, если ток на клемме базы отсутствует. Транзистор NPN будет считаться включенным, когда на базовой клемме присутствует достаточный ток.
  • В транзисторе PNP ток течет от эмиттера к коллектору, а в случае транзистора NPN ток течет от коллектора к эмиттеру.
  • База положительна в случае NPN-транзистора и отрицательна в PNP-транзисторе.
  • Когда к клемме базы приложено достаточное напряжение, она смещается в случае клеммы NPN, в то время как в случае транзистора PNP для срабатывания транзистора необходимо приложить отрицательное напряжение на 0,7 В меньше, чем напряжение эмиттера.
Применение
  • Этот транзистор используется в качестве переключателя для электронных сигналов.
  • Используется в усилительных схемах.
  • Используется как согласованный переключатель в сочетании с NPN-транзистором для выработки постоянной мощности.
  • Протекание тока с участием тяжелых двигателей использует эти транзисторы.
  • Используется в робототехнике, где требуется отвод тока.

Это все на сегодня. Я надеюсь, что вы нашли эту статью полезной. Если вы не уверены или у вас есть какие-либо вопросы, вы можете задать их мне в разделе комментариев ниже. Я хотел бы помочь вам в любом случае я могу. Вы можете добавить что-нибудь ценное, связанное с этим транзистором. Спасибо за прочтение статьи.

JLBCB — прототип 10 печатных плат за 2 доллара США (любой цвет) Китайское крупное предприятие по производству прототипов печатных плат, более 600 000 клиентов и онлайн-заказ Повседневная Как получить денежный купон PCB от JLPCB: https://bit.ly/2GMCH9w

Теги:

введение в транзистор pnp, работа транзистора pnp, принципиальная схема транзистора pnp, применение транзистора pnp, бджт, пнп,

-Автор сайта

седзаиннасир Я Сайед Заин Насир, основатель The Engineering Projects (TEP). я программист с 2009 года, до этого я просто искал вещи, делал небольшие проекты, а теперь делюсь своим знания через эту платформу. Я также работаю фрилансером и сделал много проектов, связанных с программирование и электрические схемы. Мой профиль Google+Подписаться Присоединиться

9 фактов о PNP-транзисторах: схема, работа, области применения, недостатки

В этой статье будет подробно рассмотрен один из них, а именно PNP.

  • Определение PNP-транзистора
  • Обозначение PNP-транзистора
  • Diagram
  • Configuration
  • Working Principle
  • Applications
  • Advantages-Disadvantages
  • PNP Transistor as a Switch
  • PNP vs NPN Transistor

PNP Transistor Definition

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

Схема транзистора PNP:

Транзистор состоит из трех разделов-

  • E-Emitter
  • B-база
  • C-Collector

на субъекте работы трех терминалов PNP Transpist.

  • Эмиттер используется для подачи носителей заряда в коллектор через зону Базы.
  • Область коллектора собирает большую часть носителей заряда, испускаемых эмиттером.
  • База, используемая для управления количеством тока, проходящего через эмиттер к коллектору.
  • Обозначение транзистора PNP

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

    Средний слой (тип N) называется клеммой B-Base. Левосторонний слой P-типа работает как клемма E-Emitter, а правосторонний слой P-типа известен как клемма C-Коллектора.

    Транзистор PNP

    В конструкции транзистора 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 два типа диодов. Это соответственно P-N и N-P диоды. Эти диоды с PN-переходом называются переходом коллектор-база или CB-переход и переход база-эмиттер или BE-переход.

    В полупроводниковом материале P-типа носителями заряда в основном являются дырки. Итак, в этом транзисторе образование тока происходит только за счет движения дырок.

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

    Обычно в полупроводнике N-типа имеется значительно большее количество свободных электронов. Но ширина среднего слоя в этом случае уже и слабо легирована.

    Подключение транзистора, изображение предоставлено – С. Бланк, PNP-транзистор, CC BY-SA 4.0

    PNP-транзистор. Принцип работы

    Пересечение эмиттер-база связано со смещением направления. Кроме того, плюсовая клемма источника напряжения (V CB ) соединена со всеми базовыми клеммами (N-тип), а минусовая клемма связана со всеми коллекторными клеммами (P-тип). Следовательно, пересечение коллектор-база связано с обратным смещением.

    В результате этого смещения область истощения на стыке E-B меньше, поскольку она связана со смещением вперед. Несмотря на то, что переход CB находится в обратном смещении, область истощения на переходе коллектор-основание достаточно широка. Переход E-B смещен в прямом направлении. Следовательно, больше дырок перемещается от эмиттеров через область истощения и действует как вход в базу. В то же время не так много электронов переносится эмиттером в базу и рекомбинирует с дырками.

    Но количество электронов в основании минимально, так как это менее легированная и узкая область. Следовательно, почти все дыры эмиттерных регионов пройдут через обедненную область и перенесутся в базовые регионы.

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

    Транзисторная схема PNP

    Транзисторная схема PNP

    Когда транзистор PNP соединен с источниками напряжения, ток базы будет проходить через транзистор. Даже небольшое количество присутствующей базы контролирует циркуляцию большого количества тока через эмиттер к коллектору, при этом напряжение на базе больше, чем напряжение на эмиттере.

    Когда V B базовое напряжение не равно -ve по сравнению с V E напряжение эмиттера, ток не может проходить внутри цепи. Значит, необходимо обеспечить подачу напряжения в обратном смещении > 0,72 Вольта.

    В цепь включены резисторы R L и R B . Это ограничивает прохождение тока через максимально возможную высоту транзистора.

    Напряжение эмиттера В EB на входе. Здесь ток эмиттера (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 1 % от общего тока I 3 B09 , поэтому I B ничтожно мало.

    Преимущества PNP-транзистора

    • Небольшой размер и возможность использования в составе интегральной схемы.
    • Сравнительно дешевая, долговечная и простая схема.
    • Доступны спонтанные действия
    • Низкое напряжение питания и меньшее выходное сопротивление.
    • Производят меньше шума, чем транзисторы NPN.

    Недостатки PNP-транзистора

    • Не подходит для работы в высокочастотных приложениях.
    • Работать медленно по сравнению с NPN.
    • Чувствительность к температуре и может быть повреждена во время теплового разгона.

    Транзисторы PNP Применение:

    • Транзисторы PNP применяются в качестве переключателей, т. е. аналоговых переключателей, аварийных кнопок и т. д. Они применяются, когда требуется аварийное отключение.
    • Эти типы транзисторов используются в схемах источников тока, т. е. за счет использования характеристик тока, вытекающего из коллектора.
    • Применяется в усилительных цепях.
    • Используются в парных цепях Дарлингтона.
    • Транзисторы типа P-N-P используются в тяжелых двигателях для управления потоком тока и в различных приложениях для проектирования роботов и микроконтроллеров.

    Транзистор PNP в качестве переключателя

    После включения переключателя ток проходит через цепь, а также ведет себя как замкнутая цепь. Транзистор представляет собой аналоговую схему на основе силовой электроники с переключающими характеристиками, которые могут функционировать как обычные переключатели.

    Как мы наблюдали при работе транзистора P-N-P, когда базовое напряжение не больше -ve, чем V E , ток не сможет проходить через цепь. Таким образом, V B составляет не менее 0,72 В при обратном смещении для работы транзистора.

    Таким образом, если V B равно 0 или > 0,72 В, ток не будет проходить и будет работать как разомкнутый переключатель.

    Транзистор PNP и NPN

    Транзистор PNP Транзистор NPN
    PNP означает транзисторы с положительным-отрицательным-положительным Транзистор NPN означает транзистор с отрицательным-положительным-отрицательным.
    PNP-транзистору 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 подключаться к коллектору. Транзистор NPN получает положительное напряжение на выводе коллектора. Этот +ve позволяет току течь от коллектора к эмиттеру.

    В случае транзистора PNP ток направлен от эмиттера к базе. Когда транзистор открыт, ток проходит через эмиттер к коллектору.  Когда ток подается от базы транзистора к эмиттеру в NPN-транзисторе, на базу транзистора подается положительное напряжение, а на эмиттер — отрицательное. Таким образом, ток течет в базу. Когда от базы к эмиттеру протекает достаточный ток, транзистор включается и направляет ток от коллектора к эмиттеру, а не от базы к эмиттеру.

    Чтобы узнать больше об электронике , нажмите здесь

    Транзистор PNP в качестве переключателя

    Используя PNP-транзистор в качестве переключателя, небольшой компонент может переключать большую нагрузку за несколько секунд. миллиампер

    Логические вентили и микроконтроллеры сами по себе могут управлять только небольшими нагрузками. Но иногда необходимо переключить нагрузку, для которой требуется больший ток, чем контролирующий компонент может поставить. В этом случае транзистор может использоваться в качестве переключателя для достижения требуемого усиления по току и напряжению. может быть достигнут.

    При использовании PNP-транзистора микроконтроллер должен потреблять только базовый ток. В зависимости от состояния переключения путь эмиттер-коллектор PNP-транзистора становится высоким импедансом или проводящим и, таким образом, может действовать как переключатель для нагрузки.

    Как транзистор заменяет переключатель и какие возможности он дает?

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

    Путь переключения можно очень точно контролировать 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 pnp-транзистор в качестве переключателя В режиме переключения транзистор работает в конфигурации с фиксированным смещением. Поэтому нагрузка всегда подключена к коллектору. транзистора. А так как ток вытекает из коллектора PNP-транзистора, транзистор включается направление тока перед нагрузкой, а не за нагрузкой.

    Таким образом, PNP-транзистор обеспечивает ток источника, а не стока, как у NPN-транзистора.

    На рис. 2 показана правильная и неправильная установка транзистора PNP и для сравнения правильное подключение транзистора NPN в качестве переключателя.

    Рисунок 2: Допустимые схемы и нерабочие схемы транзисторов в качестве переключателя


    Базовая схема PNP-транзистора в качестве переключателя

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

    Рисунок 3: Принципиальная схема транзистора pnp в качестве переключателя


    База должна иметь более низкий потенциал напряжения, чем эмиттер. Схема работает в соответствии со следующей простой таблицей состояний, в зависимости от входа V: SW :

    V SW = V cc = High: Транзистор high-Z
    V SW = GND = Low: Transistor conducting

    Tabelle 1: State Table PNP Transistor as a switch

    Basic circuit with parameters

    R L : Load resistor
    R B : Base reistor
    V EC : Emitter- collector- voltage
    V EB : Base diode voltage
    V RB : Base resistor voltage
    V SW : Control voltage
    V cc : Supply voltage
    GND: Ground
    I L : Ток нагрузки
    I B : Базовый ток

    Рисунок 4: Базовая схема с обозначением всех соответствующих параметров


    Расчеты

    Расчет значений компонентов и напряжений не представляет большой сложности. Но вам нужно из техпаспорта транзистора следующие параметры:

    V CEsat Saturation voltage
    I C max Max collector current
    h FE Current gain factor

    Tabelle 3: Benötigte Parameter aus дем Датенблатт

    Расчет напряжения В

    RL

    Сначала вычисляется напряжение V RL , которое падает на R L , когда транзистор находится в проводящем состоянии. Для этого нужно вычесть напряжение насыщения V ECSat , падающее на транзистор, от напряжения питания V cc .

    Рисунок 5: Формула для расчета напряжения V L на нагрузке


    Ток нагрузки I

    л

    Затем вычисляется коллекторный ток, который протекает через R L при включении транзистора. Для этого разделите V RL на сопротивление нагрузки R L для получения I L .

    Выдержит ли транзистор ток?

    Теперь проверьте, выдержит ли транзистор ток нагрузки. I L должен быть меньше чем я C max и I E max из техпаспорта. Если транзистор не выдерживает ток, следует заменить другой транзистор. должен быть выбран.

    Рисунок 6: Формула для расчета тока нагрузки I L


    Базовый резистор R

    B

    Для определения базового сопротивления R B сначала рассчитайте необходимое ток базы I B . Поскольку транзистор в режиме постоянного тока является усилитель тока с фиксированным коэффициентом усиления h ФЭ требуется базовый ток, который больше, чем I L , разделенный на h FE . Чтобы заставить транзистор перейти в сильное насыщение и достичь быстрое время переключения, базовый ток должен быть в 4-10 раз выше, чем I FE .

    Рисунок 7: Формула для расчета тока базы I B


    Напряжение на базовом резисторе проводящего PNP-транзистора V EB меньше напряжения питания В куб.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.