PNP-транзистор: схема підключення. Яка різниця між PNP та NPN-транзистори?

PNP-транзистор є електронним приладом, в певному сенсі зворотному NPN-транзистора. У цьому типі конструкції транзистора його PN-переходи відкриваються напругами зворотної полярності по відношенню до NPN-типу. В умовному позначенні стрілка приладу, яка також визначає виведення емітера, на цей раз вказує всередину символу транзистора.

Конструкція приладу

Конструктивна схема транзистора PNP-типу складається з двох областей напівпровідникового матеріалу p-типу по обидві сторони від галузі матеріалу n-типу, як показано на малюнку нижче. Стрілка визначає емітер і загальноприйняте напрямок струму ("всередину" для PNP транзистора). PNP-транзистор має дуже схожі характеристики зі своїм NPN-біполярним побратимом, за винятком того, що напрямки струмів і полярності напруги в ньому зворотні для будь-якої з трьох можливих схем включення: з загальною базою, загальним емітером і з загальним колектором.

Основні відмінності двох типів біполярних транзисторів

Головною відмінністю між ними є те, що дірки є основними носіями струму для транзисторів PNP, NPN-транзистори мають в цій якості електрони. Тому полярності напруги, що живлять транзистор, змінюються на зворотні, а його вхідний струм випливає з бази. На відміну від цього, у NPN-транзистора струм бази втікає в неї, як показано нижче на схемі включення приладів обох типів з загальною базою та загальним емітером.




Принцип роботи транзистора PNP-типу заснований на використанні невеликої (як і у NPN-типу) базового струму і негативного (на відміну від NPN-типу) базового напруги зсуву для управління набагато більшим эмиттерно-колекторним струмом. Іншими словами, для PNP транзистора емітер є більш позитивним по відношенню до бази, а також по відношенню до колектора.

Розглянемо відмінності PNP-типу на схемі включення із загальною базою

Дійсно, з неї можна побачити, що струм колектора I C (у разі NPN транзистора) випливає з позитивного полюса батареї B2 проходить за висновком колектора, проникає всередину нього і має далі вийти через вивід бази, щоб повернутися до негативного полюса батареї. Таким же чином, розглядаючи ланцюг емітера, можна побачити, як його струм від позитивного полюса батареї B1 входить до транзистор з виведення бази і далі проникає в емітер.




По висновку бази, таким чином, проходить струм колектора I C , так і струм емітера I E . Оскільки вони циркулюють по своїх контурах в протилежних напрямках, то результуючий струм бази дорівнює їх різниці і дуже малий, так як I C трохи менше, ніж I E . Але так як останній все ж більше, то напрямок протікання різницевого струму (струму бази) збігається з I E і тому біполярний транзистор PNP-типу має випливає з бази струм, а NPN-типу – впадає.

Відмінності PNP-типу на прикладі схеми включення із загальним емітером

У цій новій схемі PN-перехід база-емітер відкритий напругою батареї B1 а перехід колектор-база зміщений у зворотному напрямку за допомогою напруги батареї В2. Висновок емітера, таким чином, є загальним для ланцюгів бази і колектора. Повний струм емітера задається сумою двох струмів I C та I B ; проходять по висновку емітера в одному напрямку. Таким чином, маємо I E = I C + I B . У цій схемі струм бази I B просто «відгалужується» від струму емітера I E також збігаючись з ним за напрямом. При цьому транзистор PNP-типу має випливає з бази струм I B , а NPN-типу – впадає. У третій з відомих схем включення транзисторів, із загальним колектором, ситуація точно така ж. Тому ми її не наводимо в цілях економії місця і часу читачів.

PNP-транзистор: підключення джерел напруги

Джерело напруги між базою і емітером (V BE) підключається негативним полюсом до бази і позитивним до емітера, тому що робота PNP-транзистора відбувається при від'ємному зміщенні бази по відношенню до емітером. Напруга живлення емітера також позитивно по відношенню до колектора (V CE ). Таким чином, у PNP транзистора-типу вивід емітера завжди більш позитивний по відношенню як до бази, так і до колектора. Джерела напруги підключаються до PNP-транзистору, як показано на малюнку нижче. На цей раз колектор підключений до напруги живлення V CC через навантажувальний резистор, R L , який обмежує максимальний струм, що протікає через прилад. Базове напруги V B , яка зміщує її в негативному напрямку по відношенню до емітера, подано на неї через резистор R B , який знову використовується для обмеження максимального струму бази.

Робота PNP-транзисторного каскаду

Отже, щоб викликати протікання базового струму в PNP-транзисторі, база повинна бути більш негативною, ніж емітер (струм повинен покинути базу) приблизно на 07 вольт для кремнієвого приладу або на 03 вольта для германієвого. Формули, що використовуються для розрахунку базового резистора, базового струму або струму колектора такі ж, як ті, які використовуються для еквівалентного NPN-транзистора і представлені нижче. Ми бачимо, що фундаментальною відмінністю між NPN і PNP-транзистором є правильне зміщення pn-переходів, оскільки напрями струмів і полярності напруги в них завжди протилежні. Таким чином, для наведеної вище схемою: I C = I E – I B , так як струм повинен витікати з бази. Як правило, PNP-транзистор можна замінити на NPN в більшості електронних схем, різниця лише в полярності напруги і напрямку струму. Такі транзистори також можуть бути використані в якості перемикаючих пристроїв, і приклад ключа на PNP-транзисторі показаний нижче.

Характеристики транзистора

Вихідні характеристики транзистора PNP-типу дуже схожі на відповідні криві еквівалентного NPN-транзистора, за винятком того, що вони повернені на 180° з урахуванням реверсу полярності напруг і струмів (струмів бази та колектора, PNP-транзистора негативні). Точно також, щоб знайти робочі точки транзистора PNP-типу, його динамічна лінія навантаження може бути зображена у III-й чверті декартової системи координат. Типові характеристики PNP-транзистора 2N3906 показано на малюнку нижче.

Транзисторні пари в підсилювальних каскадах

Ви можете задатися питанням, що за причина використовувати PNP-транзистори, коли є багато доступних NPN-транзистори, які можуть бути використані в якості підсилювачів або твердотільних комутаторів? Однак наявність двох різних типів транзисторів - NPN і PNP - дає великі переваги при проектуванні схем підсилювачів потужності. Такі підсилювачі використовують "комплементарні", або "узгоджені" пари транзисторів (представляють собою один PNP-транзистор і один NPN, сполучені разом, як показано на рис. нижче) у вихідному каскаді. Два відповідних NPN і PNP-транзистора з близькими характеристиками, ідентичними один одному, називаються комплементарними. Наприклад, TIP3055 (NPN-тип) і TIP2955 (PNP-тип) є хорошим прикладом комплементарних кремнієвих силових транзисторів. Вони обидва мають коефіцієнт підсилення постійного струму =I C /I B погоджений в межах 10% і великий струм колектора близько 15А, що робить їх ідеальними для пристроїв керування двигунами або роботизованих додатків. Крім того, підсилювачі класу B використовують узгоджені пари транзисторів і в своїх вихідний потужних каскадах. У них NPN-транзистор проводить тільки позитивну півхвилю сигналу, а PNP-транзистор – тільки його негативну половину. Це дозволяє підсилювача проводити потрібну потужність через гучномовець в обох напрямках при заданій номінальній потужності і імпедансі. У результаті вихідний струм, який зазвичай буває близько декількох ампер, рівномірно розподіляється між двома комплементарними транзисторами.

Транзисторні пари в схемах управління електродвигунами

Їх застосовують також у H-мостових ланцюгах керування реверсивними двигунами постійного струму, що дозволяють регулювати струм через двигун рівномірно в обох напрямках його обертання. H-мостова ланцюг вище називається так тому, що базова конфігурація її чотирьох перемикачів на транзисторах нагадує букву «H» з двигуном, розташованим на поперечної лінії. Транзисторний H-міст, ймовірно, є одним з найбільш часто використовуваних типів схеми управління реверсивним двигуном постійного струму. Він використовує взаємодоповнюючі пари транзисторів NPN - і PNP-типів у кожній гілці, що працюють в якості ключів при управлінні двигуном. Вхід управління A забезпечує роботу двигуна в одному напрямку, в той час як вхід B використовується для зворотного обертання. Наприклад, коли транзистор TR1 включений, а TR2 вимкнений, вхід A підключений до напруги живлення (+ Vcc), і якщо транзистор TR3 вимкнений, а TR4 включений, то вхід B підключений до 0 вольт (GND). Тому двигун буде обертатися в одному напрямі, відповідному позитивного потенціалу входу A і негативного входу B. Якщо стану ключів змінити так, щоб TR1 був вимкнений, TR2 включений, TR3 включений, а TR4 вимкнений, струм двигуна буде протікати в протилежному напрямку, що спричинить його реверсування. Використовуючи протилежні рівні логічної «1» або «0» на входах A і B, можна керувати напрямком обертання мотора.

Визначення типу транзисторів

Будь-які біполярні транзистори можна уявити складаються в основному з двох діодів, з'єднаних разом спина до спини. Ми можемо використовувати цю аналогію, щоб визначити, відноситься чи транзистор до типу PNP чи NPN шляхом тестування його опору між його трьома висновками. Тестуючи кожну пару в обох напрямках за допомогою мультиметра, після шести вимірювань отримаємо наступний результат: 1. Емітер - База. Ці висновки повинні діяти як звичайний діод і проводити струм лише в одному напрямку. 2. Колектор - База. Ці висновки також мають діяти як звичайний діод і проводити струм лише в одному напрямку. 3. Емітер - Колектор. Ці висновки не повинен проводити в будь-якому напрямку. Значення опорів переходів транзисторів обох типів

Пара висновків транзистора



PNP



NPN



Колектор



Емітер



R ВИСОКА



R ВИСОКА



Колектор



База



R НИЗЬКЕ



R ВИСОКА



Емітер



Колектор



R ВИСОКА



R ВИСОКА



Емітер



База



R НИЗЬКЕ



R ВИСОКА



База



Колектор



R ВИСОКА



R НИЗЬКЕ



База



Емітер



R ВИСОКА



R НИЗЬКЕ

Тоді ми можемо визначити PNP-транзистор як справний і закритий. Невеликий вихідний струм і негативне напруга на його базі (B) по відношенню до його емітером (E) буде його відкривати і дозволить протікати значно більшого емітер-колекторному струмі. Транзистори PNP проводять при позитивному потенціалі емітера. Іншими словами, біполярний PNP-транзистор буде проводити тільки в тому разі, якщо висновки бази і колектором є негативним по відношенню до емітером.