Advertisement

Tranzystor PNP

Tranzystor PNP

Tranzystor PNP jest komplementarnym przeciwstawnym do urządzenia tranzystorowego NPN, w którym dodatnie napięcie stałe jest doprowadzane do nadajnika

Zasadniczo, w konstrukcji tego typu tranzystora, obie diody są obrócone w stosunku do układu w typie NPN, dając Pozytywny-Negatywny-Pozytywny układ warstw. Strzałka również wskazuje emiter, lecz tym razem jest skierowana do wnętrza tranzystora.

Wszystkie polaryzacje tranzystora PNP są odwrócone, co oznacza, że z jego bazy “wypływa” prąd, w przeciwieństwie do tranzystora NPN, w którym prąd “wpływa” do bazy. Główną różnicą pomiędzy tymi dwoma typami tranzystorów jest to, że dziury są istotniejszymi nośnikami w tranzystor PNP, a w NPN są nimi elektrony.

Tranzystory PNP używają ujemnego napięcia bazy do kontroli znacznie większego prądu kolektor-emiter. Innymi słowy, w tranzystorze PNP emiter jest bardziej dodatni w odniesieniu do bazy i również w stosunku do kolektora.

Konstrukcja tranzystora PNP składa się z dwóch kawałków półprzewodnika typu P po obu stronach półprzewodnika typu N, co pokazano poniżej.

Budowa tranzystora PNP

tranzystora pnp

Uwaga: Strzałka definiuje emiter i konwencjonalny przepływ prądu, “w” dla tranzystora PNP

 

Uwaga: strzałka wskazuje emiter oraz konwencjonalny kierunek przepływu prądu, “wchodzący” dla tranzystora PNP.

Tranzystor PNP ma bardzo podobne charakterystyki do jego “kuzyna” NPN. Z tym wyjątkiem, że polaryzacja napięć i prądów jest odwrócona dla każdej z trzech możliwych konfiguracji ukazanych w pierwszym tutorialu: wspólnej bazy, wspólnego emitera i wspólnego kolektora.

dwubiegunowy tranzystor pnp

Podłączenie tranzystora PNP

Napięcie pomiędzy bazą i emiterem (Vbe) jest teraz skierowane ujemnym biegunem w stronę bazy, a dodatnim w stronę emitera. Dla tranzystora PNP, baza zawsze jest spolaryzowana ujemnie w stosunku do emitera, jeżeli tranzystor ma przewodzić prąd.

Źródła napięcia są podłączone do tranzystora PNP, jak pokazano na rysunku. Tym razem to emiter jest podłączony do napięcia zasilającego Vcc. Rezystor obciążający RL, który ogranicza maksymalny prąd płynący przez ten podzespół, jest dołączony do kolektora. Napięcie polaryzujące bazę Vb jest skierowane ujemnie w stosunku do emitera i podłączone do rezystora Rb, który ponownie jest użyty do ograniczenia maksymalnego prądu bazy.

Aby wywołać przepływ prądu bazy w tranzystorze PNP, baza musi być bardziej ujemna w stosunku do emitera (prąd musi z niej wypływać) o ok. 0,7V dla podzespołów krzemowych i ok. 0,3V dla germanowych. Wzory na obliczenie prądu bazy i prądu kolektora są takie same, jak dla tranzystora NPN i zostały podane poniżej.

Prąd bazowy tranzystora pnp

 

Możemy zobaczyć, że fundamentalne różnice pomiędzy tranzystorami NPN i PNP to polaryzacja złącz i kierunki prądów (są zawsze przeciwne).

Większość układów elektronicznych można tak zaprojektować, aby użyć w nich tranzystorów PNP zamiast NPN. Jedyne różnice są w polaryzacji napięć i kierunku przepływu prądów. Tranzystory PNP również mogą być użyte jako elektroniczne elementy przełączające, przykład klucza wykorzystującego tranzystor PNP jest podany poniżej.

Układ klucza z tranzystorem PNP

tranzystor pnp jako przełącznik

 

Charakterystyki wyjściowe tranzystora PNP wyglądają bardzo podobnie jak dla komplementarnego tranzystora NPN z tą różnicą, że zostały odbite względem punktu (0,0), aby wziąć pod uwagę odwrotne kierunki napięć i prądów – w tranzystorze PNP prąd wypływa z bazy oraz z kolektora w kierunku masy. Taką samą dynamiczną prostą obciążenia można narysować na charakterystykach I-V, aby znaleźć punkt pracy tranzystora PNP.

Dobieranie tranzystorów

tranzystory komplementarne

tranzystory komplementarne

Możesz pomyśleć: jaka jest zaleta z posiadania tranzystora PNP, skoro mamy dostępne mnóstwo tranzystorów NPN, również mogących pracować jako wzmacniacze lub półprzewodnikowe przełączniki? Posiadanie dwóch typów tranzystorów (NPN i PNP) może być wielką zaletą, kiedy projektujemy wzmacniacze mocy, na przykład w klasie B.

Wzmacniacze w klasie B wykorzystują tranzystory komplementarne (czyli dobraną parę połączonych ze sobą tranzystorów NPN i PNP) w swoim stopniu wyjściowym. Może być ona również użyta w mostku H do sterowania kierunkiem ruchu silnika poprzez zmianę kierunku przepływu prądu, dla ruchu w przód i w tył.

Para odpowiadających sobie tranzystorów NPN i PNP z niemal identycznymi charakterystykami jest nazywana parą komplementarną. Przykładowo, TIP3055 (tranzystor NPN) i TIP2955 (tranzystor PNP) są dobrymi przykładami dobranej pary komplementarnych tranzystorów krzemowych mocy. Ich wzmocnienie prądowe, beta (Ic/Ib) może zostać dobrane z dokładnością do 10%, a wysoki maksymalny prąd kolektora (około 15A) czynią je idealnymi dla sterowania silnikami, np. w robotach.

We wzmacniaczach w klasie B używa się komplementarnej pary NPN i PNP w stopniu wyjściowym. Tranzystor NPN przewodzi jedynie dodatnią połówkę sygnału, a tranzystor PNP ujemną.

To pozwala wzmacniaczowi na doprowadzenie wymaganej mocy do obciążenia, jakim jest głośnik. Dzieje się to w obu kierunkach. Przy nominalnej impedancji oraz mocy, prąd wyjściowy wyniesie zapewne kilka amperów, który będzie równomiernie rozłożony pomiędzy oba tranzystory.

Identyfikacja tranzystora PNP

W pierwszym tutorialu na temat tranzystorów zobaczyliśmy, że tranzystory są wykonane z dwóch diod połączonych ze sobą “plecami”.

Możemy użyć tej analogii do określenia, czy mamy do czynienia z tranzystorem NPN lub PNP, poprzez pomiar rezystancji pomiędzy wszystkimi trzema wyprowadzeniami: “emiterem”, “bazą” i “kolektorem”. Testując każdą parę wyprowadzeń multimetrem w obu kierunkach, uzyskamy sześć wyników. Oczekiwane wartości zostały podane poniżej.

  • 1. Zaciski emiter-baza: – między emiterem i bazą prąd powinien przepływać w jedną stronę, jak w normalnej diodzie.
  • 2. Zaciski kolektor-baza: – między kolektorem i bazą prąd powinien przepływać w jedną stronę, jak w normalnej diodzie.
  • 3. Zaciski emiter-kolektor: – prąd nie powinien płynąć w żadną stronę.

Wartości rezystancji pomiędzy wyprowadzeniami tranzystorów NPN i PNP

Pomiędzy wyprowadzeniami
tranzystora
PNP NPN
Kolektor Emiter Rwysoka Rwysoka
Kolektor Baza Rniska Rwysoka
Emiter Kolektor Rwysoka Rwysoka
Emiter Baza Rniska Rwysoka
Baza Kolektor Rwysoka Rniska
Baza Emiter Rwysoka Rniska
 

Możemy zdefiniować tranzystor PNP, podonie jak NPN, jako “normalnie wyłączony”. Pobranie z bazy (B) małego prądu i spolaryzowanie jej ujemnie w stosunku do emitera (E) spowodują jego załączenie, umożliwiając przepływ znacznie większego prądu na drodze kolektor-emiter. Tranzystory PNP przewodzą, gdy VE jest znacznie większe od VC.

Innymi słowy, bipolarne tranzystory PNP będą przewodzić TYLKO wtedy, gdy jednocześnie baza i kolektor są ujemne w odniesieniu do emitera.

W następnym tutorialu o tranzystorach bipolarnych, zamiast używać tranzystora jako wzmacniacz, przyjrzymy się jego pracy w stanie nasycenia i zatkania, używając go jako półprzewodnikowego wyłącznika. Klucze z tranzystorami bipolarnymi są używane w wielu zastosowaniach do przełączania prądu stałego (“ON” lub “OFF”), od sterowania diodami LED, które potrzebują kilku miliamperów przy niskim napięciu, po silniki i przekaźniki, które mogą potrzebować znacznie wyższego prądu przy wyższym napięciu.

Bez komentarza

Dołącz do rozmowy!

Błąd! Proszę wypełnić wszystkie pola.