Transistor PNP: schema elettrico. Qual è la differenza tra i transistor PNP e NPN?

Un transistor PNP è un dispositivo elettronico, in un certo senso l'opposto di un transistor NPN. In questo tipo di progettazione di transistor, le sue giunzioni PN vengono aperte con tensioni di polarità inversa rispetto al tipo NPN. Nel simbolo della freccia del dispositivo, che definisce anche l'uscita dell'emettitore, questa volta indica l'interno del simbolo del transistor.

Design del dispositivo

Lo schema di costruzione di un transistor di tipo PNP è costituito da due regioni di materiale semiconduttore di tipo p su entrambi i lati della regione di materiale di tipo n, come mostrato nella figura seguente.

La freccia identifica l'emettitore e la direzione generalmente accettata della sua corrente (verso l'interno del transistor PNP).

Il transistor PNP ha caratteristiche molto simili con il suo fratello NPN-bipolare, tranne per il fatto che le direzioni delle correnti e la polarità delle tensioni in esso sono invertite per uno dei tre possibili schemi di commutazione: con una base comune, con un emettitore comune e con un collettore comune.

Le principali differenze tra i due tipi di transistor bipolari

La principale differenza tra loro è che i fori sono i principali portatori di corrente per transistor PNP, i transistor NPN hanno elettroni in questa qualità. Pertanto, la polarità della tensione che alimenta il transistor è invertita e la sua corrente in ingresso fuoriesce dalla base. Al contrario, per un transistor NPN, vi scorre una corrente di base, come mostrato di seguito nello schema elettrico di entrambi i tipi di dispositivi con una base comune e un emettitore comune.

Il principio di funzionamento di un transistor di tipo PNP si basa sull'uso di una bassa corrente di base (come in tipo NPN) e di una tensione di polarizzazione di base negativa (a differenza di tipo NPN) per controllare una corrente di collettore di emettitore molto più grande. In altre parole, per un transistor PNP, l'emettitore è più positivo rispetto alla base e al collettore.

Considerare le differenze del tipo di PNP nello schema di inclusione con una base comune.

Infatti, si può vedere da esso che la corrente di collettore I _C (nel caso del transistor NPN) fluisce dal polo positivo della batteria B2, passa attraverso il cavo del collettore, penetra in esso e deve quindi passare attraverso il cavo di base per tornare al polo negativo della batteria. Allo stesso modo, considerando il circuito dell'emettitore, è possibile vedere come la sua corrente dal polo positivo della batteria B1 entra nel transistor all'uscita di base e quindi penetra nell'emettitore.

L'uscita della base passa così sia la corrente di collettore I _C che la corrente di emettitore I _E. Poiché circolano nei loro contorni in direzioni opposte, la corrente di base risultante è uguale alla loro differenza ed è molto piccola, poiché I _{C è} leggermente inferiore a I _E. Ma dal momento che quest'ultimo è ancora maggiore, la direzione del flusso della differenza corrente (corrente base) coincide con I _E , quindi un transistor bipolare di tipo PNP ha una corrente che fluisce dalla base e un tipo NPN ha una corrente che scorre.

Differenze di tipo PNP sull'esempio dello schema di inclusione con un emettitore comune

In questo nuovo schema, la transizione PN-base-emettitore è aperta alla tensione della batteria B1 e la transizione della base del collettore viene spostata nella direzione opposta dalla tensione della batteria B2. L'uscita dell'emettitore è quindi comune ai circuiti di base e di collettore.

La corrente totale dell'emettitore è data dalla somma di due correnti I _C e I _B ; trasmettendo l'uscita dell'emettitore in una direzione. Quindi, abbiamo I _E = I _C + I _B.

In questo schema, la corrente di base I _B si "sgancia" semplicemente dalla corrente di emettitore I _E , anch'essa coincidente con essa in direzione. Allo stesso tempo, il transistor di tipo PNP ha ancora la corrente I _B che scorre fuori dalla base, e il tipo NPN ha uno in ingresso.

Nel terzo conosciuto circuiti di alimentazione a transistor con un comune collezionista, la situazione è esattamente la stessa. Pertanto, non lo presentiamo per salvare tempo e luogo dei lettori.

Transistor PNP: collegamento di sorgenti di tensione

La sorgente di tensione tra la base e l'emettitore (V _{BE) è} collegata al polo negativo alla base e positiva all'emettitore, poiché il transistor PNP funziona quando la base si sposta negativamente rispetto all'emettitore.

Anche la tensione di alimentazione dell'emettitore è positiva rispetto al collettore (V _CE ). Pertanto, in un transistor di tipo PNP, l'uscita dell'emettitore è sempre più positiva rispetto sia alla base che al collettore.

Le sorgenti di tensione sono collegate a un transistor PNP, come mostrato nella figura seguente. Questa volta il collettore è collegato alla tensione di alimentazione V _CC attraverso un resistore di carico, R _L , che limita la corrente massima che fluisce attraverso il dispositivo. La tensione di base V _B , che la polarizza in una direzione negativa rispetto all'emettitore, viene applicata ad esso attraverso il resistore R _B , che viene nuovamente utilizzato per limitare la corrente di base massima.

Lavorare in cascata a transistor PNP

Quindi, al fine di far fluire la corrente di base in un transistor PNP, la base dovrebbe essere più negativa dell'emettitore (la corrente dovrebbe lasciare la base) di circa 0,7 volt per un dispositivo al silicio o 0,3 volt per il germanio. Le formule utilizzate per calcolare la resistenza di base, la corrente di base o la corrente del collettore sono le stesse di quelle utilizzate per il transistor NPN equivalente e sono mostrate di seguito.

Vediamo che la differenza fondamentale tra il transistor NPN e PNP è l'offset corretto delle giunzioni pn, poiché le direzioni delle correnti e la polarità delle tensioni in esse sono sempre opposte. Pertanto, per lo schema di cui sopra: I _C = I _E - I _B , poiché la corrente deve fluire dalla base.

Di norma, il transistor PNP può essere sostituito da NPN nella maggior parte dei circuiti elettronici, la differenza è solo nella polarità della tensione e della direzione della corrente. Tali transistor possono anche essere usati come dispositivi di commutazione, e un esempio di una chiave su un transistor PNP è mostrato sotto.

Caratteristiche del transistor

Le caratteristiche di uscita di un transistor di tipo PNP sono molto simili alle curve corrispondenti di un transistor NPN equivalente, tranne per il fatto che sono ruotate di 180 °, tenendo conto della polarità inversa di tensioni e correnti (correnti di base e di collettore, transistor PNP sono negative). Allo stesso modo, per trovare i punti di lavoro di un transistor di tipo PNP, la sua linea di carico dinamica può essere rappresentata nel terzo quarto del sistema di coordinate cartesiane.

Le caratteristiche tipiche del transistor PNP 2N3906 sono mostrate nella figura seguente.

Coppie transistor negli stadi dell'amplificatore

Forse ti starai chiedendo, qual è la ragione per usare i transistor PNP quando ci sono molti transistor NPN disponibili che possono essere usati come amplificatori o interruttori a stato solido? Tuttavia, la presenza di due diversi tipi di transistor - NPN e PNP - offre grandi vantaggi nella progettazione dei circuiti degli amplificatori di potenza. Tali amplificatori utilizzano coppie di transistori "complementari" o "accoppiati" (che rappresentano un transistor PNP e un NPN, collegati insieme, come mostrato nella figura sotto) nello stadio di uscita.

Due corrispondenti transistor NPN e PNP con caratteristiche simili che sono identiche tra loro sono chiamati complementari. Ad esempio, TIP3055 (tipo NPN) e TIP2955 (tipo PNP) sono un buon esempio di transistor di potenza complementari al silicio. Entrambi hanno un guadagno CC β = I _C / I _B consistente entro il 10% e un'alta corrente di collettore di circa 15 A, che li rende ideali per dispositivi di controllo motore o applicazioni robotiche.

Inoltre, Amplificatori di classe B. utilizzare coppie di transistor abbinate e nelle loro cascate ad alta potenza di uscita. In essi, il transistor NPN conduce solo la semionda positiva del segnale, e il transistor PNP - solo la sua metà negativa.

Ciò consente all'amplificatore di condurre la potenza richiesta attraverso l'altoparlante in entrambe le direzioni per una determinata potenza nominale e impedenza. Di conseguenza, la corrente di uscita, che di solito è dell'ordine di diversi ampere, è equamente distribuita tra due transistor complementari.

Coppie transistor nei circuiti di controllo del motore

Sono anche utilizzati nei circuiti di controllo del ponte H per motori DC reversibili, che consentono di regolare la corrente attraverso il motore in modo uniforme in entrambe le direzioni della sua rotazione.

Il circuito H-bridge sopra è così chiamato perché la configurazione di base dei suoi quattro interruttori su transistor assomiglia alla lettera "H" con il motore situato sulla linea trasversale. Il transistor H-bridge è probabilmente uno dei tipi di circuiti di controllo di inversione più comunemente usati. motore a corrente continua Utilizza coppie "complementari" di transistor NPN e PNP in ciascun ramo, che fungono da chiavi per il controllo del motore.

L'ingresso di controllo A consente il funzionamento del motore in una direzione, mentre l'ingresso B viene utilizzato per la rotazione inversa.

Ad esempio, quando il transistor TR1 è acceso e TR2 è spento, l'ingresso A è collegato alla tensione di alimentazione (+ Vcc), e se il transistor TR3 è spento e TR4 è acceso, l'ingresso B è collegato a 0 volt (GND). Pertanto, il motore ruoterà in una direzione, corrispondente al potenziale positivo dell'ingresso A e all'ingresso negativo B.

Se lo stato dei tasti viene modificato in modo che TR1 sia disattivato, TR2 è acceso, TR3 è acceso e TR4 è spento, la corrente del motore scorrerà nella direzione opposta, causandone l'inversione.

Utilizzando i livelli opposti della logica "1" o "0" sugli ingressi A e B, è possibile controllare la direzione di rotazione del motore.

Determinazione del tipo di transistor

Possono essere rappresentati tutti i transistor bipolari costituiti essenzialmente da due diodi collegati insieme da un lato all'altro.

Possiamo usare questa analogia per determinare se un transistor è PNP o NPN testando la sua resistenza tra i suoi tre pin. Testando ogni coppia di loro in entrambe le direzioni con un multimetro, dopo sei misurazioni, otteniamo il seguente risultato:

1. Emettitore - Base. Questi pin dovrebbero funzionare come un normale diodo e condurre la corrente solo in una direzione.

2. Collector - Base. Questi pin dovrebbero anche funzionare come un normale diodo e condurre la corrente solo in una direzione.

3. Emettitore - Collezionista. Questi risultati non dovrebbero condurre in nessuna direzione.

I valori delle resistenze di transizione di entrambi i tipi di transistor

Quindi possiamo determinare il transistor PNP come funzionante e chiuso. Una piccola corrente di uscita e una tensione negativa alla sua base (B) rispetto al suo emettitore (E) la apriranno e consentiranno il flusso di una corrente emettitore-collettore molto più grande. I transistor PNP vengono realizzati con un potenziale positivo dell'emettitore. In altre parole transistor PNP bipolare sarà effettuato solo se i risultati della base e del collettore sono negativi rispetto all'emettitore.