Транзистор pnp как работает: Как работает транзистор npn, pnp (полевой n-канальный и p-канальный)

Как работает транзистор npn, pnp (полевой n-канальный и p-канальный)

 Нашу сильную зависимость от электроники в современном мире не описать. Если сказать, что без электроники мы не проживем, это не сказать ничего. Она уже сродни самому неотъемлемому, самому нужному и востребованному.  То количество мест и гаджетов, где мы с ней встречаемся, мы даже перечислять не будем, на это хватит фантазии и у вас. Мы же хотели рассказать об одном обязательной составляющей каждого электронного девайса, о транзисторе.
 Именно на транзисторах строятся все аналоговые и цифровые схемы применяемые в современных устройствах. А значит, от его работы зависит то, как эти самые гаджеты будут работать и то, как впоследствии электроника будет работать на нас. Такая неоспоримая цепочка…

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…

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.

Принцип работы биполярного транзистора

Транзистор

В свое время транзисторы пришли на смену электронным лампах. Это произошло благодаря тому, что они имеют меньшие габариты, высокую надежность и менее затратную стоимость производства. Сейчас, биполярные транзисторы являются основными элементами во всех усилительных схемах.

Биполярный транзистор представляет собой полупроводниковый элемент, имеющий трехслойную структуру, которая образует два электронно-дырочных перехода. Поэтому транзистор можно представить в виде двух встречно включенных диода. В зависимости от того, что будет являться основными носителями заряда, различают p-n-p и n-p-n транзисторы.  

 

База – слой полупроводника, который является основой конструкции транзистора.

Эмиттером называется слой полупроводника, функция которого инжектирование носителей заряда в слой базы.

Коллектором называется слой полупроводника, функция которого собирать носители заряда прошедшие через базовый слой.

Как правило, эмиттер содержит намного большее количество основных зарядов, чем база. Это основное условие работы транзистора, потому что в этом случае, при прямом смещении эмиттерного перехода, ток будет обуславливаться основными носителями эмиттера. Эмиттер сможет осуществлять свою главную функцию – впрыск носителей в слой базы. Обратный ток эмиттера обычно стараются сделать как можно меньше. Увеличение основных носителей эмиттера достигается с помощью высокой концентрации примеси.

Базу делают как можно более тонкой. Это связано с временем жизни зарядов. Носители зарядов должны пересекать базу и как можно меньше рекомбинировать с основными носителями базы, для того чтобы достигнуть коллектора.

Для того чтобы коллектор мог наиболее полнее собирать носители прошедшие через базу его стараются сделать шире.

 

Рассмотрим на примере p-n-p транзистора.

 

В отсутствие внешних напряжений, между слоями устанавливается разность потенциалов. На переходах устанавливаются потенциальные барьеры. Причем, если количество дырок в эмиттере и коллекторе одинаковое, тогда и потенциальные барьеры будут одинаковой ширины.

Для того чтобы транзистор работал правильно, эмиттерный переход должен быть смещен в прямом направлении, а коллекторный в обратном. Это будет соответствовать активному режиму работы транзистора. Для того чтобы осуществить такое подключение, необходимы два источника. Источник с напряжением Uэ подключается положительным полюсом  к эмиттеру, а отрицательным к базе. Источник с напряжением Uк подключается отрицательным полюсом к коллектору, а положительным к базе. Причем Uэ < Uк. 

Под действием напряжения Uэ, эмиттерный переход смещается в прямом направлении. Как известно, при прямом смещении электронно-дырочного перехода, внешнее поле направлено противоположно полю перехода и поэтому уменьшает его.  Через переход начинают проходить основные носители, в эмиттере это дырки 1-5, а в базе электроны 7-8. А так как количество дырок в эмиттере больше, чем электронов в базе, то эмиттерный ток обусловлен в основном ими.

Эмиттерный ток представляет собой сумму дырочной составляющей эмиттерного тока и электронной составляющей базы. 

Так как полезной является только дырочная составляющая, то электронную стараются сделать как можно меньше. Качественной характеристикой эмиттерного перехода является коэффициент инжекции. 

Коэффициент инжекции стараются приблизить к 1.

Дырки 1-5 перешедшие в базу скапливаются на границе эмиттерного перехода. Таким образом, создается высокая концентрация дырок возле эмиттерного и низкая концентрация возле коллекторного перехода, в следствии чего начинается диффузионное движение дырок от эмиттерного к коллекторному переходу.

Но вблизи коллекторного перехода концентрация дырок остается равной нулю, потому что как только дырки достигают перехода, они ускоряются его внутренним полем и экстрагируются (втягиваются) в коллектор. Электроны же, отталкиваются этим полем.

Пока дырки пересекают базовый слой они рекомбинируют с электронами находящимися там, например, как дырка 5 и электрон 6. А так как дырки  поступают постоянно, они создают избыточный положительный заряд, поэтому, должны поступать и электроны, которые втягиваются через вывод базы и образуют базовый ток Iбр. Это важное условие работы транзистора – концентрация дырок в базе должна быть приблизительно равна концентрации электронов. 

Другими словами должна обеспечиваться электронейтральность базы.

Количество дырок дошедших до коллектора, меньше количество дырок вышедших из эмиттера на величину рекомбинировавших дырок в базе. То есть, ток коллектора отличается от тока эмиттера на величину тока базы. 

Отсюда появляется коэффициент переноса носителей, который также стараются приблизить к 1.  

Коллекторный ток транзистора состоит из дырочной составляющей Iкр и обратного тока коллектора. 

Обратный ток коллектора возникает в результате  обратного смещения коллекторного перехода, поэтому он состоит из неосновных носителей дырки 9 и электрона 10. Именно потому, что обратный ток образован неосновными носителями, он зависит только от процесса термогенерации, то есть от температуры. Поэтому его часто называют тепловым током.

От величины теплового тока зависит качество транзистора, чем он меньше, тем транзистор качественнее.

Коллекторный ток связан с эмиттерным коэффициентом передачи тока. 

Токи в транзисторе можно представить следующим образом

 

Основное соотношение для токов транзистора 

Ток коллектора можно выразить как 

Из вышесказанного можно сделать вывод, что изменяя ток в цепи база – эмиттер, мы можем управлять выходным током коллектора. Причем незначительное изменение тока базы, вызывает значительное изменение тока коллектора.

 

Просмотров:

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
Rб
, 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…

Что такое транзистор PNP и его типы | PNP Значение

star_borderПодписаться на статью

EmmaAshely

27 апр 2021

2star_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 высокое 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.
Используются парные схемы
3. Darlington (многотранзисторная конфигурация).
4. В электродвигателях транзисторы PNP используются для управления потоком тока.
5. В схемах с согласованными парами PNP-транзисторы используются для генерирования спорной и одновременной мощности.

Преимущества транзистора PNP:

Ниже приведены некоторые преимущества транзисторов PNP:

1. В качестве 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 от 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

 

Транзистор

PNP – принцип работы, характеристики и применение Транзистор

PNP является подтипом транзисторов с биполярным переходом (BJT). Это базовый транзистор, который часто используется в различных электронных схемах. Он используется для таких функций, как усиление сигнала, переключатели и генераторы. В этом посте представлена ​​подробная информация о транзисторе PNP, о том, как работает транзистор PNP, его характеристиках, применении, преимуществах и недостатках.

Что такое PNP-транзистор

PNP-транзистор представляет собой тип транзистора с биполярным переходом, который состоит из трех слоев, в которых слой с примесью N зажат между двумя слоями с примесью P. В транзисторах PNP электроны являются неосновными носителями заряда, а дырки — основными носителями заряда. Течение тока происходит за счет движения дырок. Он имеет два перехода PN:

• Переход эмиттер-база
• Переход коллектор-база

Рис. 1 – Знакомство с транзисторами PNP

Небольшой ток базы позволяет контролировать большой ток эмиттера, поскольку это устройство, управляемое током. Структура противоположна NPN-транзистору, но аналогична работе.

Символ PNP-транзистора показывает стрелку, указывающую внутрь от эмиттера к базе, которая указывает направление обычного тока. Транзистор PNP считается включенным, когда напряжение источника, подключенного к базе, низкое, и выключенным, когда оно высокое.

Рис. 2 – Символ PNP-транзистора

Как работает PNP-транзистор

Чтобы понять работу транзистора, необходимо знать характеристики полупроводников.

Четвертый столбец периодической таблицы содержит определенные элементы, которые ведут себя как проводники и изоляторы в контролируемых условиях. Эти элементы называются полупроводниками. Электроны движутся медленно в полупроводнике, а дырки движутся медленнее, чем электроны. Для изменения удельного сопротивления полупроводника требуется всего несколько донорных или акцепторных атомов.

Транзистор PNP работает, когда переход база-эмиттер смещен в прямом направлении, а переход база-коллектор смещен в обратном направлении. Переход считается смещенным в прямом направлении, когда полупроводник P-типа подключен к положительной клемме, а полупроводник N-типа подключен к отрицательной клемме. При обратном смещении полупроводник P-типа подключается к отрицательной клемме, а полупроводник N-типа подключается к положительной клемме.

Рис. 3 – Конструкция и условное обозначение схемы PNP-транзистора

Область базового коллектора смещена в обратном направлении, для чего используется внешний источник напряжения. Это означает, что База имеет более высокий потенциал, чем Коллекционер. Обратное смещение не создает диффузии и, следовательно, между клеммами не протекает ток.

Базовая область эмиттера смещена в прямом направлении, так что напряжение на эмиттере имеет более высокий потенциал, чем на базе (V _BE ). Отверстия проталкиваются в эмиттере (P-область), пересекая область обеднения, в базу от положительного вывода источника напряжения (V _БЭ ). Поскольку эмиттер сильно легирован, он притягивает много электронов, которые диффундируют в базовую область.

В то же время электроны текут от отрицательной клеммы, выталкивая электроны вблизи перехода Эмиттер-База в Эмиттер. Это заставляет ток (I _E ) течь от эмиттера к коллектору.

Ток коллектора или ток базы можно рассчитать по формуле

База отрицательнее эмиттера примерно на 0,7 вольта для кремниевого полупроводника и 0,3 вольта для германиевого полупроводника.

Подводя итог, можно сказать, что увеличение напряжения прямого смещения снижает барьер перехода эмиттер-база. Это позволяет большему количеству носителей достичь коллектора, что, в свою очередь, увеличивает ток от эмиттера к коллектору. Это также означает, что уменьшение напряжения прямого смещения уменьшает протекающий ток.

  Прочтите о PN-переходе, прямом смещении, обратном смещении и слое истощения  

 

Характеристики PNP-транзистора

Соотношение между постоянными токами и напряжениями представлено графически, которые известны как характеристики. Двумя важными характеристиками транзистора PNP являются:

• Входные характеристики
• Выходные характеристики

Входные характеристики для конфигурации с общей базой

_E ) по сравнению с входным напряжением (V _BE ).

На приведенном ниже рисунке показан примерный график входных характеристик. Из этой характеристической кривой мы можем сделать вывод, что для фиксированного значения выходного напряжения (В _BC ), напряжение эмиттера прямо пропорционально току эмиттера (I _E ).

Рис. 4 – Входные характеристики для конфигурации с общей базой

Выходные характеристики для конфигурации с общей базой I

_C ) и выходное напряжение (V _BC ). На рисунке ниже показаны выходные характеристики с тремя интересующими областями, указанными как активная область, область отсечки и область насыщения. Транзистор действует как переключатель «ВЫКЛ» в области отсечки и переключатель «ВКЛ» в области насыщения.

Рис. 5 – Выходные характеристики для конфигурации с общей базой

• В активной области переход база-эмиттер смещен в прямом направлении, а переход коллектор-база смещен в обратном направлении.
• В области отсечки и база-эмиттерный переход, и коллектор-база смещены в обратном направлении.
• В области насыщения и база-эмиттерный переход, и коллектор-база смещены в прямом направлении.

Применение транзистора PNP

Применение транзисторов PNP включает:

• Они используются при разработке схем усилителей, таких как усилители класса B.
• Используются для общего управления двигателем.
• Транзисторы PNP широко используются в парных схемах Дарлингтона.
• Используются как переключатели.
• Используются как осцилляторы.

Преимущества транзисторов PNP

Преимущества транзисторов PNP:

• Транзисторы PNP используются в качестве источника тока.
• Упрощает конструкцию схемы, поскольку генерирует сигнал относительно отрицательной шины питания.
• Как и другие транзисторы, он меньше по размеру и может быть частью интегральных схем.
• Создают меньше шума, чем транзисторы NPN.

Недостатки транзистора PNP

Недостатки транзистора PNP:

• Транзистор PNP сравнительно медленнее, чем транзистор NPN.
• Они не могут работать на более высоких частотах.
• Уровни производительности ниже, чем у транзисторов NPN.

  Читайте также: 
  Однопереходный транзистор (UJT) — конструкция, работа, кривая характеристик и применение 
  Твердотельный накопитель (SSD) — принцип работы, типы, применение, SSD и HDD 
  Мультиплексор (мультиплексор) – типы, каскадирование, методы мультиплексирования, применение  

Что такое транзистор PNP: как он работает и его применение

Привет, читатели приветствуют вас в новом посте. В этом посте мы узнаем Введение в ПНП-транзистор. Транзистор – это устройство, которое используется в различных приложениях переключения и усиления. Он имеет 2 основные категории: первая — NPN, а вторая — PNP. Транзистор PNP имеет такую ​​структуру, что на обоих концах имеется три слоя из материала типа P, а в середине расположен полупроводник N.

У него есть три основных вывода: первый — эмиттер, второй — коллектор, а третий — база. Здесь мы рассмотрим различные параметры этих компонентов и узнаем, как их можно использовать в разных проектах, так что давайте начнем.

Знакомство с PNP-транзисторами

• Современные электронные схемы основаны на кремнии, а поскольку кремниевые транзисторы могут выдерживать большие напряжения и большие токи, они считаются очень хорошими транзисторами.

• Однако в процессе производства кремниевые транзисторы иногда вздуваются в определенных точках, что приводит к их деформации. Полупроводники P-типа и N-типа могут быть использованы при создании PNP-транзисторов, поскольку эти два полупроводника могут выдерживать большое напряжение и большой ток.
• Фактически, срок службы типичного PNP-транзистора составляет тысячи часов, и он не может плавиться при температуре ниже 7°C.
• Кроме того, транзистор PNP может выдерживать 100 А, тогда как транзистор NPN может выдерживать только 7 А.
• Так зачем же использовать в электронных схемах PNP-транзисторы вместо старых добрых NPN-транзисторов?

Работа PNP-транзистора

• Типичный PNP-транзистор состоит из донорного и акцепторного полупроводников. Полупроводник N-типа содержит один положительный и один отрицательный тип электронов. С другой стороны, полупроводники P-типа содержат дырки или дырки.
• Таким образом, когда электроны проходят через транзистор PNP, они могут быть собраны как значения «включено» или «выключено», тогда как когда они проходят через транзистор PNP, они могут быть собраны как состояния «включено» или «выключено».
• Чтобы построить PNP-транзистор, два полупроводника помещают в противоположные состояния, а затем соединяют последовательно, используя переход посередине. Электрод затвора PNP-транзистора соединен последовательно с коллектором, а электрод затвора PNP-транзистора последовательно соединен с эмиттером.

Распиновка PNP

• Существует 3 основных распиновки, которые объясняются здесь.

• Излучатель: На этом контакте осуществляется вход.
База
• : эта распиновка работает как контроллер и имеет меньшую площадь, чем две другие, управляющие током, протекающим между эмиттером и коллектором.
• Коллектор: Эта часть имеет большую площадь, и выход берется из этого компонента.

Моделирование проекта транзистора PNP

• Транзистор PNP обычно используется в качестве переключателя и усилителя в различных электронных устройствах и проектах.
• В случае переключателя он управляет всей работой схемы и, как усилитель, увеличивает выходное значение схемы до требуемого значения.
• Здесь я хочу отметить, что если вы работаете над этим модулем и хотите сделать усилитель или коммутатор для своего проекта. Вы должны иметь соответствующие знания об этом.
• Если вы новичок в электронике или у вас меньше опыта в этом, вам необходимо проконсультироваться с производителями, которые могут помочь вам сделать ваш проект.
• Для этого я рекомендую ваш единственный и неповторимый PCBWAY. Он является экспертом в области электроники, а также предлагает различные компоненты, связанные с электроникой, специально предоставленные различные категории печатных плат, которые используются в проектах с высоким качеством и доступными ценами.
• PCBWAY не только помогает делать проекты, но и выполняет все требования, которые вы просили добавить к своим проектам.
• Они также устанавливают связи со своими клиентами от начала до конца проектов и поддерживают уровень, необходимый для удовлетворения потребностей проекта.
• Они также предложили спонсорскую программу для студентов, чтобы сделать проекты, вы должны также их предложения. В конце концов, это одно из мест, где вы можете получить все, что вам нужно для ваших электронных проектов.

Типы PNP-транзисторов

• Существуют различные типы PNP-транзисторов, в том числе те, которые работают на PNP-переходе, те, которые работают на NPN-переходе, и некоторые, которые работают по правилу нечетных квантов.
• Существуют следующие типы транзисторов: PNP-транзисторы являются наиболее широко используемыми PNP-транзисторами, поскольку они обеспечивают хорошие характеристики по току при относительно низкой мощности.
Транзисторы с PNP-переходом
• могут плохо работать с легированными полупроводниковыми слоями N-типа, потому что легированные слои имеют тенденцию нагреваться, делая транзистор проводящим и изнашивая его быстрее.

• Использование транзистора с PNP-переходом требует прочного металлического барьера между переходом и базой. Использование легированных полупроводников подвержено эффекту памяти, когда транзистор работает неправильно из-за слишком высокой температуры его базы.

Применение транзисторов PNP

• Схема источника питания PNP-транзистор используется при изготовлении силовых трансформаторов переменного тока и источников питания постоянного тока. Поскольку PNP является разнородным и взаимодополняющим проводником электричества, он также является отличной схемой выпрямителя, такой как диод Зенера.
Выпрямители
• PNP часто используются для подавления высокочастотного шума, возникающего при больших токах, например, в выпрямителе, что позволяет добиться более чистого звучания усилителей и громкоговорителей.

• Радиосхема PNP-транзистор используется при создании радиоприемников, излучающих электромагнитные волны. Он работает, посылая радиоволны между двумя электродами одного из выводов транзистора.
• Транзисторы из материала PNP также используются в FM-радиоприемниках. Цифровая связь Транзистор PNP полезен в цифровой связи.

Это все о транзисторе PNP. Я объяснил все параметры этого модуля с подробностями, которые все еще имеют какие-либо проблемы, пожалуйста, укажите здесь. Я решу все ваши вопросы. Спасибо за чтение.

Новое поступление алюминиевых плит, всего 2 доллара США

Купоны на 54 доллара также могут применяться к заказам на 3D-печать.