PNP a npn tranzistory jsou hlavní typy polovodičových klíčů používaných v elektronických zařízeních. Plní roli spínačů a řídí tok elektřiny v obvodu. Ačkoli však tyto dva typy tranzistorů mají podobnou strukturu a fungují na principu p-n-přechodu, liší se ve své pozitivitě a způsobu řízení.
Tranzistor PNP se skládá ze tří vrstev polovodičových materiálů: p-, n - a p - nebo "negativní-pozitivní-negativní". Kladná oblast tranzistoru PNP se nachází mezi dvěma zápornými oblastmi a tvoří jeho strukturu. Řízení tranzistoru PNP se provádí přiváděním záporného napětí na základnu, aby se otevřela cesta pro tok elektronů.
Na druhou stranu tranzistor NPN se skládá ze tří vrstev polovodičových materiálů: n-, p - a n - nebo "záporný-kladný-záporný". Kladná oblast tranzistoru NPN se nachází mezi dvěma zápornými oblastmi. Řízení tranzistoru NPN se provádí přiváděním kladného napětí na základnu, přerušením zpětného posunu přechodu p-n a otevřením cesty pro tok elektronů.
Hlavní rozdíl mezi tranzistorem PNP a NPN je tedy v pozitivitě a způsobu řízení. Při výběru mezi nimi je třeba vzít v úvahu konkrétní požadavky a charakteristiky schématu, ve kterém budou použity.
Tranzistor PNP nebo NPN-výběr polovodičových klíčů
Tranzistor PNP se skládá ze dvou vrstev typu H oddělených vrstvou typu p. Aplikované napětí na bázi tranzistoru PNP vede k přivádění elektronů ze základny ke kolektoru, což umožňuje proudění emitorem. Tranzistor PNP tedy funguje na základě elektronického toku z emitoru do kolektoru.
Na rozdíl od tranzistoru NPN se tranzistor NPN skládá ze dvou vrstev typu p a jedné vrstvy typu H. Aplikované napětí na základně tranzistoru NPN vede k přivedení děr ze základny ke kolektoru, což umožňuje proudění emitorem. Tranzistor NPN tedy funguje na základě děrovacího toku z emitoru do kolektoru.
Volba mezi tranzistorem PNP a NPN závisí na konkrétní aplikaci. Tranzistory PNP se obvykle používají v elektrických obvodech s pozitivním napájením, zatímco tranzistory NPN se používají v obvodech s negativním napájením. Výběr navíc může záviset na požadovaných parametrech zisku, výkonu a rychlosti přepínání.
Závěrem lze říci, že tranzistory PNP a NPN jsou důležitými prvky v elektronických obvodech a řídí proud a napětí. Výběr mezi nimi závisí na konkrétním úkolu a požadavcích na schéma.
Princip fungování tranzistorů PNP a NPN
Princip fungování tranzistoru PNP:
Tranzistor PNP se skládá ze dvou vrstev typu p a jedné vrstvy typu n. P znamená vrstvu s kladným nábojem a n vrstvu se záporným nábojem. Pozitivní potenciál je přiváděn na základnu tranzistoru, což vytváří elektrické pole, které brání elektronům v pohybu z emitoru do základny.
Pokud napětí založené na tranzistoru dosáhne určité úrovně, zapne se elektrický obvod mezi emitorem a kolektorem a elektrony z emitoru začnou procházet tímto obvodem ve směru emitor-kolektor.
Proud tedy jde z emitoru do kolektoru a tranzistor běží v aktivním režimu. Při nulovém napětí na bázi se tranzistor vypne a elektrony přestanou procházet kolektorem.
Princip fungování tranzistoru NPN:
Tranzistor NPN, na rozdíl od tranzistoru PNP, se skládá ze dvou vrstev typu n A jedné vrstvy typu p. Elektrické pole vytvořené přiváděním kladného napětí na základnu zabraňuje pohybu elektronů ze základny do emitoru.
Když napětí na základně dosáhne úrovně potřebné k zapnutí tranzistoru, elektrony ze základny začnou procházet uvedeným elektrickým obvodem ve směru základna-emitor.
Proud tedy jde z kolektoru do emitoru a tranzistor NPN běží v aktivním režimu. Při absenci napětí založeného na tranzistoru se vypne a elektrony přestanou procházet emitorem.
Elektrické charakteristiky tranzistorů
V tranzistoru PNP (pozitivní-negativní-pozitivní) proudí hlavní proud z emitoru do kolektoru přes základnu, zatímco v tranzistoru NPN (negativní-pozitivní-negativní) proudí hlavní proud z kolektoru do emitoru přes základnu. To je způsobeno rozdílem v připojení emitoru a kolektoru ke zdroji napájení.
Elektrické charakteristiky tranzistorů určují jejich provoz a umožňují jejich použití v různých obvodech. Důležité vlastnosti tranzistorů jsou:
- Proud kolektoru (IC): je to proud, který protéká kolektorem tranzistoru při dané hodnotě napětí mezi kolektorem a emitorem.
- Základní proud (IB): je to proud, který je zaveden do základny tranzistoru a určuje zisk signálu.
- Proudový zisk (β): jedná se o poměr proudu kolektoru k proudu základny, který umožňuje zjistit, jak silně tranzistor zesiluje signál.
- Napětí emitoru kolektoru (VCE): je to napětí mezi emitorem a kolektorem tranzistoru při daných hodnotách proudu kolektoru a základny.
Elektrické charakteristiky tranzistorů lze měřit pomocí speciálních přístrojů, jako jsou osciloskopy a multimetry. Znalost těchto charakteristik umožňuje inženýrům správně vybírat a používat tranzistory ve svém vývoji.
Použití tranzistorů PNP a NPN
- Tranzistory NPN jsou nejběžnějším typem. Skládají se ze tří vrstev - dvou polovodičových vrstev s nečistotami typu N, které obklopují jednu vrstvu s nečistotami typu P. V této konfiguraci proud teče z emitoru do kolektoru. Tranzistory NPN poskytují proudový zisk a jsou široce používány v zesilovacích obvodech a spínacích zařízeních.
- Tranzistory PNP mají inverzní strukturu složenou ze dvou vrstev s nečistotami typu P obklopenými vrstvou s nečistotami typu N. Proud teče z kolektoru do emitoru. Tranzistory PNP se na rozdíl od NPN používají méně často, protože jejich zesílení se mírně liší. Nacházejí své uplatnění v některých specializovaných obvodech, včetně zesilovačů a spínacích zařízení.
Použití tranzistorů PNP a NPN tedy závisí na požadovaném obvodu a specifických potřebách projektu. Je důležité vybrat správný typ tranzistoru, vzhledem k jeho vlastnostem a schopnostem, abyste dosáhli optimálních výsledků v konkrétní aplikaci.
Funkce připojení tranzistorů k obvodům
Hlavní rozdíl mezi tranzistory PNP a NPN je ve směru proudu. V tranzistoru PNP proud jde z emitoru do základny a poté do kolektoru. V tranzistoru NPN proud jde z kolektoru do základny a poté do emitoru.
Při připojení tranzistorů k obvodům je třeba vzít v úvahu jejich polaritu. Při práci s tranzistorem PNP musí být kladné napětí přiváděno na základnu vzhledem k kolektoru, aby bylo zajištěno jeho fungování. V případě NPN tranzistoru, báze by měla být podána záporné napětí ve vztahu k kolektoru.
Jedním ze způsobů připojení tranzistoru je režim zesílení. V tomto případě se tranzistor používá k zesílení malých signálů. V zesilovacím režimu musí tranzistor PNP dodávat kladné napětí na základnu vzhledem k emitoru a pro npn tranzistor záporné napětí na základnu vzhledem k emitoru.
Dalším způsobem připojení tranzistoru je přepínací režim provozu. V tomto režimu se tranzistor používá k otevírání a zavírání vysokých proudů. Pro tranzistor PNP musí být na základnu přiváděno záporné napětí vzhledem k emitoru, aby se přepnul do režimu otevírání. V případě NPN tranzistoru musí být základna připojena k kladnému napětí vzhledem k emitoru, aby se tranzistor otevřel.
Je důležité pamatovat že při připojení tranzistorů je třeba dodržovat správnou polaritu. Připojení tranzistorů nesprávně může způsobit jejich poškození nebo nesprávný provoz obvodu.
Výběr tranzistoru: PNP nebo NPN? Srovnávací analýza
Hlavní rozdíl mezi tranzistory PNP a NPN je polarita současného směru. Pro provoz tranzistoru PNP jde elektronický tok ze základny do kolektoru a pro tranzistor NPN ze základny do emitoru.
Další zvláštností je, že PNP tranzistory jsou platformou pro většinu výkonových tranzistorů, zatímco npn tranzistory mají větší zesilovací kapacitu a menší ztráty.
Volba mezi tranzistorem PNP a NPN do značné míry závisí na vlastnostech konkrétního projektu a požadavcích na zařízení. Určení správného typu tranzistoru závisí na jeho vlastnostech, jako je maximální provozní teplota, Maximální napětí a proud a požadované zesilovací a spínací schopnosti.