PNP-Transistoren

Der erste Bipolartransistor wurde 1947 in den Bell-Labors erfunden. "Zwei Polaritäten" wird als bipolar abgekürzt, daher der Name Bipolar Junction Transistor. BJT ist ein Gerät mit drei Anschlüssen mit Kollektor (C), Basis (B) und Emitter (E). Das Identifizieren der Anschlüsse eines Transistors erfordert das Pin-Diagramm eines bestimmten BJT-Teils. Es wird im Datenblatt verfügbar sein. Es gibt zwei Arten von BJT - NPN- und PNP-Transistoren. In diesem Tutorial werden wir über die PNP-Transistoren sprechen. Betrachten wir die beiden in den obigen Abbildungen gezeigten Beispiele für PNP-Transistoren - 2N3906 und PN2907A.

Abhängig vom Herstellungsprozess kann sich die Pin-Konfiguration ändern, und diese Details sind im entsprechenden Datenblatt des Transistors verfügbar. Meistens haben alle PNP-Transistoren die obige Pin-Konfiguration. Wenn die Nennleistung des Transistors zunimmt, muss der erforderliche Kühlkörper am Transistorkörper angebracht werden. Ein unverzerrter Transistor oder ein Transistor ohne an den Anschlüssen angelegtes Potential ähnelt zwei Dioden, die hintereinander geschaltet sind, wie in der folgenden Abbildung gezeigt. Die wichtigste Anwendung des PNP-Transistors ist das Hochseitenschalten und der kombinierte Verstärker der Klasse B.

Die Diode D1 hat eine rückwärtsleitende Eigenschaft, die auf der Vorwärtsleitung der Diode D2 basiert. Wenn ein Strom durch die Diode D2 vom Emitter zur Basis fließt, erfasst die Diode D1 den Strom und ein proportionaler Strom kann in umgekehrter Richtung vom Emitteranschluss zum Kollektoranschluss fließen, vorausgesetzt, am Kollektoranschluss liegt Erdpotential an. Die Proportionalitätskonstante ist die Verstärkung (β).

Arbeitsweise von PNP-Transistoren:

Wie oben diskutiert, ist der Transistor eine stromgesteuerte Vorrichtung, die zwei Verarmungsschichten mit einem spezifischen Sperrpotential aufweist, das erforderlich ist, um die Verarmungsschicht zu diffundieren. Das Barrierepotential für einen Siliziumtransistor beträgt 0,7 V bei 25 ° C und 0,3 V bei 25 ° C für einen Germaniumtransistor. Meistens wird häufig Silizium verwendet, da es nach Sauerstoff das am häufigsten vorkommende Element auf der Erde ist.

Interner Betrieb:

Der Aufbau eines pnp-Transistors besteht darin, dass die Kollektor- und Emitterbereiche mit Material vom p-Typ dotiert sind und der Basisbereich mit einer kleinen Schicht aus Material vom n-Typ dotiert ist. Der Emitterbereich ist im Vergleich zum Kollektorbereich stark dotiert. Diese drei Regionen bilden zwei Verbindungsstellen. Sie sind Kollektor-Basis-Übergang (CB) und Basis-Emitter-Übergang.

Wenn ein negatives Potential VBE über den Basis-Emitter-Übergang angelegt wird, der von 0 V abnimmt, beginnen sich die Elektronen und Löcher im Verarmungsbereich anzusammeln. Wenn das Potential weiter unter 0,7 V abfällt, ist die Barrierespannung erreicht und die Diffusion tritt auf. Daher fließen die Elektronen zum positiven Anschluss und der Basisstrom (IB) ist dem Elektronenfluss entgegengesetzt. Außerdem beginnt der Strom vom Emitter zum Kollektor zu fließen, vorausgesetzt, die Spannung VCE wird am Kollektoranschluss angelegt. Der PNP-Transistor kann als Schalter und Verstärker fungieren.

Betriebsbereich versus Betriebsart:

1. Aktiver Bereich, IC = β × IB - Verstärkerbetrieb

2. Sättigungsbereich, IC = Sättigungsstrom - Schaltbetrieb (vollständig EIN)

3. Abschaltbereich, IC = 0 - Schaltbetrieb (vollständig AUS)

Transistor als Schalter:

Die Anwendung eines PNP-Transistors besteht darin, als High-Side-Schalter zu arbeiten. Zur Erklärung mit einem PSPICE-Modell wurde der Transistor PN2907A ausgewählt. Das erste, was Sie beachten sollten, ist die Verwendung eines Strombegrenzungswiderstands an der Basis. Höhere Basisströme beschädigen einen BJT. Aus dem Datenblatt geht hervor, dass der maximale kontinuierliche Kollektorstrom -600 mA beträgt und die entsprechende Verstärkung (hFE oder β) im Datenblatt als Testbedingung angegeben ist. Die entsprechenden Sättigungsspannungen und Basisströme sind ebenfalls verfügbar.

Schritte zum Auswählen von Komponenten:

1. Ermitteln Sie den Kollektorstrom, dh den von Ihrer Last verbrauchten Strom. In diesem Fall sind es 200 mA (parallele LEDs oder Lasten) und der Widerstand = 60 Ohm.

2. Um den Transistor in einen Sättigungszustand zu bringen, muss ein ausreichender Basisstrom abgezogen werden, so dass der Transistor vollständig eingeschaltet ist. Berechnung des Basisstroms und des entsprechenden zu verwendenden Widerstands.

Für eine vollständige Sättigung wird der Basisstrom auf 2,5 mA (nicht zu hoch oder zu niedrig) angenähert. Somit ist unten die Schaltung mit 12 V zur Basis dieselbe wie die zum Emitter in Bezug auf Masse, während der der Schalter im AUS-Zustand ist.

Theoretisch ist der Schalter vollständig geöffnet, es kann jedoch praktisch ein Leckstromfluss beobachtet werden. Dieser Strom ist vernachlässigbar, da sie in pA oder nA vorliegen. Zum besseren Verständnis der Stromregelung kann ein Transistor als variabler Widerstand zwischen Kollektor (C) und Emitter (E) betrachtet werden, dessen Widerstand basierend auf dem Strom durch die Basis (B) variiert).

Wenn anfänglich kein Strom durch die Basis fließt, ist der Widerstand über CE sehr hoch, so dass kein Strom durch sie fließt. Wenn am Basisanschluss eine Potentialdifferenz von 0,7 V und mehr auftritt, diffundiert der BE-Übergang und bewirkt, dass der CB-Übergang diffundiert. Jetzt fließt der Strom vom Emitter zum Kollektor proportional zu dem Stromfluss vom Emitter zur Basis, auch die Verstärkung.

Lassen Sie uns nun sehen, wie der Ausgangsstrom durch Steuern des Basisstroms gesteuert wird. Fix IC = 100mA Trotz einer Last von 200mA liegt der entsprechende Gewinn aus dem Datenblatt irgendwo zwischen 100 und 300 und folgt der gleichen Formel wie oben

Die Abweichung des praktischen Wertes vom berechneten Wert ist auf den Spannungsabfall am Transistor und die verwendete ohmsche Last zurückzuführen. Außerdem haben wir einen Standardwiderstandswert von 13 kOhm anstelle von 12,5 kOhm am Basisanschluss verwendet.

Transistor als Verstärker:

Verstärkung ist die Umwandlung eines schwachen Signals in eine verwendbare Form. Der Prozess der Verstärkung war ein wichtiger Schritt in vielen Anwendungen wie drahtlos gesendeten Signalen, drahtlos empfangenen Signalen, MP3-Playern, Mobiltelefonen usw. Der Transistor kann Leistung, Spannung und Strom in verschiedenen Konfigurationen verstärken.

Einige der in Transistorverstärkerschaltungen verwendeten Konfigurationen sind

1. Gemeinsamer Emitterverstärker

2. Gemeinsamer Kollektorverstärker

3. Gemeinsamer Basisverstärker

Von den oben genannten Typen ist der übliche Emittertyp die beliebte und am häufigsten verwendete Konfiguration. Der Betrieb erfolgt im aktiven Bereich, eine einstufige Common-Emitter-Verstärkerschaltung ist ein Beispiel dafür. Ein stabiler DC-Vorspannungspunkt und eine stabile AC-Verstärkung sind beim Entwurf eines Verstärkers wichtig. Der Name einstufiger Verstärker, wenn nur ein Transistor verwendet wird.

Oben ist ein einstufiger Verstärker dargestellt, bei dem ein am Basisanschluss angelegtes schwaches Signal in das β-fache des tatsächlichen Signals am Kollektoranschluss umgewandelt wird.

Teilzweck:

CIN ist der Koppelkondensator, der das Eingangssignal mit der Basis des Transistors koppelt. Somit trennt dieser Kondensator die Quelle vom Transistor und lässt nur ein Wechselstromsignal durch. CE ist der Bypass-Kondensator, der als niederohmiger Pfad für das verstärkte Signal fungiert. COUT ist der Koppelkondensator, der das Ausgangssignal vom Kollektor des Transistors koppelt. Somit isoliert dieser Kondensator den Ausgang vom Transistor und lässt nur ein Wechselstromsignal durch. R2 und RE sorgen für die Stabilität des Verstärkers, während R1 und R2 zusammen die Stabilität des DC-Vorspannungspunkts gewährleisten, indem sie als Potentialteiler wirken.

Betrieb:

Im Fall eines PNP-Transistors zeigt das gemeinsame Wort die negative Versorgung an. Daher ist der Emitter im Vergleich zum Kollektor negativ. Die Schaltung arbeitet für jedes Zeitintervall sofort. Einfach zu verstehen, wenn die Wechselspannung am Basisanschluss zunimmt, fließt der entsprechende Anstieg des Stroms durch den Emitterwiderstand.

Somit erhöht diese Erhöhung des Emitterstroms den höheren Kollektorstrom, der durch den Transistor fließt, wodurch der VCE-Kollektor-Emitterabfall verringert wird. In ähnlicher Weise beginnt die VCE-Spannung aufgrund der Abnahme des Emitterstroms zuzunehmen, wenn die Eingangswechselspannung exponentiell abnimmt. Alle diese Spannungsänderungen werden sofort am Ausgang reflektiert, wobei die Wellenform des Eingangs invertiert, aber verstärkt wird.

Eigenschaften	Gemeinsame Basis	Gemeinsamer Emitter	Gemeinsamer Sammler
Spannungsverstärkung	Hoch	Mittel	Niedrig
Stromverstärkung	Niedrig	Mittel	Hoch
Leistungsgewinn	Niedrig	Sehr hoch	Mittel

Tabelle: Gewinnvergleichstabelle

Basierend auf der obigen Tabelle kann die entsprechende Konfiguration verwendet werden.