Tranzystory Pnp

Pierwszy bipolarny tranzystor złączowy został wynaleziony w 1947 roku w laboratoriach Bell. „Dwie polaryzacje” jest w skrócie bipolarne, stąd nazwa tranzystor bipolarny. BJT to urządzenie z trzema zaciskami z kolektorem (C), podstawą (B) i emiterem (E). Identyfikacja zacisków tranzystora wymaga schematu pinów określonej części BJT. Będzie dostępny w arkuszu danych. Istnieją dwa rodzaje tranzystorów BJT - NPN i PNP. W tym samouczku omówimy tranzystory PNP. Rozważmy dwa przykłady tranzystorów PNP - 2N3906 i PN2907A, pokazane na powyższych zdjęciach.

W zależności od procesu produkcyjnego, konfiguracja pinów może ulec zmianie, a szczegóły te są dostępne w odpowiednim arkuszu danych tranzystora. Przeważnie wszystkie tranzystory PNP mają powyższą konfigurację pinów. W miarę wzrostu mocy znamionowej tranzystora do korpusu tranzystora należy przymocować niezbędny radiator. Nieobciążony tranzystor lub tranzystor bez potencjału przyłożonego na zaciskach jest podobny do dwóch diod połączonych plecami do siebie, jak pokazano na rysunku poniżej. Najważniejszym zastosowaniem tranzystora PNP jest przełączanie po stronie wysokiej i wzmacniacz zespolony klasy B.

Dioda D1 ma właściwość przewodzenia wstecznego opartą na przewodzeniu do przodu diody D2. Kiedy prąd przepływa przez diodę D2 od emitera do podstawy, dioda D1 wyczuwa prąd i proporcjonalny prąd będzie mógł płynąć w odwrotnym kierunku od zacisku emitera do zacisku kolektora, pod warunkiem, że na zacisku kolektora zostanie przyłożony potencjał masy. Stała proporcjonalności to Wzmocnienie (β).

Działanie tranzystorów PNP:

Jak omówiono powyżej, tranzystor jest urządzeniem sterowanym prądem, które ma dwie warstwy zubożenia o określonym potencjale bariery wymaganym do rozproszenia warstwy zubożonej. Potencjał bariery dla tranzystora krzemowego wynosi 0,7 V przy 25 ° C i 0,3 V przy 25 ° C dla tranzystora germanowego. Najczęściej stosowanym typem tranzystora jest krzem, ponieważ jest to pierwiastek najobficiej występujący na ziemi po tlenie.

Obsługa wewnętrzna:

Konstrukcja tranzystora pnp polega na tym, że obszary kolektora i emitera są domieszkowane materiałem typu p, a obszar bazowy jest domieszkowany małą warstwą materiału typu n. Obszar emitera jest silnie domieszkowany w porównaniu z obszarem kolektora. Te trzy regiony tworzą dwa skrzyżowania. Są to złącze kolektor-podstawa (CB) i połączenie baza-emiter.

Kiedy ujemny potencjał VBE jest przyłożony do złącza podstawa-emiter, zmniejszając się od 0 V, elektrony i dziury zaczynają gromadzić się w regionie zubożenia. Gdy potencjał dalej spada poniżej 0,7 V, napięcie bariery zostaje osiągnięte i następuje dyfuzja. Stąd elektrony płyną w kierunku dodatniego bieguna, a prąd bazowy (IB) jest przeciwny do przepływu elektronów. Poza tym prąd z emitera do kolektora zaczyna płynąć pod warunkiem przyłożenia napięcia VCE do zacisku kolektora. Tranzystor PNP może działać jako przełącznik i wzmacniacz.

Region pracy a tryb pracy:

1. Obszar aktywny, IC = β × IB– Działanie wzmacniacza

2. Region nasycenia, IC = prąd nasycenia - operacja przełączania (całkowicie włączona)

3. Region odcięcia, IC = 0 - działanie przełącznika (całkowicie wyłączone)

Tranzystor jako przełącznik:

Zastosowanie tranzystora PNP ma działać jako przełącznik strony wysokiego napięcia. Aby wyjaśnić model PSPICE, wybrano tranzystor PN2907A. Pierwszą ważną rzeczą, o której należy pamiętać, jest użycie rezystora ograniczającego prąd u podstawy. Wyższe prądy bazowe spowodują uszkodzenie BJT. Z arkusza danych maksymalny ciągły prąd kolektora wynosi -600 mA, a odpowiednie wzmocnienie (hFE lub β) jest podane w arkuszu danych jako warunek testu. Dostępne są również odpowiednie napięcia nasycenia i prądy bazowe.

Kroki, aby wybrać komponenty:

1. Znajdź kreator prądu kolektora prąd pobierany przez obciążenie. W tym przypadku będzie to 200 mA (równoległe diody LED lub obciążenia), a rezystor = 60 omów.

2. Aby wprowadzić tranzystor w stan nasycenia, należy wyciągnąć wystarczający prąd bazowy, tak aby tranzystor był całkowicie włączony. Obliczenie prądu bazowego i odpowiedniego rezystora, który ma być użyty.

Aby uzyskać pełne nasycenie, prąd bazowy jest przybliżony do 2,5 mA (nie za wysoki ani za niski). Tak więc poniżej znajduje się obwód z 12 V do bazy tak samo jak do emiter w odniesieniu do masy, podczas którego przełącznik jest w stanie OFF.

Teoretycznie łącznik jest całkowicie otwarty, ale praktycznie można zaobserwować przepływ prądu upływu. Prąd ten jest pomijalny, ponieważ są w pA lub nA. Aby lepiej zrozumieć sterowanie prądem, tranzystor można uznać za rezystor zmienny między kolektorem (C) i emiterem (E), którego rezystancja zmienia się w zależności od prądu płynącego przez podstawę (B).

Początkowo, gdy żaden prąd nie przepływa przez podstawę, rezystancja na CE jest bardzo duża i żaden prąd przez nią nie przepływa. Kiedy różnica potencjałów 0,7 V i więcej pojawia się na zacisku podstawowym, złącze BE rozprasza się i powoduje dyfuzję złącza CB. Teraz prąd płynie z emitera do kolektora proporcjonalnie do przepływu prądu z emitera do podstawy, również wzmocnienie.

Zobaczmy teraz, jak kontrolować prąd wyjściowy, kontrolując prąd podstawowy. Napraw IC = 100mA pomimo obciążenia wynoszącego 200mA, odpowiedni zysk z arkusza danych wynosi gdzieś między 100 a 300 i zgodnie z tym samym wzorem powyżej otrzymujemy

Odchylenie wartości praktycznej od wartości obliczonej jest spowodowane spadkiem napięcia na tranzystorze i zastosowanym obciążeniem rezystancyjnym. Ponadto użyliśmy standardowej wartości rezystora 13 kOhm zamiast 12,5 kOhm na zacisku bazowym.

Tranzystor jako wzmacniacz:

Wzmocnienie polega na przekształceniu słabego sygnału w użyteczną formę. Proces wzmacniania był ważnym krokiem w wielu zastosowaniach, takich jak sygnały przesyłane bezprzewodowo, sygnały odbierane bezprzewodowo, odtwarzacze Mp3, telefony komórkowe itp. Tranzystor może wzmacniać moc, napięcie i prąd w różnych konfiguracjach.

Niektóre z konfiguracji stosowanych w obwodach wzmacniaczy tranzystorowych to

1. Wzmacniacz wspólnego emitera

2. Wspólny wzmacniacz kolektorowy

3. Wspólny wzmacniacz bazowy

Spośród powyższych typów typowym typem emitera jest popularna i najczęściej używana konfiguracja. Operacja odbywa się w obszarze aktywnym, przykładem jest jednostopniowy obwód wspólnego wzmacniacza emitera. Stabilny punkt odchylenia DC i stabilne wzmocnienie AC są ważne przy projektowaniu wzmacniacza. Nazwa wzmacniacza jednostopniowego, gdy używany jest tylko jeden tranzystor.

Powyżej znajduje się wzmacniacz jednostopniowy, w którym słaby sygnał przyłożony do zacisku podstawowego jest konwertowany na β-krotność rzeczywistego sygnału na zacisku kolektora.

Częściowy cel:

CIN to kondensator sprzęgający, który łączy sygnał wejściowy z podstawą tranzystora. W ten sposób kondensator izoluje źródło od tranzystora i przepuszcza tylko sygnał AC. CE to kondensator obejściowy, który działa jako ścieżka o niskiej rezystancji dla wzmocnionego sygnału. COUT to kondensator sprzęgający, który łączy sygnał wyjściowy z kolektora tranzystora. W ten sposób ten kondensator izoluje wyjście od tranzystora i przepuszcza tylko sygnał AC. R2 i RE zapewniają stabilność wzmacniaczowi, podczas gdy R1 i R2 razem zapewniają stabilność w punkcie odchylenia prądu stałego, działając jako dzielnik potencjału.

Operacja:

W przypadku tranzystora PNP słowo wspólne oznacza ujemne zasilanie. Stąd emiter będzie ujemny w porównaniu z kolektorem. Obwód działa natychmiastowo w każdym przedziale czasu. Po prostu zrozumiałe, kiedy napięcie przemienne na zacisku bazowym wzrasta, odpowiedni wzrost prądu przepływa przez rezystor emitera.

Tak więc, ten wzrost prądu emitera zwiększa wyższy prąd kolektora przepływający przez tranzystor, co zmniejsza spadek poziomu emitera kolektora VCE. Podobnie, gdy napięcie wejściowe AC zmniejsza się wykładniczo, napięcie VCE zaczyna rosnąć z powodu spadku prądu emitera. Wszystkie te zmiany napięć odbijają się natychmiastowo na wyjściu, które będzie odwróconym przebiegiem wejściowym, ale wzmocnionym.

Charakterystyka	Wspólna podstawa	Wspólny emiter	Wspólny kolekcjoner
Wzmocnienie napięcia	Wysoki	Średni	Niska
Aktualny zysk	Niska	Średni	Wysoki
Zysk mocy	Niska	Bardzo wysoko	Średni

Tabela: Tabela porównawcza korzyści

Na podstawie powyższej tabeli można wykorzystać odpowiednią konfigurację.