سلام، امیدوارم حالتون عالی باشه. قبلاً مقاله ای در خصوص ترانزیستورهای BJT به عنوان تقویت کننده و سوئیچینگ معرفی کرده ایم. در این مقاله قصد داریم مقدمه ای در خصوص ترانزیستور PNP معرفی کنیم که در دسته ترانزیستورهای پیوند دوقطبی (BJT) قرار می گیرد و دارای سه لایه است، یعنی دو لایه P-doped و یک لایه N-doped که در آن یک لایه N-doped بین دو لایه P قرار گرفته است.
عملکرد اصلی: جریان کوچک در یک پایه برای کنترل جریان زیاد در پایه های دیگر استفاده می شود.
حامل های اصلی بار: در ترانزیستور PNP حفره ها حاملهای اصلی بار است. ترانزیستورهای NPN و PNP بر اساس ماهیت پروژه الکترونیکی دارای مزایای خاص خود هستند، با این حال، ترانزیستورهای NPN به دلیل پاسخ سریع به دلیل تحرک الکترون ها، همیشه نسبت به ترانزیستورهای PNP ترجیح داده می شوند. در حالیکه ترانزیستورهای PNP برای اهداف تقویت کنندگی و سوئیچینگ نسبت به ترانزیستور NPN به دلیل تحرک کمتر حفره ها در مقایسه با تحرک الکترون ها خیلی مفید و سودمند به نظر نمی رسد.
مقدمه ای بر ترانزیستور PNP
ترانزیستور PNP نوعی ترانزیستور دوقطبی (BJT) است که برای تقویت و سوئیچینگ و برای طراحی مدارهای مکمل در ترکیب با ترانزیستور NPN استفاده می شود.
این قطعه دارای سه پایه به نام های امیتر، بیس و کلکتور است که جریان کمی در ترمینال پایه برای کنترل جریان زیاد در پایانه های دیگر استفاده می شود.
این یک قطعه الکتروتنیکی برای کنترل جریان است که به عنوان سینک نیز شناخته می شود که در آن جریان را به ترمینال بیس خود فرو می برد و جریان از کلکتور خارج می شود.
برخلاف ترانزیستور NPN، در ترانزیستور PNP جریان از امیتر به کلکتور جریان می یابد و حفره ها به عنوان حامل اکثریت بار عمل می کنند.
این ترانزیستور دارای ویژگی های مشابه ترانزیستور NPN است اما اختلافاتی نیز با آن دارد. در مورد ترانزیستور PNP، تمام قطب های ولتاژ و جهت های جریان در مقایسه با ترانزیستور NPN معکوس خواهند شد. ترانزیستور PNP جریان را به بیس خود وارد می کند در حالی که ترانزیستور NPN جریان را از ترمینال بیس خود تامین می کند.
هر دو ترانزیستور NPN و PNP قطعات کنترل شده با جریان هستند که در آن ها رسانش توسط هر دو حامل بار یعنی الکترون ها و حفره ها انجام می شود، اما حامل های بار اصلی در مورد ترانزیستورهای NPN الکترون ها هستند. در حالی که در مورد ترانزیستور PNP حامل های شارژ اصلی حفره ها هستند.
ترانزیستور PNP مانند ترکیبی از دیودهایی است که پشت به پشت از طرفین کاتد ترکیب شده اند.
ساختار
ترانزیستور PNP از دو لایه P-doped و یک لایه N-doped تشکیل شده است که در آن لایه N-doped پایه بسس ترانزیستور را نشان می دهد در حالی که سایر لایه های P به ترتیب نشان دهنده امیتر و کلکتور هستند.
پایه بیس ترانزیستور منفی تر از ترمینال امیتر است.
هر سه ترمینال در ترانزیستور PNP از نظر غلظت دوپینگ و اندازه متفاوت هستند.
امیتر به شدت دوپ شده است و 100٪ جریان ترانزیستور را نشان می دهد در حالی که بیس به آرامی دوپ شده است که مسئول عملکرد ترانزیستور است و تعداد حفره ها را در ترانزیستور PNP کنترل می کند.
در حالی که کلکتور کمتر دوپینگ شده است و در مقایسه با دو ترمینال دیگر اندازه بزرگتری دارد و تعداد حفره ها را جمع آوری می کند.
مدار
شکل زیر نمودار مدار ترانزیستور PNP را نشان می دهد.
در ترانزیستور PNP، یک ولتاژ منبع در ترمینال امیتر اعمال می شود (به جای ترمینال کلکتور در مورد ترانزیستور NPN) و مقاومت بار اعمال می شود که برای مقاومت در برابر جریان در ترمینال کلکتور استفاده می شود.
به طور مشابه، یک ولتاژ بایاس در پایانه های بیس اعمال می شود و یک مقاومت بیس به این ترمینال متصل می شود تا جریان عبوری از این ترمینال را محدود کند.
امیتر به ولتاژ مثبت وصل می شود در حالی که بیس به ولتاژ منفی وصل می شود.
کارکرد
مشابه ترانزیستور NPN، ترانزیستور PNP دارای دو اتصال pn یعنی پیوند امیتر-بیس و پیوند کلکتور-بیس است.
اتصال بیس امیتر بایاس مستقیم است و مقاومت کمی از خود نشان می دهد در حالی که اتصال بیس کلکتور بایاس معکوس است و مقاومت بالایی از خود نشان می دهد. مراحل و فرآیند مورد نیاز برای ایجاد این اتصالات بایاس مستقیم و بایاس معکوس با ترانزیستورهای NPN متفاوت است.
اتصال امیتر-بیس زمانی بایاس مستقیم می شود که پایه بیس نسبت به امیتر منفی باشد و ولتاژ سمت بیس 0.7 ولت کمتر از ولتاژ سمت امیتر باشد.
به طور مشابه، اتصال امیتر-بیس زمانی که ولتاژ کلکتور اعمال شده منفی است، بایاس معکوس ساخته می شود. در مورد ترانزیستور PNP، ولتاژ امیتر بسیار بزرگتر از ولتاژ کلکتور است.
به منظور هدایت در ترانزیستور PNP، ولتاژ امیتر باید در مقایسه با بیس و کلکتور مثبت تر باشد.
ترانزیستور زمانی روشن می شود که جریان کمی از امیتر به ترمینال بیس جریان داشته باشد.
در ترانزیستورهای PNP، امیتر در مقایسه با NPN که در آن امیتر الکترون ساطع می‌کند، حفره‌هایی را منتشر می‌کند.
هنگامی که یک ولتاژ بایاس مناسب در ترمینال بیس اعمال می شود، بایاس می شود و حفره های موجود در ترمینال امیتر به سمت ترمینال بیس حرکت می کنند، جایی که با الکترون موجود در این ترمینال ترکیب می شوند. این جریان کمی را در ترمینال بیس تولید می کند.
بیس بسیار نازک است، بنابراین پذیرش تمام حفره های تزریق شده توسط امیتر برای بیس بسیار دشوار است، در نتیجه بیشتر حفره ها از ترمینال بیس خارج شده و وارد ترمینال کلکتور می شوند.
سوئیچ منطبق
از ترکیب ترانزیستور PNP با ترانزیستور NPN برای طراحی و توسعه مدارهای تقویت کننده قدرت استفاده می شود. تقویت کننده های قدرت کلاس B نمونه عالی این مدارهای تقویت کننده هستند که در آن ترانزیستورهای PNP و NPN با هم ترکیب می شوند تا چرخه تقویت بالا را ایجاد کنند.
جفت ترانزیستور NPN و PNP مورد استفاده در تقویت کننده های کلاس B، سوئیچ مکمل یا منطبق نامیده می شود که در آن ترانزیستور PNP برای نیم سیکل منفی هدایت می کند در حالی که ترانزیستور NPN برای نیمه سیکل مثبت ترانزیستور هدایت می کند.
این فرآیند برای تولید توان مورد نیاز برای بلندگو در هر دو جهت استفاده می شود. توان تولید شده در جریان خروجی بسیار زیاد است که به طور مساوی بین سوئیچ منطبق متشکل از ترانزیستور NPN و PNP تقسیم می شود.
منحنی مشخصه های خروجی
منحنی مشخصه خروجی ترانزیستور PNP با ترانزیستور NPN یکسان به نظر می رسد، اما یک استثنا وجود دارد، یعنی 180 درجه می چرخد.
همان خط بار روی منحنی مشخصه ای که در مورد ترانزیستور NPN ترسیم کردیم که نقاط کار ترانزیستور را ذکر می کند، رسم می شود.
شکل زیر منحنی خصوصیات ترانزیستور PNP را نشان می دهد که بین جریان خروجی و ولتاژ کلکتور-امیتر رسم شده و 180 درجه می چرخد که در آن جهت جریان و قطبیت های ولتاژ معکوس می شود. ولتاژ تغذیه برای ترانزیستور PNP منفی می شود.
مقدار افزایش جریان (آلفا، بتا) در ترانزیستور PNP در مقایسه با ترانزیستور NPN بسیار کمتر است. می توانیم مقدار بتا را از معادله زیر محاسبه کنیم.
تفاوت بین ترانزیستورهای PNP و NPN
ترانزیستور PNP به عنوان سینک شناخته می شود در حالی که ترانزیستور NPN به عنوان دستگاه سورس شناخته می شود.
تفاوت اصلی بین ترانزیستور PNP و NPN در بایاس مناسب ترمینال بیس است که در آن جهت جریان و قطبیت ولتاژ همیشه مخالف یکدیگر هستند.
در ترانزیستور PNP، حفره ها حامل اکثریت هستند در حالی که در ترانزیستور NPN الکترون ها حامل اکثریت هستند.
ولتاژ امیتر در مقایسه با بیس و کلکتور در ترانزیستور PNP مثبت تر است. در حالی که ولتاژ کلکتور در مورد ترانزیستور NPN نسبت به بیس و امیتر مثبت تر می شود.
ترانزیستور PNP زمانی روشن در نظر گرفته می شود که جریانی در ترمینال بیس وجود نداشته باشد. ترانزیستور NPN زمانی روشن در نظر گرفته می شود که جریان کافی در ترمینال بیس وجود داشته باشد.
در ترانزیستور PNP جریان از امیتر به کلکتور جریان می یابد، در حالی که در مورد ترانزیستور NPN جریان از کلکتور به امیتر جریان می یابد.
بیس در مورد ترانزیستور NPN مثبت است در حالی که در ترانزیستور PNP منفی است.
هنگامی که ولتاژ کافی در ترمینال بیس اعمال می شود، در مورد ترمینال NPN بایاس می شود در حالی که در مورد ترانزیستور PNP، ولتاژ منفی 0.7 ولت کمتر از ولتاژ امیتر باید اعمال شود تا عمل ترانزیستور فعال شود.
کاربردها
این ترانزیستور به عنوان سوئیچ برای سیگنال های الکترونیکی استفاده می شود.
در مدارهای تقویت کننده استفاده می شود.
به عنوان یک سوئیچ منطبق در ترکیب با ترانزیستور NPN برای تولید توان پیوسته استفاده می شود.
تامین جریان شامل موتورهای سنگین از این ترانزیستورها استفاده می کند.
در کاربردهای روباتیک که در آن سینک شدن جریان مورد نیاز است استفاده می شود.
دیدگاه خود را بنویسید