Τρανζίστορ Pnp

Το πρώτο τρανζίστορ διπολικής διασταύρωσης εφευρέθηκε το 1947 στα εργαστήρια Bell. Το "Two polarities" συντομογραφείται ως διπολικό, εξ ου και το όνομα Bipolar junction transistor. Το BJT είναι μια συσκευή τριών τερματικών με Συλλέκτη (C), Βάση (B) και Πομπό (E). Ο προσδιορισμός των ακροδεκτών ενός τρανζίστορ απαιτεί το διάγραμμα ακίδων ενός συγκεκριμένου μέρους BJT. Θα είναι διαθέσιμο στο φύλλο δεδομένων. Υπάρχουν δύο τύποι τρανζίστορ BJT - NPN και PNP. Σε αυτό το σεμινάριο θα μιλήσουμε για τα τρανζίστορ PNP. Ας εξετάσουμε τα δύο παραδείγματα τρανζίστορ PNP - 2N3906 και PN2907A, που φαίνονται στις παραπάνω εικόνες.

Με βάση τη διαδικασία κατασκευής, η διαμόρφωση του πείρου μπορεί να αλλάξει και αυτές οι λεπτομέρειες είναι διαθέσιμες στο αντίστοιχο φύλλο δεδομένων του τρανζίστορ. Κυρίως όλα τα τρανζίστορ PNP έχουν παραπάνω διαμόρφωση ακίδων. Καθώς η ισχύς του τρανζίστορ αυξάνεται, πρέπει να συνδέεται η ψύκτρα στο σώμα του τρανζίστορ. Ένα αμερόληπτο τρανζίστορ ή ένα τρανζίστορ χωρίς δυναμικό που εφαρμόζεται στους ακροδέκτες είναι παρόμοιο με δύο διόδους συνδεδεμένες πλάτη με πλάτη, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Η πιο σημαντική εφαρμογή του τρανζίστορ PNP είναι η εναλλαγή υψηλής πλευράς και ο συνδυασμός ενισχυτή κατηγορίας Β.

Η δίοδος D1 έχει μια αντίστροφη αγώγιμη ιδιότητα βασισμένη στην αγωγιμότητα προς τα εμπρός της διόδου D2. Όταν ένα ρεύμα ρέει μέσω της διόδου D2 από τον πομπό προς τη βάση, η δίοδος D1 ανιχνεύει το ρεύμα και ένα αναλογικό ρεύμα θα επιτρέπεται να ρέει προς την αντίστροφη κατεύθυνση από το τερματικό του πομπού στο τερματικό του συλλέκτη, υπό την προϋπόθεση ότι εφαρμόζεται δυναμικό γείωσης στο τερματικό του συλλέκτη. Η αναλογική σταθερά είναι το κέρδος (β).

Λειτουργία των τρανζίστορ PNP:

Όπως συζητήθηκε παραπάνω, το τρανζίστορ είναι μια τρέχουσα ελεγχόμενη συσκευή η οποία έχει δύο στρώματα εξάντλησης με ειδικό δυναμικό φραγής που απαιτείται για τη διάχυση του στρώματος μείωσης. Το δυναμικό φραγμού για ένα τρανζίστορ πυριτίου είναι 0,7V στους 25 ° C και 0,3V στους 25 ° C για ένα τρανζίστορ γερμανίου. Κυρίως ο κοινός τύπος τρανζίστορ που χρησιμοποιείται είναι το πυρίτιο επειδή είναι το πιο άφθονο στοιχείο στη γη μετά το οξυγόνο.

Εσωτερική λειτουργία:

Η κατασκευή του τρανζίστορ pnp είναι ότι οι περιοχές συλλέκτη και εκπομπού εμπλουτίζονται με υλικό τύπου ρ και η περιοχή βάσης εμπλουτίζεται με μικρό στρώμα υλικού τύπου-η. Η περιοχή του εκπομπού είναι πολύ ντοπαρισμένη σε σύγκριση με την περιοχή συλλεκτών. Αυτές οι τρεις περιοχές σχηματίζουν δύο κόμβους. Είναι διασταύρωση συλλογής-βάσης (CB) και διασταύρωση βάσης-εκπομπής.

Όταν ένα αρνητικό δυναμικό VBE εφαρμόζεται σε διασταύρωση Base-Emitter που μειώνεται από 0V, τα ηλεκτρόνια και οι οπές αρχίζουν να συσσωρεύονται στην περιοχή εξάντλησης. Όταν το δυναμικό μειώνεται περαιτέρω κάτω από 0,7V, επιτυγχάνεται η τάση φραγμού και συμβαίνει η διάχυση. Ως εκ τούτου, τα ηλεκτρόνια ρέουν προς το θετικό τερματικό και οι ροές ρεύματος βάσης (ΙΒ) είναι αντίθετα από τη ροή ηλεκτρονίων. Εκτός αυτού, το ρεύμα από τον πομπό στον συλλέκτη αρχίζει να ρέει, υπό την προϋπόθεση ότι η τάση VCE εφαρμόζεται στον ακροδέκτη του συλλέκτη. Το τρανζίστορ PNP μπορεί να λειτουργήσει ως διακόπτης και ενισχυτής.

Περιοχή λειτουργίας έναντι τρόπου λειτουργίας:

1. Ενεργή περιοχή, IC = β × IB - Λειτουργία ενισχυτή

2. Περιοχή κορεσμού, IC = Ρεύμα κορεσμού - Λειτουργία διακόπτη (Εντελώς ενεργοποιημένο)

3. Περιοχή αποκοπής, IC = 0 - Λειτουργία διακόπτη (εντελώς OFF)

Τρανζίστορ ως διακόπτης:

Η εφαρμογή ενός τρανζίστορ PNP είναι να λειτουργεί ως διακόπτης υψηλής πλευράς. Για να εξηγήσει με ένα μοντέλο PSPICE, έχει επιλεγεί ένα τρανζίστορ PN2907A. Το πρώτο σημαντικό πράγμα που πρέπει να θυμάστε να χρησιμοποιήσετε μια τρέχουσα περιοριστική αντίσταση στη βάση. Τα υψηλότερα ρεύματα βάσης θα καταστρέψουν ένα BJT. Από το φύλλο δεδομένων το μέγιστο συνεχές ρεύμα συλλέκτη είναι -600mA και το αντίστοιχο κέρδος (hFE ή β) δίνεται στο φύλλο δεδομένων ως κατάσταση δοκιμής. Διατίθενται επίσης οι αντίστοιχες τάσεις κορεσμού και ρεύματα βάσης.

Βήματα για την επιλογή στοιχείων:

1. Βρείτε το ρεύμα συλλέκτη, δηλαδή το ρεύμα που καταναλώνεται από το φορτίο σας. Σε αυτήν την περίπτωση θα είναι 200mA (παράλληλα LED ή φορτία) και αντίσταση = 60 Ohms.

2. Για να οδηγήσει το τρανζίστορ σε κατάσταση κορεσμού πρέπει να εξαχθεί επαρκές ρεύμα βάσης έτσι ώστε το τρανζίστορ να είναι εντελώς ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΜΕΝΟ. Υπολογισμός του ρεύματος βάσης και της αντίστοιχης αντίστασης που θα χρησιμοποιηθεί.

Για πλήρη κορεσμό, το ρεύμα βάσης προσεγγίζεται στα 2,5mA (Όχι πολύ υψηλό ή πολύ χαμηλό). Έτσι, παρακάτω είναι το κύκλωμα με 12V να βασίζεται ίδιο με αυτό του πομπού σε σχέση με τη γείωση κατά την οποία ο διακόπτης είναι σε κατάσταση OFF.

Θεωρητικά ο διακόπτης είναι εντελώς ανοιχτός αλλά πρακτικά μπορεί να παρατηρηθεί ροή ρεύματος διαρροής. Αυτό το ρεύμα είναι αμελητέο, δεδομένου ότι είναι σε pA ή nA. Για καλύτερη κατανόηση σχετικά με τον έλεγχο ρεύματος, ένα τρανζίστορ μπορεί να θεωρηθεί ως μεταβλητή αντίσταση μεταξύ του συλλέκτη (C) και του πομπού (E) των οποίων η αντίσταση ποικίλλει με βάση το ρεύμα μέσω της βάσης).

Αρχικά όταν κανένα ρεύμα δεν ρέει μέσω της βάσης, η αντίσταση σε όλη τη CE είναι πολύ υψηλή που δεν ρέει ρεύμα μέσω αυτής. Όταν εμφανίζεται μια πιθανή διαφορά 0,7V και άνω στο τερματικό βάσης, η διασταύρωση ΒΕ διαχέεται και προκαλεί τη διάχυση της διασταύρωσης CB. Τώρα το ρεύμα ρέει από τον πομπό στον συλλέκτη αναλογικά με αυτό του ρεύματος από τον πομπό προς τη βάση, επίσης το κέρδος.

Τώρα ας δούμε πώς να ελέγξουμε το ρεύμα εξόδου ελέγχοντας το ρεύμα βάσης. Επιδιόρθωση IC = 100mA παρά το φορτίο που είναι 200mA, το αντίστοιχο κέρδος από το φύλλο δεδομένων είναι κάπου μεταξύ 100 & 300 και ακολουθώντας τον ίδιο τύπο παραπάνω παίρνουμε

Η διακύμανση της πρακτικής τιμής από την υπολογισμένη τιμή οφείλεται στην πτώση τάσης στο τρανζίστορ και στο φορτίο αντίστασης που χρησιμοποιείται. Επίσης, χρησιμοποιήσαμε μια τυπική τιμή αντίστασης 13kOhm αντί 12.5kOhm στο τερματικό βάσης.

Τρανζίστορ ως ενισχυτής:

Η ενίσχυση είναι η μετατροπή ενός αδύναμου σήματος σε χρησιμοποιήσιμη μορφή. Η διαδικασία ενίσχυσης υπήρξε ένα σημαντικό βήμα σε πολλές εφαρμογές όπως ασύρματα μεταδιδόμενα σήματα, ασύρματα λαμβανόμενα σήματα, συσκευές αναπαραγωγής Mp3, κινητά τηλέφωνα κ.λπ., Το τρανζίστορ μπορεί να ενισχύσει την ισχύ, την τάση και το ρεύμα σε διαφορετικές διαμορφώσεις.

Ορισμένες από τις διαμορφώσεις που χρησιμοποιούνται στα κυκλώματα ενισχυτή τρανζίστορ είναι

1. Κοινός ενισχυτής εκπομπών

2. Κοινός ενισχυτής συλλεκτών

3. Κοινός ενισχυτής βάσης

Από τους παραπάνω τύπους κοινός τύπος εκπομπής είναι η δημοφιλής και ως επί το πλείστον χρησιμοποιούμενη διαμόρφωση. Η λειτουργία λαμβάνει χώρα σε ενεργή περιοχή, ένα κύκλωμα ενισχυτή εκπομπής κοινού σταδίου είναι ένα παράδειγμα για αυτό. Ένα σταθερό σημείο πόλωσης DC και ένα σταθερό κέρδος AC είναι σημαντικά στο σχεδιασμό ενός ενισχυτή. Το όνομα ενός σταδίου ενισχυτή όταν χρησιμοποιείται μόνο ένα τρανζίστορ.

Πάνω είναι ένας ενισχυτής ενός σταδίου όπου ένα ασθενές σήμα που εφαρμόζεται στο τερματικό βάσης μετατρέπεται σε β φορές το πραγματικό σήμα στο τερματικό συλλέκτη.

Μέρος σκοπός:

Ο CIN είναι ο πυκνωτής ζεύξης που συνδέει το σήμα εισόδου με τη βάση του τρανζίστορ. Έτσι, αυτός ο πυκνωτής απομονώνει την πηγή από το τρανζίστορ και επιτρέπει τη διέλευση μόνο σήματος εναλλασσόμενου ρεύματος. Το CE είναι ο πυκνωτής παράκαμψης που λειτουργεί ως διαδρομή χαμηλής αντίστασης για ενισχυμένο σήμα. COUT είναι ο πυκνωτής ζεύξης που συνδέει το σήμα εξόδου από τον συλλέκτη του τρανζίστορ. Έτσι, αυτός ο πυκνωτής απομονώνει την έξοδο από το τρανζίστορ και επιτρέπει τη διέλευση μόνο σήματος εναλλασσόμενου ρεύματος. Τα R2 και RE παρέχουν τη σταθερότητα στον ενισχυτή ενώ τα R1 και R2 μαζί εξασφαλίζουν τη σταθερότητα στο σημείο πόλωσης DC ενεργώντας ως δυνητικός διαχωριστής.

Λειτουργία:

Σε περίπτωση τρανζίστορ PNP, η λέξη common υποδηλώνει την αρνητική προσφορά. Ως εκ τούτου, ο πομπός θα είναι αρνητικός σε σύγκριση με τον συλλέκτη. Το κύκλωμα λειτουργεί στιγμιαία για κάθε χρονικό διάστημα. Με απλά λόγια, όταν η τάση εναλλασσόμενου ρεύματος στο τερματικό βάσης αυξάνει την αντίστοιχη αύξηση του ρεύματος που ρέει μέσω της αντίστασης του εκπομπού.

Έτσι, αυτή η αύξηση του ρεύματος του εκπομπού αυξάνει το υψηλότερο ρεύμα συλλέκτη να ρέει μέσω του τρανζίστορ που μειώνει την πτώση του εκπομπού συλλεκτών VCE. Ομοίως όταν η τάση εναλλασσόμενου ρεύματος μειώνεται εκθετικά, η τάση VCE αρχίζει να αυξάνεται λόγω της μείωσης του ρεύματος εκπομπού. Όλες αυτές οι αλλαγές στις τάσεις αντανακλούν στιγμιαία στην έξοδο που θα είναι ανεστραμμένη κυματομορφή της εισόδου, αλλά ενισχυμένη.

Χαρακτηριστικά	Κοινή βάση	Κοινή εκπομπή	Κοινή Συλλέκτης
Αύξηση τάσης	Υψηλός	Μεσαίο	Χαμηλός
Τρέχον κέρδος	Χαμηλός	Μεσαίο	Υψηλός
Κέρδος ισχύος	Χαμηλός	Πολύ ψηλά	Μεσαίο

Πίνακας: Πίνακας σύγκρισης κέρδους

Με βάση τον παραπάνω πίνακα, μπορεί να χρησιμοποιηθεί η αντίστοιχη διαμόρφωση.