NPN i PNP tranzistori su dva najvažnija elementa u elektronici, koji se koriste svuda od jednostavnih LED prekidača do pojačala i kontrolnih kola. Iako spolja izgledaju slično, oni se uključuju sa suprotnim polaritetima i rukuju strujnim tokom u različitim pravcima. U ovom članku ćete naučiti kako oni rade, kako ih identifikovati i gde se svaki tip najbolje uklapa.
NPN Pregled tranzistora
NPN tranzistor je bipolarni tranzistor (BJT) napravljen od N / P / N slojeva sa tri terminala: emiter (E), baza (B) i kolektor (C). Sadrži dva PN spoja (baza-emiter i baza-kolektor), a elektroni su glavni nosioci naboja.
Šta je PNP tranzistor?
PNP tranzistor je bipolarni tranzistor (BJT) napravljen od P / N / P slojeva sa tri terminala: emiter (E), baza (B) i kolektor (C). Sadrži dva PN spoja (baza-emiter i baza-kolektor), a rupe su glavni nosioci naboja.
Princip rada NPN i PNP tranzistora
Oba NPN i PNP tranzistori koriste mali bazni pogon (bazna struja ili baza-emiter napon) za kontrolu veće struje kroz druga dva terminala. U većini sklopnih kola, tranzistori rade u dva glavna stanja:
• Cutoff (OFF): malo ili nimalo baznog pogona, gotovo da nema strujnih tokova
• Zasićenje (ON): jak bazni pogon, tranzistor se ponaša kao zatvoreni prekidač
Ključna razlika između NPN i PNP je polaritet potreban za uključivanje i pravac konvencionalnog protoka struje.
Kako se NPN tranzistor uključuje i isključuje
NPN se uključuje kada:
• Osnovni napon (VB) je veći od napona emitera (VE)
• Spoj baza-emiter je pristrasan napred (~ 0,7 V za silicijum)
Mala bazna struja (IB) omogućava veću struju kolektora (Ic) da teče.
• Konvencionalni smer struje: Kolektor → emiter
NPN se isključuje kada:
• Baza nije dovoljno visoka u poređenju sa emiterom
• Spoj baza-emiter nije pristrasan napred
Sa malo ili nimalo baznog pogona, tranzistor se ponaša kao otvoreni prekidač.
Kako se PNP tranzistor uključuje i isključuje
PNP se uključuje kada:
• Osnovni napon (VB) je niži od napona emitera (VE)
• Spoj baza-emiter je pristrasan napred (baza oko 0,7 V niža od emitera za silicijum)
• Mala bazna struja teče iz baze, omogućavajući provodljivost.
Konvencionalni strujni pravac: Emiter → kolektor
PNP se isključuje kada:
• Osnovni napon raste blizu napona emitera
• Spoj baza-emiter više nije pristrasan napred
Ponaša se kao otvoreni prekidač, blokirajući protok struje.
KSNUMKS. NPN vs PNP Izgradnja tranzistora
Unutrašnji raspored slojeva određuje kako se svaki tranzistor ponaša:
• NPN: N / P / N
• PNP: P / N / P
Ova struktura utiče na nosioce naboja i brzinu:
• NPN: elektroni dominiraju (obično brže prebacivanje)
• PNP: dominiraju rupe (obično sporije prebacivanje)
Budući da se elektroni kreću brže od rupa, NPN tranzistori se obično preferiraju za prebacivanje velike brzine i moderne kontrolne krugove.
NPN i PNP tranzistorski simboli
• NPN: strelica pokazuje prema spolja
• PNP: strelica pokazuje prema unutra
Karakteristike NPN i PNP tranzistora
| Odlika | NPN Tranzistor | PNP tranzistor |
|---|---|---|
| Tipičan položaj prebacivanja | Prekidač niske strane (između opterećenja i GND) | Prekidač visoke strane (između V + i opterećenja) |
| Uključuje se kada je baza ... | Veći od emitera | Niži od emitera |
| Tipičan kontrolni signal | HIGH signal → ON (lako za većinu MCU) | NIZAK signal → ON (možda će trebati vozač) |
| Trenutna uloga u kolima | Sinks struja (vuče teret na zemlju) | Izvori struje (napaja opterećenje iz snabdevanja) |
| Poželjno za brzo prebacivanje | Obično, bolje | Obično, sporije |
| Lakše u digitalnim sistemima 5V / 3.3V | Vrlo često | Možda će biti potrebno pomeranje nivoa |
| Najbolji slučaj korišćenja | Jednostavno, brzo, zajedničko prebacivanje | Kontrola na strani ponude, komplementarni dizajni |
NPN i PNP tranzistori tehničke razlike
| Odlika | NPN Tranzistor | PNP tranzistor |
|---|---|---|
| Struktura sloja | N / P / N | P / N / P |
| Većinski nosači | Elektroni | Rupe |
| Tip osnovnog materijala | P-tip | N-tip |
| Osnovni trenutni pravac | U bazu | Van baze |
| Uključite uslov | Baza veća od emitera | Baza niža od emitera |
| Simbol strelica smer | Spolja | Unutra |
| Konvencionalni strujni pravac | Kolektor → emiter | Emiter → Kolektor |
| Tendencija brzine | Tipično, brže | Tipično, sporije |
Popularni NPN i PNP primeri tranzistora
Zajednički NPN tranzistori
• 2N2222 – Opšte prebacivanje i pojačanje
• BC547 – Prebacivanje/pojačavanje malog signala
• BC337 – Prebacivanje/pojačavanje srednje struje
• PN2222A – alternativa u stilu 2N2222
• 2N3904 – Zajednički NPN malog signala
• 2N3055 – Popularna snaga NPN za jaku struju
Zajednički PNP tranzistori
• 2N2907 – Prebacivanje i pojačanje
• BC557 – PNP male snage
• BC327 – PNP srednje snage
• BC558 – PNP aplikacije niskog nivoa
• 2N3906 – Komplementarni par sa 2N3904
Prednosti NPN i PNP tranzistora
Prednosti NPN tranzistora
• Brže prebacivanje
• Veća pokretljivost elektrona
• Vrlo čest u silikonskim dizajnima
Prednosti PNP tranzistora
• Dobro za prebacivanje visoke strane (pozitivno)
• Korisno u komplementarnim i push-pull kolima
Zaključak
Izbor između NPN i PNP tranzistora svodi se na kontrolu polariteta, položaj prebacivanja i način na koji vaše kolo rukuje strujom. NPN uređaji su često poželjni za brzo prebacivanje niske strane, dok su PNP tipovi korisni za kontrolu visoke strane i komplementarne dizajne.
Često postavljana pitanja [FAK]
Mogu li zameniti NPN tranzistor sa PNP tranzistorom (ili obrnuto)?
Ne direktno. NPN i PNP tranzistori trebaju suprotni polaritet baze da bi se uključili i struja kola teče u različitim pravcima. Zamena jednog sa drugim obično zahteva ponovno ožičenje položaja prekidača (visoke strane vs niske strane) i promenu načina na koji se baza vozi.
Zašto mikrokontroleri obično rade bolje sa NPN tranzistorima?
Većina mikrokontrolera izlazi HIGH signal na izvor bazne struje, što čini NPN tranzistore lako uključiti kao prekidač niske strane. Korišćenje PNP tranzistora često zahteva kontrolni signal LOV-side ili dodatni upravljački krug, posebno u 3.3V / 5V sistemima.
Koju vrednost otpornika treba da koristim za bazu NPN ili PNP tranzistora?
Uobičajena polazna tačka je 1kΩ do 10kΩ, u zavisnosti od struje opterećenja i kontrolnog napona. Za prebacivanje, izaberite otpornik tako da je osnovna struja dovoljno jaka da vozi tranzistor u zasićenje (jednostavno pravilo je osnovna struja ≈ struja opterećenja ÷ 10 za pouzdano ponašanje ON).
Zašto se tranzistor zagreva čak i kada je "ON"?
Tranzistor se zagreva kada nije potpuno zasićen ili kada je struja opterećenja visoka. U prekidačkim krugovima, toplota obično znači nedovoljan osnovni pogon, previše struje opterećenja ili korišćenje tranzistora sa niskom strujom. Smanjenje opterećenja, poboljšanje baznog diska ili korišćenje MOSFET-a može to rešiti.
Koja je najbolja alternativa tranzistora za prebacivanje visoke struje: BJT ili MOSFET?
Za visoke struje ili efikasno prebacivanje, MOSFET na logičkom nivou je često bolji od BJT-a jer troši manje energije i ne treba kontinuiranu baznu struju. BJT-ovi su i dalje odlični za jednostavno, jeftino prebacivanje, ali MOSFET-ovi obično rade hladnije i efikasnije pri većim opterećenjima.