ترانزیستور PNP به زبان ساده 

ترانزیستور PNP دقیقا مخالف با قطعه ترانزیستور NPN می‌باشد که در آموزش قبلی بر آن پرداختیم است و آن را مورد بحث و بررسی قرار دادیم.

ترانزیستور PNP

اساسا، در این نوع از ساختار ترانزیستور دو دیود با توجه به نوع NPN معکوس می‌شوند که یک نوع مثبت-منفی-مثبت از پیکربندی را با پیکانی که پایانه امیتر را در این بار به سمت داخل نماد ترانزیستور قرار می‌دهد، تعریف می‌کند.

همچنین، تمام قطبیت‌ها برای یک ترانزیستور  PNP معکوس شده‌اند که به این معنی است که جریان را به داخل بیس “می‌کشد”  برعکس ترانزیستور NPN که جریان را از بیس “بیرون” می‌کند. تفاوت اصلی بین دو نوع ترانزیستور این است که حفره‌ها از مهمترین حامل‌ها برای ترانزیستورهای PNP هستند به طوریکه الکترون‌ها مهمترین حامل‌ها برای ترانزیستورهای NPN هستند.

سپس، ترانزیستورهای PNP یک جریان بیس کوچک و ولتاژ بیس منفی را برای کنترل جریان کلکتور-امیتر بزرگتر به کار می‌برند. در بیان دیگر، برای یک ترانزیستور PNP، امیتر با توجه به بیس و با توجه به کلکتور مثبت تر است. ساختار یک “ترانزیستور PNP” متشکل از دو ماده نیمه رسانای نوع P هر دو بخش ماده نوع N است که در زیر نشان داده شده است.

پیکربندی ترانزیستور PNP

(توجه داشته باشید که: پیکان امیتر و شارش جریان قراردادی “در”  برای یک ترانزیستور PNP را تعریف می‌کند)

ساختار و ولتاژهای پایانه برای یک ترانزیستور NPN در بالا نشان داده شده است. ترانزیستور PNP دارای ویژگی‌های بسیار مشابه به همزاد دو قطبی NPN خود هستند، به جز اینکه  قطبیت‌ها (یا بایاس) جهت‌های جریان و ولتاژ برای هر کدام از سه پیکربندی ممکن معکوس شده‌اند که در اولین آموزش، بیس مشترک، امیتر مشترک و کلکتور مشترک بر آن پرداخته شد. ولتاژ بین بیس و امیتر (VBE)، در بیس منفی است و در امیتر مثبت است  زیرا که برای یک ترانزیستور PNP، پایانه بیس نسبت به امیتر همیشه بایاس منفی شده است.

همچنین، ولتاژ تغذیه امیتر با توجه به کلکتور (V_CE) مثبت است. بنابراین یک ترانزیستور PNP برای هدایت همیشه با توجه به هر دو بیس و کلکتور مثبت‌تر است.

منابع ولتاژ به یک ترانزیستور PNP وصل شده اند که نشان داده شده است. این بار امیتر به ولتاژ تغذیه V_CC با مقاومت بار R_L که شارش جریان بیشینه درون قطعه را محدود می‌کند و به پایانه کلکتور وصل شده است، متصل است. ولتاژ بیس V_B که با توجه به امیتر بایاس منفی شده است و به مقاومت بیس R_B که دوباره برای محدود کردن جریان بیس بیشینه به کار می‌رود، وصل شده است.

بایاس ترانزیستور pnp

برای تحریک جریان برای شارش در یک ترانزیستور PNP، بیس نیاز دارد تا نسبت به امیتر منفی‌تر باشد (جریان باید بیس را ترک کند) تقریبا با 0/7 ولت برای یک قطعه سیلیکونی یا 0/3 ولت برای یک قطعه ژرمانیوم و با فرمول‌هایی که برای محاسبه مقاومت بیس، جریان بیس یا جریان کلکتور به کار رفته اند و همانند آنهایی هستند که برای یک ترانزیستور NPN معادل استفاده شدند و به صورت زیر است:

[latexpage]

[

I_C=I_E-I_B

]

[latexpage]

[

I_C=beta*I_B

]

[latexpage]

[

I_B=I_Cfrac{1}{beta}

]

دیدیم که تفاوت‌های بنیادی بین یک ترانزیستور NPN و یک ترانزیستور PNP بایاس مناسب پیوندهای ترانزیستور است به طوریکه جهات جریان و قطبیت ولتاژها همیشه نسبت به یکدیگر مثبت هستند. بنابراین برای مدار بالا Ic=Ie-Ib به طوریکه جریان باید بیس را ترک کند.

عموما، ترانزیستور PNP می‌تواند با ترانزیستورهای NPN در اکثر مدارهای الکترونیکی جابه جاشود، تنها تفاوت قطبیت ولتاژها و جهات شارش جریان است. ترانزیستورهای PNP همچنین می‌توانند به عنوان  قطعات سوئیچینگ به کار روند، یک مثال از یک ترانزیستور PNP در زیر نشان داده شده است.

مدار ترانزیستور PNP

منحنی‌های مشخصات خروجی برای یک ترانزیستور PNP خیلی شبیه با منحنی‌های یک ترانزیستور NPN معادل است به جز  اینکه آنها 180 درجه برای گرفتن وضعیت ولتاژها و جریان‌های قطبیت معکوس چرخش یافته‌اند (این برای یک ترانزیستور NPN جریان الکترون از بیس و کلکتور به سمت باتری شارش می‌یابد) . همان خط بار دینامیک می‌تواند در منحنی‌های I-V برای یافتن نقاط عملیاتی ترانزیستورهای PNP کشیده شود.

تطبیق ترانزیستور

شاید شما فکر کنید که مزیت داشتن یک ترانزیستور PNP، زمانی که تعداد زیادی ترانزیستورهای NPN موجود است که می‌تواند به عنوان یک تقویت‌کننده یا سوئیچ حالت جامد به کار رود، چیست؟ بسیار خوب، داشتن دو نوع مختلف ترانزیستورهای “PNP”و “PNP” می‌تواند نقطه قوت خوبی باشد مثلا در زمانی که یک مدار تقویت کننده مانند تقویت کننده کلاس B طراحی می‌کنیم.

تقویت‌کننده کلاس B از ترانزیستورهای “متمم” یا “یک جفت منطبق” (که یک PNP و یک NPN متصل به یکدیگر است) در حالت خروجی خود یا در مدارهای کنترل موتور  H – پل قابل عکس کردن استفاده می‌شود به طوریکه می‌خواهیم شارش جریان حتی از موتور را در هر دو جهت در زمان‌های مختلف برای حرکت مستقیم و معکوس کنترل کنیم.

یک جفت از ترانزیستورهای NPN و PNP متناظر با مشخصات نزدیک به یکدیگر، ترانزیستورهای مکمل نامیده می‌شوند برای مثال، یک TIP3055 (ترانزیستور NPN) و TIP2955 (ترانزیستور PNP)  مثال‌های خوبی از ترانزیستورهای مکمل یا ترانزیستورهای جفت تطبیقی سلیکونی توان هستند. هر دو آنها دارای یک بهره جریان DC، بتا (I_C/I_b) تطبیق شده در 10% و جریان کلکتور بالا نزدیک 15 آمپر  است که آنها را برای کنترل موتور کلی یا کاربردهای رباتیک ایده‌آل می‌کند.

همچنین، تقویت‌کننده‌های کلاس B ،NPN و PNP مکمل را در طراحی حالت خروجی توان خود استفاده می‌کنند. ترانزیستور NPN برای تنها  نصف مثبت سیگنال هدایت می‌کند درحالیکه ترانزیستور PNP برای نصف منفی سیگنال هدایت می‌کند.

این تقویت‌کننده را برای راه‌اندازی توان مورد نیاز از بلندگو در هر دو جهت در امپدانس نامی بیان شده ممکن می‌کند و توان حاصل در جریان خروجی که احتمالاً به ترتیب چندین آمپر است به طور مساوی بین دو ترانزیستور مکمل تقسیم شده است.

 در اولین آموزش ترانزیستورها دیدیم که ترانزیستورها اساسا از دو دیود متصل به یکدیگر پشت به پشت ساخته شده‌اند.

ما می‌توانیم با استفاده از این قیاس برای تعیین اینکه آیا یک ترانزیستور از نوع PNP یا NPN است با تست مقاومت آن در بین سه لامپ مختلف، امیتر، بیس، کلکتور استفاده کنیم. با آزمایش هر جفت پایه‌های ترانزیستور در هر دو جهت با یک مولتی‌متر در مجموع شش آزمایش با مقادیر مقاومت مورد انتظار در اهم در زیر آورده می‌شود.

• پایانه‌های امیتر-بیس- امیتر به بیس باید مانند یک دیود نرمال عمل کند و تنها در یک جهت هدایت می‌کند.
• پایانه‌های کلکتور – بیس- پیوند کلکتور بیس باید مانند یک دیود نرمال عمل کند و تنها در یک مسیر هدایت می‌کند.
• پایانه‌های کلکتور-امیتر- امیتر کلکتور نباید در هر دو مسیر هدایت کند.

مقاومت پایانه برای ترانزیستورهای NPN و PNP

سپس می‌توانیم یک ترانزیستور PNP به صورت نرمال “خاموش” را تعریف کنیم اما یک جریان خروجی کوچک و ولتاژ منفی در بیس آن (B) مربوط به امیتر آن (E) آن را “روشن” خواهد کرد و شارش جریان امیتر-کلکتور بزرگتر را ممکن می‌سازد. ترانزیستورهای PNP هنگامی که Ve خیلی بزرگتر از V_C است هدایت می‌کند. در بیان دیگر، یک ترانزیستور PNP دو قطبی تنها اگر هر دو پایانه بیس و کلکتور نسبت به امیتر منفی باشند هدایت خواهد کرد.

در آموزش بعدی درباره ترانزیستورهای دوقطبی به جای استفاده از ترانزیستور به عنوان یک قطعه تقویت‌کنندگی، بر عملکرد ترانزیستور در نواحی اشباع و قطع آن هنگامی که به عنوان یک سوئیچ حالت جامد به کار می‌رود پرداختیم. سوئیچ‌های ترانزیستور دو قطبی در کاربردهای بسیاری برای سوئیچ یک جریان DC “روشن” یا “خاموش”، از LEDها که تنها نیازمند یک میلی‌آمپر کم از جریان سوئیچینگ در ولتاژهای  DC پایین، یا موتورها و رله‌ها  هستند که ممکن است نیازمند جریان‌های بیشتر در ولتاژهای بالاتر باشند، به کار رفته‌اند.