NPN og PNP transistorar eru tveir af mikilvægustu þáttunum í rafeindatækni, notaðir alls staðar frá einföldum LED rofum til magnara og stýrirása. Þó þær líti svipaðar út að utan, kveikja þær á sér með gagnstæðum skautum og stjórna straumflæði í mismunandi áttir. Í þessari grein lærir þú hvernig þær virka, hvernig á að þekkja þær og hvar hver tegund hentar best.
Yfirlit yfir NPN transistora
NPN-transistor er tvískauta tengitransistor (BJT) sem samanstendur af N/P/N lögum með þremur tengjum: útgangi (E), grunni (B) og safnara (C). Hún inniheldur tvö PN-tengi (grunn–útgeislari og grunn–safnari), og rafeindir eru helstu hleðsluberar.
Hvað er PNP transistor?
PNP transistor er tvískauta tengitransistor (BJT) sem samanstendur af P/N/P lögum með þremur tengjum: útgangi (E), grunni (B) og safnara (C). Hún inniheldur tvö PN-tengi (grunn–útgeislandi og grunn–safnari), og holur eru aðalhleðsluberar.
Vinnuregla NPN og PNP transistora
Bæði NPN og PNP transistorar nota lítið grunndrif (grunnstraumur eða grunn–útstreymisspenna) til að stjórna meiri straumi í gegnum hin tvö tengin. Í flestum rofarásum starfa rafeindarásir í tveimur megin ástandum:
• Lokun (OFF): lítil eða engin grunndrif, næstum enginn straumur rennur
• Mettun (ON): sterkur grunndrif, transistorinn virkar eins og lokaður rofi
Helsti munurinn á NPN og PNP er skautun sem þarf til að kveikja á og stefna hefðbundins straums.
Hvernig NPN transistor kveikir og slekkur á
NPN kveikir á sér þegar:
• Grunnspennan (VB) er hærri en útstreymisspennan (VE)
• Grunn–útstreymistengingin er framspennt (~0,7 V fyrir kísil)
Lítill grunnstraumur (IB) gerir kleift að stærri safnstraumur (Ic) flæðir.
• Hefðbundin straumstefna: Safnari → útgeislari
NPN slökknar þegar:
• Grunnurinn er ekki nógu hár miðað við útgeislarann
• Grunn–útstreymistengingin er ekki framspennt
Með litlu eða engu grunndrifi hagar transistorinn sér eins og opinn rofi.
Hvernig PNP-transistor kveikir og slekkur á
PNP kveikir á þegar:
• Grunnspennan (VB) er lægri en útstreymisspennan (VE)
• Grunn–útstreymistengingin er framspennt (grunnur um 0,7 V lægri en útgeislari fyrir kísil)
• Lítill grunnstraumur rennur út úr grunninum, sem gerir leiðni mögulega.
Hefðbundin straumstefna: Útstreymi → safnari
PNP slökknar á sér þegar:
• Grunnspennan hækkar nálægt spennu útgeislunar
• Grunn–útstreymistengingin er ekki lengur framspennt
Hann hagar sér eins og opinn rofi og hindrar straumflæði.
NPN vs PNP transistorsmíði
Innri lagaskipan ákvarðar hvernig hver transistor hagar sér:
• NPN: N / P / N
• PNP: P / N / P
Þessi uppbygging hefur áhrif á hleðslubera og hraða:
• NPN: rafeindir ráða ríkjum (yfirleitt hraðari rofi)
• PNP: göt ráða ríkjum (yfirleitt hægari skipting)
Vegna þess að rafeindir hreyfast hraðar en holur eru NPN-transistorar oft valdir fyrir háhraðarofa og nútíma stýrirásir.
NPN og PNP transistortákn
• NPN: ör bendir út á við
• PNP: örvar benda inn á við
Einkenni NPN og PNP transistora
| Eiginleiki | NPN Transistor | PNP transistor |
|---|---|---|
| Dæmigerð rofastaða | Lághliðarrofi (milli álags og GND) | Háhliðarrofi (milli V+ og álags) |
| Kveikir á sér þegar grunnstöðin er... | Hærra en útgeislandi | Lægri en geisli |
| Dæmigert stýrimerki | HÁTT MERKI → Á (auðvelt fyrir flest MCU) | LÁGT merki → Á (gæti þurft driver) |
| Núverandi hlutverk í rásum | Dregur straum (dregur farm til jarðar) | Uppsprettur straums (fæðir álag frá afhendingu) |
| Æskilegur fyrir hraðskiptingu | Yfirleitt, betra | Yfirleitt, hægar |
| Auðveldara í 5V/3,3V stafrænum kerfum | Mjög algengt | Gæti þurft að færa stig |
| Besta notkunartilvikið | Einfalt, fljótt, algengt rofi | Framboðsstýring, viðbótarhönnun |
Tæknilegur munur á NPN og PNP transistorum
| Eiginleiki | NPN Transistor | PNP transistor |
|---|---|---|
| Lagabygging | N / P / N | P / N / P |
| Meirihlutaflutningafyrirtæki | Rafeindir | Holur |
| Grunnefnisgerð | P-gerð | N-gerð |
| Stefnu grunnstraums | Inn í bækistöð | Út úr bækistöð |
| Kveiktu á ástandinu | Grunnur hærri en útgeislari | Grunnur neðar en geisli |
| Stefnu táknörvar | Út á við | Inn á við |
| Hefðbundin straumstefna | Safnari → útgeislari | Útstreymi → safnari |
| Hraðatilhneiging | Yfirleitt, hraðar | Yfirleitt, hægari |
Vinsæl dæmi um transistora NPN og PNP
Algengir NPN transistorar
• 2N2222 – Almenn rofinn og styrking
• BC547 – Smámerki rofi/magnun
• BC337 – Miðlungsstraumsrofi/mögnun
• PN2222A – 2N2222-stíll valkostur
• 2N3904 – Algeng smámerki NPN
• 2N3055 – Vinsælt afl NPN fyrir hástraum
Algengir PNP transistorar
• 2N2907 – Rofi og mögnun
• BC557 – Lágafls PNP
• BC327 – Miðlungsafls PNP
• BC558 – Lágstigs PNP forrit
• 2N3906 – Viðbótarpar við 2N3904
Kostir NPN og PNP transistora
Kostir NPN transistora
• Hraðari rofi
• Meiri rafeindahreyfanleiki
• Mjög algengt í kísilhönnun
Kostir PNP transistora
• Gott fyrir háa hlið (jákvæða) skiptingu
• Gagnlegt í viðbótar- og push-pull rásum
Niðurstaða
Að velja á milli NPN og PNP transistors snýst um að stjórna skautun, rofastöðu og hvernig rásin þín meðhöndlar straum. NPN-tæki eru oft valin fyrir hraðar, lághliðar rofa, á meðan PNP-gerðir nýtast vel fyrir háhliðarstýringu og viðbótarhönnun.
Algengar spurningar [Algengar spurningar]
Get ég skipt út NPN transistor fyrir PNP transistor (eða öfugt)?
Ekki beint. NPN og PNP transistorar þurfa gagnstæða grunnskautun til að kveikja og straumurinn rennur í mismunandi áttir. Að skipta út öðru fyrir hitt krefst yfirleitt þess að skipta um rofastöðu (háhlið eða lághlið) og breyta hvernig grunnurinn er knúinn.
Af hverju virka örgjörvar venjulega betur með NPN transistorum?
Flestir örgjörvar gefa frá sér HÁTT merki til uppruna grunnstraums, sem gerir NPN-transistora auðvelda að kveikja á sem lághliðarrofa. Notkun PNP-transistors krefst oft LÁG-hliðar stýrimerkis eða auka drifararása, sérstaklega í 3,3V/5V kerfum.
Hvaða viðnámsgildi ætti ég að nota fyrir grunninn á NPN eða PNP transistor?
Algengur upphafspunktur er 1kΩ til 10kΩ, eftir álagsstraumi og stjórnspennu. Fyrir rofa, veldu viðnámið þannig að grunnstraumurinn sé nógu sterkur til að knýja transistorinn í mettun (einföld regla er grunnstraumur ≈ hleðslustraumur ÷ 10 fyrir áreiðanlega ON hegðun).
Af hverju hitnar transistor jafnvel þegar hann er "Á"?
Transistor hitnar þegar hann er ekki fullmettaður eða þegar hleðslustraumurinn er mikill. Í rofarásum þýðir hiti yfirleitt ófullnægjandi grunndrif, of mikinn álagsstraum eða notkun transistors með lágan straum. Að draga úr álagi, bæta grunndrifið eða nota MOSFET getur leyst þetta.
Hver er besti transistorvalkosturinn fyrir hástraumsrofa: BJT eða MOSFET?
Fyrir hástraums- eða skilvirka rofa er MOSFET á rökstigi oft betra en BJT því það sóar minni orku og þarf ekki stöðugan grunnstraum. BJT eru enn frábærir fyrir einfaldar, ódýrar rofa, en MOSFET keyra yfirleitt kaldari og skilvirkari við hærri álag.