Den bipolaren PNP-Transistor verstehen

Ein Transistor ist ein Gerät, das auf Halbleitern basiert. Er wird verwendet, um elektrische Signale zu verstärken oder sie durch Schalten zu steuern. Die am häufigsten verwendeten Transistoren sind Bipolartransistoren (Bipolar Junction Transistors, BJTs).

Der bipolare PNP-Transistor

Der Bipolartransistor ist hauptsächlich in zwei Typen erhältlich: NPN- und PNP-Transistoren. In einem PNP-Transistor befindet sich zwischen den beiden P-Typ-Halbleitermaterialien ein N-Typ-Halbleitermaterial. Der NPN-Transistor ist das Gegenteil.

Konfiguration des PNP-Transistors

Die drei Anschlüsse des PNP-Transistors in Bezug auf Halbleitermaterialien sind:

  • Emitter (P-Typ-Material – stark dotiert)
  • Basis (N-Typ-Material – leicht dotiert)
  • Kollektor (P-Typ-Material – mäßig dotiert)

Die Basis des PNP-Transistors ist leicht dotiert, um eine möglichst geringe Rekombination im Basisbereich zu ermöglichen. Beim PNP-Transistor ist die Emitter-Basis in Vorwärtsrichtung vorgespannt. Sie hat einen sehr geringen Widerstand. Die Kollektor-Basis-Verbindung ist jedoch in Rückwärtsrichtung vorgespannt. Sie hat einen sehr hohen Widerstand. Darüber hinaus fließt bei einem PNP-Transistor der Strom in der Basis.

Wie sieht ein PNP-Transistor aus?

Der PNP-Transistor sieht wie unten dargestellt aus:

Wie funktioniert ein PNP-Transistor?

Wenn an der Emitter-Basis-Verbindung eine Basis-Emitter-Spannung (VBE) angelegt wird, gibt der Emitter Löcher in Richtung Basis ab und der Emitterstrom (IE) beginnt zu fließen. Einige der Löcher verbinden sich mit Elektronen in der Basis und erzeugen einen kleinen Basisstrom (IB), der zurück zu (VBE) fließt.

Die verbleibenden Löcher leiten jedoch Strom zum Kollektor und gelangen zum Minuspol von (VCB), der (IC) bildet.

Der Basisstrom fließt, wenn die Basis 0,3 V negativer als der Emitter eines Germanium-basierten Halbleiterbauelements und 0,7 V negativer für ein Halbleiterbauelement auf Siliziumbasis.

Zur Berechnung der Ströme in Basis und Kollektor werden die folgenden Formeln verwendet:

Wo ß ist die Stromverstärkung, die beschreibt, wie viel des Basisstroms zum Kollektorstrom verstärkt wird.

Betriebsarten des Transistors

Ein Transistor arbeitet in drei Modi:

Alle drei Modi werden unten erklärt:

1. Aktiver Betriebsmodus

In diesem Modus lässt die Emitter-Basis-Verbindung Strom in Vorwärtsrichtung durch, während die Basis-Kollektor-Verbindung keinen Stromfluss zulässt, da sie in Sperrrichtung vorgespannt ist. Eine große Anzahl von Löchern überträgt Strom vom Emitter ausgehend zur Basis. Dies führt zu einem Anstieg des Basisstroms und der Transistor arbeitet im aktiven Modus. Der Q-Punkt in der Grafik ist der Dauerbetrieb des Transistors dargestellt.

2. Abschaltmodus (offener Stromkreis)

Im Abschaltmodus gibt es keinen Kollektorstrom, da beide Übergänge in Sperrrichtung vorgespannt sind. In diesem Abschaltmodus verhält es sich wie ein offener Stromkreis. Im Abschaltmodus ist die Basisspannung geringer als die Emitter- und Kollektorspannung.

3: Sättigungsbetrieb (Kurzschluss)

Im Sättigungsmodus sind die in Vorwärtsrichtung vorgespannten Übergänge Emitter-Basis und Kollektor-Basis. Diese Einstellung ermöglicht es dem Transistor, einen Kurzschluss auszulösen. In diesem Modus fließt ein großer Strom durch den Transistor. In diesem Fall ist die Basisspannung höher als die Emitter- und Kollektorspannung.

Funktionen des PNP-Transistors

Dieser Transistor kann in einem Schaltkreis schalten. Er kann auch zur Verstärkung verwendet werden, um das Spannungs- oder Stromsignal zu erhöhen.

1. Transistor als Schalter

Um den Transistor als Schalter zu verwenden, wird die Emitter-Basis-Verbindung in Sperrrichtung vorgespannt, wobei die Basis ein negativeres Potential als der Emitter hat. Wenn ein Basisstrom fließt, verhält er sich wie ein Kurzschluss, was bedeutet, dass der Stromkreis geschlossen ist. Andernfalls verhält er sich wie ein offener Stromkreis.

2. Transistor als Verstärker

Um den Transistor als Verstärker zu verwenden, wird die Basis leicht dotiert. Dies liegt daran, dass die Basis der eigentliche Stromregler ist. Mit einer geringeren Anzahl von Elektronen kombiniert sie die geringste Anzahl von Löchern und leitet die meisten Löcher an den Kollektor weiter, wodurch ein großer Kollektorstrom entsteht.

Abschluss

Der PNP-Transistor ist ein Halbleiterbauelement, bei dem zwei P-Typ-Materialien ein N-Typ-Material umschließen. Dieses Bauelement hat vielfältige Anwendungsmöglichkeiten im Bereich der Elektronik. Es verfügt über drei verschiedene Betriebsmodi, die es ermöglichen, den Transistor als Schalter oder Verstärker zu verwenden. Er fungiert als Schalter im Abschaltmodus (offener Stromkreis) und im Sättigungsmodus (Kurzschluss).

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