Bevor wir über die Unterschiede zwischen NPN- und PNP-Transistoren sprechen, werden wir zunächst besprechen, was sie sind und welche Gemeinsamkeiten sie haben.
Beide, NPN und PNP, sind Bipolar Junction Transistoren (BJTs). BJTs sind stromgesteuerte Transistoren, die eine Stromverstärkung ermöglichen.
Ein Strom an der Basis des Transistors ermöglicht einen viel größeren Strom über die Emitter- und Kollektorleitungen. NPN- und PNP-Transistoren sind in ihrer Funktion genau gleich, sie dienen der Verstärkung und/oder dem Schalten.
Technisch erreichen und tun sie also genau das Gleiche.
Sie unterscheiden sich darin, wie die Leistung den Anschlusspins zugeführt werden muss, damit sie diese Verstärkung oder das Schalten ermöglichen. Da sie intern sehr unterschiedlich aufgebaut sind, müssen Strom und Spannung unterschiedlich zugewiesen werden, damit sie funktionieren. Ein NPN-Transistor erhält für den ordnungsgemäßen Betrieb eine positive Spannung am Kollektoranschluss und eine positive Spannung am Basisanschluss. Ein PNP-Transistor erhält eine positive Spannung am Emitteranschluss und eine negative Spannung am Basisanschluss (bzw. eine negativere oder niedrigere Spannung als die, die am Emitteranschluss anliegt).
Da die Spannungszuordnung unterschiedlich ist, ist auch der Stromfluss zum Einschalten unterschiedlich. Ein NPN-Transistor wird eingeschaltet, wenn ein ausreichender Strom an der Basis des Transistors anliegt. Daher muss die Basis eines NPN-Transistors an eine positive Spannung angeschlossen werden, damit ein Strom in die Basis fließt. Bei einem PNP-Transistor ist das Gegenteil der Fall. In einem PNP-Transistor fließt Strom aus der Basis (negativer Strom zur Basis), indem der Basisanschluss eine negativere (eine niedrigere) Spannung erhält als die, die dem Emitteranschluss zugeführt wird. Solange die Spannung an der Basisklemme niedriger ist als an der Emitterklemme in einem PNP-Transistor, wird die richtige Vorspannung und der negative Stromeffekt erreicht.
Damit ist klar, dass bei einem NPN-Transistor für den Betrieb ein Strom an der Basis des Transistors fließen muss. Das bedeutet, dass Strom in die Basis fließen muss.
Bei einem PNP-Transistor wird der Strom für den Betrieb von der Basis des Transistors weg zur Masse geleitet oder gesenkt. Dies bedeutet, dass Strom aus der Basis fließen muss. Ein einfacher Denkansatz ist also, dass ein NPN-Transistor einen positiven Strom an der Basis benötigt, während ein PNP-Transistor einen negativen Strom an der Basis benötigt (Strom muss von der Basis zur Masse fließen).
Ein weiteres Konzept, das NPN- und PNP-Transistoren unterscheidet, ist, dass sie, da die Spannung unterschiedlich zugewiesen wird, entgegengesetzte Stromflüsse am Ausgang haben. Bei einem NPN-Transistor fließt der Ausgangsstrom vom Kollektor zum Emitter. Bei einem PNP-Transistor fließt der Ausgangsstrom vom Emitter zum Kollektor.
Nachfolgend werden die oben erläuterten Konzepte mit Diagrammen vertieft, um die Unterschiede zwischen NPN- und PNP-Transistoren besser zu verdeutlichen.
Spannungszuweisung und Stromfluss sind vertauscht
Da PNP- und NPN-Transistoren aus unterschiedlichen Materialien bestehen, ist die Art und Weise, wie die Spannung an sie angelegt wird, um einen Stromfluss zu erzeugen, unterschiedlich, und auch ihr Stromfluss ist entgegengesetzt.
PNP-Transistoren bestehen aus 2 Schichten P-Material, die eine Schicht N-Material umschließen, während NPN-Transistoren aus 2 Schichten N-Material bestehen, die eine Schicht P-Material umschließen. Also genau gegensätzlich.
Um einen Stromfluss in einem NPN-Transistor zu erzeugen, wird also eine positive Spannung an den Kollektoranschluss gegeben und der Strom fließt vom Kollektor zum Emitter.
Bei einem PNP-Transistor wird eine positive Spannung an den Emitteranschluss gegeben und der Strom fließt vom Emitter zum Kollektor.
Dies ist nachfolgend zusammengefasst.
Spannungs- und Stromvorspannung
NPN-Transistor
Ein NPN-Transistor erhält positive Spannung am Kollektoranschluss. Diese positive Spannung am Kollektor ermöglicht einen Stromfluss vom Kollektor zum Emitter, vorausgesetzt, es ist ein ausreichender Basisstrom vorhanden, um den Transistor einzuschalten.
PNP-Transistor
Ein PNP-Transistor erhält eine positive Spannung am Emitteranschluss. Die positive Spannung am Emitter ermöglicht einen Stromfluss vom Emitter zum Kollektor, vorausgesetzt, es fließt ein negativer Strom an der Basis (Strom, der von der Basis nach Masse fließt).
Wie sie funktionieren (ein- und ausschalten)
NPN-Transistor
So funktioniert ein NPN-Transistor:
Wenn die an der Basis anliegende Spannung die Schwellenspannung von 0,7 V überschreitet, leitet der Transistor bei Erhöhung des Stroms an der Basis eines NPN-Transistors immer mehr Strom, bis er von Kollektor zu Emitter leitet.
Und wenn Sie den Strom zur Basis eines NPN-Transistors verringern, leitet der Transistor immer weniger Strom von Kollektor zu Emitter, bis die an die Basis gelieferte Spannung unter dem Schwellenspannungsbetrag von 0,7V liegt, an welchem Punkt der Transistor nicht mehr über Kollektor zu Emitter leitet und abschaltet.
PNP-Transistor
Ein PNP-Transistor funktioniert genau andersherum.
Wenn der Strom von der Basis sinkt (von der Basis nach Masse fließt), ist der Transistor eingeschaltet und leitet durch, um die Ausgangslast einzuschalten.
Das sind also die Hauptkonzepte von NPN- vs. PNP-Transistoren.
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