如果您使用晶體管，傳感器或控制系統工作，則可能已經看到了NPN和PNP術語。這些NPN和PNP晶體管是用於控製或增強電信號的組件。它們通常是在切換或放大的電路中發現的。本文解釋了這兩種類型的晶體管如何工作，它們的不同，使用的位置以及它們如何影響連接的設備。本指南將幫助您了解日常電子系統中的NPN和PNP晶體管。
目錄
1。什麼是NPN晶體管
2。什麼是PNP晶體管
3。 NPN和PNP晶體管如何工作
4。負載設備 - PNP與NPN輸出
5。 NPN和PNP晶體管的應用
6。 NPN與PNP晶體管之間的差異
7。在NPN和PNP晶體管之間進行選擇
8。結論
圖1。 NPN和PNP晶體管符號
什麼是NPN晶體管？
NPN晶體管是一種由兩個N型半導體層製成的雙極連接晶體管（BJT），該層被薄的P型層分隔。NPN晶體管通常稱為“下沉傳感器”，以其速度，效率和具有成本效益的製造業廣泛用於電子電路中。NPN晶體管特別適合高速開關和信號擴增，因為用作主要電荷載體的電子比PNP晶體管中使用的孔更快。這種較高的遷移率可以更快地響應時間，這使得NPN晶體管非常適合動態應用，例如數字計算，電信和信號處理。
什麼是PNP晶體管？
PNP晶體管，稱為“採購傳感器”。PNP晶體管是一種雙極連接晶體管（BJT），由兩個由薄的N型層隔開的兩個P型半導體層組成。它通常用於正面輸出信號表示主動狀態的系統，與標準正邏輯約定對齊。PNP晶體管用於工業控制環境，例如自動化和安全系統。他們的採購行為（將電流施加到負載而不是下沉）使它們適合於需要直接高端切換和集成的應用，並具有正面引用的邏輯電路。
NPN和PNP晶體管如何工作？
儘管具有結構性差異，但NPN和PNP晶體管仍以相同的原理運行：基本的小電流控制發射器和收集器之間的較大電流。使它們與眾不同的是當前流動的方向和電荷載體的類型 -NPN的電子，，，， PNP的孔。
圖2。 NPN晶體管工作原理
NPN晶體管工作操作
NPN晶體管的操作取決於通過調整基本電流來控制發射器和收集器之間的電流。當a 小正電壓 在基礎和發射極（正向偏置的基極發連接）之間應用，電子從N型發射極流入P型鹼基。
由於底座是狹窄且輕微摻雜的，因此只有一小部分電子重組在底座中帶有孔。大多數電子通過底座，被吸引到逆向偏向的收集器，從而使大型收集器電流流動。此過程構成了NPN晶體管操作的基礎。
這 收集器電流（IC） 直接由 基本電流（IB）。這個比例 （IC/IB） 定義當前增益 （β） NPN晶體管。
NPN晶體管在三個不同的區域中運行，具體取決於基本發射極和基礎接口連接的偏差。每個區域確定電路中晶體管的行為。
在活動區域中，基本發射線連接處是前向偏置的，而基本接口則是反向偏置的。在這些條件下，晶體管充當電流放大器。較小的基礎電流使大得多的電流從收集器流向發射極。發射器注入的大多數電子都通過基礎傳播並到達收藏家。
在截止區域中，基本發射極和基礎 - 收集器連接均反向偏置。結果，晶體管有效地處於偏低狀態，並且沒有電流流過收集器 - 發射器路徑。當晶體管需要充當打開開關時，通常使用該區域。
在飽和區域中，基本發射極和基礎接口連接都有前向偏置。該條件完全打開晶體管，使最大電流從收集器流到發射極。在該區域中，晶體管的行為就像封閉開關一樣，廣泛用於數字開關應用程序。
圖3。 PNP晶體管工作原理
PNP晶體管工作操作
PNP晶體管的工作原理是基於通過改變小鹼電流來控制從發射極到收集器的電流的流動。與使用電子作為多數載體的NPN晶體管不同，PNP晶體管操作取決於孔作為主要的電荷載體。PNP晶體管工作原理會根據連接的偏見而改變。這些條件定義了晶體管的三個關鍵操作區域：主動，截止和飽和度。
簡而言之，NPN和PNP晶體管之間的操作差異在於當前方向和極性。NPN晶體管比發射器更正面時進行性能，從而使電流從收集器流到發射極。當基數比發射極更負面時，PNP晶體管會導致，從而使電流從發射極流向收集器。兩者都在主動，截止和飽和區域工作，但它們相反的偏見和電荷載體定義了它們在電路中的作用。
負載設備 - PNP與NPN輸出
負載設備可以通過PNP和NPN輸出來運行，在設計電路和集成組件（例如電動機，繼電器和電磁閥）等組件時具有靈活性。
圖4。 PNP（採購）配置
在 PNP（採購）配置，傳感器或控制模塊為負載提供了正電壓。電氣負載在電源的輸出和負（常見）側之間連接。當輸出打開時，電流從輸出流到負載，然後流到地面。該設置通常用於高信號表示激活的系統中，並且與配備二極管保護以阻止背部EMF的螺線管兼容。
圖5。 NPN（下沉）配置
在 NPN（下沉）配置，傳感器或控制模塊提供了一個接地路徑。負載是在正電源和輸出之間連接的。當輸出打開時，電流從電源，通過負載流到輸出（地面）。該設置適用於低信號表示激活並且還可以很好地與受保護的螺線管配合使用的系統。使用輸出類型的能力簡化了系統設計並支持工業自動化或多功能設備等環境中的靈活性。
NPN和PNP晶體管的應用
應用
區域
NPN
晶體管應用
PNP
晶體管應用
數字邏輯電路
用作微控制器中的快速開關
輸出和邏輯門
不太常見，用於電路需要
積極的邏輯上拉控制
放大器電路
在A/B類放大器中常見
信號擴增
與推桿放大器中的NPN配對
階段
電動機驅動器
通過下沉電流來驅動電動機
負載
通過將電流採購到
加載
繼電器控制
通過接地來控制繼電器
線圈
為中繼線圈側提供電源
PLC系統（工業）
用於採購PLC輸入模塊
首選下沉PLC輸入模塊
傳感器輸出（例如接近度）
NPN傳感器將信號低到
指示激活
PNP傳感器將信號高到
指示激活
LED切換
通過將陰極連接到
地面
控制電流由
陽極
低側開關
理想的選擇（放置在負載之間
＆ 地面）
不宜
高方向開關
不理想
理想的選擇（放置在
電源和負載）
電池供電的設備
適用於負面系統
首選正面地面系統
NPN與PNP晶體管之間的差異
特徵
NPN晶體管
PNP晶體管
半導體層結構
負陽性陰性（N-P-N）
陽性陰性陽性（P-N-P）
當前方向
從收藏家到發射器
從發射極到收藏家
基礎激活
當正電壓/電流何時打開
應用於基礎
何時基座較低
潛在的比發射極（沒有電流或輕微的負）
停用條件
當基本電流減少時關閉
或刪除
當基礎變得更多時關閉
正或電流流入基礎
操作的電壓要求
需要在底座上陽性電壓
相對於發射極
基部需要負電壓
相對於發射極
內部結構
兩個N層之間的P層
兩個P層之間的N層
切換邏輯
下沉的傳感器 - 負載在
供應正面和收藏家
採購傳感器 - 負載在
發射極和負供應
手術
廣泛用於數字邏輯電路
和切換
用於狀態默認的電路中
是必須的
信號極性
通過正邏輯激活（陽性
電壓）
通過負邏輯激活（低或
地面）
連接到負載
正面電壓之間連接的負載＆
集電極
發射極之間連接的負載＆
負（地面）
當前的流量啟動
當收集器電流流動時
基本發射線交界處是向前偏見的
發射器電流在鹼發射機時流動
交界處是向前的偏見
在NPN和PNP晶體管之間進行選擇
在NPN和PNP晶體管之間進行選擇取決於您的電路如何處理電流，控制信號和負載連接。 NPN晶體管非常適合低側開關，其中負載連接到正電壓，晶體管完成了通往地面的路徑。他們響應陽性對照信號。
相比之下， PNP晶體管更適合高側切換，他們在負載中提供電流。當控制信號低於發射器電壓時，它們會打開，與高信號激活負載的正邏輯系統很好地對齊。
系統設計還會影響決定。採購輸入模塊通常與NPN晶體管配對，而下沉輸入模塊與PNP類型兼容。在工業環境中，佈線標準和安全考慮通常決定了首選的晶體管類型。
結論
了解NPN和PNP晶體管之間的差異並不一定要困難。一旦您了解了它們的工作原理以及每個人的最佳作用，在電路中使用它們就變得更加容易了。無論您是構建項目還是修復系統，這些知識都將幫助您充滿信心地做出更智能，更安全的選擇。