PNP и NPN: одно и то же, но наоборот
Прежде чем браться за PNP, имеет смысл разобраться с обычным NPN-транзистором — принцип у них общий, и понимание одного сильно упрощает понимание второго. Тема вообще идёт куда легче, если вы уверенно ориентируетесь в том, как текут токи и как распределяются напряжения в цепи.
Выводы у PNP называются так же, как у NPN: эмиттер, база и коллектор. Ключевое отличие ровно одно: токи в PNP-транзисторе текут в направлениях, противоположных токам в NPN. Именно эта «зеркальность» и создаёт ощущение загадки, хотя никакой новой физики здесь нет.
PNP-транзистор «открывается», когда небольшой ток идёт от эмиттера к базе. «Открывается» означает, что между эмиттером и коллектором появляется канал, способный пропускать значительно больший ток, чем тот, что течёт через базу.
Нажмите для увеличения (1070x700)Что нужно, чтобы транзистор открылся
Чтобы ток пошёл от эмиттера к базе, между этими выводами нужна разница потенциалов около 0,7 В. И поскольку ток течёт именно в сторону базы, база должна быть на 0,7 В ниже эмиттера.
Иначе говоря: задали на базе напряжение на 0,7 В меньше эмиттерного — транзистор открыт, и ток может идти от эмиттера к коллектору. Это единственное условие, которое нужно удерживать в голове при проектировании схемы.
Нажмите для увеличения (1024x1282)Пример: схема на PNP-транзисторе
Соберём простую схему, которая включает светодиод, когда становится темно.
Шаг первый — эмиттер. Чтобы открыть PNP-транзистор, напряжение на базе должно быть ниже эмиттерного, а значит, напряжение на эмиттере нужно знать точно. В простых схемах вроде этой эмиттер обычно подключают к плюсу источника питания — так эмиттерный потенциал зафиксирован и становится точкой отсчёта.
Шаг второй — то, чем управляем. Когда транзистор открыт, ток идёт от эмиттера к коллектору, поэтому нагрузку вешаем в цепь коллектора. В нашем случае это светодиод, а вместе с ним обязательный последовательный резистор — светодиод никогда не включают без токоограничивающего резистора. Вместо светодиода с резистором здесь может стоять любая другая нагрузка, которой вы хотите управлять.
Шаг третий — вход транзистора. Чтобы светодиод загорелся, надо открыть канал эмиттер—коллектор, то есть опустить напряжение на базе на 0,7 В ниже эмиттерного. При питании 9 В это 9 В - 0,7 В = 8,3 В.
Получить такое напряжение и заодно привязать его к освещённости проще всего делителем напряжения из фоторезистора и обычного резистора.
Нажмите для увеличения (844x781)Учтите: напряжение на базе не будет в точности таким, какое даёт формула делителя, — сам транзистор влияет на этот узел. Но в целом картина такая: когда сопротивление фоторезистора велико (света нет), напряжение на базе оказывается близко к 8,3 В, транзистор открыт и светодиод горит. Когда сопротивление фоторезистора мало (света много), напряжение на базе подтягивается ближе к 9 В, транзистор закрывается и светодиод гаснет.
Откуда берётся «правильное» напряжение на базе
Возникает закономерный вопрос: почему фоторезистор с резистором «магическим образом» выдают в темноте нужные 8,3 В?
- Отчасти потому, что переход эмиттер—база сам по себе представляет собой диод. А диод всегда стремится удержать на себе своё диодное напряжение — здесь это примерно 0,7 В. И 8,3 В — это как раз на 0,7 В меньше девяти.
- Отчасти потому, что номиналы фоторезистора и резистора в базовой цепи подобраны так, чтобы напряжение попадало в нужный диапазон.
Какие детали использованы
- Транзистор — PNP-типа BC557. Он входит в число транзисторов, которые Джеймс Льюис рекомендует всегда держать в наборе деталей.
- Фоторезистор — около 10 кОм на свету и 1 МОм в темноте.
- Резистор в цепи базы — 100 кОм.
- Светодиод — обычный индикаторный, с последовательным резистором 470 Ом.
Похожие материалы на сайте
