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Moderne Elektronik verlässt sich überwiegend auf den Transistor. Jede Leiterplatte hat ihren eigenen logischen Fluss mit klar definierten Leiterbahnen zur Stromführung. Geräte wie Computer haben sicherlich ihre eigene Logik. Es erfordert jedoch spezielle Transistoren, um diese Logik anzuwenden. Die Bare-Metal-Logik eines Computers wird mithilfe eines Netzwerks von Transistoren gebildet, die dabei helfen, Spannungen durch Komponenten zu leiten.
Zwei der am häufigsten verwendeten Transistoren in der modernen Elektronik sind die PNP und NPN. Diese Transistortypen sind seit der Einführung des Transistors im Einsatz. Warum sollte eins über dem anderen verwendet werden? Schauen wir uns die wichtigsten Unterschiede zwischen diesen beiden Transistortypen und ihre Verwendung genauer an.
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28.03.2023 21:50 Uhr GMT
PNP vs. NPN: Was ist der Unterschied?
Ein kurzer Überblick
Die Bell Telephone Laboratories entwickelten den ersten Transistor im Jahr 1948. Oft als die wichtigste Erfindung der Neuzeit hatte die Einführung des Transistors einen massiven Einfluss auf die Elektronik. Bells Erfindung würde zu einem explosionsartigen Wachstum der Technologie führen. Dieses Wachstum führte zu einer zunehmenden Miniaturisierung und komplexeren Maschinen, die gebaut wurden, ohne sich auf veraltete Technologien wie die Kathodenröhre zu verlassen.
Die Erfindung des Transistors leitete das elektronische Zeitalter ein. Transistoren haben zwei Hauptbetriebsarten: Positiv-Negativ-Positiv und Negativ-Positiv-Negativ oder PNP und NPN . Sie können diese Transistoren auch als BJTs oder Bipolar Junction Transfers bezeichnen. Die gesamte Elektronik verwendet PNP-oder NPN-Transistoren, und bei komplexer Elektronik wie einem Computer werden beide verwendet.
Beide Transistortypen verwenden üblicherweise Germanium als Material. Dies wurde aus Gründen der Haltbarkeit und Langlebigkeit bei Hitzeeinwirkung auf Silizium verschoben.
Was ist ein PNP-Transistor?
Wie bereits erwähnt, ist ein PNP-Transistor die Abkürzung für Positiv-Negativ-Positiv. In der Praxis bedeutet dies, dass die in den Wafern der Halbleiter vorhandenen Elektronen von positiver Ladung zu positiver Ladung fließen, wobei die dazwischenliegende Negativschicht als Übertragungsmedium genutzt wird. Die Übertragung von Elektronen erfolgt durch Anlegen einer negativen Ladung an den Basisstift des Transistors. Dadurch können die positiv geladenen Elektronen durch eine Art Loch in der negativen Schicht fließen.
Es gibt bestimmte Nachteile bei der Verwendung eines PNP-Transistors. Die Übertragung positiver Elektronen für den Transistor ist langsamer als bei anderen Methoden. Kombinieren Sie dies mit der Tatsache, dass PNP-Transistoren guter Qualität teurer sind als ihre NPN-Pendants, und es stellt sich die Frage, wo man ihre Verwendung in einem modernen Gerät sehen könnte. Während PNPs in einfacherer Elektronik weniger verbreitet sind, haben sie dennoch einen Nutzen.
PNP-Transistoren erfordern auch die Verwendung identischer Spannungen, wenn Logik zu einem Gerät geleitet wird. Als vereinfachtes Beispiel könnten Sie nur den Signalfluss der Spannung von einem 5-Volt-Gerät zu einem anderen 5-Volt-Gerät leiten.
Was ist ein NPN-Transistor?
Ein Negativ-Positiv-Negativ-oder NPN-Transistor ist der häufigste Transistortyp, den Sie in modernen Geräten finden. Nach dem Dotieren oder Kontaminieren der Basisschichten des Transistors verwendet er eine positiv geladene Schicht zwischen den beiden negativ geladenen Außenschichten, um Elektronen schnell zu übertragen. Diese arbeiten im Allgemeinen schneller als ein PNP-Transistor.
Es gibt keine implizite Anforderung für einen NPN-Transistor, um die Spannungen zwischen den Geräten anzupassen. Dies ist praktisch für Geräte, die geschaltet werden müssen, da keine zusätzlichen Signale erforderlich sind, um die Spannung zu unterbrechen, wie dies bei einem PNP-Transistor der Fall wäre. NPN-Transistoren bleiben die am häufigsten verwendeten Transistoren, da sie theoretisch wie ein einfacher Schalter funktionieren.
PNP vs. NPN: Ihre Anwendungen in der modernen Elektronik
Während NPN-Transistoren bleiben die Norm für moderne Elektronik, es ist üblicher, beide Transistortypen zu verwenden, wenn der logische Fluss erstellt wird. Bestimmte elektronische Geräte erfordern oft beide Arten von Transistoren, wie zum Beispiel ein Gitarrenverstärker. Einige Gitarrenverstärker verwenden einen sogenannten Push-Pull-Pot, der das Audio stärker verzerren kann. Push-Pull-Pots verwenden überwiegend einen PNP-Transistor, um den zusätzlichen Strom in das Audio einzubringen.
Frühere Computer verwendeten ebenfalls eine Kombination aus PNP-und NPN-Transistoren. In den letzten Jahren wurde ihre Verwendung für die Kernkomponenten einer CPU weitgehend durch FETs, einen anderen Transistortyp, ersetzt.
NPN-und PNP-Transistoren werden häufiger als Sensoren für moderne Automatisierung. Beide Transistoren eignen sich hervorragend für Näherungssensoren. Auch bei Bastlern bleiben beide beliebt und können direkt in Mikrocontroller wie Teensy und Arduino integriert werden, um komplexes Routing für elektronische Projekte zu erstellen.
Während FETs sie weitgehend von komplexer Elektronik wie Smartphones und Computern abgelöst haben, sie verbleiben weiterhin auf den Leiterplatten. Bestimmte grundlegende Elemente wie Schalter und andere Steuerungen beruhen auf den PNP-und NPN-Transistoren. Sie werden auch immer noch in industriellen Anwendungen eingesetzt, wo sie ideale Sensoren für den Betrieb schwerer Maschinen darstellen. Insbesondere PNPs sind für den industriellen Einsatz äußerst beliebt und bleiben die Norm in der amerikanischen Fertigung von Sensoren.
Andere Transistoren
Neben den allgegenwärtigen PNP-und NPN-Transistoren gibt es auch Feldeffekttransistoren oder FETs. Diese arbeiten ähnlich wie PNP-und NPN-Transistoren, können aber insgesamt viel schneller arbeiten. Sie werden typischerweise FETs in der Unterhaltungselektronik wie Smartphones, Computern, Tablets usw. verwenden. FETs benötigen keine Sandwich-Schicht, um auf die gleiche Weise wie PNP und NPN zu arbeiten, haben aber dennoch den gleichen Gesamteffekt.
FETs selbst sind dreizehn Jahre älter als das Konzept des halbleitenden Transistors, wie es von Bell Telephone implementiert wurde, mit den ersten Plänen, die 1935 von Heil entworfen wurden. Das eigentliche Konzept selbst wäre erst produktionsreif in den 1960er Jahren, als brauchbare und weit verbreitete FETs auf den Markt kamen.
Der grundlegende Betrieb eines FET ist in gewissem Sinne etwas robuster als ein PNP-oder NPN-Transistor. FETs haben drei Elektroden sowie etwas, das als Gate bezeichnet wird. Eine der Elektroden wird als Drain bezeichnet und die andere als Source. Das Gate steuert den Elektronenfluss und kann positiv oder negativ geladen sein. Dies führt dazu, dass einige FETs als P-Kanal bzw. N-Kanal bezeichnet werden. Diese arbeiten konzeptionell ähnlich wie PNP-und NPN-Transistoren, haben aber eine viel höhere Impedanz. Dies bedeutet effektiv, dass sie weitaus mehr Strom verarbeiten können als ein typischer Logiktransistor wie die oben genannten PNP-oder NPNs.
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28.03.2023 09:57 Uhr GMT
PNP vs. NPN: 4 wichtige Fakten
Die gesamte Elektronik verwendet PNP-oder NPN-Transistoren und komplexe Elektronik wie z Ein Computer verwendet beide. PNP-Transistoren von guter Qualität sind in der Regel teurer als ihre NPN-Gegenstücke. NPN-Transistoren sind die am häufigsten verwendeten Transistoren, da sie theoretisch wie ein einfacher Schalter funktionieren. PNP-und NPN-Transistoren wurden weitgehend durch FETs anstelle komplexer Elektronik wie Smartphones ersetzt und Computer, aber PNP und NPN verbleiben weiterhin auf den Leiterplatten.
PNP vs. NPN: Welcher Transistor ist besser?
Es gibt nicht unbedingt einen besseren oder schlechteren Transistor für ein elektronisches Projekt. Stattdessen geht es eher darum, was für das Design der auf Hardwareebene implementierten Logik anwendbar ist. FETs sind für einen Lichtschalter übertrieben, aber NPNs oder PNPs sind nicht robust genug, um die Spannung zu bewältigen, die einen Computer oder eine Bohrmaschine mit Strom versorgt. Vor diesem Hintergrund geht es eher darum, auszuwählen, was für ein bestimmtes Design am effizientesten ist.
NPN-und PNP-Transistoren sind heutzutage vielleicht nicht die neuesten und besten auf dem Markt, aber sie sind immer noch eine gute Wahl für bestimmte Designs. Sie sehen zum Beispiel immer noch eine Menge Anwendung in industriellen Anwendungen, wo sich die robuste und standfeste Logik, die sie implementieren können, als entscheidend für die vielen Sensoren erweist, die mit schweren Maschinen arbeiten. Wahrscheinlich interagieren Sie tagtäglich mit Geräten, die genau dieses logische System verwenden.
PNP vs. NPN: Was sind die wichtigen Unterschiede? FAQs (Frequently Asked Questions)
Werden NPN-Transistoren in CPUs verwendet?
Eigentlich nicht mehr. Sie hatten einen Platz in älteren, weniger robusten Computern, wie Sie sie vielleicht in den 1940er und 1950er Jahren sehen konnten. Moderne CPUs verlassen sich auf FETs, um die verschiedenen vorhandenen Logikgatter zu implementieren. NPNs oder PNPs können anstelle von so etwas wie einem anderen Teil des Mainboards vorhanden sein, wo die höhere Impedanz nicht notwendig ist.
Was ist ein gängiges Beispiel für ein NPN?
Automatisierte Lichtschalter, wie Sie Routinen auf einem Arduino schreiben könnten, sind nur ein Beispiel für ein NPN. Dinge wie Leistungsschalter an Audioverstärkern funktionieren ebenfalls nach der gleichen Logik.
Werden PNPs noch verwendet?
PNPs waren die beliebtere Wahl für industrielle Arbeiten in den Vereinigten Staaten für die verschiedenen Bits der durchgeführten Automatisierung. Sie sind es auch heute noch, wobei NPNs in Asien immer beliebter sind.
Sind FETs besser als NPNs?
Für ihre spezifischen Zwecke sind FETs nicht geeignet. t haben ein Äquivalent. Sie würden jedoch keinen FET anstelle eines NPN verwenden, da die Kosten eines NPN gegenüber einem FET ein ziemlich großer Unterschied sind. Jedes komplexe elektronische Projekt wird möglicherweise mehrere verschiedene Arten von Transistoren verwenden, um seine spezifische Logik zu implementieren.
Verwendet mein Telefon PNPs?
Wahrscheinlich für Komponenten die für den eigentlichen Betrieb des Zentralprozessors des Telefons nicht entscheidend sind.