PNP 晶体管

PNP 是一种双极结型晶体管 (BJT)。P 代表 P 型层，N 代表 N 型层。P 层包含多数载流子空穴，N 层包含多数载流子电子。

BJT 分为 PNP 和 NPN 两种晶体管。这是由于其中流过的两种电流，称为输入电流和输出电流。这类晶体管称为电流控制器件。PNP 晶体管被归类为双极器件，因为在电场存在下，电流在两个点之间流动，而不是在一个点上。

PNP 晶体管有三个区域，即发射极、基极和集电极。发射极端称为输入电路，输出端称为输出电路。让我们详细讨论其构造和工作原理。

构建

PNP 晶体管是一种将 N 型半导体薄片夹在两个 P 型半导体薄片之间的晶体管。晶体管通常使用硅或锗半导体制造。其制造形式为发射极、基极和集电极。

PNP 晶体管的框图如下所示

在此，p+ 表示发射极结被重掺杂。发射极和集电极的角色不能互换。晶体管中的集电极区域通常比其他区域大。这是因为集电极需要散热更多。

PNP 晶体管的符号如下所示

上述 PNP 符号中的箭头表示输入发射极电流的流动方向。对于 PNP 晶体管，发射极电流从发射极流向基极。

PNP 晶体管的基极区域很小，掺杂量很轻。发射极区域被重掺杂，以提供大量的载流子。集电极的掺杂程度介于发射极和基极之间。

函数

首先让我们讨论 PNP 晶体管三个区域的功能。

发射极的功能是将电子注入基极区域。基极区域非常薄，大部分载流子会流向集电极。集电极的作用是收集载流子并促进电路中的电流流动。因此，晶体管的两个结在载流子流动中起着重要作用。

PNP 晶体管的三个层之间有两个结。这些结称为发射极-基极结和集电极-基极结。因此，我们可以说 PNP 晶体管看起来像是两个背对背连接的 p-n 结晶体管的组合。

工作方式

让我们讨论 PNP 晶体管的工作原理。

连接设置

偏置的 PNP 晶体管结构如下所示

电流的方向与空穴流动方向相同，或与电子流动方向相反。发射极-基极结为正向偏置，而集电极-基极结为反向偏置。电池的正极连接到形成正向偏置的 P 型半导体。发射极-基极结的正向偏置为 N 型基极区域提供了负电势。

电压源 Vcc 的正端连接到 N 型基极区域，负端连接到 P 型集电极区域。连接到 P 型发射极的电压源 (VE) 由于极性相同而相互排斥。

工作方式

上面讨论了 PNP 晶体管的连接设置。让我们讨论其工作原理。

将电压源 VE 的正端连接到 P 型发射极区域，迫使空穴从发射极区域移动到基极区域。这是因为同种电荷会相互排斥。基极区域薄且掺杂轻。因此，它将 95% 的正载流子（空穴）传输到集电极区域。只有 5% 的剩余空穴与 N 型基极区域的多数载流子复合，构成了基极电流。

集电极区域也是 P 型，包含多数载流子空穴。集电极还接收来自基极区域的 95% 的空穴。这 95% 的传输空穴与集电极区域的多数载流子一起移动，以产生大的集电极电流。

考虑 p-n-p 晶体管中的电流分量。这将帮助我们清楚地理解晶体管中电流的概念和方向。如下所示

p-n-p 晶体管中的晶体管电流

晶体管中有三种主要的电流，即发射极电流 (Ie)、基极电流 (Ib) 和集电极电流 (Ic)。这三个电流的方向如下所示

让我们简要描述 PNP 晶体管中流过的这些电流。

发射极电流

总发射极电流是多数载流子空穴和少数载流子电子引起的电流之和。

基极电流

总基极电流是由于基极区域的少数载流子空穴而流动的。

集电极电流

总集电极电流是多数载流子空穴和少数载流子电子数量引起的电流之和。

漏电流

晶体管中有两种漏电流。这两种电流是由于晶体管中存在的少数载流子而流动的，即发射极-基极结漏电流和集电极-基极结漏电流。

漏电流仅在反向偏置结中流动。因此，我们可以说集电极中的少数载流子负责漏电流的流动。

发射极注入效率

当发射极-基极区域正向偏置时，耗尽层的宽度会减小。这导致耗尽区中的空间电荷载流子数量减少。耗尽层宽度的减小促进了扩散过程。这导致多数载流子快速扩散到耗尽层。

因此，发射极注入效率计算为多数载流子电流与发射极总电流之比。

基极传输因子

基极传输因子用 B 表示。通过发射极注入到基极区域的载流子，根据发射极来说是多数载流子。根据基极来说，这些载流子是少数载流子。这是因为基极是 N 型区域。

基极区域中的载流子也可能包含一些由热量产生的额外载流子。基极区域的宽度很小，不足以容纳载流子，它们会继续向集电极区域移动。该区域的复合过程也缺乏。

基极传输因子定义为集电极电流与发射极电流之比。

集电极电流是由集电极区域中载流子的总量产生的。发射极电流是由发射极区域中存在的多数载流子产生的。基极传输因子的最大值为 1。

B = Ic/Ie

其中 Ic 是集电极电流

Ie 是发射极电流。

当 B < 1 时

这表明集电极电流小于发射极电流。这可能发生的原因如下

• 发射极区域传输的载流子对于基极电流的流动已饱和。
• 由于多次散射，一些载流子无法到达集电极端。
• 载流子在集电极区域的某些固定离子位点上饱和。

电流增益

p-n-p 晶体管的电流增益定义为输出电流与输入电流之比。通过改变发射极电流或基极电流，我们可以控制晶体管中的集电极电流。

有两种电流增益，即**共基极电流增益**和**共射极电流增益**。

让我们详细讨论一下。

共基极电流增益

输出集电极电流相对于输入基极电流的变化称为共基极电流增益。它表示为

共基极电流的值范围在 0.9 到 0.99 之间。

共射极电流增益

这里，基极结用作输入。输出集电极相对于输入基极电流的变化称为共射极电流增益。它表示为

电流增益之间的关系

这里，我们将讨论上面讨论的两种电流增益之间的关系。这两种电流增益是共基极电流增益和共射极电流增益。

这两种电流增益之间的关系可以表示为

p-n-p 晶体管的端子电阻值

我们知道 p-n-p 晶体管的发射极-基极区域是正向偏置的，而晶体管的集电极-基极区域是反向偏置的。

p-n-p 晶体管基极上的负电压发生微小变化，输出电流就会将晶体管的状态从 OFF 变为 ON。这会导致发射极-集电极电流的流动。

PNP 与 NPN 晶体管

让我们讨论 p-n-p 和 n-p-n 晶体管之间的区别。请参考下表