在电子学中,npn和pnp是两种经常用到的晶体管类型。它们是一种非常基本的电子器件,可以用于各种各样的电路。当这两种晶体管被串联时,会有什么效果呢?下面我们从以下几个方面进行详细阐述。
在阐述npn和pnp串联的效果之前,我们需要先了解pn结的基本工作原理。pn结就是将p型半导体和n型半导体接在一起形成的电子器件。pn结的基本特性有两个:
第一个特性就是整个pn结会形成一个电场,这个电场方向从p型半导体到n型半导体;
第二个特性是,当一个正向电压施加在pn结上时,电子和空穴会向pn结中心靠拢,而且会发生复合,这样生成的正/负离子会在pn结中心形成一个空区,也就是空穴和电子不能通过的区域,这就是pn结的截止状态。
npn和pnp串联的方式有很多种,下面我们先介绍一下第一种方式。将一个npn晶体管和一个pnp晶体管排成一个串联的电路。
当沿着顺序给这个电路的A点施加一个正向电压,就会激活第一个npn晶体管。当这个电流流过npn晶体管的基极时,会引起晶体管的放大,进而使电流流向npn晶体管的集电极。这个电流继续向下流,到达了与pnp晶体管的基极之后,会继续激活第二个晶体管,流经pnp晶体管的集电极,最终结束在输出的电路中点。
第二种将npn和pnp晶体管串联的方式是,在单个晶体管里安排同样的pn结,这样一个pn结可以既作为npn晶体管的集电极又可以作为pnp晶体管的发射极。
当这个晶体管被激活时,这个电流将会进入npn晶体管所代表的区域,流经npn晶体管的集电极。然后会穿过共同的pn结,进入pnp晶体管的发射极并继续流过整个电路。
npn和pnp晶体管串联在电路中具有很多用途,其一是作为放大器,其二是作为开关。在放大器中,这种电路的输出不仅有一个相对较高的频率响应,还有一种非常好的线性表现。它们在开关电路中的应用也是一样。当一个适当的电流/电压被应用到电路中时,npn/pnp电路开关将进行激活,这两种开关电路能够用于数字和模拟电路中很多的应用,例如:控制LED的发光亮度,开关继电器、电机和电源等。
综上所述,npn和pnp晶体管串联的方式虽然简单,但是在数字和模拟电路中具有非常重要的作用,例如可以用于控制电路,放大电路等。对于电子学工程师而言,必须掌握这个基本电子器件的工作原理和应用。