PNP/NPN - ¿Por qué no usamos solo uno de los dos tipos?

El uso de PNP en lugar de NPN simplemente requiere que uno haga el circuito al revés e invierta la dirección de la corriente, si esto es cierto, ¿por qué no hacemos todo con transistores NPN? ¿Hay alguna aplicación en la que solo podamos usar uno de los dos tipos? ¿Por qué?

Claro, hay muchas aplicaciones que usan solo un tipo: un amplificador de etapa única de emisor común, por ejemplo. Pero ciertas aplicaciones, como una salida push-pull, se construyen mejor con ambos tipos de transistores.
Puentes H, automóviles donde todo el chasis es GND
@kolosy: puede construir un puente H usando solo transistores npn, aunque usar pnp + npn es definitivamente más fácil. OP: la mayoría de los circuitos que usan ambos pueden modificarse para usar solo un tipo de transistor, pero en muchos de esos casos es más barato/más simple usar tanto npn como pnp. Reducir el número de componentes únicos no siempre simplifica el circuito...
Si todos los diseños de circuitos usaran solo un tipo (NPN o PNP) de transistor, sería fácil rediseñarlo con el otro tipo. Sin embargo, muchos circuitos están diseñados para utilizar las propiedades de ambos tipos (por ejemplo, una etapa de salida de clase B), por lo que es bastante difícil sustituir solo un tipo de dispositivo. Incluso en el ejemplo del puente H, terminas con un transistor que actúa como un interruptor y el otro como un seguidor de emisor: el circuito funciona pero no tan eficientemente como el combo PNP/NPN. Eche un vistazo a los circuitos internos de chips lógicos, amplificadores operacionales, etc. Necesitamos y usamos ambos tipos.

Respuestas (5)

Ha habido momentos en que los transistores con características específicas eran factibles en NPN o PNP, pero no al revés.

Dos ejemplos:

El transistor de potencia 2N3055 era NPN, en un momento en que los transistores PNP de la misma potencia simplemente no estaban disponibles (creo que 115 W, luego se pasó a 150 W).

Eso condujo al "triple de salida": una combinación de 3 transistores que podrían reemplazar los transistores de salida NPN o PNP, con la potencia manejada en cualquier caso por el 2N3055. Esto se usó en el famoso amplificador Quad 303 de principios de la década de 1970.

Otro ejemplo: el transistor PNP BC214 podría lograr un ruido más bajo en un amplificador de micrófono o etapa de entrada de audio que los transistores NPN contemporáneos.

Con nuevos desarrollos en la tecnología de procesos, estas consideraciones son menos importantes de lo que eran.

El objetivo del triple de salida no es realmente resolver el problema PNP, es resolver el problema de polarización sin retroalimentación térmica. Es el circuito de Lin el que resuelve el problema PNP, y una versión del mismo se usa en el Quad triple.

Durante muchos años, solo usamos transistores NPN. Bueno, en realidad, no se llamaban transistores sino "tubos de vacío". A menudo hubiera sido conveniente tener el complemento de NPN o válvulas de vacío de canal N, pero no existían. Así que sí, es posible. Podría hacer cosas similares hoy al diseñar un amplificador de potencia de audio, por ejemplo, usando solo transistores NPN o solo PNP.

Sin embargo, tener partes complementarias puede ser muy útil y permite topologías de circuito que no son posibles usando solo una polaridad. Piense en algo como un amplificador de potencia de audio que necesita impulsar su salida por igual por encima y por debajo del suelo. Los transistores individuales tiran en una dirección, y el resto del circuito tiene que tirar en la otra dirección si quieres que la señal vaya de esa manera. No debería ser difícil imaginar que puede usar un transistor de polaridad para subir y la polaridad opuesta para bajar. Las mitades superior e inferior de dichos circuitos son imágenes especulares entre sí sobre la tierra, lo que requiere cambiar la polaridad de los transistores. Las etapas de salida de la mayoría de los amplificadores de potencia de audio de transistores explotan esta simetría NPN/PNP y realmente funcionan de esta manera.

Tener transistores pnp y npn brinda a los diseñadores una mayor flexibilidad. Recuerde que todas las válvulas eran de canal N o npn. El filamento no emite positrones. Notable en el área de alta potencia. Los transistores GP de señal pequeña funcionan igual sin importar si son pnp o npn. Los transistores Ge son principalmente pnp debido a problemas de fabricación. De hecho, los tipos npn eran peores.

Si te remontas a principios de la década de 1960, solo teníamos transistores de germanio y todos eran PNP; Los diagramas de circuito se dibujaron con el suministro -ve en la parte superior. Para proporcionar suficiente energía para un altavoz, la radio estándar de seis transistores usaba un acoplamiento de transformador para proporcionar una salida push-pull. El germanio era muy propenso a la fuga térmica, por lo que los amplificadores de potencia de transistores no se desarrollaron hasta el silicio 2N3055. Tener PNP y NPN con características coincidentes hace que el diseño simétrico sea mucho más fácil.

Una aplicación en la que solo puede usar un tipo es cuando implementa el BJT como un PNP "parásito" en un proceso CMOS estándar. En un proceso CMOS típico, las NPN son imposibles de implementar, pero se puede hacer una PNP útil en la que el colector se implementa en el sustrato, la base es un pozo n y el colector es una difusión dentro de ese pozo n. Para más detalles ver pág. 3 de los siguientes: notas sobre polarización de IC Esto es extremadamente útil en la implementación de circuitos de polarización insensibles a la temperatura, más notablemente la referencia de banda prohibida. Referencias de banda prohibida . Tenga en cuenta que una implementación de CMOS que utiliza PNP de sustrato debe tener el colector en tierra, pero el circuito en el enlace se puede reformular.

PNP/NPN - ¿Por qué no usamos solo uno de los dos tipos?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v