Fondamentalement, dans ce type de construction de transistor PNP, les deux diodes interconnectées sont inversées par rapport au transistor NPN précédent. Cela produit une configuration de type Positive-Negative-Positive, avec la flèche qui définit également le terminal Émetteur pointant vers l’intérieur dans le symbole du transistor PNP.

De plus, toutes les polarités pour un transistor PNP sont inversées, ce qui signifie qu’il « aspire » le courant vers sa Base, contrairement au transistor NPN qui « source » le courant à travers sa Base. La principale différence entre les deux types de transistors est que les trous sont les porteurs les plus importants pour les transistors PNP, tandis que les électrons sont les porteurs importants pour les transistors NPN.

Ensuite, les transistors PNP utilisent un petit courant de base et une tension de base négative pour contrôler un courant émetteur-collecteur beaucoup plus important. En d’autres termes, pour un transistor PNP, l’Émetteur est plus positif par rapport à la Base et également par rapport au Collecteur.

La construction d’un « transistor PNP » consiste en deux matériaux semi-conducteurs de type P de part et d’autre d’un matériau de type N, comme indiqué ci-dessous.

Une configuration de transistor PNP

(Remarque : La flèche définit l’émetteur et le flux de courant conventionnel, « vers l’intérieur » pour un transistor PNP.)

La construction et les tensions terminales pour un transistor NPN sont présentées ci-dessus. Le transistor PNP a des caractéristiques très similaires à ses cousins bipolaires NPN, sauf que les polarités (ou les polarités) des directions de courant et de tension sont inversées pour l’une des trois configurations possibles examinées dans le premier tutoriel : Base Commune, Émetteur Commun et Collecteur Commun.

Le voltage entre la Base et l’Émetteur (V_BE) est maintenant négatif à la Base et positif à l’Émetteur, car pour un transistor PNP, le terminal de la Base est toujours polarisé négativement par rapport à l’Émetteur.

De plus, la tension d’alimentation de l’Émetteur est positive par rapport au Collecteur (V_CE). Donc, pour qu’un transistor PNP conduise, l’Émetteur est toujours plus positif par rapport à la Base et au Collecteur.

Les sources de tension sont connectées de manière à ce qu’un transistor PNP soit comme indiqué. Cette fois, l’Émetteur est connecté à la tension d’alimentation V_CC avec la résistance de charge R_L, qui limite le courant maximal circulant à travers le dispositif connecté au terminal Collecteur. La tension de Base V_B est polarisée négativement par rapport à l’Émetteur et est connectée à la résistance de Base R_B, qui est encore utilisée pour limiter le courant maximal de Base.

Pour provoquer le flux de courant à la Base dans un transistor PNP, la Base doit être plus négative que l’Émetteur (le courant doit quitter la base) d’environ 0,7 volts pour un dispositif en silicium ou 0,3 volts pour un dispositif en germanium avec les formules utilisées pour calculer la résistance de Base, le courant de Base ou le courant de Collecteur étant les mêmes que celles utilisées pour un équivalent NPN.

Nous pouvons voir que les différences fondamentales entre un transistor NPN et un transistor PNP sont la polarisation correcte des jonctions des transistors, car les directions de courant et les polarités de tension sont toujours opposées. Ainsi, pour le circuit ci-dessus : Ic = Ie – Ib car le courant doit quitter la Base.

En général, le transistor PNP peut remplacer les transistors NPN dans la plupart des circuits électroniques, la seule différence étant les polarités des tensions et les directions du flux de courant. Les transistors PNP peuvent également être utilisés comme dispositifs de commutation, et un exemple de commutateur transistor PNP est montré ci-dessous.

Un circuit de transistor PNP

Les Courbes Caractéristiques de Sortie pour un transistor PNP ressemblent beaucoup à celles d’un transistor NPN équivalent, sauf qu’elles sont tournées de 180^o pour tenir compte des tensions et des courants de polarité inverse (c’est-à-dire que pour un transistor PNP, le courant d’électron s’écoule de la base et du collecteur vers la batterie). La même ligne de charge dynamique peut être tracée sur les courbes I-V pour trouver les points de fonctionnement des transistors PNP.

Appariement des Transistors

Vous pourriez vous demander quel est l’intérêt d’avoir un transistor PNP, alors qu’il existe de nombreux transistors NPN disponibles qui peuvent être utilisés comme amplificateur ou comme commutateur à état solide ? Eh bien, avoir deux types de transistors différents, « PNP » et « NPN », peut être un grand avantage lors de la conception de circuits amplificateurs de puissance tels que l’amplificateur de classe B.

Les amplificateurs de classe B utilisent des transistors « complémentaires » ou « appariés » (c’est-à-dire un PNP et un NPN connectés ensemble) dans leur étage de sortie ou dans des circuits de contrôle de moteur en pont H réversible où nous voulons contrôler le flux de courant uniformément à travers le moteur dans les deux sens à des moments différents pour le mouvement avant et arrière.

Une paire de transistors NPN et PNP correspondants ayant des caractéristiques presque identiques est appelée Transistors Complémentaires, par exemple, un TIP3055 (transistor NPN) et le TIP2955 (transistor PNP) sont de bons exemples de transistors de puissance en silicium complémentaires ou appariés. Ils ont tous deux un gain de courant continu, Beta, (Ic/Ib) apparié à 10% près et un courant de collecteur élevé d’environ 15A, ce qui les rend idéaux pour le contrôle général des moteurs ou les applications robotiques.

De plus, les amplificateurs de classe B utilisent des NPN et PNP complémentaires dans leur conception d’étage de sortie. Le transistor NPN conduit uniquement la moitié positive du signal, tandis que le transistor PNP conduit pour la moitié négative du signal.

Cela permet à l’amplificateur de fournir la puissance requise à travers le haut-parleur de charge dans les deux sens, aux impédances et puissances nominales spécifiées, ce qui se traduit par un courant de sortie qui sera probablement de l’ordre de plusieurs ampères partagé uniformément entre les deux transistors complémentaires.

Identification du Transistor PNP

Nous avons vu dans le premier tutoriel de cette section sur les transistors que les transistors se composent essentiellement de deux diodes connectées dos à dos.

Nous pouvons utiliser cette analogie pour déterminer si un transistor est de type PNP ou NPN en testant sa Résistance entre les trois broches différentes, Émetteur, Base et Collecteur. En testant chaque paire de broches du transistor dans les deux sens avec un multimètre, cela donnera lieu à six tests au total avec les valeurs de résistance attendues en Ohms données ci-dessous.

• 1. Bornes Émetteur-Base – L’Émetteur à la Base doit fonctionner comme une diode normale et ne conduire que dans un sens.
• 2. Bornes Collecteur-Base – La jonction Collecteur-Base doit fonctionner comme une diode normale et ne conduire que dans un sens.
• 3. Bornes Émetteur-Collecteur – L’Émetteur-Collecteur ne doit pas conduire dans les deux sens.

Valeurs de Résistance des Bornes pour les Transistors PNP et NPN

Nous pouvons alors définir un transistor PNP comme étant normalement « OFF », mais un petit courant de sortie et une tension négative à sa Base (B) par rapport à son Émetteur (E) le mettront « ON », permettant ainsi un courant Émetteur-Collecteur beaucoup plus important de circuler. Les transistors PNP conduisent lorsque Ve est bien plus grand que Vc.

En d’autres termes, un transistor PNP bipolaire ne conduira que si les bornes Base et Collecteur sont négatives par rapport à l’Émetteur.

Dans le prochain tutoriel sur les transistors bipolaires, au lieu d’utiliser le transistor comme un dispositif amplificateur, nous examinerons le fonctionnement du transistor dans ses régions de saturation et de coupure lorsqu’il est utilisé comme un commutateur à état solide.

Les commutateurs à transistors bipolaires sont utilisés dans de nombreuses applications pour activer ou désactiver un courant continu, des LED qui nécessitent seulement quelques milliamps de courant de commutation à faibles tensions continues, ou des moteurs et relais qui peuvent nécessiter des courants plus élevés à des tensions plus élevées.