【導讀】您可能很清楚，現代電氣工程乃至整個(gè)現代世界都與晶體管設備有著(zhù)千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。這些組件既充當開(kāi)關(guān)又充當放大器。盡管場(chǎng)效應晶體管目前在電子領(lǐng)域占據主導地位，但初的晶體管是雙極晶體管，并且很快個(gè)雙極結晶體管（BJT）就緊隨其后。
您可能很清楚，現代電氣工程乃至整個(gè)現代世界都與晶體管設備有著(zhù)千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。這些組件既充當開(kāi)關(guān)又充當放大器。盡管場(chǎng)效應晶體管目前在電子領(lǐng)域占據主導地位，但初的晶體管是雙極晶體管，并且很快個(gè)雙極結晶體管（BJT）就緊隨其后。
BJT 有兩種基本類(lèi)型：NPN 和 PNP。這些字母指的是正摻雜和負摻雜半導體層的排列，如下圖所示：
彩色 PNP 和 NPN 圖
請注意，彩色 PNP 和 NPN 圖是簡(jiǎn)化圖，并不反映集成電路 BJT 的實(shí)際物理配置。
NPN 與 PNP：為什么 PNP 晶體管很重要
根據我的經(jīng)驗，NPN 晶體管比 PNP 晶體管更受關(guān)注。我想到了幾個(gè)原因：
NPN 晶體管的電壓和電流行為（至少在我看來(lái)）明顯更加直觀(guān)。
當需要開(kāi)關(guān)或驅動(dòng)器電路時(shí)，NPN 為數字輸出信號（例如微控制器生成的控制信號）提供更直接的接口。
實(shí)際上，NPN 在很多重要方面都比 PNP 更好。這導致 NPN 占據特別主導地位，因為 BJT 必須與 MOSFET 競爭，而當 BJT 團隊派出 NPN 參加比賽時(shí)，BJT 團隊更容易獲勝。 2009 年加州大學(xué)伯克利分校文檔的作者Chenming Hu甚至表示，由于這種情況（即較高的 NPN 性能和普遍偏愛(ài) MOSFET），BJT“幾乎完全是 NPN 類(lèi)型”。
因此，我們不能否認 PNP 不太常見(jiàn)，而且一般來(lái)說(shuō)不太受歡迎，但這并不意味著(zhù)我們應該忽視它們。本文的其余部分將討論 PNP 的特性和應用。
電荷載流子：電子與空穴
如上所示，PNP晶體管的發(fā)射極和集電極是通過(guò)p型摻雜形成的。這意味著(zhù) PNP 中的大部分載流子是空穴。
這一事實(shí)似乎與實(shí)際工程無(wú)關(guān)，因為只要電路正常工作，我們實(shí)際上并不關(guān)心使用什么類(lèi)型的電荷載體。但事實(shí)證明，我們不能簡(jiǎn)單地忽視空穴與電子的問(wèn)題，因為空穴比電子“慢”。更具體地說(shuō)，他們的流動(dòng)性較低。
如下圖所示，電子遷移率始終高于空穴遷移率，盡管摻雜濃度確實(shí)會(huì )影響兩者之間的差異。 （請注意，該圖專(zhuān)門(mén)針對硅。）
電子遷移率圖
您可能已經(jīng)猜到，較高的電子遷移率使 NPN 晶體管比 PNP 晶體管具有速度優(yōu)勢。上面引用的加州大學(xué)伯克利分校的文件表明，較高的遷移率也會(huì )導致較高的跨導，而較高的跨導意味著(zhù)較高的小信號增益。不過(guò)我對此并不確定。據我所知，遷移率僅對 MOSFET 跨導有顯著(zhù)影響，對 BJT 跨導沒(méi)有影響。如果我錯了，請隨時(shí)在評論部分告訴我。
NPN 與 PNP IC 制造
PNP 不如 NPN 受歡迎的另一個(gè)原因是，它與許多電氣工程師永遠不需要擔心的事情有關(guān)：制造集成電路的實(shí)際過(guò)程。我看到各種跡象表明 NPN 比 PNP 更容易制造和/或更便宜，盡管很難找到有關(guān)此主題的詳細（和權威）信息。
不過(guò)，我確實(shí)找到了一個(gè)可靠的解釋?zhuān)c BiCMOS 技術(shù)特別相關(guān)。我的舊 Sedra 和 Smith 教科書(shū)（《微電子電路》）說(shuō)“大多數 BiCMOS 工藝”無(wú)法生產(chǎn)優(yōu)化的 PNP 晶體管。使用 BiCMOS 的 IC 設計人員顯然不得不接受未優(yōu)化的器件，或者也許“徹頭徹尾的平庸”是描述它們的更好方式。書(shū)中指出β值在10左右，高頻表現并不理想；相比之下，BiCMOS NPN 器件的 β 為 50 到 100，并且可以在高達千兆赫范圍的頻率下使用。
PNP 晶體管的實(shí)現
PNP 的基本操作與 NPN 相同，但極性相反，有時(shí)會(huì )導致電路配置不方便。
電流從發(fā)射極流向基極；發(fā)射極必須高于基極約 0.6 V，以便正向偏置基極-發(fā)射極結。
電流從集電極流出，集電極電壓低于發(fā)射極電壓。
共發(fā)射極配置對于 NPN 來(lái)說(shuō)是直觀(guān)且直接的，但對于 PNP 來(lái)說(shuō)就有點(diǎn)奇怪了，因為“共”發(fā)射極不是接地而是連接到正電源軌。
PNP的共發(fā)射極
PNP 晶體管電路的應用
我的目標不是列出所有可以采用 PNP 晶體管的電路。實(shí)際上，這是不可能的，因為 PNP 可以以無(wú)數種方式使用，盡管在許多情況下 NPN 可能更可取。相反，我將重點(diǎn)介紹一些我注意到的常見(jiàn) PNP 晶體管的電路或應用。
高側電流鏡或有源負載（例如我關(guān)于 增益裕度和相位裕度的文章中使用的負載）。
高邊電流鏡
互補驅動(dòng)器/放大器配置，例如 B 類(lèi)和 AB 類(lèi)輸出級。
互補的驅動(dòng)器/放大器配置
低壓差穩壓器。使用 PNP 而不是 NPN 作為傳輸元件可以使穩壓器的壓差電壓顯著(zhù)降低，但同時(shí)也會(huì )增加靜態(tài)電流（有關(guān)更多信息，請參閱本應用筆記）。
負載一側接地的驅動(dòng)器應用。 PNP 的發(fā)射極連接到驅動(dòng)電壓，負載的另一側連接到集電極。
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