Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik PNP / NPN Entscheid


von Chris (Gast)


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Hallo zusammen

Keine Angst, ich weiss wie man einen NPN oder PNP Transistor einsetzt 
:D.
Allerdings leuchtet mir nicht ganz ein wieso ich dem einen den Vorzug 
zum Andern geben soll. Klar die Beschaltung ist verschieden, aber sonst? 
Ist das eine persönliche Präferenz des Entwicklers? Finde nur Quellen 
die erklären wie sie ein zu setzen sind was mir jedoch klar ist.
Vielen Dank für Eure Hilfe.


Gruss Chris

: Verschoben durch Moderator
von Route_66 H. (route_66)


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Chris schrieb:
> ich weiss wie man einen NPN oder PNP Transistor einsetzt

Offensichtlich wohl nicht.
Bipolare Transistoren kann man in Emitter- Basis- oder 
Kollektorschaltung einsetzen. Jede dieser Varianten hat andere 
Eigenschaften. Das betrifft Eingangs- und Ausgangswiderstand, 
Verstärkung, Verzerrungen, Rauschen, Rückwirkungen, Phasenlage usw.
Von der Zielanwendung ist abhängig, welche Schaltung gewählt werden 
sollte. Zusätzlich zu diesen genannten Eigenschaften kommen jetzt die 
Gegebenheiten bzüglich Polarität der Stromrichtung im Eingangs- und 
Ausgangskreis, oder allgemein: die Polarität von Signalpegeln zu einem 
Bezugspotential.

Wenn Dir das alles als
> Ist das eine persönliche Präferenz des Entwicklers?
vorkommt, hast Du etwas grundsätzlich nicht verstanden.

von Harald W. (wilhelms)


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Chris schrieb:

> Allerdings leuchtet mir nicht ganz ein wieso ich dem einen den Vorzug
> zum Andern geben soll.

In Silizium (speziell in ICs) lassen sich NPN-Transistoren leichter
herstellen, in Germanium PNP.
Gruss
Harald

von Peter D. (peda)


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Chris schrieb:
> Ist das eine persönliche Präferenz des Entwicklers?

Kann man so sagen.
Früher stellte die DDR Germanium-Transistoren nur als pnp her und die 
CSSR vorwiegend als npn.
Eine Komplementärendstufe war damit eine internationale 
Gemeinschaftsarbeit.

von Udo S. (urschmitt)


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Harald Wilhelms schrieb:
> In Silizium (speziell in ICs) lassen sich NPN-Transistoren leichter
> herstellen, in Germanium PNP.

Oder anders ausgedrückt. Mit gleichem Aufwand hergesetllte Silizium NPN 
Transistoren habe besser Werte als PNP.
Zu sehen ist das auch bei Mosfets. N Kanal Enhancement Fets haben meist 
niedrigere Rdson Werte als vergleichbare P-Kanal.
Also werden die vorzugsweise verwendet und die Schaltungen entsprechend 
angepasst.

von (prx) A. K. (prx)


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Udo Schmitt schrieb:
> Zu sehen ist das auch bei Mosfets. N Kanal Enhancement Fets haben meist
> niedrigere Rdson Werte als vergleichbare P-Kanal.

Nur sind Bipolartransistoren keine MOSFETs. Bei Bipolartransistoren sind 
Komplementärpaare ziemlich verbreitet.

von Route_66 H. (route_66)


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Die Frage nach dem Halbleitermaterial kam ja in der Eingangsfrage gar 
nicht vor?

von ArnoR (Gast)


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Peter Dannegger schrieb:
> Früher stellte die DDR Germanium-Transistoren nur als pnp her und die
> CSSR vorwiegend als npn.

Und bei Silizium-Transistoren wars genau andersrum. Man musste ewig nach 
KFY16/18 rumrennen, wenn man pnp haben wollte. Viel später gabs dann 
SF116-119.

von MaWin (Gast)


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Chris schrieb:
> Allerdings leuchtet mir nicht ganz ein wieso ich dem einen den Vorzug
> zum Andern geben soll.

Man kann Schaltungen mit PNP Transistoren aufbauen und wenn man alle 
Bauteile verpolt auch mit NPN. Bei Germanium war PNP üblich mit Masse an 
Plzs, seit Silizium ist NPN üblich mit Masse an Minus, weil das einfach 
die Transistoren mit den besseren Eigenschaften sind, und billiger dazu.
Das wissen die besseren der Entwickler, und die anderen machen es ihnen 
nach.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Peter Dannegger schrieb:
> Chris schrieb:
>> Ist das eine persönliche Präferenz des Entwicklers?
>
> Kann man so sagen.

Häh? Wer bist du und weiß PeDa, daß du seinen Account benutzt?

> Früher stellte die DDR Germanium-Transistoren nur als pnp her und die
> CSSR vorwiegend als npn.

Da bringst du einiges durcheinander. Silizium-pnp wurde im RGW lange 
Zeit hauptsächlich von den Tschechen produziert. Die DDR stellte erst in 
den letzten Jahren ihres Bestehens eigene Si-pnp Transistoren her 
(SC307..9, SF016..18, SF816..19, ...).

Germanium gabs praktisch nur in pnp. Ich hatte einmal einen Ge-npn in 
der Hand, war IIRC ein Russe und arg exotisch.

Es ist auch heute noch so, daß man aus Silizum bessere npn- als pnp- 
Transistoren (und bessere n-Kanal- als p-Kanal-MOSFET) bauen kann. Das 
hängt mit den verfügbaren Dotierungsmaterialien zusammen.

Was nun die Wahl von npn- oder pnp-Transistoren angeht (und sinngemäß 
n-Kanal und p-Kanal bei MOSFET) so hängt das natürlich von der Polarität 
der zu verarbeitenden Signale/Spannungen/Ströme ab.


XL

von (prx) A. K. (prx)


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Axel Schwenke schrieb:
> Germanium gabs praktisch nur in pnp. Ich hatte einmal einen Ge-npn in
> der Hand, war IIRC ein Russe und arg exotisch.

Es gab auch in Germanium Komplementärpaare, jedenfalls im Westen. Etwa 
AC187 und AC188. Aber bei Germanium war PNP ganz klar dominant. Bei 
Silizium ist das weniger deutlich.

von Peter D. (peda)


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Axel Schwenke schrieb:
> Germanium gabs praktisch nur in pnp.

Nö, die Tschechen bevorzugten npn.

http://www.radiomuseum.org/tubes/tube_155nu70.html

Der 104NU71 war der Komplementärtyp zum GC121.

: Bearbeitet durch User
von Blackbird (Gast)


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Das war im Rahmen der Arbeitsteilung im RGW so festgelegt worden. Und 
keine "Vorliebe" der jeweiligen RGW-Länder.

Blackbird

von ArnoR (Gast)


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MaWin schrieb:
> seit Silizium ist NPN üblich mit Masse an Minus, weil das einfach
> die Transistoren mit den besseren Eigenschaften sind, und billiger dazu.
> Das wissen die besseren der Entwickler, und die anderen machen es ihnen
> nach.

Axel Schwenke schrieb:
> Es ist auch heute noch so, daß man aus Silizum bessere npn- als pnp-
> Transistoren (und bessere n-Kanal- als p-Kanal-MOSFET) bauen kann.

Ich finde, was die diskreten bipolaren Transistoren angeht, sind diese 
Zeiten längst vorbei. Heute sind sowohl die statischen als auch die 
dynamischen Eigenschaften der Transistoren weitgehend gleich. Das gilt 
sowohl für Kleinleistungstransistoren (BC54x/BC55x, BC337/BC338, 
BD135/BD136, usw.), als auch für große Leistungen (MJL1302/3281, 
D44/D45, MJE15028-15031, usw.) und teilweise auch für HF (BFR92/BFT92, 
BFG31/BFG97, usw.). Oft haben dabei die pnp die besseren Daten.

Die Entscheidung sollte auch nicht lauten npn oder pnp, sondern wo ist 
welcher Typ der sinnvollere. Man kann mit komplementärer 
Schaltungtechnik Probleme meist viel einfacher und/oder eleganter lösen, 
als mit nur einer Polarität.

von Joe (Gast)


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Insiderinfo's aus der Industrie:

Um 1960, noch vor meiner aktiven Zeit, war die Produktion von 
pnp-Germanium Transistoren deutlich preiswerter als die Produktion von 
npn-Transistoren.
Der Grund war, dass Germanium bei der Herstellung eine p-dotierte 
Restverunreinigung enthielt.
Der Reinheitsgrad für eine n-Dotierung musste deswegen etwa um den 
Faktor ~100 höher sein, so dass n-dotiertes Germanium nur für die Basis 
verwendet wurde. Auch hierbei war der Ausschuss z.T. über 90%.

Die Gewinnung von ausreichend reinem Silizium gelang erst etwa 1968 in 
einem Maß, so dass Silizium das Germanium kostengünstiger ersetzen 
konnte.
Die verbleibende Verunreinigung führte zu einem n-dotierten Rohmaterial.
Daraus entwickelte sich der nun preiswertere npn-Transistor.
Die Reinheit des Ausgangsmaterials führte auch zu einer deutlichen 
Verbesserung des Eigenrauschens, ein weiterer Grund für die 
npn-Entwicklung.

Das Geld bestimmt die Welt.
So war auch die n-Dotierung mir Phosphor deutlich preiswerter als die 
p-Dotierung mit Bor.
Bor stand uns nur in der Form Na2-B4-O7 zur Verfügung und musste 
aufwändig aufbereitet werden.
Die Aufbereitung von Phosphor war unproblematisch.

Richtig ist, dass die in der DDR verfügbaren Produktionsanlagen auf 
Germanium eingestellt waren und eine Umstellung wirtschaftlich nicht 
machbar war.

Die Nachfrage aus den Entwicklungslaboratorien weltweit stieg gerade in 
den 70'er Jahren rasant an, da die Röhrenbenutzer im npn-Transistor eine 
gewisse Verwandtschaft zur Röhre sahen, was die Übertragung der 
Röhren-Schaltungen wesentlich vereinfachte.

Joe

von Thomas (Gast)


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Bei Löcherleitung hast du schlechtere elektrische Eigenschaften als bei 
Elektronenleitung(allem voran der Widerstand!) deswegen sollte man npn 
eig. immer bevorzugen wenns geht.

ArnoR schrieb:
> Ich finde, was die diskreten bipolaren Transistoren angeht, sind diese
> Zeiten längst vorbei. Heute sind sowohl die statischen als auch die
> dynamischen Eigenschaften der Transistoren weitgehend gleich.

Das mag wohl sein, aber sicher nicht auf der gleichen Siliziumfläche, 
die ist beim pnp sicher größer wenn ein npn und pnp gleiche 
Eigenschaften haben, muss schon allein wegen dem deutlich höheren 
Widerstand bei Löcherleitung als bei Elektronenleitung so sein, und das 
sollte sich auch (wenn auch nur bei großen Stückzahlen wirklich 
merklich) auf den Preis auswirken.

von Peter D. (peda)


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Blackbird schrieb:
> Das war im Rahmen der Arbeitsteilung im RGW so festgelegt worden.

Nö.
Komplementärendstufen wurden erst viel später entwickelt. 
Transistorradios hatten lange Zeit Trafo-Endstufen.
Es gab also keine Notwendigkeit für beide Polaritäten.
Es war wirklich der Ingenieur, der für die Aufnahme der Produktion 
verantwortlich war (Name weiß ich jetzt nicht).

Die CSSR-Radios waren durchgängig mit npn-Germanium bestückt. Wer das 
nicht wußte und bei der Reparatur einen DDR-Typ einsetzte konnte dann 
schön den magischen Rauch entweichen sehen.

von Wilhelm F. (Gast)


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Chris schrieb:

> Ist das eine persönliche Präferenz des Entwicklers?

Klar entscheidet ein Entwickler mit. Es spielen da verschiedene Faktoren 
eine Rolle. Z.B. Preis, oder braucht man am Lager wirklich zwei 
Lagerplätze anstatt einen, und manche Schaltungen benötigen eben nur PNP 
oder NPN, oder beide.

Setze zwei Entwickler an die selbe Aufgabe. Da kommt sowohl bei jedem 
bei Hardware was anderes raus, als auch in der Software.

von Udo S. (urschmitt)


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Wennich mich noch an Grundlagen der Halbleitertechnik erinnere:
War das nicht so daß (bei Silizium) die virtuelle Masse der Löcher 3 mal 
größer war als die der freien Elektronen?

von Thomas (Gast)


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Udo Schmitt schrieb:
> War das nicht so daß (bei Silizium) die virtuelle Masse der Löcher 3 mal
> größer war als die der freien Elektronen?

Was soll die virtuelle Masse bei Halbleitern sein??

Wie ich oben schon geschrieben habe, ist die spezifische Leitfähigkeit 
von n-Dotierungen viel besser als die von p-Dotierungen, das macht eig. 
den größten Unterschied aus.

von Udo S. (urschmitt)


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Thomas schrieb:
> Was soll die virtuelle Masse bei Halbleitern sein??

http://de.wikipedia.org/wiki/Beweglichkeit_%28Physik%29
Zitat unter Kapitel: "Mobilität in Festkörpern"
"Elektronen haben meist kleinere effektive Massen als Löcher und somit 
eine höhere Mobilität."

Und das hat durchaus entscheidenden Einfluss auf das Verhalten der 
Halbleiter.

von Wilhelm F. (Gast)


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Thomas schrieb:

> Wie ich oben schon geschrieben habe, ist die spezifische Leitfähigkeit
> von n-Dotierungen viel besser als die von p-Dotierungen, das macht eig.
> den größten Unterschied aus.

Wie ist das bei Germanium?

In der Regel bekomme ich aber einen BC557 zum selben Preis und 
Eigenschaften wie ein BC547.

von Pascal B. (telefunken)


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Route 66 schrieb:
> Chris schrieb:
>> ich weiss wie man einen NPN oder PNP Transistor einsetzt
>
> Offensichtlich wohl nicht.
> Bipolare Transistoren kann man in Emitter- Basis- oder
> Kollektorschaltung einsetzen. Jede dieser Varianten hat andere
> Eigenschaften. Das betrifft Eingangs- und Ausgangswiderstand,
> Verstärkung, Verzerrungen, Rauschen, Rückwirkungen, Phasenlage usw.
> Von der Zielanwendung ist abhängig, welche Schaltung gewählt werden
> sollte. Zusätzlich zu diesen genannten Eigenschaften kommen jetzt die
> Gegebenheiten bzüglich Polarität der Stromrichtung im Eingangs- und
> Ausgangskreis, oder allgemein: die Polarität von Signalpegeln zu einem
> Bezugspotential.
>
> Wenn Dir das alles als
>> Ist das eine persönliche Präferenz des Entwicklers?
> vorkommt, hast Du etwas grundsätzlich nicht verstanden.



wieder so ne typische klugscheisser antwort die letztlich noch nichtmals 
die frage richtig beantwortet

von Udo S. (urschmitt)


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Wilhelm F. schrieb:
> In der Regel bekomme ich aber einen BC557 zum selben Preis und
> Eigenschaften wie ein BC547.

Schönes Beispiel: Schau dir mal beide Datenblätter an. Ft 
(Transitfrequenz) ist beim npn Typ doppelt so hoch wie beim pnp.

von Route_66 (Gast)


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Pascal B. schrieb:
> wieder so ne typische klugscheisser antwort die letztlich noch nichtmals
> die frage richtig beantwortet

Die Antwort ist aber korrekt, denn Du kannst sie in keinem Punkt 
widerlegen!

von Thomas (Gast)


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Udo Schmitt schrieb:
>> Was soll die virtuelle Masse bei Halbleitern sein??
>
> http://de.wikipedia.org/wiki/Beweglichkeit_%28Physik%29
> Zitat unter Kapitel: "Mobilität in Festkörpern"
> "Elektronen haben meist kleinere effektive Massen als Löcher und somit
> eine höhere Mobilität."
>
> Und das hat durchaus entscheidenden Einfluss auf das Verhalten der
> Halbleiter.

Ah das war wohl eine kleine Begriffsverwechslung, das mit der effektiven 
Masse stimmt natürlich.

>Wie ist das bei Germanium?
Das ist eine gute Frage, das weiß ich selbst nicht, könnte mir aber 
vorstellen dass das auch ähnlich ist.
Weiß das zufällig wer?


>In der Regel bekomme ich aber einen BC557 zum selben Preis und
>Eigenschaften wie ein BC547.
Wie Udo schon geschrieben hat, nein :) Noch deutlicher sieht mans 
eigentlich bei Mosfets, wie auch oben schon jemand angemerkt hat.

von Wilhelm F. (Gast)


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Udo Schmitt schrieb:

> Wilhelm F. schrieb:
>> In der Regel bekomme ich aber einen BC557 zum selben Preis und
>> Eigenschaften wie ein BC547.
>
> Schönes Beispiel: Schau dir mal beide Datenblätter an. Ft
> (Transitfrequenz) ist beim npn Typ doppelt so hoch wie beim pnp.

Das ist völlig richtig. Oft sind auch IC und UBE und UCEsat einen 
winzigen Tick schlechter. Oft benötige ich aber diese Transitfrequenz 
bei diesen Bauteilen bei weitem nicht, es ist da völlig wurscht.

von (prx) A. K. (prx)


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AC187 NPN: 5MHz (>= 1MHz)
AC188 PNP: 1,5MHz (>= 1MHz)

von Udo S. (urschmitt)


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Wilhelm F. schrieb:
> Das ist völlig richtig.

Warum schreibst du dann " zu gleichen Eigenschaften"?
Genau darum geht es, mit dem gleichen Aufwand bekommt man eben bessere 
Eigenschaften für das gleiche Geld.
Also werden/wurden eher Silizium NPN verwendet wenn das möglich ist/war.

von Ratgeberbär (Gast)


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Naja, so egal ist die Auswahl nicht, wie von einigen dargestellt. Zwar 
lassen sich viele Funktionen durch PNP als auch NPN abbilden, aber schon 
bei einer Push-Pull-Endstufe oder einem Class-B Verstärker wird es ohne 
beide Typen haarig.

von ArnoR (Gast)


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Udo Schmitt schrieb:
> Schönes Beispiel: Schau dir mal beide Datenblätter an. Ft
> (Transitfrequenz) ist beim npn Typ doppelt so hoch wie beim pnp.

Falscher Hersteller ;-), bei Onsemi ist wieder der pnp besser.

von (prx) A. K. (prx)


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Ratgeberbär schrieb:
> bei einer Push-Pull-Endstufe oder einem Class-B Verstärker wird es ohne
> beide Typen haarig.

Wobei ich da auch schon asymmetrische Designs gesehen habe, mit NPN 
Leistungstransistor als Komplementär-Darlington an Stelle des PNP 
Leistungstransistors.

Der auschliesslich mit NPN arbeitenden Push-Pull Endstufe von TTLs 
wiederum hat die Welt deren asymmetrische Pegel zu verdanken.

: Bearbeitet durch User
von Chris (Gast)


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Vielen Dank für die ausführlichen Antworten, es ist jetzt etwas klarer. 
Ich finde es immer wieder schön, dass es so viele hilfsbereite Personen 
in diesem Forum hat.

von Harald W. (wilhelms)


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Route 66 schrieb:

> Die Frage nach dem Halbleitermaterial kam ja in der Eingangsfrage gar
> nicht vor?

...spielt aber eine bedeutende Rolle für die Beantwortung.

von Harald W. (wilhelms)


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Axel Schwenke schrieb:

> Germanium gabs praktisch nur in pnp. Ich hatte einmal einen Ge-npn in
> der Hand, war IIRC ein Russe und arg exotisch.

Naja, im goldenen Westen :-)  gab es das Paar AC127/AC128 schon
in den sechziger Jahren und wurde gern in der Endstufe von kleinen
Kofferradios verwendet. Das bei Germanium PNP besser als NPN war,
gehörte aber bei den damaligen Elektronikern (nicht nur den Ent-
wicklern)zum Allgemeinwissen. Mit der zunehmenden Verwendung von
Siliziumtransistoren wurde die Masse dann wieder auf Minus "zurück-
verlegt", dort wo sie zu Röhrenzeiten auch war. Interessant wäre
mal das Schaltbild eines Autoradios aus den sechziger Jahren.
Da war ja die Masse mit Minus sozusagen vorgegeben.
Gruss
Harald

von Schwachstrombastler (Gast)


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Die Ladungsträgerbeweglichkeit von Elektronen ist in einkristallinem 
Silizium drei mal höher als die von Löchern. Man erhält also in 
n-Silizium bei gleicher Ladungsträgerkonzentration höhere Ströme als in 
p-Silizium.
Manche Bauelemente (Hallsonde) leben von hohen 
Ladungsträgerbeweglichkeiten.

von Thomas (Gast)


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Harald Wilhelms schrieb:
> Das bei Germanium PNP besser als NPN war,
> gehörte aber bei den damaligen Elektronikern (nicht nur den Ent-
> wicklern)zum Allgemeinwissen.

Hast du da irgendwelche Beispiele, bzw. kannst du erklären warum das so 
ist?
Finde das Thema gerade ziemlich interessant, habe gerade mal meine alten 
Uni-Unterlagen dazu angesehen.Ganz konkret dazu hab ich nichts gefunden, 
aber anhand der Bandgap bei dotiertem Germanium hätte ich nämlich 
geurteilt dass der Unterschied zwischen npn und pnp nur minimal ist im 
Gegensatz zu Silizium.

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