PNP Transistor
Der PNP Transistor gehört zur Familie der Bipolartransistoren . Was das bedeutet, wie der PNP Transistor funktioniert und wozu er verwendet wird, erfährst du in diesem Beitrag. In unserem Video dazu erklären wir dir alles Schritt für Schritt.
Inhaltsübersicht
PNP Transistor einfach erklärt
Nehmen wir uns den Begriff PNP Transistor und teilen ihn gedanklich. Durch 
bekommst du gleich zwei Sachen mitgeteilt: (1) Der PNP Transistor besteht aus drei Schichten und (2) wechselt deren Dotierung
zwischen 
(also p-dotiert), 
(also n-dotiert) und dann wieder . Die n-dotierte Schicht befindet sich dabei zwischen den beiden anderen Schichten.
Jede Schicht bekommt einen Anschluss nach draußen: Die Basis (B), den Kollektor (C) und den Emitter (E). An diesen Anschlüssen kannst du dann Spannungsquellen anschließen, um den PNP Transistor nach deinen Wünschen zu verwenden; zum Beispiel als Verstärker oder als Schalter.
Am einfachsten kannst du den PNP Transistor verstehen, wenn du dir schon einmal den NPN Transistor angesehen hast. Du musst nur Elektronen durch Löcher ersetzen, die Stromrichtungen umkehren und die Polaritäten der Spannungen vertauschen (das heißt aus einer positiven Spannung wird eine negative Spannung und umgekehrt).
PNP Transistor Aufbau
Werfen wir einen genaueren Blick auf den Aufbau. Wir wissen bereits, dass der PNP Transistor aus zwei p-dotierten und einer n-dotierten Schicht besteht. Der Emitter und Kollektor sind dabei p-dotiert, die Basis ist n-dotiert. Die Dotierung des Emitters ist am stärksten (durch 
symbolisiert), die des Kollektors am niedrigsten (durch 
symbolisiert). Die n-Dotierung der Basis liegt zwischen diesen beiden. Die Basis ist, im Vergleich zu den anderen beiden, sehr dünn.
Zwischen dem Kollektor und dem Emitter liegt die Spannung 
und zwischen der Basis und dem Emitter die Spannung 
an. Die Ströme werden Basisstrom 
und Kollektorstrom 
bezeichnet.
Wie üblich in der Elektrotechnik, zeigen die beiden Ströme 
und 
in die technische Stromrichtung. Im Schaltzeichen zeigt zum Beispiel vom Emitter zum Kollektor. Das bedeutet, dass sich die Elektronen tatsächlich vom Kollektor zum Emitter bewegen.
PNP Transistor Funktion
Du hast beim PNP Transistor zwei p-n-Übergänge : Einmal den p-n-Übergang Emitter-Basis und einmal den p-n-Übergang Basis-Kollektor. Diese beiden p-n-Übergänge kannst du dir auch als zwei Dioden vorstellen, deren „Spitzen“ in die selbe Richtung zeigen.
Egal wie du die Spannung 
wählst, eine der beiden Dioden wird immer in Sperrrichtung gepolt sein. Nur mit allein kommst du also nicht weit.
und 
Die Situation ändert sich aber, wenn du sowohl 
und 
machst. In diesem Fall ist die untere Diode, also zwischen Basis und Emitter, in Durchlassrichtung gepolt. Die obere Diode zwischen Basis und Kollektor ist aber in Sperrrichtung gepolt. Irgendwie scheint sich die Situation doch nicht großartig geändert zu haben.
Vom Emitter zur Basis
Wir schauen uns an, wie sich die Löcher im Emitter verhalten. Der Grund, weshalb wir uns die Löcher anschauen, ist der, dass der Emitter stark p-dotiert ist. Das bedeutet, dass im Emitter überwiegend „freie“ Löcher vorhanden sind. Diese Löcher werden aufgrund der positiven Spannung am Emitter in Richtung der Basis „gedrückt“.
Die Basis ist nur leicht n-dotiert. Deshalb finden die Löcher aus dem Emitter nur ein paar wenige freie Elektronen, mit denen sie rekombinieren. Ein anderer Teil der Löcher wird durch die negative Spannung an der Basis weggezogen. Die Basis ist aber nur sehr dünn. Aus diesem Grund schaffen es die meisten Löcher (etwa 95%) weiter in den Kollektor.
An dieser Stelle erkennst, wie wichtig es war, dass die Basis nur leicht dotiert und sehr dünn ist. Ansonsten wären die Verluste an freien Ladungsträgern weitaus höher gewesen.
Von der Basis zum Kollektor
Auf die Löcher, die diese erste Hürde überwunden haben, wartet die negative Spannung am Kollektor. Dadurch werden sie in Richtung des Kollektors beschleunigt und ergeben den Kollektorstrom . Du hast also insgesamt einen Strom an Löchern vom Emitter zum Kollektor.
Kleiner Basisstrom, aber großer Kollektorstrom
Dadurch, dass wir sowohl die Spannung und 
negativ gewählt haben, konnten wir einen elektrischen Strom vom Emitter zum Kollektor erzeugen. Die Spannung muss dafür nicht besonders groß sein. Das bedeutet aber auch, dass der Basisstrom nicht groß sein muss.
Wie groß ist dann aber der Kollektorstrom ? Zwischen diesen beiden Strömen findest du den folgenden Zusammenhang
.
Der Buchstabe 
steht für den Stromverstärkungsfaktor. Er heißt „Verstärkungsfaktor“, weil der Kollektorstrom bis zu 1000-mal stärker sein kann als der Basisstrom.
Ähnlichkeiten und Unterschiede
Beide Transistoren bestehen aus drei Schichten. Beim 
Transistor sind es zwei n-dotierte Schichten, zwischen denen eine p-dotierte Schicht liegt. Der Transistor ist hingegen aus zwei p-Schichten aufgebaut. Zwischen diesen leigt eine n-dotierte Schicht.
In beiden Fällen heißen die Anschlüsse Basis (B), Kollektor (C) und Emitter (E). Während die Spannung beim NPN Transistor positiv ist, ist sie beim PNP Transistor negativ; ähnlich für die Spannung .
Der Kollektorstrom zeigt beim NPN Transistor vom Kollektor zum Emitter. Beim PNP Transistor hingegen vom Emitter zum Kollektor. Ebenso ist die Stromrichtung des Basisstroms umgekehrt.
Beim NPN Transistor sind die dominanten freien Ladungsträger Elektronen. Im Fall des PNP Transistors sind es Löcher.
Wieso PNP Transistor?
Mit beiden Transistoren kannst du Ströme verstärken oder die Transistoren als Schalter verwenden. Theoretisch kannst du überall, wo eine Schaltung mit einem PNP Transistor vorkommt, diese Schaltung durch eine äquivalente Schaltung mit einem NPN Transistor ersetzen.
Wieso also werden PNP Transistoren überhaupt hergestellt? Ein Grund liegt in der Bequemlichkeit. Manche Schaltungen lassen sich mit PNP Transistoren effizienter und leichter realisieren als mit NPN Transistoren.
Diese gegensätzliche Funktionsweise, was der „Art“ der freien Ladungsträger angeht, führt auch dazu, dass es viele Schaltungen gibt, wo NPN und PNP Transistoren nur paarweise auftreten; das heißt, zu jedem NPN Transistor in der Schaltung gibt es einen PNP Transistor in der selben Schaltung und umgekehrt.
