Tapasztalati alapon, de műszakilag is jól magyarázható, hogy audio szempontból a jobb NPN tranzisztorok általában előnyösebbek a PNP-knél. Ennek nem „misztikus” oka van, hanem fizikai és technológiai különbségek állnak mögötte.
NPN tranzisztorban a fő töltéshordozók az elektronok, amelyek lényegesen nagyobb mozgékonyságúak, mint a PNP-ben domináló lyukak. Ennek következménye a kisebb belső ellenállás, gyorsabb átmeneti viselkedés és jellemzően alacsonyabb kisjelű torzítás. Ezek a különbségek különösen a kisáramú, nagy erősítésű fokozatokban (bemeneti tranzisztor, differenciálpár, VAS) válnak hallhatóvá.
A PNP tranzisztoroknál a lyukhordozás miatt a kapacitív és dinamikus paraméterek kevésbé lineárisak, a tárolási idők és a B-E karakterisztika eltérései nagyobbak. Papíron ezek alig látszanak, de audio alkalmazásban – ahol a jel folyamatosan kis szinteken mozog – ez intermodulációban és „keményebb”, kevésbé transzparens hangban jelentkezhet.
Ezért nem véletlen, hogy nálunk több jól szóló erősítőben a kritikus kisjelű fokozatok NPN-domináns topológiára épülnek, és PNP tranzisztor csak ott jelenik meg, ahol a topológia kényszeríti ki. A PNP ilyenkor nem „rossz”, hanem kompromisszum, amit megfelelő típusválasztással lehet minimalizálni.
Összefoglalva:
Ha a topológia engedi, NPN tranzisztor előnyben részesítése hallható, értékelhető javulást ad a hangminőségben, különösen az első és második fokozatban. Ez nem hitkérdés, hanem a félvezető-fizikából és a gyártástechnológiából következő jelenség. Viszont ez nem jelenti automatikusan azt, hogy minden NPN tranzisztor jobb lenne, mint a PNP, csak a legjobb minőségűek között fellelhető ilyen tapasztalat.
Mi az a lyukhordozás?
A „lyuk” nem valódi részecske, hanem egy elektron hiánya a félvezető kristályrácsban.
Szilíciumban minden atom 4 vegyértékelektronnal köt. Ha az anyagot P-típusra dúsítják (pl. bórral), akkor:
- egy elektron hiányzik a kötésből,
- ezt a hiányt nevezzük lyuknak,
- a lyuk pozitív töltésű hordozóként viselkedik.
Amikor egy szomszédos elektron „beugrik” a hiányzó helyre, a lyuk látszólag elmozdul az ellenkező irányba. Így a kristályban a töltés ténylegesen lyukak mozgásával terjed.
Lyukhordozás a PNP tranzisztorban
- az emitter és kollektor P-típusú,
- a bázis N-típusú,
- a fő áramot lyukak viszik az emitter → kollektor irányba.
Ez a lyukhordozás a PNP működésének alapja.
Miért „rosszabb” ez audio szempontból?
Nem rossz, csak más – de audio-ban ez számít.
1. Mozgékonyság
Elektron mozgékonyság (NPN): 2–3× nagyobb
Lyuk mozgékonyság (PNP): lassabb
Ez nagyobb belső ellenállást, lassabb átmeneti viselkedést eredményez.
2. Dinamikus linearitás
A lyukak mozgása kevésbé lineáris kis feszültségingadozásoknál.
A B–E és B–C kapacitások feszültségfüggése erősebb.
Kisjelű audio fokozatokban ez intermodulációt és „keményebb” hangkaraktert okozhat.
3. Tárolási jelenségek
PNP-knél jellemzően nagyobb a töltéstárolás.
Ez főleg gyors jelszinteknél és átmeneteknél számít.
A hang kevésbé „szabad”, kevésbé transzparens.
