NPNとＰＮＰの違いについて

質問

調べていてもよくわからないので質問します。

NPNを使用するメリットはなんなのでしょうか？
PNPを使用するメリットはなんなのでしょうか？

なぜ日本はNPNが主流なのでしょうか？
2線式はどちらでも関係ないと聞きましたがなぜでしょうか？

安全ならなぜPNPに統一しないのでしょうか？

なぜ黒と青の短絡のみ話に上がるのでしょうか？
茶と黒が短絡したときは考えなくていいのでしょうか？

そもそも一つの回路にNPNとPNPの混載はできるのでしょうか？

質問が多くなりましたが一つ一つ電気の知識のない私にも理解できるように
御回答宜しく御願い致します。

回答No.6

cyclone3 · ベストアンサー

こんにちは。

制御回路の安全性のお話ですね。

NPNを使用するメリットはなんなのでしょうか？
PNPを使用するメリットはなんなのでしょうか？
→使用される地域の考え方の問題です。
　一応IEC規格の考え方（提案したEU）では、安全回路に使われる三線式センサの様なものは、PNPタイプ（ソース出力タイ　　プ）でないと設計しずらくなります。
　別にＰＮＰでなくても回路構成は可能ですが、変則的になるのでやめた方が無難です。
　特にメリット、デメリットや優劣の問題ではありません。　思想の問題です。

なぜ日本はNPNが主流なのでしょうか？
→第二次大戦後に経済や技術が米国との結びつきが大きかったから、北米仕様のNPNが主流になったと考えています。

2線式はどちらでも関係ないと聞きましたがなぜでしょうか？
→信号自体のの保護が出来ないからで、もし保護するなら論理や動作チェックですべきでしょう

安全ならなぜPNPに統一しないのでしょうか？
→最初にご説明したとおり地域ごとの安全に対する思想（実は習慣もありますが）の違いですから、統一する絶対的な必要性は無いと考えていますが、効率や誤り低減（結局は安全性にたどりつくが）の為に、ＩＥＣでそちらの方向を規格化しています。
あくまで安全に関わる回路についてのお話です。
一番まずいのは同一システム（機器）内における両者の混用です。

なぜ黒と青の短絡のみ話に上がるのでしょうか？
茶と黒が短絡したときは考えなくていいのでしょうか？
→PNP推奨の思想自体が「安全に関わるクラス１機器内での電線の地絡」を考えているからです。
　電源と信号線の短絡は考えてなく、信号線とＧＮＤ線の短絡ではなく、信号線と接地されているクラス１の保護接地筐体の　　地絡を考えています。
　これはヨーロッパ地域（独）の思想と思いますが、安全に関わる制御回路配線で一番起こりそうで危険な事象が「配線の　　　筐体への地絡」と考えているからです。
　電源線の地絡は、もし安全に影響があるなら、過電流保護を行います。
　信号線の地絡はＰＮＰ（地絡時に動作しない方向の論理出力）出力にして保護します。
　ＧＮＤ線は筐体保護接地と同電位にして、迷走電流が起こらない様にするのが普通です
　（認められた強化絶縁や二重絶縁構造にして浮かす手法もありますが）

そもそも一つの回路にNPNとPNPの混載はできるのでしょうか？
→途中でご説明した様に、誤使用のリスクが発生するので採用する設計者は、その点を踏まえた上での採用となるでしょう。
　最近のＥＵ指令では強化されている「リスクアセスメント」を充分考慮した上での話ととなります。

簡単にご説明出来れば良いのですが、ほとんどの電気設計者も良くわかっていない様な難しいお話なので、雰囲気がわかれば良いいのでは？　と思います。

ちなみに日本国内はＪＩＳがＩＥＣ規格を丸写ししていますので、そういった規格も存在しますが、産業機器の場合は必ずしも厳密に考えなくても、と思っております。

製造物責任に関わるような万が一のトラブルにおいても、絶対にＪＩＳ規格でなければということはないと思います。
これはＥＵ指令のように設計規格が厳密に定められていないからです。
一応、労働安全衛生法の設備機械の設計指針はありますが、参照規格までは書かれていません（日本古来の暗黙の了解ではＪＩＳとなるという役所もありますが、要は責任の取り方の問題です）

以上、参考までに

お礼

御回答ありがとうございます。

私自身はメカ設計で電気回路について
学んできたわけではないので
とんちんかんな質問になってしまいました(笑)

ただ、センサを選定する上で理解しておきたかったもので
質問させて頂きました。

過電流保護・迷走電流などまだよくわからない単語も
ありますが、そこは一つ一つ勉強していきます。

ありがとうございました。

回答No.5

angkor_h

ご質問は、トランジスター素子に関するものと解釈して、

NPNを使用するメリットはなんなのでしょうか？
PNPを使用するメリットはなんなのでしょうか？

⇒過去にはゲルマニウムとシリコンとの差があって、損失の点ではゲルマニウム、熱特性ではシリコンが優先利用されていたが、シリコンで構成される現在では両者の差は無い。
強いて言えば、回路電源(正電源/負電源)とロジック極性で選択される。
アナログプッシュプルでは両者の組み合わせで構成する。

なぜ日本はNPNが主流なのでしょうか？
⇒そんなことは無い。その情報の出所は?　貴方の周辺ユーザーの個性的趣味では?
先にも書いたように、単一回路(通信)系から派生する正電源回路ではPNPが主流となり、交換系から派生する負電源回路ではNPNが多用される傾向は事実だが、総体的に見れば「NPNが主流」と言うのは無いので、視点が偏っていると思われる。

2線式はどちらでも関係ないと聞きましたがなぜでしょうか？
⇒意味不明。C-Eの2端子出力を言うのであれば、電源によって極性(接地側)が必ず存在する。

なぜ黒と青の短絡のみ話に上がるのでしょうか？
茶と黒が短絡したときは考えなくていいのでしょうか？
⇒これも意味不明。その情報の意味と出所は?　CEBそれぞれの配線色?

そもそも一つの回路にNPNとPNPの混載はできるのでしょうか？
⇒現在の回路技術では逆に、混在なくしては成り立たない、と言うのが現状。

一つ一つ電気の知識のない私にも理解できるように…
⇒こう言われては、基礎知識の無い方に応用を理解していただくには無理があることをご理解ください…「猿にも解かる専門書(初心者向け)」をお読みいただくしかありませんです。
　たぶん、上記述はご理解いただけないでしょうね、残念ながら。

お礼

御回答ありがとうございます。

NPNが主流といったのは設備機械の光電センサや近接センサが一般的にNPN配線のセンサを標準で使用していますのでそう書かせて頂きました。

2線式云々の話は、客先のセンサの仕様で
PNP配線のセンサを使用することになっていたのですが、NPN配線のセンサを購入してしまい、3線式も2線式もPNPで買いなおしたのですが、
2線式はPNPでもNPNでもどっちでもいいと言われたものですからそういう質問をさせて頂きました。

回答No.4

lumiheart

何の業界の何用のトランジスタなのかを明記しないので
前出の先生方に怒られるのです

電機業界とは言っても範囲は広い
アナログＩＣのミリボルト単位から
発電所のメガボルトまで
業界は細分化されてる
違う業界の方には外国語を読まされてるような感じでしょうね

本件はＦＡ業界の２４Ｖ系センサの事ですよね
http://www.fa.omron.co.jp/guide/faq/detail/faq00379.html
http://www.fa.omron.co.jp/product/special/5/senind/biggner/common/goodusage.html#03
安全規格
http://www.fa.omron.co.jp/product/special/safetynavigator/safety_standard/index.html
http://jp.idec.com/ja/technology/safety/safetyconcept/index.html

＞なぜ日本はNPNが主流なのでしょうか？
アメリカ式、日本式＝ＮＰＮ
ヨーロッパ式＝ＰＮＰ

ただ単にそうした歴史上の問題
何故、日本は６０Ｈｚと５０Ｈｚと両方有るのですか？
と、同様な問題

＞安全ならなぜPNPに統一しないのでしょうか？
既に作ってしまったプラントとかにはセンサ類は何万個も使ってる
もし、ＰＮＰに統一しようとしたら何百億円あっても足りない
センサ単体価格＋ＰＬＣ＋作業工賃

>なぜ黒と青の短絡のみ話に上がるのでしょうか？
>茶と黒が短絡したときは考えなくていいのでしょうか？
ただ単にＰＮＰ派閥の戦略上の話術に過ぎないのです
ＮＰＮ派閥は反論する機会を失ったままＣＥ機械指令が成立してしまったので
今更、反論しても無意味だし

お礼

御回答ありがとうございます。

今回の話はセンサ(光電センサ・近接センサなど)の話です。

また、2線式云々の話は、客先のセンサの仕様で
PNP配線のセンサを使用することになっていたのですが、NPN配線のセンサを購入してしまい、3線式も2線式もPNPで買いなおしたのですが、
2線式はPNPでもNPNでもどっちでもいいと言われたものですから
そういった質問をさせて頂きました。

回答No.3

noname#215107

NPNもPNPも両方使いますよ。
オーディオアンプや、ラジオの自作をする時は、たいてい、NPNとPNP両方使いますよね？

特に、同じ特性のNPNとPNPを同時に使うものには、プッシュプル増幅回路を使ったオーディオアンプなどがあります。
これは、プラスの波形と、マイナスの波形を、それぞれNPNとPNPトランジスタが別々に受け持つので、特性が同じでないと音声の波形が崩れてしまいます。
http://www.gxk.jp/elec/musen/1ama/H15/html/H1504A07_.html

この場合、NPNとPNPが、全く同じ特性のものが必要になります。
片方が優れて、片方が劣っていたりすると困ります。
例えば、2SC1815(NPN)と、2SA1015(PNP)は、全く同じ増幅率、真逆の特性を持ちます。

お礼

御回答ありがとうございます。

回答No.2

lv4u

>>2線式はどちらでも関係ないと聞きましたがなぜでしょうか？
>>なぜ黒と青の短絡のみ話に上がるのでしょうか？
茶と黒が短絡したときは考えなくていいのでしょうか？

意味不明の質問です。

>>そもそも一つの回路にNPNとPNPの混載はできるのでしょうか？

できます。そういう回路は電子回路の書籍に紹介されてますし、私も作りました。

ちなみに、シリコンでＰＮＰ，ＮＰＮのどちらのトランジスタも作っています。

電気的知識がないことはいいとして、なにを質問しているのかわからない意味不明な質問ばかりですね。

お礼

御回答ありがとうございます。

2線式云々はセンサの仕様でPNPを使用することになっていたのですが、NPNのセンサを購入してしまい、3線式も2線式もPNPで買いなおしたのですが、
2線式はPNPでもNPNでもどっちでもいいと言われたものですから
そういった質問をさせて頂きました。

回答No.1

noname#203203

ＮＰＮはシリコンがベースなので、ゲルマニュームがベースのＰＮＰより、
熱に強いので、大きな電流が取り扱えます。
この事がトランジスターがＮＰＮが主流になった、大きな要因です。

ＮＰＮとＰＮＰのトランジスターは混載して使用出来ますが、わざわざ性能の
悪いＰＮＰを使用する事はないでしょう。

他の質問は、私には内容、意味、主旨が判らないので、回答不可です。

お礼

御回答ありがとうございます。

そういう経緯があったのですね！！