બાયપોલર ટ્રાંઝિસ્ટર શું છે અને સ્વિચિંગ સર્કિટ શું છે

રેડિયો ઇલેક્ટ્રોનિક્સમાં સેમિકન્ડક્ટર ડિવાઇસ (SSD) નો ઉપયોગ વ્યાપક છે. આનાથી વિવિધ ઉપકરણોના કદમાં ઘટાડો થયો છે. દ્વિધ્રુવી ટ્રાન્ઝિસ્ટરનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે, કેટલીક વિશેષતાઓને લીધે તેની કાર્યક્ષમતા સાદા ફિલ્ડ-ઇફેક્ટ ટ્રાન્ઝિસ્ટર કરતા વધુ વ્યાપક છે. તે સમજવા માટે કે તે કયા માટે વપરાય છે અને કઈ પરિસ્થિતિઓમાં તેનો ઉપયોગ થાય છે, તેના ઓપરેશનના સિદ્ધાંત, જોડાણ પદ્ધતિઓ અને વર્ગીકરણને ધ્યાનમાં લેવું જરૂરી છે.

ડિઝાઇન અને ઓપરેશન સિદ્ધાંત

ટ્રાન્ઝિસ્ટર એ ઇલેક્ટ્રોનિક સેમિકન્ડક્ટર છે જેમાં 3 ઇલેક્ટ્રોડનો સમાવેશ થાય છે, જેમાંથી એક નિયંત્રિત છે. બાયપોલર ટ્રાન્ઝિસ્ટર બે પ્રકારના ચાર્જ કેરિયર્સની હાજરીમાં ધ્રુવીય ટ્રાન્ઝિસ્ટરથી અલગ છે (નકારાત્મક અને હકારાત્મક).

નકારાત્મક ચાર્જ એ ઇલેક્ટ્રોનનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે જે સ્ફટિક જાળીના બાહ્ય શેલમાંથી મુક્ત થાય છે. સકારાત્મક પ્રકારનો ચાર્જ, અથવા છિદ્રો, પ્રકાશિત ઇલેક્ટ્રોનની જગ્યાએ રચાય છે.

દ્વિધ્રુવી ટ્રાન્ઝિસ્ટર (BT) ની ડિઝાઇન તેની વૈવિધ્યતા હોવા છતાં એકદમ સરળ છે.તેમાં 3 કંડક્ટર-પ્રકારના સ્તરોનો સમાવેશ થાય છે: એક ઉત્સર્જક (E), એક આધાર (B) અને કલેક્ટર (C).

ઉત્સર્જક (લેટિનમાંથી "રીલીઝ કરવા માટે") એ સેમિકન્ડક્ટર જંકશનનો એક પ્રકાર છે જેનું મુખ્ય કાર્ય આધારમાં ચાર્જ ઇન્જેક્ટ કરવાનું છે. કલેક્ટર (લેટિન માટે "કલેક્ટર") એમિટર ચાર્જિસ મેળવવા માટે સેવા આપે છે. આધાર નિયંત્રણ ઇલેક્ટ્રોડ છે.

ઉત્સર્જક અને કલેક્ટર સ્તરો લગભગ સમાન છે, પરંતુ સેન્સરની લાક્ષણિકતાઓને સુધારવા માટે અશુદ્ધિઓ ઉમેરવામાં આવે છે તે ડિગ્રીમાં અલગ છે. અશુદ્ધિઓ ઉમેરવાને ડોપિંગ કહેવામાં આવે છે. કલેક્ટર લેયર (સીએલ) માટે, કલેક્ટર વોલ્ટેજ (યુકે) વધારવા માટે ડોપિંગ નબળી રીતે વ્યક્ત કરવામાં આવે છે. એમિટર સેમિકન્ડક્ટર લેયરને બ્રેકડાઉનના વિપરીત અનુમતિપાત્ર U ને વધારવા અને બેઝ લેયરમાં વાહક ઇન્જેક્શન સુધારવા માટે (વર્તમાન ટ્રાન્સફર ગુણાંક - Kt વધે છે) માટે ભારે ડોપ કરવામાં આવે છે. વધુ પ્રતિકાર (R) પ્રદાન કરવા માટે બેઝ લેયરને નબળી રીતે ડોપ કરવામાં આવે છે.

આધાર અને ઉત્સર્જક વચ્ચેનું સંક્રમણ K-B કરતા ક્ષેત્રફળમાં નાનું છે. વિસ્તારનો તફાવત એ છે જે Kt ને સુધારે છે. મોટાભાગની ગરમી Q છોડવા માટે K-B જંકશનને વિપરીત પૂર્વગ્રહ સાથે ચાલુ કરવામાં આવે છે, જે વિખેરાઈ જાય છે અને સ્ફટિકને વધુ સારી રીતે ઠંડક પ્રદાન કરે છે.

BT ની કામગીરી બેઝ લેયર (BS) ની જાડાઈ પર આધારિત છે. આ અવલંબન એ એક મૂલ્ય છે જે વિપરીત પ્રમાણસર સંબંધ દ્વારા બદલાય છે. નાની જાડાઈ ઝડપી કામગીરીમાં પરિણમે છે. આ નિર્ભરતા ચાર્જ કેરિયર્સના સંક્રમણ સમય સાથે સંબંધિત છે. જો કે, તે જ સમયે, યુકે ઘટે છે.

ઉત્સર્જક અને K વચ્ચે મજબૂત પ્રવાહ વહે છે, જેને K કરંટ (Ik) કહેવાય છે. E અને B વચ્ચે એક નાનો પ્રવાહ વહે છે, જેને B કરંટ (Ib) કહેવાય છે, જેનો ઉપયોગ નિયંત્રણ માટે થાય છે. જ્યારે Ib બદલાય છે, ત્યારે Ik માં ફેરફાર થશે.

ટ્રાન્ઝિસ્ટરમાં બે p-n જંકશન છે: E-B અને K-B. જ્યારે સક્રિય હોય, ત્યારે E-B ફોરવર્ડ બાયસ સાથે જોડાયેલ હોય છે, અને K-B રિવર્સ બાયસ સાથે જોડાયેલ હોય છે.E-B જંકશન ખુલ્લું હોવાથી, નકારાત્મક ચાર્જ (ઇલેક્ટ્રોન) B માં વહે છે. તે પછી છિદ્રો સાથે તેમનું આંશિક પુનઃસંયોજન થાય છે. જો કે, B ની નાની ડોપિંગ અને જાડાઈને કારણે મોટાભાગના ઇલેક્ટ્રોન K-B સુધી પહોંચે છે.

BS માં, ઇલેક્ટ્રોન બિનજરૂરી ચાર્જ કેરિયર્સ છે, અને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્ર તેમને K-B સંક્રમણને દૂર કરવામાં મદદ કરે છે. જેમ જેમ Ib વધશે તેમ, E-B ઓપનિંગ પહોળું થશે અને E અને K વચ્ચે વધુ ઈલેક્ટ્રોન ચાલશે. આ કિસ્સામાં નીચા-કંપનવિસ્તાર સિગ્નલનું નોંધપાત્ર એમ્પ્લીફિકેશન થશે, કારણ કે Ik Ib કરતા વધારે છે.

દ્વિધ્રુવી પ્રકારના ટ્રાન્ઝિસ્ટરના ભૌતિક અર્થને વધુ સરળતાથી સમજવા માટે, તેને સ્પષ્ટ ઉદાહરણ સાથે સાંકળવું જરૂરી છે. આપણે માની લેવું જોઈએ કે પાણી પંપ કરવા માટેનો પંપ એ પાવર સ્ત્રોત છે, પાણીનો નળ એ ટ્રાન્ઝિસ્ટર છે, પાણી Ik છે, નળના નોબના વળાંકની ડિગ્રી Ib છે. માથું વધારવા માટે તમારે ટેપને થોડું ચાલુ કરવાની જરૂર છે - નિયંત્રણ ક્રિયા કરવા માટે. ઉદાહરણના આધારે, અમે પીપી ઓપરેશનના સરળ સિદ્ધાંત વિશે નિષ્કર્ષ પર આવી શકીએ છીએ.

જો કે, K-B જંકશન પર U માં નોંધપાત્ર વધારા સાથે આંચકો આયનીકરણ થઈ શકે છે, જેનું પરિણામ એ ચાર્જનું હિમપ્રપાત ગુણાકાર છે. જ્યારે ટનલ અસર સાથે જોડવામાં આવે છે, ત્યારે આ પ્રક્રિયા વિદ્યુત આપે છે અને વધતા સમય સાથે, થર્મલ બ્રેકડાઉન થાય છે, જે BC ને ક્રિયાથી દૂર રાખે છે. કલેક્ટર આઉટપુટ દ્વારા વર્તમાનમાં નોંધપાત્ર વધારો થવાના પરિણામે ક્યારેક વિદ્યુત ભંગાણ વિના થર્મલ બ્રેકડાઉન થાય છે.

વધુમાં, જ્યારે K-B અને E-B પર U બદલાય છે, ત્યારે આ સ્તરોની જાડાઈ બદલાય છે, જો B પાતળો હોય, તો ત્યાં નમવાની અસર હોય છે (તેને B પંચર પણ કહેવાય છે), જેમાં K-B અને E-B જંકશન જોડાયેલા હોય છે. આ ઘટનાના પરિણામે, પીપી તેના કાર્યો કરવાનું બંધ કરે છે.

ઓપરેશન મોડ્સ

દ્વિધ્રુવી પ્રકારનું ટ્રાન્ઝિસ્ટર 4 મોડમાં કામ કરી શકે છે:

1. સક્રિય.
2. કટઓફ (RO).
3. સંતૃપ્તિ (SS).
4. અવરોધ (RB).

BT નો સક્રિય મોડ સામાન્ય (NAR) અને વ્યસ્ત (IAR) હોઈ શકે છે.

સામાન્ય સક્રિય મોડ

આ સ્થિતિમાં, U, જે સીધો છે અને તેને E-B વોલ્ટેજ (Ue-B) કહેવાય છે, તે E-B જંકશન પર વહે છે. મોડને શ્રેષ્ઠ ગણવામાં આવે છે અને તેનો ઉપયોગ મોટાભાગના સર્કિટમાં થાય છે. E જંકશન બેઝ રિજનમાં ચાર્જિસને ઇન્જેક્શન કરે છે, જે કલેક્ટરમાં જાય છે. બાદમાં શુલ્કને વેગ આપે છે, લાભની અસર બનાવે છે.

વ્યસ્ત સક્રિય મોડ

આ મોડમાં K-B જંકશન ખુલ્લું છે. BT વિરુદ્ધ દિશામાં કાર્ય કરે છે, એટલે કે, Kમાંથી Bમાંથી પસાર થતા હોલ ચાર્જ કેરિયર્સનું ઇન્જેક્શન છે. તેઓ E સંક્રમણ દ્વારા એકત્રિત કરવામાં આવે છે. BT ના ગેઇન પ્રોપર્ટીઝ નબળા છે, અને BT નો આ મોડમાં ભાગ્યે જ ઉપયોગ થાય છે.

સંતૃપ્તિ મોડ.

PH માં, બંને જંકશન ખુલ્લા છે. જ્યારે E-B અને K-B આગળની દિશામાં બાહ્ય સ્ત્રોતો સાથે જોડાયેલા હોય છે, ત્યારે BT PH માં કાર્ય કરશે. E અને K જંકશનનું પ્રસરણ વિદ્યુતચુંબકીય ક્ષેત્ર બાહ્ય સ્ત્રોતો દ્વારા ઉત્પન્ન થતા વિદ્યુત ક્ષેત્ર દ્વારા ક્ષીણ થાય છે. પરિણામે, અવરોધ ક્ષમતામાં ઘટાડો થશે અને મુખ્ય ચાર્જ કેરિયર્સની પ્રસરણ ક્ષમતાની મર્યાદા હશે. E અને K જંકશનથી B સુધી હોલ ઈન્જેક્શન શરૂ થાય છે. આ મોડ મોટે ભાગે એનાલોગ ટેકનોલોજીમાં વપરાય છે, પરંતુ કેટલાક કિસ્સાઓમાં અપવાદો હોઈ શકે છે.

કટઓફ મોડ

આ સ્થિતિમાં, BT સંપૂર્ણપણે બંધ છે અને વર્તમાનનું સંચાલન કરવામાં અસમર્થ છે. જો કે, બીટીમાં બિનજરૂરી ચાર્જ કેરિયર્સના નજીવા પ્રવાહો છે, જે નાના મૂલ્યો સાથે થર્મલ પ્રવાહો બનાવે છે. આ મોડનો ઉપયોગ વિવિધ પ્રકારના ઓવરલોડ અને શોર્ટ-સર્કિટ પ્રોટેક્શનમાં થાય છે.

અવરોધ મોડ

PD નો આધાર K સાથે રેઝિસ્ટર દ્વારા જોડાયેલ છે. K અથવા E સર્કિટમાં એક રેઝિસ્ટરનો સમાવેશ થાય છે, જે PD દ્વારા વર્તમાન (I) ની માત્રા સેટ કરે છે. BR નો ઉપયોગ ઘણીવાર સર્કિટમાં થાય છે કારણ કે તે BT ને કોઈપણ આવર્તન પર અને મોટી તાપમાન શ્રેણી પર કામ કરવાની મંજૂરી આપે છે.

વાયરિંગ ડાયાગ્રામ

PD ની સાચી એપ્લિકેશન અને વાયરિંગ માટે, તમારે તેમનું વર્ગીકરણ અને પ્રકાર જાણવાની જરૂર છે. બાયપોલર ટ્રાન્ઝિસ્ટરનું વર્ગીકરણ:

1. ઉત્પાદનની સામગ્રી: જર્મેનિયમ, સિલિકોન અને આર્સેનાઇડ ગેલિયમ.
2. ફેબ્રિકેશન સુવિધાઓ.
3. પાવર ડિસીપેશન: ઓછી શક્તિ (0.25 W સુધી), મધ્યમ-શક્તિ (0.25-1.6 W), ઉચ્ચ-શક્તિ (1.6 W થી ઉપર).
4. આવર્તન મર્યાદા: ઓછી-આવર્તન (2.7 MHz સુધી), મધ્યમ-આવર્તન (2.7-32 MHz), ઉચ્ચ-આવર્તન (32-310 MHz), અલ્ટ્રાહાઇ-ફ્રીક્વન્સી (310 MHz થી વધુ).
5. કાર્યાત્મક હેતુ.

BTs નો કાર્યાત્મક હેતુ નીચેના પ્રકારોમાં વહેંચાયેલો છે:

1. નોર્મલાઇઝ્ડ અને નોર્મલાઇઝ્ડ અવાજ ફિગર (NNNKNSH) સાથે ઓછી-આવર્તન એમ્પ્લીફાયર.
2. NiNKNSH સાથે ઉચ્ચ-આવર્તન એમ્પ્લીફાયર.
3. NiNNFSH વડે અલ્ટ્રાહાઇ-ફ્રિકવન્સીને વિસ્તૃત કરવી.
4. શક્તિશાળી ઉચ્ચ વોલ્ટેજ એમ્પ્લીફાયર.
5. ઉચ્ચ અને અલ્ટ્રાહાઇ ફ્રીક્વન્સી સાથે જનરેટર.
6. લો-પાવર અને હાઇ-પાવર હાઇ વોલ્ટેજ સ્વિચિંગ.
7. ઉચ્ચ U-મૂલ્ય કામગીરી માટે સ્પંદિત હાઇ-પાવર.

વધુમાં, આ પ્રકારના બાયપોલર ટ્રાંઝિસ્ટર છે:

1. પી-એન-પી.
2. N-p-n.

બાયપોલર ટ્રાંઝિસ્ટરને સ્વિચ કરવા માટે 3 સર્કિટ છે, દરેક તેના પોતાના ફાયદા અને ગેરફાયદા સાથે:

1. જનરલ બી.
2. સામાન્ય ઇ.
3. સામાન્ય કે.

સામાન્ય આધાર (CB) સ્વિચિંગ

સર્કિટનો ઉપયોગ ઉચ્ચ ફ્રીક્વન્સીઝ પર થાય છે, જે આવર્તન પ્રતિભાવના શ્રેષ્ઠ ઉપયોગને મંજૂરી આપે છે. એક BT ને Oh મોડમાં અને પછી OB મોડમાં કનેક્ટ કરવાથી તેના આવર્તન પ્રતિભાવને વિસ્તૃત થશે. આ કનેક્શન સ્કીમનો ઉપયોગ એન્ટેના પ્રકારના એમ્પ્લીફાયર્સમાં થાય છે. ઉચ્ચ ફ્રીક્વન્સીઝ પર અવાજનું સ્તર ઓછું થાય છે.

ફાયદા:

1. શ્રેષ્ઠ તાપમાન મૂલ્યો અને વિશાળ આવર્તન શ્રેણી (f).
2. ઉચ્ચ યુકે મૂલ્ય.

ગેરફાયદા:

1. લો હું ગેઇન.
2. ઓછું ઇનપુટ આર.

ઓપન એમિટર (OhE) કનેક્શન

આ સર્કિટ સાથે U અને I એમ્પ્લીફિકેશન થાય છે. સર્કિટને એક સ્ત્રોતમાંથી સંચાલિત કરી શકાય છે. પાવર એમ્પ્લીફાયર્સ (પી) માં ઘણી વખત વપરાય છે.

ફાયદા:

1. ઉચ્ચ I, U, P ગેઇન.
2. સિંગલ પાવર સપ્લાય.
3. તે ઇનપુટના સાપેક્ષ U ને આઉટપુટને ઉલટાવે છે.

તેના નોંધપાત્ર ગેરફાયદા છે: સૌથી નીચું તાપમાન સ્થિરતા અને આવર્તન પ્રતિભાવ OB કનેક્શન કરતાં વધુ ખરાબ છે.

સામાન્ય કલેક્ટર કનેક્શન (OC)

ઇનપુટ U એ ઇનપુટ પર સંપૂર્ણ રીતે પ્રસારિત થાય છે, અને Ki એ OC કનેક્શન જેવું જ છે, પરંતુ U ઓછું છે.

આ પ્રકારના સમાવેશનો ઉપયોગ ટ્રાન્ઝિસ્ટર પર બનેલા તબક્કાના મેચિંગ માટે અથવા ઉચ્ચ આઉટપુટ R (કન્ડેન્સર-પ્રકારનો માઇક્રોફોન અથવા સાઉન્ડ પીકઅપ) ધરાવતા ઇનપુટ સિગ્નલ સ્ત્રોત સાથે થાય છે. ફાયદાઓ ઉચ્ચ ઇનપુટ R મૂલ્ય અને નીચા આઉટપુટ R મૂલ્ય છે. ગેરલાભ એ નીચા યુ-એમ્પ્લીફિકેશન છે.

બાયપોલર ટ્રાંઝિસ્ટરની મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓ

BTs ની મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓ:

1. મને ફાયદો થાય છે.
2. ઇનપુટ અને આઉટપુટ આર.
3. ઊલટું I-ke.
4. ચાલુ કરવાનો સમય.
5. ટ્રાન્સમિશનની આવર્તન Ib.
6. વ્યસ્ત Ik.
7. મહત્તમ I-મૂલ્ય.

અરજીઓ

દ્વિધ્રુવી ટ્રાન્ઝિસ્ટર માનવ પ્રવૃત્તિના તમામ ક્ષેત્રોમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે. મુખ્ય એપ્લિકેશન એમ્પ્લીફિકેશન, વિદ્યુત સંકેતોનું નિર્માણ, તેમજ તત્વોને સ્વિચ કરવા માટેના ઉપકરણોમાં છે. તેનો ઉપયોગ વિવિધ પાવર એમ્પ્લીફાયર્સમાં થાય છે, સામાન્ય અને સ્વિચ-મોડ પાવર સપ્લાયમાં, U અને I મૂલ્યોને નિયંત્રિત કરવાની સંભાવના સાથે, કમ્પ્યુટર તકનીકમાં.

વધુમાં, તેઓ ઘણીવાર ઓવરલોડ, યુ માં સ્પાઇક્સ, શોર્ટ સર્કિટ સામે વિવિધ ગ્રાહક સુરક્ષા બનાવવા માટે ઉપયોગમાં લેવાય છે. ખાણકામ, ધાતુશાસ્ત્રના ઉદ્યોગોમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે.

સંબંધિત લેખો: