द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर क्या है और स्विचिंग सर्किट क्या हैं

अर्धचालक उपकरणों (एसएसडी) का उपयोग रेडियो इलेक्ट्रॉनिक्स में व्यापक है। इसने विभिन्न उपकरणों के आकार को कम कर दिया है। द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, कुछ विशेषताओं के कारण इसकी कार्यक्षमता एक साधारण क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर की तुलना में व्यापक है। यह समझने के लिए कि इसका क्या उपयोग किया जाता है और किन परिस्थितियों में इसका उपयोग किया जाता है, इसके संचालन के सिद्धांत, कनेक्शन विधियों और वर्गीकरण पर विचार करना आवश्यक है।

डिजाइन और संचालन सिद्धांत

ट्रांजिस्टर एक इलेक्ट्रॉनिक अर्धचालक है जिसमें 3 इलेक्ट्रोड होते हैं, जिनमें से एक नियंत्रक होता है। द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर दो प्रकार के आवेश वाहकों (ऋणात्मक और धनात्मक) की उपस्थिति में ध्रुवीय ट्रांजिस्टर से भिन्न होता है।

ऋणात्मक आवेश उन इलेक्ट्रॉनों का प्रतिनिधित्व करते हैं जो क्रिस्टल जाली के बाहरी आवरण से मुक्त होते हैं। मुक्त इलेक्ट्रॉन के स्थान पर धनात्मक प्रकार के आवेश या छिद्र बनते हैं।

एक द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर (बीटी) का डिज़ाइन इसकी बहुमुखी प्रतिभा के बावजूद काफी सरल है।इसमें 3 कंडक्टर-प्रकार की परतें होती हैं: एक एमिटर (ई), एक बेस (बी) और एक कलेक्टर (सी)।

एमिटर (लैटिन से "रिलीज") एक प्रकार का सेमीकंडक्टर जंक्शन है जिसका मुख्य कार्य बेस में चार्ज लगाना है। कलेक्टर ("कलेक्टर" के लिए लैटिन) एमिटर शुल्क प्राप्त करने का कार्य करता है। आधार नियंत्रण इलेक्ट्रोड है।

उत्सर्जक और संग्राहक परतें लगभग समान हैं, लेकिन सेंसर की विशेषताओं को बेहतर बनाने के लिए अशुद्धियों को जोड़ने की डिग्री में भिन्नता है। अशुद्धियों को मिलाना डोपिंग कहलाता है। कलेक्टर परत (सीएल) के लिए, कलेक्टर वोल्टेज (यूके) को बढ़ाने के लिए डोपिंग को कमजोर रूप से व्यक्त किया जाता है। उत्सर्जक अर्धचालक परत को टूटने के रिवर्स स्वीकार्य यू को बढ़ाने और आधार परत में वाहक इंजेक्शन में सुधार करने के लिए भारी मात्रा में डोप किया जाता है (वर्तमान स्थानांतरण गुणांक - केटी बढ़ाता है)। अधिक प्रतिरोध (R) प्रदान करने के लिए आधार परत को कमजोर रूप से डोप किया जाता है।

आधार और उत्सर्जक के बीच संक्रमण K-B से क्षेत्रफल में छोटा होता है। क्षेत्र में अंतर वह है जो केटी को बेहतर बनाता है। अधिकांश ऊष्मा Q को मुक्त करने के लिए K-B जंक्शन को एक रिवर्स बायस के साथ चालू किया जाता है, जो नष्ट हो जाता है और क्रिस्टल को बेहतर शीतलन प्रदान करता है।

बीटी का प्रदर्शन आधार परत (बीएस) की मोटाई पर निर्भर करता है। यह निर्भरता एक ऐसा मूल्य है जो व्युत्क्रमानुपाती संबंध से भिन्न होता है। एक छोटी मोटाई के परिणामस्वरूप तेजी से प्रदर्शन होता है। यह निर्भरता आवेश वाहकों के पारगमन समय से संबंधित है। हालांकि, साथ ही, ब्रिटेन घट रहा है।

उत्सर्जक और K के बीच एक प्रबल धारा प्रवाहित होती है, जिसे K धारा (Ik) कहते हैं। E और B के बीच एक छोटा करंट प्रवाहित होता है, जिसे B करंट (Ib) कहा जाता है, जिसका उपयोग नियंत्रण के लिए किया जाता है। जब आईबी बदलता है, तो इक में भी बदलाव आएगा।

ट्रांजिस्टर में दो p-n जंक्शन होते हैं: E-B और K-B। सक्रिय होने पर, ई-बी फॉरवर्ड बायस से जुड़ा होता है, और के-बी रिवर्स बायस से जुड़ा होता है।चूँकि E-B जंक्शन खुला है, ऋणात्मक आवेश (इलेक्ट्रॉन) B में प्रवाहित होते हैं। उसके बाद छिद्रों के साथ उनका आंशिक पुनर्संयोजन होता है। हालांकि, छोटे डोपिंग और बी की मोटाई के कारण अधिकांश इलेक्ट्रॉन K-B तक पहुंच जाते हैं।

बीएस में, इलेक्ट्रॉन गैर-आवश्यक चार्ज वाहक हैं, और विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र उन्हें केबी संक्रमण को दूर करने में मदद करता है। जैसे-जैसे आईबी बढ़ता है, ई-बी उद्घाटन चौड़ा होगा और ई और के के बीच अधिक इलेक्ट्रॉन चलेंगे। इस मामले में कम-आयाम संकेत का एक महत्वपूर्ण प्रवर्धन होगा, क्योंकि आईके आईबी से बड़ा है।

द्विध्रुवी प्रकार के ट्रांजिस्टर के भौतिक अर्थ को अधिक आसानी से समझने के लिए, इसे एक स्पष्ट उदाहरण के साथ जोड़ना आवश्यक है। हमें यह मानकर चलना होगा कि पानी पंप करने के लिए पंप शक्ति का स्रोत है, पानी का नल ट्रांजिस्टर है, पानी इक है, नल के घुंडी की बारी की डिग्री आईबी है। सिर को बढ़ाने के लिए आपको नल को थोड़ा मोड़ने की जरूरत है - नियंत्रण क्रिया करने के लिए। उदाहरण के आधार पर, हम पीपी ऑपरेशन के सरल सिद्धांत के बारे में निष्कर्ष निकाल सकते हैं।

हालांकि, K-B जंक्शन पर U में उल्लेखनीय वृद्धि के साथ एक शॉक आयनीकरण हो सकता है, जिसके परिणामस्वरूप आवेश का हिमस्खलन गुणन होता है। सुरंग प्रभाव के साथ संयुक्त होने पर, यह प्रक्रिया एक विद्युत और, बढ़ते समय के साथ, एक थर्मल ब्रेकडाउन देती है, जो बीसी को कार्रवाई से बाहर कर देती है। कभी-कभी कलेक्टर आउटपुट के माध्यम से वर्तमान में उल्लेखनीय वृद्धि के परिणामस्वरूप विद्युत टूटने के बिना थर्मल ब्रेकडाउन होता है।

इसके अलावा, जब K-B और E-B पर U बदलता है, तो इन परतों की मोटाई बदल जाती है, यदि B पतला है, तो एक झुकने प्रभाव होता है (इसे B पंचर भी कहा जाता है), जिसमें K-B और E-B जंक्शन जुड़े होते हैं। इस घटना के परिणामस्वरूप, पीपी अपने कार्यों को करना बंद कर देता है।

काम करने का तरीका

एक द्विध्रुवी प्रकार का ट्रांजिस्टर 4 मोड में काम कर सकता है:

1. सक्रिय।
2. कटऑफ (आरओ)।
3. संतृप्ति (एसएस)।
4. बैरियर (आरबी)।

बीटी का सक्रिय मोड सामान्य (एनएआर) और उलटा (आईएआर) हो सकता है।

सामान्य सक्रिय मोड

इस मोड में, U, जो प्रत्यक्ष है और जिसे E-B वोल्टेज (Ue-B) कहा जाता है, E-B जंक्शन पर प्रवाहित होता है। मोड को इष्टतम माना जाता है और अधिकांश सर्किट में इसका उपयोग किया जाता है। ई जंक्शन आधार क्षेत्र में आवेशों को इंजेक्ट करता है, जो कलेक्टर के पास जाता है। उत्तरार्द्ध आरोपों को तेज करता है, जिससे लाभ प्रभाव पैदा होता है।

उलटा सक्रिय मोड

इस मोड में K-B जंक्शन खुला रहता है। बीटी विपरीत दिशा में काम करता है, यानी, के से बी से गुजरने वाले होल चार्ज कैरियर्स का इंजेक्शन होता है। वे ई संक्रमण द्वारा एकत्र किए जाते हैं। बीटी के लाभ गुण कमजोर हैं, और इस मोड में बीटी का उपयोग शायद ही कभी किया जाता है।

संतृप्ति मोड।

पीएच में, दोनों जंक्शन खुले हैं। जब ई-बी और के-बी बाहरी स्रोतों से आगे की दिशा में जुड़े होते हैं, तो बीटी पीएच में काम करेगा। ई और के जंक्शनों का प्रसार विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र बाहरी स्रोतों द्वारा उत्पन्न विद्युत क्षेत्र द्वारा क्षीण होता है। नतीजतन, बाधा क्षमता में कमी और मुख्य चार्ज वाहक की प्रसार क्षमता की एक सीमा होगी। E और K जंक्शन से B तक होल इंजेक्शन शुरू होता है। यह मोड ज्यादातर एनालॉग तकनीक में उपयोग किया जाता है, लेकिन कुछ मामलों में अपवाद भी हो सकते हैं।

कटऑफ मोड

इस मोड में, बीटी पूरी तरह से बंद है और करंट का संचालन करने में असमर्थ है। हालांकि, बीटी में गैर-आवश्यक चार्ज वाहक के महत्वहीन प्रवाह हैं, जो छोटे मूल्यों के साथ थर्मल धाराएं बनाते हैं। इस मोड का उपयोग विभिन्न प्रकार के अधिभार और शॉर्ट-सर्किट संरक्षण में किया जाता है।

बैरियर मोड

एक PD का आधार एक प्रतिरोधक के माध्यम से K से जुड़ा होता है। K या E सर्किट में एक प्रतिरोधक शामिल होता है, जो PD के माध्यम से करंट (I) की मात्रा निर्धारित करता है। बीआर का उपयोग अक्सर सर्किट में किया जाता है क्योंकि यह बीटी को किसी भी आवृत्ति पर और बड़े तापमान सीमा पर संचालित करने की अनुमति देता है।

तारोंके चित्र

पीडी के सही आवेदन और वायरिंग के लिए, आपको उनके वर्गीकरण और प्रकार को जानना होगा। द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर का वर्गीकरण:

1. निर्माण की सामग्री: जर्मेनियम, सिलिकॉन और आर्सेनाइड गैलियम।
2. निर्माण सुविधाएँ।
3. बिजली अपव्यय: कम-शक्ति (0.25 डब्ल्यू तक), मध्यम-शक्ति (0.25-1.6 डब्ल्यू), उच्च शक्ति (1.6 डब्ल्यू से ऊपर)।
4. आवृत्ति सीमा: कम आवृत्ति (2.7 मेगाहर्ट्ज तक), मध्यम आवृत्ति (2.7-32 मेगाहर्ट्ज), उच्च आवृत्ति (32-310 मेगाहर्ट्ज), अल्ट्राहाई आवृत्ति (310 मेगाहर्ट्ज से अधिक)।
5. कार्यात्मक उद्देश्य।

बीटी का कार्यात्मक उद्देश्य निम्नलिखित प्रकारों में बांटा गया है:

1. सामान्यीकृत और गैर-सामान्यीकृत शोर आकृति (NNNKNSH) के साथ कम आवृत्ति वाले एम्पलीफायर।
2. NiNKNSH के साथ उच्च आवृत्ति एम्पलीफायर।
3. NiNNFSH के साथ अल्ट्राहाई-फ़्रीक्वेंसी को बढ़ाना।
4. शक्तिशाली उच्च वोल्टेज एम्पलीफायर।
5. उच्च और अति उच्च आवृत्तियों के साथ जनरेटर।
6. लो-पावर और हाई-पावर हाई वोल्टेज स्विचिंग।
7. उच्च यू-वैल्यू ऑपरेशन के लिए स्पंदित उच्च शक्ति।

इसके अलावा, इस प्रकार के द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर हैं:

1. पी-एन-पी।
2. एन-पी-एन।

द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर को स्विच करने के लिए 3 सर्किट हैं, प्रत्येक के अपने फायदे और नुकसान हैं:

1. जनरल बी.
2. आम ई.
3. सामान्य के.

सामान्य आधार (सीबी) स्विचिंग

सर्किट का उपयोग उच्च आवृत्तियों पर किया जाता है, जिससे आवृत्ति प्रतिक्रिया का इष्टतम उपयोग होता है। एक बीटी को ओह मोड में और फिर ओबी मोड में जोड़ने से इसकी आवृत्ति प्रतिक्रिया बढ़ जाएगी। इस कनेक्शन योजना का उपयोग एंटीना प्रकार के एम्पलीफायरों में किया जाता है। उच्च आवृत्तियों पर शोर का स्तर कम हो जाता है।

लाभ:

1. इष्टतम तापमान मान और विस्तृत आवृत्ति रेंज (एफ)।
2. उच्च ब्रिटेन मूल्य।

नुकसान:

1. कम मुझे लाभ होता है।
2. कम इनपुट आर.

ओपन एमिटर (ओएचई) कनेक्शन

इस सर्किट के साथ U और I का प्रवर्धन होता है। सर्किट को एकल स्रोत से संचालित किया जा सकता है। अक्सर पावर एम्पलीफायरों (पी) में उपयोग किया जाता है।

लाभ:

1. उच्च आई, यू, पी लाभ।
2. एकल बिजली की आपूर्ति।
3. यह इनपुट के सापेक्ष U बारी-बारी से आउटपुट को उलट देता है।

इसके महत्वपूर्ण नुकसान हैं: सबसे कम तापमान स्थिरता और आवृत्ति प्रतिक्रिया ओबी कनेक्शन की तुलना में खराब है।

सामान्य कलेक्टर कनेक्शन (ओसी)

इनपुट यू पूरी तरह से इनपुट पर वापस प्रेषित होता है, और की ओसी कनेक्शन के समान होता है, लेकिन यू कम होता है।

इस प्रकार के समावेशन का उपयोग ट्रांजिस्टर पर बने चरणों के मिलान के लिए, या एक इनपुट सिग्नल स्रोत के साथ किया जाता है जिसमें उच्च आउटपुट R (कंडेनसर-प्रकार का माइक्रोफोन या ध्वनि पिकअप) होता है। लाभ उच्च इनपुट R मान और निम्न आउटपुट R मान हैं। नुकसान कम यू-प्रवर्धन है।

द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर की मुख्य विशेषताएं

बीटी की मुख्य विशेषताएं:

1. मेरा लाभ।
2. इनपुट और आउटपुट आर.
3. उलटा मैं-के।
4. टर्न-ऑन समय।
5. संचरण की आवृत्ति आईबी।
6. उलटा इक।
7. अधिकतम I-मान।

अनुप्रयोग

मानव गतिविधि के सभी क्षेत्रों में द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। मुख्य अनुप्रयोग प्रवर्धन, विद्युत संकेतों की पीढ़ी, साथ ही स्विचिंग तत्वों के लिए उपकरणों में है। कंप्यूटर प्रौद्योगिकी में यू और आई मूल्यों को विनियमित करने की संभावना के साथ सामान्य और स्विच-मोड बिजली आपूर्ति में विभिन्न पावर एम्पलीफायरों में उनका उपयोग किया जाता है।

इसके अलावा, उनका उपयोग अक्सर ओवरलोड, यू में स्पाइक्स, शॉर्ट सर्किट के खिलाफ विभिन्न उपभोक्ता संरक्षण के निर्माण के लिए किया जाता है। खनन, धातुकर्म उद्योगों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

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