एक इनपुट सिग्नल के साथ एक अर्धचालक इलेक्ट्रॉनिक तत्व एकीकृत परिपथों और सूचनाओं के भंडारण, प्रसंस्करण और संचारण के लिए दालों को बनाता है, बढ़ाता है और संशोधित करता है। एक ट्रांजिस्टर एक प्रतिरोध है जिसका कार्य मॉड्यूल के प्रकार के आधार पर एमिटर और बेस या स्रोत और गेट के बीच वोल्टेज द्वारा नियंत्रित होता है।
अंतर्वस्तु
ट्रांजिस्टर के प्रकार
ट्रांजिस्टर का व्यापक रूप से डिजिटल और एनालॉग आईसी के निर्माण में स्थिर उपभोक्ता प्रवाह को शून्य करने और बेहतर रैखिकता प्राप्त करने के लिए उपयोग किया जाता है। ट्रांजिस्टर के प्रकार इस मायने में भिन्न होते हैं कि कुछ वोल्टेज में परिवर्तन द्वारा नियंत्रित होते हैं, जबकि अन्य वर्तमान विचलन द्वारा नियंत्रित होते हैं।
फील्डबस मॉड्यूल उच्च डीसी प्रतिरोध पर काम करते हैं, उच्च आवृत्ति पर बदलने से ऊर्जा लागत में वृद्धि नहीं होती है। यदि हम कहें कि एक ट्रांजिस्टर सरल शब्दों में क्या है, तो यह एक उच्च लाभ बढ़त वाला मॉड्यूल है। क्षेत्र प्रकारों की यह विशेषता द्विध्रुवी प्रकारों की तुलना में अधिक होती है। पूर्व में कोई चार्ज वाहक अपव्यय नहीं है, जो ऑपरेशन को गति देता है।
द्विध्रुवी प्रकारों पर लाभ के कारण क्षेत्र अर्धचालक का अधिक बार उपयोग किया जाता है:
- निरंतर वर्तमान और उच्च आवृत्ति पर इनपुट पर शक्तिशाली प्रतिरोध, यह नियंत्रण के लिए ऊर्जा हानि को कम करता है;
- गैर-आवश्यक इलेक्ट्रॉनों के निर्माण की अनुपस्थिति, जो ट्रांजिस्टर के संचालन को गति देती है;
- मोबाइल कणों का परिवहन;
- तापमान में उतार-चढ़ाव के तहत स्थिरता;
- इंजेक्शन की कमी के कारण कम शोर;
- ऑपरेशन के दौरान कम बिजली की खपत।
ट्रांजिस्टर के प्रकार और उनके गुण उद्देश्य निर्धारित करते हैं। बाइपोलर टाइप ट्रांजिस्टर हीटिंग कलेक्टर से एमिटर तक के रास्ते में करंट को बढ़ाता है। उनके पास एक नकारात्मक प्रतिरोध गुणांक है और चलती वाहक उत्सर्जक से कलेक्टर तक प्रवाहित होते हैं। पतले आधार को पी-एन जंक्शनों द्वारा अलग किया जाता है, और करंट तभी होता है जब गतिमान कण जमा होते हैं और उन्हें आधार में इंजेक्ट करते हैं। कुछ चार्ज वाहक आसन्न पी-एन जंक्शन द्वारा कब्जा कर लिया जाता है और त्वरित होता है, इसलिए ट्रांजिस्टर के पैरामीटर की गणना की जाती है।
क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर का एक अन्य प्रकार का लाभ है, जिसका उल्लेख डमी के लिए किया जाना चाहिए। वे बिना किसी प्रतिरोध समीकरण के समानांतर में जुड़े हुए हैं। इस उद्देश्य के लिए प्रतिरोधों का उपयोग नहीं किया जाता है, क्योंकि लोड बदलते ही मान अपने आप बढ़ जाता है। एक उच्च स्विचिंग वर्तमान मूल्य प्राप्त करने के लिए, मॉड्यूल का एक परिसर भर्ती किया जाता है, जिसका उपयोग इनवर्टर या अन्य उपकरणों में किया जाता है।
द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर को समानांतर में नहीं जोड़ा जाना चाहिए, कार्यात्मक मापदंडों का निर्धारण इस तथ्य की ओर जाता है कि अपरिवर्तनीय प्रकृति के थर्मल टूटने का पता चला है। ये गुण साधारण पी-एन चैनलों के तकनीकी गुणों से संबंधित हैं। एमिटर सर्किट में करंट को बराबर करने के लिए प्रतिरोधों का उपयोग करके मॉड्यूल समानांतर में जुड़े होते हैं। ट्रांजिस्टर के वर्गीकरण में कार्यात्मक विशेषताओं और व्यक्तिगत बारीकियों के आधार पर, द्विध्रुवी और क्षेत्र प्रभाव प्रकार प्रतिष्ठित हैं।
द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर
द्विध्रुवीय डिजाइन तीन कंडक्टरों के साथ अर्धचालक उपकरणों के रूप में निर्मित होते हैं। प्रत्येक इलेक्ट्रोड में छेद p चालकता या अशुद्धता n चालकता वाली परतें शामिल होती हैं।परत विन्यास का चुनाव p-n-p या n-p-n प्रकार के उपकरणों की रिहाई को निर्धारित करता है। जब डिवाइस को चालू किया जाता है, तो विभिन्न प्रकार के चार्ज एक साथ छेद और इलेक्ट्रॉनों द्वारा किए जाते हैं, 2 प्रकार के कण शामिल होते हैं।
प्रसार के तंत्र के कारण वाहक चलते हैं। पदार्थ के परमाणु और अणु पड़ोसी सामग्री के अंतर-आणविक जाली में प्रवेश करते हैं, जिसके बाद उनकी सांद्रता पूरे आयतन में बराबर हो जाती है। स्थानांतरण उच्च संघनन वाले क्षेत्रों से कम सामग्री वाले स्थानों पर किया जाता है।
इलेक्ट्रॉनों को कणों के चारों ओर बल क्षेत्र की कार्रवाई के तहत भी प्रचारित किया जाता है जब मिश्र धातु के योजक असमान रूप से आधार द्रव्यमान में शामिल होते हैं। डिवाइस की क्रिया को तेज करने के लिए, बीच की परत से जुड़े इलेक्ट्रोड को पतला बनाया जाता है। किनारे के कंडक्टर को एमिटर और कलेक्टर कहा जाता है। जंक्शन की रिवर्स वोल्टेज विशेषता महत्वहीन है।
क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर
एक क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर लागू वोल्टेज से उत्पन्न होने वाले विद्युत अनुप्रस्थ क्षेत्र के माध्यम से प्रतिरोध को नियंत्रित करता है। जिस स्थान से इलेक्ट्रॉन चैनल में जाते हैं उसे स्रोत कहा जाता है, और नाली चार्ज प्रविष्टि के अंत बिंदु की तरह दिखती है। नियंत्रण वोल्टेज एक कंडक्टर के माध्यम से यात्रा करता है जिसे गेट कहा जाता है। उपकरणों को 2 प्रकारों में विभाजित किया गया है:
- एक नियंत्रण पी-एन जंक्शन के साथ;
- पृथक गेट के साथ टीआईआर ट्रांजिस्टर।
पहले प्रकार में एक अर्धचालक वेफर होता है, जो विपरीत पक्षों (नाली और स्रोत) पर इलेक्ट्रोड के साथ नियंत्रित सर्किट से जुड़ा होता है। प्लेट को गेट से जोड़ने के बाद एक अलग तरह की चालकता होती है। इनपुट सर्किट में डाला गया एक डीसी पूर्वाग्रह स्रोत जंक्शन पर एक लॉकिंग वोल्टेज उत्पन्न करता है।
प्रवर्धित पल्स का स्रोत भी इनपुट सर्किट में होता है। इनपुट वोल्टेज बदलने के बाद, पी-एन जंक्शन पर संबंधित इंडेक्स बदल जाता है।क्रिस्टल में चैनल जंक्शन की परत की मोटाई और क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र जो आवेशित इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह की अनुमति देता है, संशोधित किया गया है। चैनल की चौड़ाई कमी क्षेत्र (गेट के नीचे) और सब्सट्रेट के बीच की जगह पर निर्भर करती है। प्रारंभ और अंत बिंदुओं पर नियंत्रण धारा को अवक्षय क्षेत्र की चौड़ाई को बदलकर नियंत्रित किया जाता है।
टीआईआर ट्रांजिस्टर को इस तथ्य की विशेषता है कि इसका गेट चैनल परत से अलग है। अर्धचालक क्रिस्टल में, जिसे सब्सट्रेट कहा जाता है, विपरीत चिह्न वाले डोप किए गए साइट बनाए जाते हैं। उनके पास कंडक्टर हैं - नाली और स्रोत, जिसके बीच एक माइक्रोन से कम की दूरी पर एक ढांकता हुआ है। धातु इलेक्ट्रोड - गेट - इन्सुलेटर पर रखा गया है। धातु, ढांकता हुआ परत और अर्धचालक युक्त परिणामी संरचना के कारण, ट्रांजिस्टर को संक्षिप्त नाम TIR सौंपा गया है।
शुरुआती के लिए डिजाइन और संचालन का सिद्धांत
प्रौद्योगिकियां न केवल बिजली के चार्ज के साथ, बल्कि चुंबकीय क्षेत्र, प्रकाश क्वांटा और फोटॉन के साथ भी काम करती हैं। ट्रांजिस्टर के संचालन का सिद्धांत उन राज्यों में निहित है जिनके बीच डिवाइस स्विच करता है। छोटे और बड़े सिग्नल के विपरीत, खुली और बंद अवस्था - यह उपकरणों का दोहरा संचालन है।
संरचना में अर्धचालक सामग्री के साथ, एकल क्रिस्टल के रूप में उपयोग किया जाता है, कुछ स्थानों पर डोप किया जाता है, ट्रांजिस्टर के डिजाइन में होता है:
- धातु लीड;
- ढांकता हुआ इन्सुलेटर;
- कांच, धातु, प्लास्टिक, धातु-सिरेमिक से बना ट्रांजिस्टर आवास।
द्विध्रुवी या ध्रुवीय उपकरणों के आविष्कार से पहले, इलेक्ट्रॉनिक वैक्यूम ट्यूब सक्रिय तत्वों के रूप में उपयोग किए जाते थे। उनके लिए विकसित सर्किट, संशोधन के बाद, अर्धचालक उपकरणों के उत्पादन में उपयोग किए जाते हैं। उन्हें एक ट्रांजिस्टर के रूप में जोड़ा जा सकता है और लागू किया जा सकता है, क्योंकि ट्यूबों की कई कार्यात्मक विशेषताएं फ़ील्ड प्रकारों के संचालन का वर्णन करने में उपयुक्त हैं।
लैंप को ट्रांजिस्टर से बदलने के फायदे और नुकसान
ट्रांजिस्टर का आविष्कार इलेक्ट्रॉनिक्स में नवीन प्रौद्योगिकी की शुरूआत के लिए एक प्रोत्साहन है। नेटवर्क में आधुनिक अर्धचालक तत्वों का उपयोग किया जाता है, पुराने ट्यूब सर्किट की तुलना में इस तरह के विकास के फायदे हैं:
- छोटे आकार और हल्के वजन, जो लघु इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए महत्वपूर्ण है;
- उपकरणों के उत्पादन में स्वचालित प्रक्रियाओं को लागू करने और चरणों को समूहित करने की संभावना, जिससे लागत कम हो जाती है;
- कम वोल्टेज की आवश्यकता के कारण छोटे आकार के वर्तमान स्रोतों का उपयोग;
- तात्कालिक सक्रियण, कैथोड को गर्म करने की कोई आवश्यकता नहीं है;
- कम बिजली अपव्यय के कारण ऊर्जा दक्षता में वृद्धि;
- कठोरता और विश्वसनीयता;
- नेटवर्क में अतिरिक्त तत्वों के साथ सहज संपर्क;
- कंपन और झटके का प्रतिरोध।
नुकसान निम्नलिखित प्रावधानों में प्रकट होते हैं:
- सिलिकॉन ट्रांजिस्टर 1 kW से अधिक वोल्टेज पर कार्य नहीं करते हैं; लैंप 1-2 kW से अधिक मूल्यों पर प्रभावी होते हैं;
- हाई-पावर रेडियो प्रसारण नेटवर्क या यूएचएफ ट्रांसमीटर में ट्रांजिस्टर का उपयोग करते समय, समानांतर में जुड़े कम-शक्ति एम्पलीफायरों के मिलान की आवश्यकता होती है;
- विद्युत चुम्बकीय संकेत के लिए अर्धचालक तत्वों की भेद्यता;
- कॉस्मिक किरणों और विकिरण के प्रति संवेदनशील प्रतिक्रिया, जिसके लिए विकिरण-प्रतिरोधी माइक्रो-सर्किट के विकास की आवश्यकता होती है।
स्विचिंग योजनाएं
एक एकल सर्किट में काम करने के लिए, एक ट्रांजिस्टर को 2 इनपुट और आउटपुट पिन की आवश्यकता होती है। लगभग सभी प्रकार के अर्धचालकों में केवल 3 कनेक्शन बिंदु होते हैं। दुर्दशा से बाहर निकलने के लिए, सिरों में से एक को सामान्य के रूप में नामित किया गया है। इसलिए 3 सामान्य वायरिंग योजनाएँ अनुसरण करती हैं:
- एक द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर के लिए;
- ध्रुवीय उपकरण;
- एक खुली नाली (कलेक्टर) के साथ।
द्विध्रुवी इकाई वोल्टेज और वर्तमान प्रवर्धन (OE) दोनों के लिए एक सामान्य उत्सर्जक से जुड़ी होती है। अन्य मामलों में, यह एक डिजिटल चिप के पिन से मेल खाता है जब बाहरी सर्किट और आंतरिक कनेक्शन योजना के बीच एक बड़ा वोल्टेज होता है।इस प्रकार आम-कलेक्टर कनेक्शन काम करता है, और केवल वर्तमान (ओके) में वृद्धि हुई है। यदि वोल्टेज वृद्धि की आवश्यकता होती है, तो तत्व को एक सामान्य आधार (सीबी) के साथ पेश किया जाता है। मिश्रित कैस्केड सर्किट में संस्करण अच्छी तरह से काम करता है, लेकिन शायद ही कभी एकल-ट्रांजिस्टर डिजाइनों में उपयोग किया जाता है।
टीआईआर और पी-एन जंक्शन किस्मों के फील्ड सेमीकंडक्टर डिवाइस सर्किट में शामिल हैं:
- कॉमन एमिटर (एसआई) के साथ - बाइपोलर मॉड्यूल के समान कनेक्शन
- सामान्य आउटपुट (OC) के साथ - OC प्रकार के समान कनेक्शन
- संयुक्त गेट (जेजी) के साथ - ओबी विवरण के समान।
ओपन-ड्रेन योजनाओं में, ट्रांजिस्टर को चिप के हिस्से के रूप में एक आम एमिटर के साथ शामिल किया गया है। कलेक्टर पिन मॉड्यूल के अन्य भागों से जुड़ा नहीं है, और लोड बाहरी कनेक्टर पर जाता है। वोल्टेज और कलेक्टर धाराओं की तीव्रता का चुनाव परियोजना की स्थापना के बाद किया जाता है। ओपन ड्रेन डिवाइस शक्तिशाली आउटपुट चरणों, बस ड्राइवरों और टीटीएल लॉजिक सर्किट वाले सर्किट में काम करते हैं।
ट्रांजिस्टर किसके लिए हैं?
एप्लिकेशन को डिवाइस के प्रकार - बाइपोलर मॉड्यूल या फील्ड डिवाइस के आधार पर विभेदित किया जाता है। ट्रांजिस्टर की आवश्यकता क्यों है? यदि कम एम्परेज की आवश्यकता होती है, जैसे कि डिजिटल योजनाओं में, क्षेत्र-प्रभाव प्रकारों का उपयोग किया जाता है। एनालॉग सर्किट आपूर्ति वोल्टेज और आउटपुट मापदंडों की एक विस्तृत श्रृंखला पर उच्च लाभ रैखिकता प्राप्त करते हैं।
द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर के लिए अनुप्रयोगों में एम्पलीफायर, उनके संयोजन, डिटेक्टर, मॉड्यूलेटर, ट्रांजिस्टर लॉजिक सर्किट और लॉजिक-टाइप इनवर्टर शामिल हैं।
ट्रांजिस्टर के अनुप्रयोग उनकी विशेषताओं पर निर्भर करते हैं। वे 2 मोड में काम करते हैं:
- विनियमन को बढ़ाने में, नियंत्रण संकेत के छोटे विचलन के साथ आउटपुट पल्स को बदलना;
- मुख्य क्रम में, इनपुट करंट कमजोर होने पर लोड की शक्ति को नियंत्रित करते हुए, ट्रांजिस्टर पूरी तरह से बंद या खुला होता है।
सेमीकंडक्टर मॉड्यूल का प्रकार इसकी परिचालन स्थितियों को नहीं बदलता है।स्रोत एक लोड से जुड़ा है जैसे कि एक स्विच, एक ध्वनि एम्पलीफायर, एक प्रकाश स्थिरता, यह एक इलेक्ट्रॉनिक सेंसर या एक उच्च-शक्ति आसन्न ट्रांजिस्टर हो सकता है। करंट लोड डिवाइस का संचालन शुरू करता है, और ट्रांजिस्टर यूनिट और स्रोत के बीच सर्किट में जुड़ा होता है। सेमीकंडक्टर मॉड्यूल यूनिट में जाने वाली बिजली की मात्रा को सीमित करता है।
ट्रांजिस्टर के आउटपुट पर प्रतिरोध को कंट्रोल कंडक्टर पर वोल्टेज के अनुसार बदल दिया जाता है। सर्किट की शुरुआत और अंत में करंट और वोल्टेज बदलता रहता है और बढ़ता या घटता है और ट्रांजिस्टर के प्रकार और यह कैसे जुड़ा होता है, इस पर निर्भर करता है। नियंत्रित बिजली आपूर्ति को नियंत्रित करने से करंट में वृद्धि, बिजली की एक पल्स या वोल्टेज में वृद्धि होती है।
निम्नलिखित अनुप्रयोगों में दोनों प्रकार के ट्रांजिस्टर का उपयोग किया जाता है:
- डिजिटल विनियमन में। डिजिटल-से-एनालॉग कन्वर्टर्स (डीएसी) पर आधारित डिजिटल एम्पलीफायर सर्किट के प्रायोगिक डिजाइन विकसित किए गए हैं।
- पल्स जनरेटर में। इकाई के प्रकार के आधार पर, ट्रांजिस्टर क्रमशः आयताकार या मनमाने संकेतों को पुन: उत्पन्न करने के लिए कुंजी या रैखिक क्रम में संचालित होता है।
- इलेक्ट्रॉनिक हार्डवेयर उपकरणों में। सूचना और कार्यक्रमों को चोरी, अवैध रूप से छेड़छाड़ और उपयोग से बचाने के लिए। ऑपरेशन कुंजी मोड में होता है, वर्तमान को एनालॉग रूप में नियंत्रित किया जाता है और पल्स चौड़ाई द्वारा नियंत्रित किया जाता है। ट्रांजिस्टर को इलेक्ट्रिक मोटर ड्राइव, पल्स वोल्टेज स्टेबलाइजर्स में लगाया जाता है।
सर्किट खोलने और बंद करने के लिए मोनोक्रिस्टलाइन अर्धचालक और मॉड्यूल शक्ति बढ़ाते हैं, लेकिन केवल स्विच के रूप में कार्य करते हैं। डिजिटल उपकरण क्षेत्र-प्रकार के ट्रांजिस्टर का उपयोग लागत प्रभावी मॉड्यूल के रूप में करते हैं। एकीकृत प्रयोगों की अवधारणा में विनिर्माण तकनीकों में एकल सिलिकॉन चिप पर ट्रांजिस्टर का उत्पादन शामिल है।
क्रिस्टल के लघुकरण से तेज कंप्यूटर, कम ऊर्जा और कम गर्मी पैदा होती है।
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