द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टर म्हणजे काय आणि स्विचिंग सर्किट्स काय आहेत

रेडिओ इलेक्ट्रॉनिक्समध्ये सेमीकंडक्टर उपकरणांचा (एसएसडी) वापर व्यापक आहे. यामुळे विविध उपकरणांचा आकार कमी झाला आहे. द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टर मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते, काही वैशिष्ट्यांमुळे त्याची कार्यक्षमता साध्या फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरपेक्षा विस्तृत आहे. ते कशासाठी वापरले जाते आणि कोणत्या परिस्थितीत वापरले जाते हे समजून घेण्यासाठी, त्याच्या ऑपरेशनचे सिद्धांत, कनेक्शन पद्धती आणि वर्गीकरण विचारात घेणे आवश्यक आहे.

डिझाइन आणि ऑपरेशन तत्त्व

ट्रान्झिस्टर एक इलेक्ट्रॉनिक सेमीकंडक्टर आहे ज्यामध्ये 3 इलेक्ट्रोड असतात, त्यापैकी एक कंट्रोलिंग असतो. द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टर दोन प्रकारच्या चार्ज वाहकांच्या उपस्थितीत ध्रुवीय ट्रान्झिस्टरपेक्षा वेगळे आहे (नकारात्मक आणि सकारात्मक).

नकारात्मक शुल्क हे इलेक्ट्रॉन्सचे प्रतिनिधित्व करतात जे क्रिस्टल जाळीच्या बाहेरील शेलमधून सोडले जातात. प्रकाशीत इलेक्ट्रॉनच्या जागी सकारात्मक प्रकारचे चार्ज किंवा छिद्रे तयार होतात.

द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टर (बीटी) ची रचना अष्टपैलुत्व असूनही अगदी सोपी आहे.यात 3 कंडक्टर-प्रकारचे स्तर असतात: एक उत्सर्जक (ई), एक बेस (बी) आणि कलेक्टर (सी).

एमिटर (लॅटिनमधून "रिलीझ करण्यासाठी") हा अर्धसंवाहक जंक्शनचा एक प्रकार आहे ज्याचे मुख्य कार्य बेसमध्ये शुल्क इंजेक्ट करणे आहे. संग्राहक ("कलेक्टर" साठी लॅटिन) एमिटर शुल्क प्राप्त करण्यासाठी कार्य करते. बेस कंट्रोल इलेक्ट्रोड आहे.

उत्सर्जक आणि संग्राहक स्तर जवळजवळ एकसारखे आहेत, परंतु सेन्सरची वैशिष्ट्ये सुधारण्यासाठी ज्या प्रमाणात अशुद्धता जोडल्या जातात त्या प्रमाणात भिन्न आहेत. अशुद्धता जोडण्याला डोपिंग म्हणतात. कलेक्टर लेयर (सीएल) साठी, कलेक्टर व्होल्टेज (यूके) वाढविण्यासाठी डोपिंग कमकुवतपणे व्यक्त केले जाते. उत्सर्जक सेमीकंडक्टर लेयरला ब्रेकडाउनचा रिव्हर्स स्वीकार्य U वाढवण्यासाठी आणि बेस लेयरमध्ये वाहक इंजेक्शन सुधारण्यासाठी जोरदारपणे डोप केले जाते (वर्तमान हस्तांतरण गुणांक - Kt वाढवते). अधिक प्रतिकार (R) प्रदान करण्यासाठी बेस लेयर कमकुवतपणे डोप केले जाते.

बेस आणि एमिटरमधील संक्रमण K-B पेक्षा क्षेत्रफळात लहान आहे. क्षेत्रफळातील फरक हा Kt सुधारतो. K-B जंक्शन रिव्हर्स बायससह चालू केले जाते ज्यामुळे बहुतेक उष्णता क्यू सोडली जाते, जी विसर्जित होते आणि क्रिस्टलला चांगले थंड करते.

BT चे कार्यप्रदर्शन बेस लेयर (BS) च्या जाडीवर अवलंबून असते. हे अवलंबित्व हे मूल्य आहे जे एका व्यस्त प्रमाणात संबंधानुसार बदलते. लहान जाडीचा परिणाम जलद कार्यक्षमतेत होतो. हे अवलंबित्व चार्ज वाहकांच्या संक्रमण वेळेशी संबंधित आहे. तथापि, त्याच वेळी, Uk कमी होते.

उत्सर्जक आणि के दरम्यान एक मजबूत प्रवाह वाहतो, ज्याला K वर्तमान (Ik) म्हणतात. E आणि B मध्ये एक लहान प्रवाह वाहतो, ज्याला B करंट (Ib) म्हणतात, जो नियंत्रणासाठी वापरला जातो. Ib बदलल्यावर, Ik मध्ये बदल होईल.

ट्रान्झिस्टरमध्ये दोन p-n जंक्शन आहेत: E-B आणि K-B. सक्रिय असताना, E-B फॉरवर्ड बायसने जोडलेला असतो आणि K-B रिव्हर्स बायसने जोडलेला असतो.E-B जंक्शन उघडे असल्याने, ऋण शुल्क (इलेक्ट्रॉन) B मध्ये वाहतात. त्यानंतर छिद्रांसह त्यांचे आंशिक पुनर्संयोजन होते. तथापि, B च्या लहान डोपिंग आणि जाडीमुळे बहुतेक इलेक्ट्रॉन K-B पर्यंत पोहोचतात.

BS मध्ये, इलेक्ट्रॉन हे अनावश्यक चार्ज वाहक आहेत आणि इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्ड त्यांना K-B संक्रमणावर मात करण्यास मदत करते. जसजसा Ib वाढेल, E-B ओपनिंग रुंद होईल आणि E आणि K मध्ये अधिक इलेक्ट्रॉन धावतील. या प्रकरणात कमी-अ‍ॅम्प्लिट्यूड सिग्नलचे महत्त्वपूर्ण प्रवर्धन होईल, कारण Ik हा Ib पेक्षा मोठा आहे.

द्विध्रुवीय प्रकारच्या ट्रान्झिस्टरचा भौतिक अर्थ अधिक सहजपणे समजून घेण्यासाठी, त्यास स्पष्ट उदाहरणासह संबद्ध करणे आवश्यक आहे. आपल्याला असे गृहीत धरावे लागेल की पाणी पंप करण्यासाठी पंप हा उर्जा स्त्रोत आहे, पाण्याचा नळ हा ट्रान्झिस्टर आहे, पाणी Ik आहे, टॅप नॉबच्या वळणाची डिग्री Ib आहे. डोके वाढवण्यासाठी तुम्हाला टॅप थोडा फिरवावा लागेल - नियंत्रण क्रिया करण्यासाठी. उदाहरणाच्या आधारे, आम्ही पीपी ऑपरेशनच्या साध्या तत्त्वाबद्दल निष्कर्ष काढू शकतो.

तथापि, K-B जंक्शनवर U मधील लक्षणीय वाढीसह शॉक आयनीकरण होऊ शकते, ज्याचा परिणाम चार्जचा हिमस्खलन गुणाकार आहे. टनेल इफेक्टसह एकत्रित केल्यावर, ही प्रक्रिया इलेक्ट्रिकल देते आणि, वाढत्या वेळेसह, थर्मल ब्रेकडाउन, जे बीसीला कार्याबाहेर ठेवते. कलेक्टर आउटपुटद्वारे विद्युत् प्रवाहात लक्षणीय वाढ झाल्यामुळे काहीवेळा थर्मल ब्रेकडाउन इलेक्ट्रिकल ब्रेकडाउनशिवाय होते.

याव्यतिरिक्त, जेव्हा K-B आणि E-B वर U बदलतो, तेव्हा या स्तरांची जाडी बदलते, जर B पातळ असेल, तर एक झुकाव प्रभाव असतो (याला B पंचर देखील म्हणतात), ज्यामध्ये K-B आणि E-B जंक्शन जोडलेले असतात. या घटनेच्या परिणामी, पीपी त्याचे कार्य करणे थांबवते.

ऑपरेशनच्या पद्धती

द्विध्रुवीय प्रकारचे ट्रान्झिस्टर 4 मोडमध्ये कार्य करू शकते:

1. सक्रिय.
2. कटऑफ (RO).
3. संपृक्तता (एसएस).
4. अडथळा (आरबी).

BT चा सक्रिय मोड सामान्य (NAR) आणि व्यस्त (IAR) असू शकतो.

सामान्य सक्रिय मोड

या मोडमध्ये, U, जो थेट आहे आणि त्याला E-B व्होल्टेज (Ue-B) म्हणतात, तो E-B जंक्शनवर वाहतो. मोड इष्टतम मानला जातो आणि बहुतेक सर्किट्समध्ये वापरला जातो. ई जंक्शन बेस रिजनमध्ये चार्जेस इंजेक्ट करते, जे कलेक्टरकडे जाते. नंतरचे शुल्क वाढवते, लाभ प्रभाव निर्माण करते.

व्यस्त सक्रिय मोड

या मोडमध्ये K-B जंक्शन उघडे आहे. BT विरुद्ध दिशेने कार्य करते, म्हणजे K मधून B मधून जाणाऱ्या होल चार्ज वाहकांना इंजेक्शन दिले जाते. ते E संक्रमणाद्वारे गोळा केले जातात. BT चे लाभ गुणधर्म कमकुवत आहेत आणि BT क्वचितच या मोडमध्ये वापरले जातात.

संपृक्तता मोड.

PH मध्ये, दोन्ही जंक्शन खुले आहेत. जेव्हा E-B आणि K-B बाहेरील स्त्रोतांशी पुढील दिशेने जोडलेले असतात, तेव्हा BT PH मध्ये कार्य करेल. E आणि K जंक्शन्सचे प्रसार विद्युत चुंबकीय क्षेत्र बाह्य स्त्रोतांद्वारे व्युत्पन्न केलेल्या विद्युत क्षेत्राद्वारे कमी केले जाते. परिणामी, अडथळा क्षमता कमी होईल आणि मुख्य चार्ज वाहकांच्या प्रसार क्षमतेची मर्यादा असेल. ई आणि के जंक्शनपासून बी पर्यंत होल इंजेक्शन सुरू होते. हा मोड बहुतेक अॅनालॉग तंत्रज्ञानामध्ये वापरला जातो, परंतु काही प्रकरणांमध्ये अपवाद असू शकतात.

कटऑफ मोड

या मोडमध्ये, बीटी पूर्णपणे बंद आहे आणि विद्युत प्रवाह चालविण्यास अक्षम आहे. तथापि, BT मध्ये अनावश्यक चार्ज वाहकांचे क्षुल्लक प्रवाह आहेत, ज्यामुळे लहान मूल्यांसह थर्मल प्रवाह तयार होतात. हा मोड विविध प्रकारच्या ओव्हरलोड आणि शॉर्ट-सर्किट संरक्षणामध्ये वापरला जातो.

अडथळा मोड

PD चा आधार K शी रेझिस्टरद्वारे जोडलेला असतो. K किंवा E सर्किटमध्ये एक रेझिस्टर समाविष्ट केला जातो, जो PD द्वारे करंट (I) चे प्रमाण सेट करतो. BR चा वापर अनेकदा सर्किट्समध्ये केला जातो कारण तो BT ला कोणत्याही वारंवारतेवर आणि मोठ्या तापमान श्रेणीवर ऑपरेट करू देतो.

वायरिंग आकृत्या

योग्य अनुप्रयोग आणि PDs च्या वायरिंगसाठी, तुम्हाला त्यांचे वर्गीकरण आणि प्रकार माहित असणे आवश्यक आहे. द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टरचे वर्गीकरण:

1. उत्पादनाची सामग्री: जर्मेनियम, सिलिकॉन आणि आर्सेनाइड गॅलियम.
2. फॅब्रिकेशन वैशिष्ट्ये.
3. पॉवर अपव्यय: कमी-पॉवर (0.25 डब्ल्यू पर्यंत), मध्यम-शक्ती (0.25-1.6 डब्ल्यू), उच्च-शक्ती (1.6 डब्ल्यू वर).
4. वारंवारता मर्यादा: कमी-फ्रिक्वेंसी (2.7 MHz पर्यंत), मध्यम-फ्रिक्वेंसी (2.7-32 MHz), उच्च-फ्रिक्वेंसी (32-310 MHz), अतिउच्च-फ्रिक्वेंसी (310 MHz पेक्षा जास्त).
5. कार्यात्मक उद्देश.

BTs चे कार्यात्मक उद्देश खालील प्रकारांमध्ये विभागले गेले आहेत:

1. सामान्यीकृत आणि गैर-सामान्यीकृत आवाज आकृती (NNNKNSH) सह कमी-फ्रिक्वेंसी अॅम्प्लीफायर.
2. NiNKNSH सह उच्च-फ्रिक्वेंसी अॅम्प्लिफायर.
3. NiNNFSH सह अतिउच्च-वारंवारता वाढवणे.
4. शक्तिशाली उच्च व्होल्टेज अॅम्प्लिफायर.
5. उच्च आणि अतिउच्च फ्रिक्वेन्सीसह जनरेटर.
6. कमी-शक्ती आणि उच्च-शक्ती उच्च व्होल्टेज स्विचिंग.
7. उच्च U-मूल्य ऑपरेशनसाठी स्पंदित उच्च-शक्ती.

याव्यतिरिक्त, या प्रकारचे द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टर आहेत:

1. P-n-p.
2. N-p-n.

द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टर स्विच करण्यासाठी 3 सर्किट्स आहेत, प्रत्येकाचे स्वतःचे फायदे आणि तोटे आहेत:

1. जनरल बी.
2. सामान्य ई.
3. सामान्य के.

कॉमन बेस (सीबी) स्विचिंग

सर्किटचा वापर उच्च फ्रिक्वेन्सीवर केला जातो, ज्यामुळे वारंवारता प्रतिसादाचा इष्टतम वापर होतो. एक बीटी ओह मोडमध्ये आणि नंतर ओबी मोडमध्ये कनेक्ट केल्याने त्याची वारंवारता प्रतिसाद वाढेल. ही कनेक्शन योजना अँटेना प्रकारच्या अॅम्प्लीफायर्समध्ये वापरली जाते. उच्च फ्रिक्वेन्सीवर आवाज पातळी कमी होते.

फायदे:

1. इष्टतम तापमान मूल्ये आणि विस्तृत वारंवारता श्रेणी (f).
2. उच्च Uk मूल्य.

तोटे:

1. कमी मी फायदा.
2. कमी इनपुट आर.

एमिटर (ओएचई) कनेक्शन उघडा

या सर्किटमध्ये U आणि I प्रवर्धन होते. सर्किट एकाच स्त्रोतावरून चालविले जाऊ शकते. अनेकदा पॉवर अॅम्प्लीफायर्स (पी) मध्ये वापरले जाते.

फायदे:

1. उच्च I, U, P लाभ.
2. एकल वीज पुरवठा.
3. ते इनपुटच्या सापेक्ष U पर्यायी आउटपुटला उलट करते.

त्याचे महत्त्वपूर्ण तोटे आहेत: सर्वात कमी तापमान स्थिरता आणि वारंवारता प्रतिसाद ओबी कनेक्शनपेक्षा वाईट आहे.

कॉमन कलेक्टर कनेक्शन (OC)

इनपुट U पूर्णपणे परत इनपुटवर प्रसारित केले जाते, आणि Ki OC कनेक्शन सारखे आहे, परंतु U कमी आहे.

या प्रकारच्या समावेशाचा वापर ट्रान्झिस्टरवर बनवलेल्या टप्प्यांच्या जुळणीसाठी किंवा उच्च आउटपुट R (कंडेन्सर-प्रकार मायक्रोफोन किंवा ध्वनी पिकअप) असलेल्या इनपुट सिग्नल स्त्रोतासह केला जातो. फायदे उच्च इनपुट R मूल्य आणि कमी आउटपुट R मूल्य आहेत. गैरसोय कमी U-प्रवर्धन आहे.

द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टरची मुख्य वैशिष्ट्ये

बीटीची मुख्य वैशिष्ट्ये:

1. मला फायदा होतो.
2. इनपुट आणि आउटपुट आर.
3. उलट I-ke.
4. चालू करण्याची वेळ.
5. प्रसारणाची वारंवारता Ib.
6. उलट Ik.
7. कमाल I-मूल्य.

अर्ज

द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टर मानवी क्रियाकलापांच्या सर्व क्षेत्रांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात. मुख्य ऍप्लिकेशन प्रवर्धन, इलेक्ट्रिकल सिग्नल तयार करणे, तसेच स्विचिंग घटकांसाठी उपकरणांमध्ये आहे. ते विविध पॉवर अॅम्प्लिफायर्समध्ये, सामान्य आणि स्विच मोडमध्ये U आणि I मूल्यांचे नियमन करण्याच्या शक्यतेसह, संगणक तंत्रज्ञानामध्ये वापरले जातात.

याव्यतिरिक्त, ते अनेकदा ओव्हरलोड्स, यू मधील स्पाइक, शॉर्ट सर्किट्स विरूद्ध विविध ग्राहक संरक्षण तयार करण्यासाठी वापरले जातात. खाणकाम, मेटलर्जिकल उद्योगांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते.

संबंधित लेख: