ٹرانزسٹر کیسے کام کرتا ہے اور کہاں استعمال ہوتا ہے؟

ایک ان پٹ سگنل کے ساتھ ایک سیمی کنڈکٹر الیکٹرانک عنصر معلومات کو ذخیرہ کرنے، پروسیسنگ کرنے اور منتقل کرنے کے لیے مربوط سرکٹس اور نظاموں میں دالوں کو تخلیق کرتا ہے، بڑھاتا ہے اور ان میں ترمیم کرتا ہے۔ ٹرانزسٹر ایک مزاحمت ہے جس کا کام ماڈیول کی قسم پر منحصر ہے، ایمیٹر اور بیس یا سورس اور گیٹ کے درمیان وولٹیج سے ریگولیٹ ہوتا ہے۔

ٹرانزسٹر کی اقسام

ٹرانزسٹر بڑے پیمانے پر ڈیجیٹل اور اینالاگ ICs کی تیاری میں استعمال ہوتے ہیں تاکہ جامد صارفین کے کرنٹ کو صفر کر دیا جائے اور بہتر لکیریٹی حاصل کی جا سکے۔ ٹرانزسٹروں کی اقسام اس میں مختلف ہوتی ہیں کہ کچھ وولٹیج میں ہونے والی تبدیلیوں کے ذریعے کنٹرول ہوتی ہیں، جبکہ دیگر کو موجودہ انحراف سے کنٹرول کیا جاتا ہے۔

فیلڈ بس ماڈیولز زیادہ ڈی سی مزاحمت پر کام کرتے ہیں، ہائی فریکوئنسی پر تبدیل ہونے سے توانائی کی قیمت میں اضافہ نہیں ہوتا ہے۔ اگر ہم آسان الفاظ میں ٹرانزسٹر کو کہتے ہیں تو یہ ایک ماڈیول ہے جس میں زیادہ فائدہ ہوتا ہے۔ فیلڈ کی اقسام کی یہ خصوصیت دو قطبی اقسام سے زیادہ ہے۔ سابق میں کوئی چارج کیریئر کی کھپت نہیں ہے، جو آپریشن کو تیز کرتی ہے۔

دو قطبی اقسام کے فوائد کی وجہ سے فیلڈ سیمی کنڈکٹر زیادہ کثرت سے استعمال ہوتے ہیں:

• مسلسل موجودہ اور اعلی تعدد پر ان پٹ پر طاقتور مزاحمت، یہ کنٹرول کے لئے توانائی کے نقصان کو کم کرتا ہے؛
• غیر ضروری الیکٹرانوں کی تعمیر کی غیر موجودگی، جو ٹرانزسٹر کے کام کو تیز کرتی ہے؛
• موبائل ذرات کی نقل و حمل؛
• درجہ حرارت کے اتار چڑھاو کے تحت استحکام؛
• انجکشن کی کمی کی وجہ سے کم شور؛
• آپریشن کے دوران کم بجلی کی کھپت۔

ٹرانجسٹروں کی اقسام اور ان کی خصوصیات مقصد کا تعین کرتی ہیں۔ بائی پولر ٹائپ ٹرانزسٹر ہیٹنگ کلیکٹر سے ایمیٹر تک کے راستے میں کرنٹ کو بڑھاتی ہے۔ ان کے پاس منفی مزاحمت کا گتانک ہے اور حرکت پذیر کیریئر ایمیٹر سے کلیکٹر کی طرف روانہ ہوتے ہیں۔ پتلی بنیاد کو p-n جنکشنز سے الگ کیا جاتا ہے، اور کرنٹ صرف اس وقت ہوتا ہے جب حرکت پذیر ذرات جمع ہوتے ہیں اور انہیں بیس میں داخل کرتے ہیں۔ کچھ چارج کیریئرز ملحقہ p-n جنکشن سے پکڑے جاتے ہیں اور تیز ہو جاتے ہیں، اس لیے ٹرانجسٹرز کے پیرامیٹرز کا حساب لگایا جاتا ہے۔

فیلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹر کا ایک اور قسم کا فائدہ ہے، جس کا ذکر ڈمی کے لیے کیا جانا چاہیے۔ وہ بغیر کسی مزاحمتی مساوات کے متوازی طور پر جڑے ہوئے ہیں۔ اس مقصد کے لیے ریزسٹرس کا استعمال نہیں کیا جاتا ہے، کیونکہ بوجھ بدلتے ہی قدر خود بخود بڑھ جاتی ہے۔ ہائی سوئچنگ کرنٹ ویلیو حاصل کرنے کے لیے، ماڈیولز کا ایک کمپلیکس بھرتی کیا جاتا ہے، جو انورٹرز یا دیگر آلات میں استعمال ہوتا ہے۔

بائپولر ٹرانجسٹر کو متوازی طور پر منسلک نہیں کیا جانا چاہئے، فعال پیرامیٹرز کا تعین اس حقیقت کی طرف جاتا ہے کہ ناقابل واپسی نوعیت کے تھرمل خرابی کا پتہ چلا ہے۔ یہ خصوصیات سادہ p-n چینلز کی تکنیکی خصوصیات سے متعلق ہیں۔ ایمیٹر سرکٹس میں کرنٹ کو برابر کرنے کے لیے ریزسٹرس کا استعمال کرتے ہوئے ماڈیول متوازی طور پر جڑے ہوتے ہیں۔ ٹرانجسٹروں کی درجہ بندی میں فنکشنل خصوصیات اور انفرادی خصوصیات کے لحاظ سے دوئبرووی اور فیلڈ اثر کی اقسام کو ممتاز کیا جاتا ہے۔

بائپولر ٹرانزسٹر

بائپولر ڈیزائن تین کنڈکٹرز کے ساتھ سیمی کنڈکٹر ڈیوائسز کے طور پر تیار کیے جاتے ہیں۔ ہر ایک الیکٹروڈ میں سوراخ p چالکتا یا ناپاکی n چالکتا والی پرتیں شامل ہیں۔پرت کی ترتیب کا انتخاب p-n-p یا n-p-n قسم کے آلات کے اجراء کا تعین کرتا ہے۔ جب آلہ آن ہوتا ہے تو مختلف قسم کے چارجز بیک وقت سوراخوں اور الیکٹرانوں کے ذریعے ہوتے ہیں، 2 قسم کے ذرات شامل ہوتے ہیں۔

پھیلاؤ کے طریقہ کار کی وجہ سے کیریئر حرکت کرتے ہیں۔ مادے کے ایٹم اور مالیکیول پڑوسی مادّے کے بین سالماتی جالی میں گھس جاتے ہیں، جس کے بعد ان کا ارتکاز پورے حجم میں برابر ہوجاتا ہے۔ منتقلی زیادہ کمپیکشن والے علاقوں سے کم مواد والی جگہوں پر کی جاتی ہے۔

الیکٹران ذرات کے ارد گرد فورس فیلڈ کے عمل کے تحت بھی پھیلتے ہیں جب مرکب کرنے والے اضافی عناصر کو بیس ماس میں غیر مساوی طور پر شامل کیا جاتا ہے۔ ڈیوائس کی کارروائی کو تیز کرنے کے لیے، درمیانی تہہ سے منسلک الیکٹروڈ کو پتلا بنایا جاتا ہے۔ کنارے کے کنڈکٹرز کو ایمیٹر اور کلیکٹر کہا جاتا ہے۔ جنکشن کی ریورس وولٹیج کی خصوصیت غیر اہم ہے۔

فیلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹر

فیلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹر لاگو وولٹیج سے پیدا ہونے والے الیکٹرک ٹرانسورس فیلڈ کے ذریعے مزاحمت کو کنٹرول کرتا ہے۔ وہ جگہ جہاں سے الیکٹران چینل میں منتقل ہوتے ہیں اسے ماخذ کہا جاتا ہے، اور ڈرین چارج انٹری کے اختتامی نقطہ کی طرح لگتا ہے۔ کنٹرول وولٹیج ایک کنڈکٹر کے ذریعے سفر کرتا ہے جسے گیٹ کہتے ہیں۔ آلات کو 2 اقسام میں تقسیم کیا گیا ہے:

• ایک کنٹرول p-n جنکشن کے ساتھ؛
• الگ تھلگ گیٹ کے ساتھ TIR ٹرانجسٹر۔

پہلی قسم میں ایک سیمی کنڈکٹر ویفر ہوتا ہے، جو الیکٹروڈ کے ساتھ کنٹرولڈ سرکٹ سے متصل ہے (ڈرین اور سورس)۔ پلیٹ کے گیٹ سے منسلک ہونے کے بعد ایک مختلف قسم کی چالکتا ہوتی ہے۔ ان پٹ سرکٹ میں داخل کردہ DC تعصب کا ذریعہ جنکشن پر لاکنگ وولٹیج پیدا کرتا ہے۔

ایمپلیفائیڈ پلس کا ماخذ بھی ان پٹ سرکٹ میں ہے۔ ان پٹ وولٹیج کو تبدیل کرنے کے بعد، p-n جنکشن پر متعلقہ انڈیکس تبدیل ہو جاتا ہے۔کرسٹل میں چینل جنکشن کی تہہ کی موٹائی اور کراس سیکشنل ایریا جو چارج شدہ الیکٹران کے بہاؤ کی اجازت دیتا ہے اس میں ترمیم کی گئی ہے۔ چینل کی چوڑائی کمی کے علاقے (گیٹ کے نیچے) اور سبسٹریٹ کے درمیان کی جگہ پر منحصر ہے۔ شروع اور اختتامی پوائنٹس پر کنٹرول کرنٹ کو کمی کے علاقے کی چوڑائی کو تبدیل کرکے کنٹرول کیا جاتا ہے۔

TIR ٹرانزسٹر کی خصوصیت یہ ہے کہ اس کا گیٹ چینل کی پرت سے الگ تھلگ ہے۔ سیمی کنڈکٹر کرسٹل میں، جسے سبسٹریٹ کہا جاتا ہے، مخالف نشان والی ڈوپڈ سائٹس بنتی ہیں۔ ان کے پاس کنڈکٹر ہیں - نالی اور ذریعہ، جس کے درمیان ایک مائکرون سے بھی کم فاصلے پر ڈائی الیکٹرک ہوتا ہے۔ دھاتی الیکٹروڈ - گیٹ - انسولیٹر پر رکھا جاتا ہے۔ دھات، ڈائی الیکٹرک پرت اور سیمی کنڈکٹر پر مشتمل نتیجے کے ڈھانچے کی وجہ سے، ٹرانجسٹروں کو مخفف TIR دیا جاتا ہے۔

ابتدائیوں کے لیے ڈیزائن اور آپریشن کے اصول

ٹیکنالوجیز نہ صرف بجلی کے چارج سے کام کرتی ہیں بلکہ مقناطیسی میدان، روشنی کوانٹا اور فوٹون کے ساتھ بھی کام کرتی ہیں۔ ٹرانجسٹر کے آپریشن کا اصول ان ریاستوں میں ہے جن کے درمیان ڈیوائس سوئچ کرتا ہے۔ چھوٹے اور بڑے سگنل کے مخالف، کھلی اور بند حالت - یہ آلات کا دوہری آپریشن ہے۔

ساخت میں سیمی کنڈکٹر مواد کے ساتھ، ایک کرسٹل کی شکل میں استعمال کیا جاتا ہے، کچھ جگہوں پر ڈوپ کیا جاتا ہے، ٹرانجسٹر اس کے ڈیزائن میں ہے:

• دھاتی لیڈز؛
• ڈائی الیکٹرک انسولیٹر؛
• شیشے، دھات، پلاسٹک، دھاتی سیرامک ​​سے بنا ٹرانزسٹر ہاؤسنگ۔

دو قطبی یا قطبی آلات کی ایجاد سے پہلے، الیکٹرانک ویکیوم ٹیوبیں فعال عناصر کے طور پر استعمال ہوتی تھیں۔ ان کے لیے تیار کردہ سرکٹس، ترمیم کے بعد، سیمی کنڈکٹر ڈیوائسز کی تیاری میں استعمال ہوتے ہیں۔ انہیں ٹرانجسٹر کے طور پر جوڑا جا سکتا ہے اور لاگو کیا جا سکتا ہے، کیونکہ ٹیوبوں کی بہت سی فعال خصوصیات فیلڈ کی اقسام کے آپریشن کو بیان کرنے کے لیے موزوں ہیں۔

لیمپ کو ٹرانجسٹر سے بدلنے کے فائدے اور نقصانات

ٹرانسسٹرز کی ایجاد الیکٹرانکس میں جدید ٹیکنالوجی متعارف کرانے کا محرک ہے۔ نیٹ ورک میں جدید سیمی کنڈکٹر عناصر کا استعمال کیا جاتا ہے، پرانے ٹیوب سرکٹس کے مقابلے میں اس طرح کی ترقی کے فوائد ہیں:

• چھوٹے سائز اور ہلکے وزن، جو چھوٹے الیکٹرانکس کے لیے اہم ہے؛
• آلات کی تیاری میں خودکار عمل کو لاگو کرنے اور مراحل کو گروپ کرنے کا امکان، جس سے لاگت کم ہوتی ہے۔
• کم وولٹیج کی ضرورت کی وجہ سے چھوٹے سائز کے موجودہ ذرائع کا استعمال؛
• فوری ایکٹیویشن، کیتھوڈ کو گرم کرنے کی ضرورت نہیں؛
• کم بجلی کی کھپت کی وجہ سے توانائی کی کارکردگی میں اضافہ؛
• ناہمواری اور وشوسنییتا؛
• نیٹ ورک میں اضافی عناصر کے ساتھ ہموار تعامل؛
• کمپن اور جھٹکا کے خلاف مزاحمت.

نقصانات مندرجہ ذیل دفعات میں ظاہر ہوتے ہیں:

• سلیکون ٹرانزسٹر 1 کلو واٹ سے زیادہ وولٹیج پر کام نہیں کرتے۔ لیمپ 1-2 کلو واٹ سے زیادہ کی قدروں پر موثر ہوتے ہیں۔
• ہائی پاور ریڈیو براڈکاسٹنگ نیٹ ورکس یا UHF ٹرانسمیٹر میں ٹرانجسٹرز کا استعمال کرتے وقت، متوازی طور پر منسلک کم پاور ایمپلیفائرز کی ملاپ کی ضرورت ہوتی ہے۔
• الیکٹرومیگنیٹک سگنل کے لیے سیمی کنڈکٹر عناصر کی کمزوری؛
• کائناتی شعاعوں اور تابکاری کے لیے حساس ردعمل، تابکاری سے بچنے والے مائیکرو سرکٹس کی ترقی کی ضرورت ہوتی ہے۔

سوئچنگ سکیمیں

ایک ہی سرکٹ میں کام کرنے کے لیے، ٹرانزسٹر کو 2 ان پٹ اور آؤٹ پٹ پن کی ضرورت ہوتی ہے۔ تقریباً تمام قسم کے سیمی کنڈکٹرز میں صرف 3 کنکشن پوائنٹس ہوتے ہیں۔ مشکل سے نکلنے کے لیے، ایک سرے کو عام کے طور پر نامزد کیا گیا ہے۔ لہذا 3 عام وائرنگ اسکیمیں مندرجہ ذیل ہیں:

• ایک دوئبرووی ٹرانجسٹر کے لیے؛
• قطبی آلہ؛
• کھلی نالی (کلیکٹر) کے ساتھ۔

بائپولر یونٹ وولٹیج اور کرنٹ ایمپلیفیکیشن (OE) دونوں کے لیے ایک عام ایمیٹر کے ساتھ جڑا ہوا ہے۔ دوسری صورتوں میں، یہ ڈیجیٹل چپ کے پنوں سے میل کھاتا ہے جب بیرونی سرکٹ اور اندرونی کنکشن پلان کے درمیان بڑا وولٹیج ہوتا ہے۔اس طرح کامن کلیکٹر کنکشن کام کرتا ہے، اور کرنٹ میں صرف اضافہ ہوتا ہے (ٹھیک ہے)۔ اگر وولٹیج میں اضافے کی ضرورت ہو تو، عنصر کو ایک مشترکہ بنیاد (CB) کے ساتھ متعارف کرایا جاتا ہے۔ متغیر جامع کاسکیڈ سرکٹس میں اچھی طرح سے کام کرتا ہے، لیکن سنگل ٹرانجسٹر ڈیزائن میں شاذ و نادر ہی استعمال ہوتا ہے۔

TIR اور p-n جنکشن اقسام کے فیلڈ سیمی کنڈکٹر ڈیوائسز سرکٹ میں شامل ہیں:

• کامن ایمیٹر (SI) کے ساتھ - بائپولر ماڈیول کی طرح ایک کنکشن
• عام آؤٹ پٹ (OC) کے ساتھ - OC قسم کی طرح کا کنکشن
• مشترکہ گیٹ (JG) کے ساتھ - OB تفصیل کی طرح۔

اوپن ڈرین پلانز میں، ٹرانجسٹر کو چپ کے حصے کے طور پر ایک عام ایمیٹر کے ساتھ شامل کیا جاتا ہے۔ کلیکٹر پن ماڈیول کے دوسرے حصوں سے منسلک نہیں ہے، اور بوجھ بیرونی کنیکٹر پر جاتا ہے۔ وولٹیجز اور کلکٹر کرنٹ کی شدت کا انتخاب پراجیکٹ کی تنصیب کے بعد کیا جاتا ہے۔ اوپن ڈرین ڈیوائسز طاقتور آؤٹ پٹ سٹیجز، بس ڈرائیورز اور ٹی ٹی ایل لاجک سرکٹس کے ساتھ سرکٹس میں کام کرتی ہیں۔

ٹرانجسٹر کس کے لیے ہیں؟

ایپلیکیشن کو ڈیوائس کی قسم - بائی پولر ماڈیول یا فیلڈ ڈیوائس کے لحاظ سے الگ کیا جاتا ہے۔ ٹرانزسٹر کی ضرورت کیوں ہے؟ اگر کم ایمپریج کی ضرورت ہو، جیسے ڈیجیٹل پلانز میں، فیلڈ ایفیکٹ کی قسمیں استعمال کی جاتی ہیں۔ ینالاگ سرکٹس سپلائی وولٹیجز اور آؤٹ پٹ پیرامیٹرز کی ایک وسیع رینج پر ہائی گین لائنرٹی حاصل کرتے ہیں۔

دوئبرووی ٹرانجسٹرز کے لیے ایپلی کیشنز میں ایمپلیفائر، اس کے مجموعے، ڈیٹیکٹر، ماڈیولیٹر، ٹرانزسٹر لاجک سرکٹس، اور لاجک قسم کے انورٹرز شامل ہیں۔

ٹرانجسٹروں کے استعمال کا انحصار ان کی خصوصیات پر ہوتا ہے۔ وہ 2 طریقوں میں کام کرتے ہیں:

• ضابطے کو بڑھانے میں، کنٹرول سگنل کے چھوٹے انحراف کے ساتھ آؤٹ پٹ پلس کو تبدیل کرنا؛
• کلیدی ترتیب میں، لوڈ کی طاقت کو کنٹرول کرنا جب ان پٹ کرنٹ کمزور ہو، ٹرانجسٹر مکمل طور پر بند یا کھلا ہو۔

سیمی کنڈکٹر ماڈیول کی قسم اس کے آپریٹنگ حالات کو تبدیل نہیں کرتی ہے۔ذریعہ کسی بوجھ سے جڑا ہوا ہے جیسے کہ سوئچ، ساؤنڈ ایمپلیفائر، لائٹنگ فکسچر، یہ الیکٹرانک سینسر یا ہائی پاور ملحقہ ٹرانزسٹر ہوسکتا ہے۔ کرنٹ لوڈ ڈیوائس کا کام شروع کرتا ہے، اور ٹرانجسٹر یونٹ اور سورس کے درمیان سرکٹ میں جڑا ہوتا ہے۔ سیمی کنڈکٹر ماڈیول یونٹ میں جانے والی بجلی کی مقدار کو محدود کرتا ہے۔

ٹرانزسٹر کے آؤٹ پٹ پر مزاحمت کنٹرول کنڈکٹر پر وولٹیج کے مطابق تبدیل ہوتی ہے۔ سرکٹ کے شروع اور آخر میں کرنٹ اور وولٹیج مختلف ہوتے ہیں اور بڑھتے یا گھٹتے ہیں اور یہ ٹرانزسٹر کی قسم اور اس کے جڑنے کے طریقے پر منحصر ہے۔ کنٹرول شدہ پاور سپلائی کو کنٹرول کرنے سے کرنٹ میں اضافہ، طاقت کی نبض، یا وولٹیج میں اضافہ ہوتا ہے۔

دونوں قسم کے ٹرانزسٹر درج ذیل ایپلی کیشنز میں استعمال ہوتے ہیں۔

1. ڈیجیٹل ریگولیشن میں۔ ڈیجیٹل سے اینالاگ کنورٹرز (DACs) پر مبنی ڈیجیٹل ایمپلیفائر سرکٹس کے تجرباتی ڈیزائن تیار کیے گئے ہیں۔
2. پلس جنریٹرز میں۔ یونٹ کی قسم پر منحصر ہے، ٹرانجسٹر بالترتیب مستطیل یا صوابدیدی سگنل دوبارہ پیش کرنے کے لیے کلیدی یا لکیری ترتیب میں کام کرتا ہے۔
3. الیکٹرانک ہارڈویئر آلات میں۔ معلومات اور پروگراموں کو چوری، غیر قانونی چھیڑ چھاڑ اور استعمال سے بچانے کے لیے۔ آپریشن کلیدی موڈ میں ہوتا ہے، کرنٹ کو اینالاگ شکل میں کنٹرول کیا جاتا ہے اور نبض کی چوڑائی سے ریگولیٹ کیا جاتا ہے۔ ٹرانزسٹروں کو الیکٹرک موٹر ڈرائیوز، پلس وولٹیج سٹیبلائزرز میں رکھا جاتا ہے۔

مونو کرسٹل لائن سیمی کنڈکٹرز اور سرکٹس کو کھولنے اور بند کرنے کے ماڈیول طاقت میں اضافہ کرتے ہیں، لیکن صرف سوئچ کے طور پر کام کرتے ہیں۔ ڈیجیٹل ڈیوائسز فیلڈ ٹائپ ٹرانزسٹر کو لاگت سے موثر ماڈیول کے طور پر استعمال کرتی ہیں۔ مربوط تجربات کے تصور میں مینوفیکچرنگ کی تکنیکوں میں ایک ہی سلکان چپ پر ٹرانجسٹر تیار کرنا شامل ہے۔

کرسٹل کا چھوٹا ہونا تیز رفتار کمپیوٹر، کم توانائی اور کم حرارت پیدا کرنے کا باعث بنتا ہے۔

متعلقہ مضامین: