द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर क्या है और कौन से स्विचिंग सर्किट मौजूद हैं

अर्धचालक उपकरणों (एसएस) का उपयोग रेडियो इलेक्ट्रॉनिक्स में व्यापक है। इसके कारण, विभिन्न उपकरणों के आयाम कम हो गए हैं। द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर को व्यापक अनुप्रयोग प्राप्त हुआ है, कुछ विशेषताओं के कारण इसकी कार्यक्षमता एक साधारण क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर की तुलना में व्यापक है। यह समझने के लिए कि इसकी आवश्यकता क्यों है और किन परिस्थितियों में इसका उपयोग किया जाता है, इसके संचालन के सिद्धांत, कनेक्शन विधियों और वर्गीकरण पर विचार करना आवश्यक है।

उपकरण और संचालन का सिद्धांत

एक ट्रांजिस्टर एक इलेक्ट्रॉनिक अर्धचालक होता है जिसमें 3 इलेक्ट्रोड होते हैं, जिनमें से एक नियंत्रण होता है। द्विध्रुवी प्रकार का ट्रांजिस्टर 2 प्रकार के आवेश वाहकों (ऋणात्मक और धनात्मक) की उपस्थिति में ध्रुवीय से भिन्न होता है।

ऋणात्मक आवेश इलेक्ट्रॉन होते हैं जो क्रिस्टल जालक के बाहरी आवरण से मुक्त होते हैं। मुक्त इलेक्ट्रॉन के स्थान पर एक धनात्मक प्रकार का आवेश या छिद्र बनता है।

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

एक एमिटर (लैटिन से "रिलीज़ करने के लिए") एक प्रकार का सेमीकंडक्टर जंक्शन है जिसका मुख्य कार्य आधार में आवेशों को इंजेक्ट करना है। संग्राहक (लैटिन "कलेक्टर" से) का उपयोग उत्सर्जक के प्रभार प्राप्त करने के लिए किया जाता है। आधार नियंत्रण इलेक्ट्रोड है।

एमिटर और कलेक्टर परतें लगभग समान हैं, लेकिन पीसीबी की विशेषताओं में सुधार करने के लिए अशुद्धियों को जोड़ने की डिग्री में भिन्नता है। अशुद्धियों का योग 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 रिवर्स स्वीकार्य ब्रेकडाउन यू को बढ़ाने और आधार परत में वाहक के इंजेक्शन में सुधार करने के लिए भारी मात्रा में डोप किया जाता है (वर्तमान स्थानांतरण गुणांक बढ़ता है - केटी)। अधिक प्रतिरोध (R) प्रदान करने के लिए आधार परत को हल्के से डोप किया जाता है।

आधार और उत्सर्जक के बीच संक्रमण K-B से क्षेत्रफल में छोटा होता है। क्षेत्रों में अंतर के कारण, Kt का सुधार होता है। पीसीबी के संचालन के दौरान, केबी संक्रमण को रिवर्स बायस के साथ स्विच किया जाता है ताकि गर्मी क्यू की मात्रा का मुख्य अंश जारी किया जा सके, जो कि नष्ट हो जाता है और क्रिस्टल की बेहतर शीतलन प्रदान करता है।

बीटी की गति आधार परत (बीएस) की मोटाई पर निर्भर करती है। यह निर्भरता एक ऐसा मान है जो प्रतिलोम अनुपात में बदलता रहता है। कम मोटाई के साथ - अधिक गति। यह निर्भरता आवेश वाहकों की उड़ान के समय से संबंधित है।हालांकि, साथ ही, ब्रिटेन घट रहा है।

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

ट्रांजिस्टर में दो p-n जंक्शन होते हैं: E-B और K-B। जब मोड सक्रिय होता है, ई-बी एक फॉरवर्ड टाइप बायस से जुड़ा होता है, और सीबी एक रिवर्स बायस से जुड़ा होता है। चूँकि E-B संक्रमण खुली अवस्था में है, ऋणात्मक आवेश (इलेक्ट्रॉन) B में प्रवाहित होते हैं। उसके बाद, वे आंशिक रूप से छिद्रों के साथ पुनर्संयोजन करते हैं। हालाँकि, कम वैधता और B की मोटाई के कारण अधिकांश इलेक्ट्रॉन K-B तक पहुँच जाते हैं।

बीएस में, इलेक्ट्रॉन मामूली चार्ज वाहक होते हैं, और विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र उन्हें केबी संक्रमण को दूर करने में मदद करता है। आईबी में वृद्धि के साथ, ई-बी उद्घाटन का विस्तार होगा और ई और के के बीच अधिक इलेक्ट्रॉन चलेंगे। इस मामले में, निम्न-आयाम संकेत का एक महत्वपूर्ण प्रवर्धन होगा, क्योंकि Ik, Ib से बड़ा है।

द्विध्रुवी प्रकार के ट्रांजिस्टर के संचालन के भौतिक अर्थ को अधिक आसानी से समझने के लिए, इसे एक अच्छे उदाहरण के साथ जोड़ना आवश्यक है। यह माना जाना चाहिए कि पानी पंप करने के लिए पंप एक शक्ति स्रोत है, पानी का नल एक ट्रांजिस्टर है, पानी इक है, नल के हैंडल के रोटेशन की डिग्री आईबी है। दबाव बढ़ाने के लिए, आपको नल को थोड़ा मोड़ने की जरूरत है - नियंत्रण क्रिया करने के लिए। उदाहरण के आधार पर, हम सॉफ्टवेयर के संचालन के एक सरल सिद्धांत को समाप्त कर सकते हैं।

हालांकि, केबी संक्रमण में यू में उल्लेखनीय वृद्धि के साथ, प्रभाव आयनीकरण हो सकता है, जिसके परिणामस्वरूप हिमस्खलन चार्ज गुणन होता है।सुरंग प्रभाव के साथ संयुक्त होने पर, यह प्रक्रिया एक विद्युत, और समय में वृद्धि के साथ, एक थर्मल ब्रेकडाउन देती है, जो पीपी को निष्क्रिय 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 यू के-बी और ई-बी में बदल जाता है, तो इन परतों की मोटाई बदल जाती है, अगर बी पतला होता है, तो एक बंद प्रभाव होता है (इसे पंचर बी भी कहा जाता है), जिसमें संक्रमण के-बी और ई-बी जुड़े होते हैं। इस घटना के परिणामस्वरूप, पीपी अपने कार्यों को करना बंद कर देता है।

वर्तमान विधियां

द्विध्रुवी प्रकार ट्रांजिस्टर 4 मोड में काम कर सकता है:

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

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

सामान्य सक्रिय मोड

इस मोड में, U E-B जंक्शन पर प्रवाहित होता है, जो प्रत्यक्ष है और E-B वोल्टेज (Ue-b) कहलाता है। मोड को इष्टतम माना जाता है और अधिकांश योजनाओं में इसका उपयोग किया जाता है। ट्रांज़िशन ई आधार क्षेत्र में आवेशों को इंजेक्ट करता है, जो कलेक्टर की ओर बढ़ते हैं। उत्तरार्द्ध आरोपों को तेज करता है, एक बढ़ावा प्रभाव पैदा करता है।

उलटा सक्रिय मोड

इस मोड में, K-B ट्रांज़िशन खुला रहता है। बीटी विपरीत दिशा में काम करता है, यानी, छेद चार्ज वाहक के से इंजेक्शन लगाए जाते हैं, बी से गुजरते हैं। वे ई संक्रमण द्वारा एकत्र किए जाते हैं। पीपी के प्रवर्धन गुण कमजोर होते हैं, और इस मोड में बीटी का शायद ही कभी उपयोग किया जाता है।

संतृप्ति मोड

PH पर, दोनों ट्रांज़िशन खुले हैं। जब ई-बी और के-बी बाहरी स्रोतों से आगे की दिशा में जुड़े होते हैं, तो बीटी लॉन्च वाहन में काम करेगा। ई और के जंक्शनों का प्रसार विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र विद्युत क्षेत्र से कमजोर होता है, जो बाहरी स्रोतों द्वारा बनाया जाता है।इसके परिणामस्वरूप, मुख्य आवेश वाहकों की अवरोध क्षमता और विसरित क्षमता की सीमा में कमी आएगी। ई और के से बी तक छेद का इंजेक्शन शुरू हो जाएगा। इस मोड का उपयोग मुख्य रूप से एनालॉग तकनीक में किया जाता है, लेकिन कुछ मामलों में अपवाद हो सकते हैं।

कटऑफ मोड

इस मोड में, बीटी पूरी तरह से बंद हो जाता है और करंट का संचालन करने में सक्षम नहीं होता है। हालांकि, बीटी में मामूली चार्ज कैरियर्स के नगण्य प्रवाह होते हैं, जो छोटे मूल्यों के साथ थर्मल धाराएं बनाते हैं। इस मोड का उपयोग ओवरलोड और शॉर्ट सर्किट के खिलाफ विभिन्न प्रकार की सुरक्षा में किया जाता है।

बाधा व्यवस्था

बीटी बेस एक रोकनेवाला के माध्यम से के से जुड़ा हुआ है। के या ई सर्किट में एक प्रतिरोधी शामिल है, जो बीटी के माध्यम से वर्तमान मूल्य (आई) सेट करता है। बीआर अक्सर सर्किट में प्रयोग किया जाता है, क्योंकि यह बीटी को किसी भी आवृत्ति पर और बड़ी तापमान सीमा पर संचालित करने की अनुमति देता है।

स्विचिंग स्कीम

बीटी के सही उपयोग और कनेक्शन के लिए, आपको उनके वर्गीकरण और प्रकार को जानना होगा। द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर का वर्गीकरण:

1. उत्पादन सामग्री: जर्मेनियम, सिलिकॉन और आर्सेनिडोगैलियम।
2. विनिर्माण सुविधाएँ।
3. विलुप्त शक्ति: कम-शक्ति (0.25 डब्ल्यू तक), मध्यम (0.25-1.6 डब्ल्यू), शक्तिशाली (1.6 डब्ल्यू से ऊपर)।
4. सीमित आवृत्ति: कम आवृत्ति (2.7 मेगाहर्ट्ज तक), मध्य आवृत्ति (2.7-32 मेगाहर्ट्ज), उच्च आवृत्ति (32-310 मेगाहर्ट्ज), माइक्रोवेव (310 मेगाहर्ट्ज से अधिक)।
5. कार्यात्मक उद्देश्य।

बीटी का कार्यात्मक उद्देश्य निम्नलिखित प्रकारों में बांटा गया है:

1. सामान्यीकृत और गैर-सामान्यीकृत शोर आंकड़े (NiNNKSh) के साथ कम आवृत्ति वाले को बढ़ाना।
2. NiNNKSh के साथ उच्च आवृत्ति को बढ़ाना।
3. NiNNKSh के साथ माइक्रोवेव को बढ़ाना।
4. शक्तिशाली उच्च वोल्टेज को बढ़ाना।
5. उच्च और अति उच्च आवृत्तियों के साथ जनरेटर।
6. लो-पावर और हाई-पावर हाई-वोल्टेज स्विचिंग डिवाइस।
7. उच्च यू-मानों के लिए शक्तिशाली स्पंदित।

इसके अलावा, इस प्रकार के द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर हैं:

1. पी-एन-पी।
2. एन-पी-एन।

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

1. जनरल बी.
2. जनरल ई.
3. जनरल के.

कॉमन बेस (OB) के साथ स्विच ऑन करना

सर्किट को उच्च आवृत्तियों पर लागू किया जाता है, जिससे आवृत्ति प्रतिक्रिया का इष्टतम उपयोग होता है। योजना के अनुसार एक बीटी को ओई के साथ जोड़ने पर, और फिर ओबी के साथ, इसके संचालन की आवृत्ति 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 और विस्तृत आवृत्ति रेंज (एफ)।
2. उच्च मूल्य ब्रिटेन।

कमियां:

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

आम-एमिटर स्विचिंग (सीई)

इस योजना के अनुसार कनेक्ट होने पर, यू और आई में प्रवर्धन होता है। सर्किट को एक स्रोत से संचालित किया जा सकता है। अक्सर बिजली एम्पलीफायरों (पी) में उपयोग किया जाता है।

लाभ:

1. I, U, P के लिए उच्च लाभ।
2. एक बिजली की आपूर्ति।
3. आउटपुट वेरिएबल U इनपुट के सापेक्ष उल्टा है।

इसके महत्वपूर्ण नुकसान हैं: सबसे कम तापमान स्थिरता और आवृत्ति विशेषताएँ OB से जुड़े होने की तुलना में बदतर हैं।

एक सामान्य संग्राहक के साथ स्विच करना (ठीक है)

इनपुट यू को पूरी तरह से वापस इनपुट में स्थानांतरित कर दिया गया है, और की ओई के साथ कनेक्ट होने पर समान है, लेकिन यह यू में कम है।

इस प्रकार के स्विचिंग का उपयोग ट्रांजिस्टर पर बने कैस्केड से मेल खाने के लिए किया जाता है, या इनपुट सिग्नल स्रोत के साथ उच्च आउटपुट आर (कंडेनसर-प्रकार माइक्रोफ़ोन या पिकअप) होता है। फायदे में निम्नलिखित शामिल हैं: इनपुट का एक बड़ा मूल्य और एक छोटा आउटपुट आर।नुकसान कम यू लाभ है।

द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर की मुख्य विशेषताएं

बीटी की मुख्य विशेषताएं:

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

अनुप्रयोग

मानव गतिविधि के सभी क्षेत्रों में द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर का उपयोग व्यापक है। डिवाइस का मुख्य अनुप्रयोग प्रवर्धन, विद्युत संकेतों के निर्माण के लिए उपकरणों में प्राप्त हुआ था, और एक स्विच किए गए तत्व के रूप में भी काम करता है। कंप्यूटर प्रौद्योगिकी में यू और आई के मूल्यों को समायोजित करने की क्षमता के साथ सामान्य और स्विचिंग बिजली की आपूर्ति में उनका उपयोग विभिन्न शक्ति एम्पलीफायरों में किया जाता है।

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

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