कौन सा ट्रांजिस्टर अधिक धारा लाभ प्रदान करता है? ट्रांजिस्टर

द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर- एक इलेक्ट्रॉनिक अर्धचालक उपकरण, ट्रांजिस्टर के प्रकारों में से एक, जिसे विद्युत संकेतों को बढ़ाने, उत्पन्न करने और परिवर्तित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। ट्रांजिस्टर कहा जाता है द्विध्रुवी, चूँकि दो प्रकार के आवेश वाहक एक साथ उपकरण के संचालन में भाग लेते हैं - इलेक्ट्रॉनोंऔर छेद. इसमें यह भिन्न है एकध्रुवीय(क्षेत्र-प्रभाव) ट्रांजिस्टर, जिसमें केवल एक प्रकार के आवेश वाहक भाग लेते हैं।

दोनों प्रकार के ट्रांजिस्टर के संचालन का सिद्धांत पानी के वाल्व के संचालन के समान है जो पानी के प्रवाह को नियंत्रित करता है, केवल इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह ट्रांजिस्टर से होकर गुजरता है। द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर में, दो धाराएँ डिवाइस से होकर गुजरती हैं - मुख्य "बड़ी" धारा, और नियंत्रण "छोटी" धारा। मुख्य धारा की शक्ति नियंत्रण की शक्ति पर निर्भर करती है। क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर में, डिवाइस से केवल एक करंट गुजरता है, जिसकी शक्ति विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र पर निर्भर करती है। इस लेख में, हम द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर के संचालन पर अधिक विस्तार से विचार करेंगे।

द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर उपकरण.

द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर में तीन अर्धचालक परतें और दो पीएन जंक्शन होते हैं। पीएनपी और एनपीएन ट्रांजिस्टर वैकल्पिक छेद और इलेक्ट्रॉनिक चालकता के प्रकार से भिन्न होते हैं। यह दो डायोड के आमने-सामने या इसके विपरीत जुड़े होने जैसा है।

एक द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर में तीन संपर्क (इलेक्ट्रोड) होते हैं। केंद्रीय परत से निकलने वाले संपर्क को कहा जाता है आधार (आधार)।अंतिम इलेक्ट्रोडों को नाम दिया गया है एकत्र करनेवालाऔर emitter (एकत्र करनेवालाऔर emitter). आधार परत संग्राहक और उत्सर्जक के सापेक्ष बहुत पतली होती है। इसके अतिरिक्त, ट्रांजिस्टर के किनारों पर अर्धचालक क्षेत्र सममित नहीं हैं। संग्राहक पक्ष पर अर्धचालक परत उत्सर्जक पक्ष की तुलना में थोड़ी मोटी होती है। ट्रांजिस्टर के सही संचालन के लिए यह आवश्यक है।

द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर के संचालन के दौरान होने वाली भौतिक प्रक्रियाओं पर विचार करें। आइए उदाहरण के तौर पर एनपीएन मॉडल लें। पीएनपी ट्रांजिस्टर के संचालन का सिद्धांत समान है, केवल कलेक्टर और एमिटर के बीच वोल्टेज ध्रुवता विपरीत होगी।

जैसा कि अर्धचालकों में चालकता के प्रकारों पर लेख में पहले ही उल्लेख किया गया है, पी-प्रकार के पदार्थ में सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए आयन - छिद्र होते हैं। एक एन-प्रकार का पदार्थ नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए इलेक्ट्रॉनों से संतृप्त होता है। एक ट्रांजिस्टर में, N क्षेत्र में इलेक्ट्रॉनों की सांद्रता P क्षेत्र में छिद्रों की सांद्रता से बहुत अधिक होती है।

कलेक्टर और एमिटर वी सीई (वी सीई) के बीच एक वोल्टेज स्रोत कनेक्ट करें। इसकी क्रिया के तहत, ऊपरी N भाग से इलेक्ट्रॉन प्लस की ओर आकर्षित होने लगेंगे और कलेक्टर के पास एकत्रित होने लगेंगे। हालाँकि, धारा प्रवाहित नहीं हो सकती क्योंकि वोल्टेज स्रोत का विद्युत क्षेत्र उत्सर्जक तक नहीं पहुँच पाता है। इसे कलेक्टर सेमीकंडक्टर की एक मोटी परत और बेस सेमीकंडक्टर की एक परत द्वारा रोका जाता है।

अब हम आधार और उत्सर्जक V BE के बीच वोल्टेज को जोड़ते हैं, लेकिन V CE से बहुत कम (सिलिकॉन ट्रांजिस्टर के लिए, न्यूनतम आवश्यक V BE 0.6V है)। चूंकि परत पी बहुत पतली है, साथ ही आधार से जुड़ा एक वोल्टेज स्रोत, अपने विद्युत क्षेत्र के साथ उत्सर्जक के एन क्षेत्र तक "पहुंचने" में सक्षम होगा। इसकी क्रिया के तहत इलेक्ट्रॉन आधार में चले जायेंगे। उनमें से कुछ वहां स्थित छिद्रों को भरना (पुनः संयोजित) करना शुरू कर देंगे। दूसरे भाग को अपने लिए कोई मुक्त छिद्र नहीं मिलेगा, क्योंकि आधार में छिद्रों की सांद्रता उत्सर्जक में इलेक्ट्रॉनों की सांद्रता से बहुत कम है।

परिणामस्वरूप, आधार की केंद्रीय परत मुक्त इलेक्ट्रॉनों से समृद्ध होती है। उनमें से अधिकांश कलेक्टर की ओर जाएंगे, क्योंकि वहां वोल्टेज बहुत अधिक है। यह केंद्रीय परत की बहुत छोटी मोटाई से भी सुगम होता है। इलेक्ट्रॉनों का कुछ हिस्सा, हालांकि बहुत छोटा है, फिर भी आधार के प्लस की ओर प्रवाहित होगा।

परिणामस्वरूप, हमें दो धाराएँ मिलती हैं: एक छोटी - आधार से उत्सर्जक I BE तक, और एक बड़ी - संग्राहक से उत्सर्जक I CE तक।

यदि बेस वोल्टेज बढ़ाया जाता है, तो पी परत में और भी अधिक इलेक्ट्रॉन जमा हो जाएंगे। परिणामस्वरूप, बेस करंट थोड़ा बढ़ जाएगा, और कलेक्टर करंट काफी बढ़ जाएगा। इस प्रकार, बेस करंट I में एक छोटे से बदलाव के साथबी , संग्राहक धारा I बहुत भिन्न होती हैसी. ऐसा ही चलता है द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर में सिग्नल प्रवर्धन. संग्राहक धारा I C और आधार धारा I B का अनुपात धारा लाभ कहलाता है। लक्षित β , hfeया h21e, ट्रांजिस्टर के साथ की गई गणना की बारीकियों पर निर्भर करता है।

सबसे सरल द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर एम्पलीफायर

आइए एक उदाहरण के रूप में सर्किट का उपयोग करके विद्युत विमान में सिग्नल प्रवर्धन के सिद्धांत पर अधिक विस्तार से विचार करें। मैं पहले ही आरक्षण कर दूंगा कि ऐसी योजना पूरी तरह से सही नहीं है। कोई भी डीसी वोल्टेज स्रोत को सीधे एसी स्रोत से नहीं जोड़ता है। लेकिन इस मामले में, द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर का उपयोग करके प्रवर्धन तंत्र को समझना आसान और स्पष्ट होगा। साथ ही, नीचे दिए गए उदाहरण में गणना तकनीक को कुछ हद तक सरल बनाया गया है।

1. श्रृंखला के मुख्य तत्वों का विवरण

तो, मान लीजिए कि हमारे पास 200 (β = 200) के लाभ वाला एक ट्रांजिस्टर है। कलेक्टर की ओर से, हम 20V का एक अपेक्षाकृत शक्तिशाली शक्ति स्रोत जोड़ते हैं, जिसकी ऊर्जा के कारण प्रवर्धन होगा। ट्रांजिस्टर के आधार की ओर से, हम 2V का एक कमजोर शक्ति स्रोत जोड़ते हैं। इसके साथ हम 0.1V के दोलन आयाम के साथ, साइन के रूप में वैकल्पिक वोल्टेज के एक स्रोत को श्रृंखला में जोड़ते हैं। यह प्रवर्धित किया जाने वाला संकेत होगा. सिग्नल स्रोत से आने वाली धारा, जो आमतौर पर कम शक्ति होती है, को सीमित करने के लिए आधार के पास अवरोधक आरबी की आवश्यकता होती है।

2. बेस इनपुट करंट I b की गणना

आइए अब आधार धारा I b की गणना करें। चूँकि हम प्रत्यावर्ती वोल्टेज से निपट रहे हैं, हमें दो वर्तमान मानों की गणना करने की आवश्यकता है - अधिकतम वोल्टेज (वी अधिकतम) और न्यूनतम (वी मिनट) पर। आइए इन वर्तमान मानों को क्रमशः कॉल करें - I bmax और I bmin।

इसके अलावा, बेस करंट की गणना करने के लिए, आपको बेस-एमिटर वोल्टेज V BE को जानना होगा। आधार और उत्सर्जक के बीच एक पीएन जंक्शन है। यह पता चला है कि आधार धारा अपने रास्ते में एक अर्धचालक डायोड से "मिलती" है। जिस वोल्टेज पर अर्धचालक डायोड संचालित होना शुरू होता है वह लगभग 0.6V होता है। हम डायोड की वर्तमान-वोल्टेज विशेषताओं के विवरण में नहीं जाएंगे, और गणना में आसानी के लिए, हम एक अनुमानित मॉडल लेंगे, जिसके अनुसार वर्तमान-संचालन डायोड पर वोल्टेज हमेशा 0.6V होता है। इसका मतलब है कि आधार और उत्सर्जक के बीच वोल्टेज V BE = 0.6V है। और चूंकि उत्सर्जक जमीन से जुड़ा है (वी ई = 0), आधार से जमीन तक वोल्टेज भी 0.6 वी (वी बी = 0.6 वी) है।

आइए ओम के नियम का उपयोग करके I bmax और I bmin की गणना करें:

2. कलेक्टर आउटपुट करंट I C की गणना

अब, लाभ (β = 200) को जानते हुए, हम कलेक्टर करंट (I cmax और I cmin) के अधिकतम और न्यूनतम मूल्यों की आसानी से गणना कर सकते हैं।

3. आउटपुट वोल्टेज वी आउट की गणना

संग्राहक धारा प्रतिरोधक Rc से प्रवाहित होती है, जिसकी गणना हम पहले ही कर चुके हैं। यह मूल्यों को प्रतिस्थापित करना बाकी है:

4. परिणामों का विश्लेषण

जैसा कि परिणामों से देखा जा सकता है, V Cmax, V Cmin से कम निकला। ऐसा इसलिए है क्योंकि V Rc पर वोल्टेज को आपूर्ति वोल्टेज VCC से घटा दिया जाता है। हालाँकि, ज्यादातर मामलों में इससे कोई फर्क नहीं पड़ता, क्योंकि हम सिग्नल के परिवर्तनीय घटक में रुचि रखते हैं - आयाम, जो 0.1V से 1V तक बढ़ गया है। आवृत्ति और साइनसोइडल तरंगरूप नहीं बदला है। बेशक, दस गुना के अनुपात में वी आउट/वी एक एम्पलीफायर के लिए सबसे अच्छे संकेतक से बहुत दूर है, लेकिन यह प्रवर्धन प्रक्रिया को दर्शाने के लिए काफी उपयुक्त है।

तो, आइए द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर पर एम्पलीफायर के संचालन के सिद्धांत को संक्षेप में प्रस्तुत करें। आधार के माध्यम से एक धारा I b प्रवाहित होती है, जो एक स्थिर और एक परिवर्तनशील घटक लेकर चलती है। निरंतर घटक की आवश्यकता होती है ताकि आधार और उत्सर्जक के बीच पीएन जंक्शन का संचालन शुरू हो - "खुलता है"। परिवर्तनशील घटक, वास्तव में, सिग्नल ही है (उपयोगी जानकारी)। ट्रांजिस्टर के अंदर कलेक्टर-एमिटर वर्तमान ताकत बेस करंट को लाभ β से गुणा करने का परिणाम है। बदले में, कलेक्टर के ऊपर प्रतिरोधी आरसी में वोल्टेज प्रतिरोधी के मूल्य से प्रवर्धित कलेक्टर वर्तमान को गुणा करने का परिणाम है।

इस प्रकार, आउटपुट वी आउट को दोलनों के बढ़े हुए आयाम के साथ एक संकेत प्राप्त होता है, लेकिन संरक्षित आकार और आवृत्ति के साथ। इस बात पर ज़ोर देना ज़रूरी है कि ट्रांजिस्टर प्रवर्धन के लिए वीसीसी बिजली आपूर्ति से ऊर्जा लेता है। यदि आपूर्ति वोल्टेज पर्याप्त नहीं है, तो ट्रांजिस्टर पूरी तरह से काम करने में सक्षम नहीं होगा, और आउटपुट सिग्नल विकृत हो सकता है।

द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर के ऑपरेटिंग मोड

ट्रांजिस्टर के इलेक्ट्रोड पर वोल्टेज स्तर के अनुसार, इसके संचालन के चार तरीके हैं:

• कट ऑफ मोड.
• सक्रिय मोड (सक्रिय मोड)।
• संतृप्ति मोड.
• रिवर्स मोड.

कटऑफ़ मोड

जब बेस-एमिटर वोल्टेज 0.6V - 0.7V से कम होता है, तो बेस और एमिटर के बीच पीएन जंक्शन बंद हो जाता है। इस अवस्था में, ट्रांजिस्टर का कोई बेस करंट नहीं होता है। परिणामस्वरूप, कोई संग्राहक धारा भी नहीं होगी, क्योंकि आधार में संग्राहक वोल्टेज की ओर जाने के लिए तैयार कोई मुक्त इलेक्ट्रॉन नहीं हैं। यह पता चला कि ट्रांजिस्टर, जैसे वह था, बंद है, और वे कहते हैं कि यह अंदर है कटऑफ़ मोड.

सक्रिय मोड

में सक्रिय मोडआधार पर वोल्टेज आधार और उत्सर्जक के बीच पीएन जंक्शन को खोलने के लिए पर्याप्त है। इस अवस्था में, ट्रांजिस्टर में आधार और संग्राहक धाराएँ होती हैं। संग्राहक धारा आधार धारा को लाभ से गुणा करने के बराबर होती है। अर्थात्, सक्रिय मोड ट्रांजिस्टर का सामान्य ऑपरेटिंग मोड है, जिसका उपयोग प्रवर्धन के लिए किया जाता है।

संतृप्ति मोड

कभी-कभी बेस करंट बहुत बड़ा हो सकता है। नतीजतन, आपूर्ति शक्ति ऐसे कलेक्टर करंट को प्रदान करने के लिए पर्याप्त नहीं है जो ट्रांजिस्टर के लाभ के अनुरूप हो। संतृप्ति मोड में, कलेक्टर करंट अधिकतम होगा जो बिजली आपूर्ति प्रदान कर सकती है और बेस करंट से प्रभावित नहीं होगी। इस स्थिति में, ट्रांजिस्टर सिग्नल को बढ़ाने में सक्षम नहीं है, क्योंकि कलेक्टर करंट बेस करंट में बदलाव पर प्रतिक्रिया नहीं करता है।

संतृप्ति मोड में, ट्रांजिस्टर चालन अधिकतम है, और यह "चालू" स्थिति में स्विच (कुंजी) के कार्य के लिए अधिक उपयुक्त है। इसी तरह, कटऑफ मोड में, ट्रांजिस्टर चालन न्यूनतम है, और यह "ऑफ" स्थिति में स्विच से मेल खाता है।

उलटा मोड

इस मोड में, कलेक्टर और एमिटर स्विच भूमिकाएँ: कलेक्टर पीएन जंक्शन फॉरवर्ड बायस्ड है, और एमिटर जंक्शन रिवर्स बायस्ड है। परिणामस्वरूप, धारा आधार से संग्राहक की ओर प्रवाहित होती है। संग्राहक अर्धचालक क्षेत्र उत्सर्जक के सममित नहीं है, और व्युत्क्रम मोड में लाभ सामान्य सक्रिय मोड की तुलना में कम है। ट्रांजिस्टर का डिज़ाइन इस तरह से बनाया गया है कि यह सक्रिय मोड में यथासंभव कुशलता से काम करता है। इसलिए, व्युत्क्रम मोड में, ट्रांजिस्टर का व्यावहारिक रूप से उपयोग नहीं किया जाता है।

द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर के बुनियादी पैरामीटर।

वर्तमान लाभ- संग्राहक धारा I C का आधार धारा I B से अनुपात। लक्षित β , hfeया h21e, ट्रांजिस्टर के साथ की गई गणना की बारीकियों पर निर्भर करता है।

β एक ट्रांजिस्टर के लिए एक स्थिर मान है, और डिवाइस की भौतिक संरचना पर निर्भर करता है। उच्च लाभ की गणना सैकड़ों इकाइयों में की जाती है, कम - दसियों में। एक ही प्रकार के दो अलग-अलग ट्रांजिस्टर के लिए, भले ही वे उत्पादन के दौरान "पाइपलाइन के साथ पड़ोसी" थे, β थोड़ा भिन्न हो सकता है। द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर की यह विशेषता शायद सबसे महत्वपूर्ण है। यदि गणना में डिवाइस के अन्य मापदंडों को अक्सर उपेक्षित किया जा सकता है, तो वर्तमान लाभ लगभग असंभव है।

इनपुट उपस्थिति- ट्रांजिस्टर में प्रतिरोध, जो बेस करंट से "मिलता है"। लक्षित आर इन (आर इन). यह जितना बड़ा होगा, डिवाइस की प्रवर्धक विशेषताओं के लिए उतना ही बेहतर होगा, क्योंकि आमतौर पर बेस साइड पर एक कमजोर सिग्नल स्रोत होता है, जहां से आपको जितना संभव हो उतना कम करंट उपभोग करने की आवश्यकता होती है। आदर्श विकल्प वह है जब इनपुट प्रतिरोध अनंत के बराबर हो।

एक औसत द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर के लिए R in कई सौ KΩ (किलो-ओम) है। यहां, द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर से बहुत अधिक हार जाता है, जहां इनपुट प्रतिरोध सैकड़ों GΩ (गीगाओम) तक पहुंच जाता है।

आउटपुट चालन- संग्राहक और उत्सर्जक के बीच ट्रांजिस्टर की चालकता। आउटपुट चालकता जितनी अधिक होगी, उतना अधिक कलेक्टर-एमिटर करंट कम शक्ति पर ट्रांजिस्टर से गुजरने में सक्षम होगा।

इसके अलावा, आउटपुट चालन में वृद्धि (या आउटपुट प्रतिबाधा में कमी) के साथ, एम्पलीफायर द्वारा सहन किया जा सकने वाला अधिकतम भार समग्र लाभ में थोड़ी हानि के साथ बढ़ जाता है। उदाहरण के लिए, यदि कम आउटपुट चालकता वाला एक ट्रांजिस्टर लोड के बिना सिग्नल को 100 गुना बढ़ाता है, तो जब 1KΩ लोड जुड़ा होता है, तो यह पहले से ही केवल 50 गुना बढ़ जाएगा। समान लाभ लेकिन उच्च आउटपुट चालकता वाले ट्रांजिस्टर में लाभ में कम गिरावट होगी। आदर्श विकल्प तब होता है जब आउटपुट चालकता अनंत के बराबर होती है (या आउटपुट प्रतिरोध आर आउट = 0 (आर आउट = 0))।

शायद आज ट्रांजिस्टर के बिना आधुनिक दुनिया की कल्पना करना मुश्किल है, लगभग किसी भी इलेक्ट्रॉनिक्स में, रेडियो और टेलीविजन से लेकर कार, टेलीफोन और कंप्यूटर तक, किसी न किसी तरह से इनका उपयोग किया जाता है।

ट्रांजिस्टर दो प्रकार के होते हैं: द्विध्रुवीऔर मैदान. द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर करंट द्वारा नियंत्रित होते हैं, वोल्टेज से नहीं। शक्तिशाली और कम-शक्ति, उच्च-आवृत्ति और कम-आवृत्ति, पी-एन-पी और एन-पी-एन संरचनाएं हैं ... ट्रांजिस्टर विभिन्न पैकेजों में उपलब्ध हैं और एसएमडी चिप्स से लेकर विभिन्न आकारों में आते हैं (वास्तव में, एक चिप से बहुत कम हैं) ) जो सतह पर लगाने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, जो बहुत शक्तिशाली ट्रांजिस्टर के साथ समाप्त होते हैं। विघटित शक्ति के अनुसार, 100 mW तक कम-शक्ति ट्रांजिस्टर, 0.1 से 1 W तक मध्यम शक्ति और 1 W से अधिक शक्तिशाली ट्रांजिस्टर को प्रतिष्ठित किया जाता है।

जब ट्रांजिस्टर के बारे में बात की जाती है, तो उनका मतलब आमतौर पर द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर होता है। द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर सिलिकॉन या जर्मेनियम से बने होते हैं। उन्हें द्विध्रुवी कहा जाता है क्योंकि उनका कार्य आवेश वाहक के रूप में इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों दोनों के उपयोग पर आधारित होता है। सर्किट पर ट्रांजिस्टर इस प्रकार दर्शाए गए हैं:

ट्रांजिस्टर संरचना के चरम क्षेत्रों में से एक को उत्सर्जक कहा जाता है। मध्यवर्ती क्षेत्र को आधार कहा जाता है, और दूसरे छोर को संग्राहक कहा जाता है। ये तीन इलेक्ट्रोड दो पी-एन जंक्शन बनाते हैं: आधार और संग्राहक के बीच - संग्राहक, और आधार और उत्सर्जक के बीच - उत्सर्जक। एक पारंपरिक स्विच की तरह, एक ट्रांजिस्टर दो अवस्थाओं में हो सकता है - "चालू" और "बंद"। लेकिन इसका मतलब यह नहीं है कि उनके पास गतिशील या यांत्रिक भाग हैं, वे विद्युत संकेतों का उपयोग करके बंद से चालू और वापस स्विच करते हैं।

ट्रांजिस्टर को विद्युत दोलनों को बढ़ाने, परिवर्तित करने और उत्पन्न करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। एक ट्रांजिस्टर के संचालन को प्लंबिंग सिस्टम के उदाहरण द्वारा दर्शाया जा सकता है। बाथरूम में एक नल की कल्पना करें, एक ट्रांजिस्टर इलेक्ट्रोड नल (नल) के लिए एक पाइप है, दूसरा (दूसरा) नल के बाद एक पाइप है, जहां से पानी बहता है, और तीसरा नियंत्रण इलेक्ट्रोड सिर्फ नल है जिसके साथ हम करेंगे पानी चालू करो.
एक ट्रांजिस्टर को श्रृंखला में जुड़े दो डायोड के रूप में माना जा सकता है, एनपीएन के मामले में एनोड एक साथ जुड़े हुए हैं और पीएनपी के मामले में कैथोड जुड़े हुए हैं।

पीएनपी और एनपीएन ट्रांजिस्टर के बीच अंतर करें, पीएनपी ट्रांजिस्टर नकारात्मक ध्रुवता वोल्टेज के साथ खुलते हैं, एनपीएन सकारात्मक ध्रुवता के साथ। एनपीएन ट्रांजिस्टर में, मुख्य चार्ज वाहक इलेक्ट्रॉन होते हैं, और पीएनपी में - छेद, जो क्रमशः कम मोबाइल होते हैं, एनपीएन ट्रांजिस्टर तेजी से स्विच करते हैं।

यूके = कलेक्टर-एमिटर वोल्टेज
उबे = बेस-एमिटर वोल्टेज
आईसी = संग्राहक धारा
आईबी = बेस करंट

उन राज्यों के आधार पर जिनमें ट्रांजिस्टर के संक्रमण स्थित हैं, इसके संचालन के तरीकों को प्रतिष्ठित किया जाता है। चूँकि ट्रांजिस्टर में दो संक्रमण (उत्सर्जक और संग्राहक) होते हैं, और उनमें से प्रत्येक दो अवस्थाओं में हो सकता है: 1) खुला 2) बंद। ट्रांजिस्टर के संचालन के चार तरीके हैं। मुख्य मोड सक्रिय मोड है, जिसमें कलेक्टर जंक्शन बंद अवस्था में होता है, और उत्सर्जक जंक्शन खुली अवस्था में होता है। सक्रिय मोड में काम करने वाले ट्रांजिस्टर का उपयोग एम्प्लीफाइंग सर्किट में किया जाता है। सक्रिय के अलावा, एक व्युत्क्रम मोड है, जिसमें उत्सर्जक जंक्शन बंद है और कलेक्टर जंक्शन खुला है, एक संतृप्ति मोड है, जिसमें दोनों जंक्शन खुले हैं, और एक कट-ऑफ मोड है, जिसमें दोनों जंक्शन बंद हैं। .

जब ट्रांजिस्टर उच्च-आवृत्ति संकेतों के साथ संचालित होता है, तो मुख्य प्रक्रियाओं का समय (उत्सर्जक से कलेक्टर तक वाहक के आंदोलन का समय) इनपुट सिग्नल के परिवर्तन की अवधि के अनुरूप हो जाता है। परिणामस्वरूप, बढ़ती आवृत्ति के साथ ट्रांजिस्टर की विद्युत संकेतों को बढ़ाने की क्षमता ख़राब हो जाती है।

द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर के कुछ पैरामीटर

स्थिरांक/पल्स वोल्टेज संग्राहक - उत्सर्जक।
लगातार वोल्टेज कलेक्टर - आधार।
लगातार वोल्टेज उत्सर्जक - आधार।
आधार वर्तमान स्थानांतरण अनुपात सीमा आवृत्ति
डायरेक्ट/पल्स कलेक्टर करंट।
वर्तमान स्थानांतरण अनुपात
अधिकतम स्वीकार्य धारा
इनपुट उपस्थिति
नष्ट हुई शक्ति.
पी-एन जंक्शन तापमान.
परिवेश का तापमान, आदि...

सीमा वोल्टेज उकेओ जीआर। बेस ओपन सर्किट और कलेक्टर करंट के साथ कलेक्टर और एमिटर के बीच अधिकतम स्वीकार्य वोल्टेज है। कलेक्टर पर वोल्टेज उकेओ जीआर से कम है। शून्य के अलावा अन्य आधार धाराओं और उनके अनुरूप आधार धाराओं पर ट्रांजिस्टर के स्पंदित ऑपरेटिंग मोड की विशेषता है (एन-पी-एन ट्रांजिस्टर के लिए, आधार वर्तमान> 0, और पी-एन-पी के लिए, इसके विपरीत, आईबी)<0).

द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर को यूनिजंक्शन ट्रांजिस्टर के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, KT117। ऐसा ट्रांजिस्टर एक पी-एन जंक्शन वाला तीन-इलेक्ट्रोड अर्धचालक उपकरण है। एक यूनिजंक्शन ट्रांजिस्टर में दो आधार और एक उत्सर्जक होता है।

हाल ही में, मिश्रित ट्रांजिस्टर अक्सर सर्किट में उपयोग किए जाते हैं, उन्हें जोड़ी या डार्लिंगटन ट्रांजिस्टर कहा जाता है, उनके पास बहुत अधिक वर्तमान स्थानांतरण गुणांक होता है, उनमें दो या दो से अधिक द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर होते हैं, लेकिन तैयार ट्रांजिस्टर भी एक पैकेज में उत्पादित होते हैं, उदाहरण के लिए यह TIP140 है। वे एक सामान्य कलेक्टर के साथ चालू होते हैं, यदि आप दो ट्रांजिस्टर जोड़ते हैं, तो वे एक के रूप में काम करेंगे, समावेशन नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है। लोड रेसिस्टर R1 का उपयोग आपको समग्र ट्रांजिस्टर की कुछ विशेषताओं में सुधार करने की अनुमति देता है।

मिश्रित ट्रांजिस्टर के कुछ नुकसान: कम प्रदर्शन, विशेष रूप से खुले से बंद में संक्रमण। बेस-एमिटर जंक्शन पर फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रॉप एक पारंपरिक ट्रांजिस्टर की तुलना में लगभग दोगुना है। खैर, निःसंदेह, आपको बोर्ड पर अधिक जगह की आवश्यकता है।

द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर की जाँच करना

चूँकि ट्रांजिस्टर में दो जंक्शन होते हैं, जिनमें से प्रत्येक एक अर्धचालक डायोड है, आप ट्रांजिस्टर का परीक्षण उसी तरह कर सकते हैं जैसे आप डायोड का परीक्षण करते हैं। ट्रांजिस्टर को आमतौर पर ओममीटर से जांचा जाता है, ट्रांजिस्टर के दोनों पी-एन जंक्शनों की जांच की जाती है: कलेक्टर - बेस और एमिटर - बेस। पी-एन-पी ट्रांजिस्टर जंक्शनों के प्रत्यक्ष प्रतिरोध की जांच करने के लिए, ओममीटर का नकारात्मक टर्मिनल आधार से जुड़ा होता है, और ओममीटर का सकारात्मक टर्मिनल कलेक्टर और एमिटर से जुड़ा होता है। संक्रमणों के विपरीत प्रतिरोध की जांच करने के लिए, एक ओममीटर का सकारात्मक टर्मिनल आधार से जुड़ा होता है। एन-पी-एन ट्रांजिस्टर की जांच करते समय, कनेक्शन दूसरे तरीके से किया जाता है: ओममीटर के सकारात्मक टर्मिनल के आधार से कनेक्ट होने पर प्रत्यक्ष प्रतिरोध मापा जाता है, और नकारात्मक टर्मिनल के आधार से कनेक्ट होने पर रिवर्स प्रतिरोध मापा जाता है। ट्रांजिस्टर को डायोड निरंतरता मोड में डिजिटल मल्टीमीटर के साथ भी बुलाया जा सकता है। एनपीएन के लिए, हम डिवाइस की लाल जांच "+" को ट्रांजिस्टर के आधार से जोड़ते हैं, और बारी-बारी से कलेक्टर और एमिटर को काली जांच "-" को स्पर्श करते हैं। डिवाइस को कुछ प्रतिरोध दिखाना चाहिए, लगभग 600 से 1200 तक। फिर हम जांच को जोड़ने की ध्रुवीयता को बदलते हैं, इस स्थिति में डिवाइस को कुछ भी नहीं दिखाना चाहिए। पीएनपी संरचना के लिए, सत्यापन का क्रम उलट दिया जाएगा।

मैं MOSFET ट्रांजिस्टर (मेटल-ऑक्साइड-सेमीकंडक्टर फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर), (मेटल ऑक्साइड सेमीकंडक्टर (MOS)) के बारे में कुछ शब्द कहना चाहता हूं - ये फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर हैं, इन्हें सामान्य फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर के साथ भ्रमित नहीं किया जाना चाहिए! क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर में तीन टर्मिनल होते हैं: जी - गेट, डी - ड्रेन, एस - स्रोत। एन चैनल और पी हैं, इन ट्रांजिस्टर के पदनाम में एक शोट्की डायोड है, यह स्रोत से नाली तक करंट प्रवाहित करता है, और नाली-से-स्रोत वोल्टेज को सीमित करता है।

वे मुख्य रूप से उच्च धाराओं को स्विच करने के लिए उपयोग किए जाते हैं, उन्हें द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर की तरह वर्तमान द्वारा नहीं, बल्कि वोल्टेज द्वारा नियंत्रित किया जाता है, और एक नियम के रूप में, उनके पास बहुत कम खुला चैनल प्रतिरोध होता है, चैनल प्रतिरोध स्थिर होता है और वर्तमान पर निर्भर नहीं होता है। MOSFET ट्रांजिस्टर विशेष रूप से कुंजी सर्किट के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, इसे रिले प्रतिस्थापन के रूप में कहा जा सकता है, लेकिन कुछ मामलों में इसे प्रवर्धित भी किया जा सकता है, इनका उपयोग शक्तिशाली कम-आवृत्ति एम्पलीफायरों में किया जाता है।

इन ट्रांजिस्टर के फायदे इस प्रकार हैं:
न्यूनतम ड्राइव शक्ति और उच्च धारा लाभ
बेहतर प्रदर्शन, जैसे तेज़ स्विचिंग गति।
बड़े वोल्टेज आवेगों के प्रति प्रतिरोधी।
ऐसे ट्रांजिस्टर का उपयोग करने वाले सर्किट आमतौर पर सरल होते हैं।

विपक्ष:
इनकी कीमत द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर से अधिक होती है।
स्थैतिक बिजली से डर लगता है.
अक्सर, एन-चैनल MOSFETs का उपयोग पावर सर्किट स्विच करने के लिए किया जाता है। नियंत्रण वोल्टेज 4V की सीमा से अधिक होना चाहिए, सामान्य तौर पर, MOSFET को विश्वसनीय रूप से चालू करने के लिए 10-12V की आवश्यकता होती है। नियंत्रण वोल्टेज MOSFET को चालू करने के लिए गेट और स्रोत के बीच लगाया जाने वाला वोल्टेज है।

अधिकांश ट्रांजिस्टर मापदंडों का मान वास्तविक ऑपरेटिंग मोड और तापमान पर निर्भर करता है, और बढ़ते तापमान के साथ, ट्रांजिस्टर पैरामीटर बदल सकते हैं। संदर्भ पुस्तक में, एक नियम के रूप में, वर्तमान, वोल्टेज, तापमान, आवृत्ति इत्यादि पर ट्रांजिस्टर पैरामीटर की विशिष्ट (औसत) निर्भरताएं शामिल हैं।

ट्रांजिस्टर के विश्वसनीय संचालन को सुनिश्चित करने के लिए, ऐसे उपाय करना आवश्यक है जो अधिकतम अनुमेय के करीब दीर्घकालिक विद्युत भार को बाहर करते हैं, उदाहरण के लिए, ट्रांजिस्टर को समान लेकिन कम शक्ति के साथ बदलना इसके लायक नहीं है, यह न केवल बिजली पर लागू होता है , लेकिन ट्रांजिस्टर के अन्य मापदंडों के लिए भी। कुछ मामलों में, शक्ति बढ़ाने के लिए, ट्रांजिस्टर को समानांतर में जोड़ा जा सकता है, जब उत्सर्जक को उत्सर्जक से, संग्राहक को संग्राहक से, और आधार को आधार से जोड़ा जाता है। ओवरलोड विभिन्न कारणों से हो सकता है, उदाहरण के लिए ओवरवॉल्टेज से, ओवरवॉल्टेज सुरक्षा के लिए अक्सर तेज़ डायोड का उपयोग किया जाता है।

ट्रांजिस्टर के हीटिंग और ओवरहीटिंग के लिए, ट्रांजिस्टर का तापमान शासन न केवल मापदंडों के मूल्य को प्रभावित करता है, बल्कि उनके संचालन की विश्वसनीयता भी निर्धारित करता है। आपको यह सुनिश्चित करने का प्रयास करना चाहिए कि ऑपरेशन के दौरान ट्रांजिस्टर ज़्यादा गरम न हो; एम्पलीफायरों के आउटपुट चरणों में, ट्रांजिस्टर को बड़े रेडिएटर्स पर रखा जाना चाहिए। ओवरहीटिंग से ट्रांजिस्टर की सुरक्षा न केवल ऑपरेशन के दौरान, बल्कि सोल्डरिंग के दौरान भी सुनिश्चित की जानी चाहिए। टिनिंग और सोल्डरिंग करते समय, ट्रांजिस्टर की ओवरहीटिंग को रोकने के लिए उपाय किए जाने चाहिए; ओवरहीटिंग से बचाने के लिए सोल्डरिंग के दौरान ट्रांजिस्टर को चिमटी से पकड़ने की सलाह दी जाती है।

पीएनपी ट्रांजिस्टर एक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण है, एक निश्चित अर्थ में, एनपीएन ट्रांजिस्टर के विपरीत। इस प्रकार के ट्रांजिस्टर डिज़ाइन में, इसके पीएन जंक्शन एनपीएन प्रकार के संबंध में रिवर्स पोलरिटी वोल्टेज द्वारा खोले जाते हैं। डिवाइस प्रतीक में, तीर, जो एमिटर टर्मिनल को भी परिभाषित करता है, इस बार ट्रांजिस्टर प्रतीक के अंदर इंगित करता है।

उपकरण डिज़ाइन

पीएनपी-प्रकार ट्रांजिस्टर के संरचनात्मक आरेख में एन-प्रकार सामग्री क्षेत्र के दोनों ओर पी-प्रकार अर्धचालक सामग्री के दो क्षेत्र होते हैं, जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है।

तीर उत्सर्जक और उसके वर्तमान की आम तौर पर स्वीकृत दिशा (पीएनपी ट्रांजिस्टर के लिए "इन") को परिभाषित करता है।

पीएनपी ट्रांजिस्टर में इसके एनपीएन द्विध्रुवी समकक्ष के समान विशेषताएं हैं, सिवाय इसके कि इसमें वोल्टेज की धाराओं और ध्रुवों की दिशाएं संभावित तीन स्विचिंग योजनाओं में से किसी के लिए उलट हैं: सामान्य आधार, सामान्य उत्सर्जक और सामान्य कलेक्टर।

दो प्रकार के द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर के बीच मुख्य अंतर

उनके बीच मुख्य अंतर यह है कि छेद पीएनपी ट्रांजिस्टर के लिए मुख्य वर्तमान वाहक हैं, एनपीएन ट्रांजिस्टर में इस क्षमता में इलेक्ट्रॉन होते हैं। इसलिए, ट्रांजिस्टर को खिलाने वाले वोल्टेज की ध्रुवताएं उलट जाती हैं, और इसका इनपुट करंट आधार से प्रवाहित होता है। इसके विपरीत, एक एनपीएन ट्रांजिस्टर के साथ, बेस करंट इसमें प्रवाहित होता है, जैसा कि एक सामान्य आधार और एक सामान्य उत्सर्जक वाले दोनों प्रकार के उपकरणों के लिए वायरिंग आरेख में नीचे दिखाया गया है।

पीएनपी-प्रकार ट्रांजिस्टर के संचालन का सिद्धांत बहुत बड़े एमिटर-कलेक्टर करंट को चलाने के लिए एक छोटे (एनपीएन-प्रकार की तरह) बेस करंट और एक नकारात्मक (एनपीएन-प्रकार के विपरीत) बेस बायस वोल्टेज के उपयोग पर आधारित है। दूसरे शब्दों में, पीएनपी ट्रांजिस्टर के लिए, उत्सर्जक आधार के संबंध में और कलेक्टर के संबंध में भी अधिक सकारात्मक है।

सामान्य आधार वाले स्विचिंग सर्किट में पीएनपी प्रकार के अंतर पर विचार करें

वास्तव में, इससे यह देखा जा सकता है कि कलेक्टर वर्तमान आईसी (एनपीएन ट्रांजिस्टर के मामले में) बैटरी बी 2 के सकारात्मक ध्रुव से बहती है, कलेक्टर टर्मिनल से गुजरती है, इसमें प्रवेश करती है और फिर बेस टर्मिनल से बाहर निकलनी चाहिए बैटरी के नकारात्मक ध्रुव पर लौटने के लिए। उसी तरह, एमिटर सर्किट को देखकर, आप देख सकते हैं कि कैसे बैटरी B1 के सकारात्मक ध्रुव से इसका करंट बेस टर्मिनल के माध्यम से ट्रांजिस्टर में प्रवेश करता है और फिर एमिटर में प्रवेश करता है।

इस प्रकार, संग्राहक धारा I C और उत्सर्जक धारा I E दोनों आधार टर्मिनल से होकर गुजरती हैं। चूंकि वे अपने सर्किट में विपरीत दिशाओं में घूमते हैं, परिणामी बेस करंट उनके अंतर के बराबर होता है और बहुत छोटा होता है, क्योंकि I C, I E से थोड़ा कम होता है। लेकिन चूँकि उत्तरार्द्ध अभी भी बड़ा है, अंतर धारा (बेस धारा) के प्रवाह की दिशा I E के साथ मेल खाती है, और इसलिए पीएनपी-प्रकार के द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर में आधार से धारा प्रवाहित होती है, और एनपीएन-प्रकार के द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर में एक धारा होती है में बह रहा है.

एक सामान्य उत्सर्जक के साथ स्विचिंग सर्किट के उदाहरण पर पीएनपी प्रकार के अंतर

इस नए सर्किट में, बेस-एमिटर पीएन जंक्शन को बैटरी वोल्टेज बी1 द्वारा चालू किया जाता है, और कलेक्टर-बेस जंक्शन को बैटरी वोल्टेज बी2 द्वारा रिवर्स-बायस्ड किया जाता है। इस प्रकार एमिटर टर्मिनल को बेस और कलेक्टर सर्किट के बीच साझा किया जाता है।

कुल उत्सर्जक धारा दो धाराओं I C और I B के योग द्वारा दी जाती है; एक दिशा में उत्सर्जक के आउटपुट से गुजरना। इस प्रकार, हमारे पास I E = I C + I B है।

इस सर्किट में, बेस करंट I B उत्सर्जक करंट I E से बस "शाखाएं" लेता है, दिशा में भी इसके साथ मेल खाता है। उसी समय, एक पीएनपी-प्रकार के ट्रांजिस्टर में अभी भी आधार I B से करंट प्रवाहित होता है, और एक एनपीएन-प्रकार के ट्रांजिस्टर में अभी भी करंट प्रवाहित होता है।

ज्ञात ट्रांजिस्टर स्विचिंग सर्किट के तीसरे में, एक सामान्य कलेक्टर के साथ, स्थिति बिल्कुल वैसी ही है। इसलिए, हम पाठकों के लिए स्थान और समय बचाने के लिए इसे प्रस्तुत नहीं करते हैं।

पीएनपी ट्रांजिस्टर: वोल्टेज स्रोतों का कनेक्शन

आधार और उत्सर्जक (वी बीई) के बीच वोल्टेज स्रोत आधार से नकारात्मक और उत्सर्जक से सकारात्मक जुड़ा होता है, क्योंकि पीएनपी ट्रांजिस्टर का संचालन तब होता है जब आधार उत्सर्जक के संबंध में नकारात्मक रूप से पक्षपाती होता है।

कलेक्टर (वी सीई) के संबंध में उत्सर्जक आपूर्ति वोल्टेज भी सकारात्मक है। इस प्रकार, पीएनपी-प्रकार के ट्रांजिस्टर में, एमिटर टर्मिनल हमेशा आधार और कलेक्टर दोनों के संबंध में अधिक सकारात्मक होता है।

वोल्टेज स्रोत पीएनपी ट्रांजिस्टर से जुड़े हुए हैं जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है।

इस बार कलेक्टर एक लोड अवरोधक, आर एल के माध्यम से आपूर्ति वोल्टेज वी सीसी से जुड़ा है, जो डिवाइस के माध्यम से बहने वाली अधिकतम धारा को सीमित करता है। बेस वोल्टेज वी बी, जो इसे उत्सर्जक के संबंध में नकारात्मक दिशा में बायस करता है, इसे रोकनेवाला आर बी के माध्यम से लागू किया जाता है, जिसका उपयोग फिर से अधिकतम बेस करंट को सीमित करने के लिए किया जाता है।

पीएनपी ट्रांजिस्टर चरण का संचालन

इसलिए, पीएनपी ट्रांजिस्टर में आधार धारा प्रवाहित करने के लिए, आधार को उत्सर्जक से अधिक नकारात्मक होना चाहिए (वर्तमान को आधार छोड़ना होगा) सिलिकॉन के लिए लगभग 0.7 वोल्ट या जर्मेनियम के लिए 0.3 वोल्ट। बेस रेसिस्टर, बेस करंट या कलेक्टर करंट की गणना करने के लिए उपयोग किए जाने वाले सूत्र समतुल्य एनपीएन ट्रांजिस्टर के लिए उपयोग किए जाने वाले समान हैं और नीचे दिखाए गए हैं।

हम देखते हैं कि एनपीएन और पीएनपी ट्रांजिस्टर के बीच मूलभूत अंतर पीएन जंक्शनों का सही पूर्वाग्रह है, क्योंकि उनमें धाराओं की दिशा और वोल्टेज की ध्रुवता हमेशा विपरीत होती है। तो उपरोक्त सर्किट के लिए: I C = I E - I B चूँकि धारा आधार से प्रवाहित होनी चाहिए।

एक नियम के रूप में, अधिकांश इलेक्ट्रॉनिक सर्किट में एक पीएनपी ट्रांजिस्टर को एनपीएन ट्रांजिस्टर से बदला जा सकता है, अंतर केवल वोल्टेज की ध्रुवीयता और वर्तमान की दिशा में होता है। ऐसे ट्रांजिस्टर का उपयोग स्विचिंग डिवाइस के रूप में भी किया जा सकता है और पीएनपी स्विच का एक उदाहरण नीचे दिखाया गया है।

ट्रांजिस्टर विशेषताएँ

पीएनपी ट्रांजिस्टर की आउटपुट विशेषताएँ समतुल्य एनपीएन ट्रांजिस्टर के समान होती हैं, सिवाय इसके कि उन्हें वोल्टेज और धाराओं की विपरीत ध्रुवता की अनुमति देने के लिए 180 डिग्री घुमाया जाता है (पीएनपी ट्रांजिस्टर का आधार और कलेक्टर धाराएं नकारात्मक होती हैं)। इसी प्रकार, पीएनपी ट्रांजिस्टर के ऑपरेटिंग बिंदुओं को खोजने के लिए, इसकी गतिशील लोड लाइन को कार्टेशियन समन्वय प्रणाली के तीसरे चतुर्थांश में प्लॉट किया जा सकता है।

2N3906 PNP ट्रांजिस्टर की विशिष्ट विशेषताओं को नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है।

एम्पलीफायर चरणों में ट्रांजिस्टर जोड़े

आप सोच रहे होंगे कि पीएनपी ट्रांजिस्टर का उपयोग करने का क्या कारण है जब कई एनपीएन ट्रांजिस्टर उपलब्ध हैं जिनका उपयोग एम्पलीफायर या सॉलिड स्टेट स्विच के रूप में किया जा सकता है? हालाँकि, दो अलग-अलग प्रकार के ट्रांजिस्टर - एनपीएन और पीएनपी - की उपस्थिति पावर एम्पलीफायर सर्किट के डिजाइन में बहुत लाभ देती है। ये एम्पलीफायर आउटपुट चरण में ट्रांजिस्टर के "पूरक" या "मिलान" जोड़े का उपयोग करते हैं (जो एक पीएनपी ट्रांजिस्टर और एक एनपीएन एक साथ जुड़े हुए हैं जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है)।

एक दूसरे के समान विशेषताओं वाले दो संगत एनपीएन और पीएनपी ट्रांजिस्टर को पूरक कहा जाता है। उदाहरण के लिए, TIP3055 (NPN प्रकार) और TIP2955 (PNP प्रकार) पूरक सिलिकॉन पावर ट्रांजिस्टर के अच्छे उदाहरण हैं। उन दोनों का निरंतर करंट लाभ β=I C /I B 10% के भीतर मेल खाता है और लगभग 15A का उच्च कलेक्टर करंट है, जो उन्हें मोटर नियंत्रण या रोबोटिक अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बनाता है।

इसके अलावा, क्लास बी एम्पलीफायर अपने पावर आउटपुट चरणों में ट्रांजिस्टर के मिलान जोड़े का भी उपयोग करते हैं। उनमें, एनपीएन ट्रांजिस्टर सिग्नल के केवल सकारात्मक आधे-तरंग का संचालन करता है, और पीएनपी ट्रांजिस्टर केवल इसके नकारात्मक आधे का संचालन करता है।

यह एम्पलीफायर को दी गई पावर रेटिंग और प्रतिबाधा के लिए लाउडस्पीकर के माध्यम से दोनों दिशाओं में आवश्यक शक्ति ले जाने की अनुमति देता है। परिणामस्वरूप, आउटपुट करंट, जो आमतौर पर कई एम्पीयर के क्रम पर होता है, दो पूरक ट्रांजिस्टर के बीच समान रूप से वितरित किया जाता है।

मोटर नियंत्रण सर्किट में ट्रांजिस्टर जोड़े

इनका उपयोग प्रतिवर्ती डीसी मोटरों के लिए एच-ब्रिज नियंत्रण सर्किट में भी किया जाता है, जो मोटर के माध्यम से इसके घूर्णन की दोनों दिशाओं में समान रूप से वर्तमान को विनियमित करना संभव बनाता है।

उपरोक्त एच-ब्रिज सर्किट का नाम इसलिए रखा गया है क्योंकि इसके चार ट्रांजिस्टर स्विच का मूल विन्यास एक क्रॉस लाइन में मोटर के साथ "एच" अक्षर जैसा दिखता है। ट्रांजिस्टर एच-ब्रिज संभवतः प्रतिवर्ती डीसी मोटर नियंत्रण सर्किट के सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले प्रकारों में से एक है। यह प्रत्येक शाखा में एनपीएन- और पीएनपी-प्रकार ट्रांजिस्टर के "पूरक" जोड़े का उपयोग करता है, जो मोटर को नियंत्रित करने में कुंजी के रूप में कार्य करता है।

नियंत्रण इनपुट ए मोटर को एक दिशा में चलने की अनुमति देता है, जबकि इनपुट बी का उपयोग रिवर्स रोटेशन के लिए किया जाता है।

उदाहरण के लिए, जब ट्रांजिस्टर TR1 चालू है और TR2 बंद है, तो इनपुट A आपूर्ति वोल्टेज (+Vcc) से जुड़ा है, और यदि ट्रांजिस्टर TR3 बंद है और TR4 चालू है, तो इनपुट B 0 वोल्ट (GND) से जुड़ा है। इसलिए, मोटर इनपुट ए की सकारात्मक क्षमता और इनपुट बी की नकारात्मक क्षमता के अनुरूप एक दिशा में घूमेगी।

यदि स्विच स्थिति बदल दी जाती है ताकि TR1 बंद हो, TR2 चालू हो, TR3 चालू हो, और TR4 बंद हो, तो मोटर धारा विपरीत दिशा में प्रवाहित होगी, जिससे यह विपरीत दिशा में प्रवाहित होगी।

इनपुट ए और बी पर तर्क के विपरीत स्तर "1" या "0" का उपयोग करके, मोटर के घूर्णन की दिशा को नियंत्रित किया जा सकता है।

ट्रांजिस्टर के प्रकार का निर्धारण

किसी भी द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर को मूल रूप से एक के पीछे एक जुड़े हुए दो डायोड के रूप में सोचा जा सकता है।

हम इस सादृश्य का उपयोग यह निर्धारित करने के लिए कर सकते हैं कि ट्रांजिस्टर एक पीएनपी या एनपीएन प्रकार है या नहीं, इसके तीन टर्मिनलों पर इसके प्रतिरोध का परीक्षण करके। उनमें से प्रत्येक जोड़ी का मल्टीमीटर से दोनों दिशाओं में परीक्षण करने पर, छह मापों के बाद हमें निम्नलिखित परिणाम मिलते हैं:

1. उत्सर्जक - आधार।इन पिनों को सामान्य डायोड की तरह काम करना चाहिए और केवल एक दिशा में करंट का संचालन करना चाहिए।

2.संग्राहक - आधार.इन पिनों को भी सामान्य डायोड की तरह काम करना चाहिए और केवल एक दिशा में करंट का संचालन करना चाहिए।

3. उत्सर्जक - संग्राहक.ये निष्कर्ष किसी भी दिशा में नहीं टिकने चाहिए।

दोनों प्रकार के ट्रांजिस्टर के संक्रमण प्रतिरोध मान

तब हम पीएनपी ट्रांजिस्टर को अच्छे और बंद के रूप में परिभाषित कर सकते हैं। इसके उत्सर्जक (ई) के संबंध में इसके आधार (बी) पर एक छोटा आउटपुट करंट और एक नकारात्मक वोल्टेज इसे खोल देगा और बहुत बड़े एमिटर-कलेक्टर करंट को प्रवाहित करने की अनुमति देगा। पीएनपी ट्रांजिस्टर सकारात्मक उत्सर्जक क्षमता पर आचरण करते हैं। दूसरे शब्दों में, एक पीएनपी द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर केवल तभी संचालित होगा जब आधार और कलेक्टर टर्मिनल उत्सर्जक के संबंध में नकारात्मक हों।

नमस्कार प्रिय मित्रों! आज हम द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर के बारे में बात करेंगे और जानकारी मुख्य रूप से शुरुआती लोगों के लिए उपयोगी होगी। इसलिए, यदि आप रुचि रखते हैं कि ट्रांजिस्टर क्या है, इसके संचालन का सिद्धांत और सामान्य तौर पर इसके साथ क्या खाया जाता है, तो हम एक आरामदायक कुर्सी लेते हैं और करीब आते हैं।

आइए जारी रखें, और हमारे पास यहां सामग्री है, लेख को नेविगेट करना अधिक सुविधाजनक होगा 🙂

ट्रांजिस्टर के प्रकार

ट्रांजिस्टर मुख्यतः दो प्रकार के होते हैं: द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर और क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर। बेशक, एक लेख में सभी प्रकार के ट्रांजिस्टर पर विचार करना संभव था, लेकिन मैं आपके दिमाग में दलिया नहीं पकाना चाहता। इसलिए, इस लेख में हम विशेष रूप से द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर पर विचार करेंगे, और मैं निम्नलिखित लेखों में से एक में क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर के बारे में बात करूंगा। हम हर चीज़ में एक साथ हस्तक्षेप नहीं करेंगे, बल्कि हम प्रत्येक पर व्यक्तिगत रूप से ध्यान देंगे।

द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर

द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर ट्यूब ट्रायोड का वंशज है, जो 20वीं सदी के टीवी सेटों में थे। ट्रायोड विस्मृति में चले गए और अधिक कार्यात्मक भाइयों - ट्रांजिस्टर, या बल्कि द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर को रास्ता दिया।

दुर्लभ अपवादों को छोड़कर, ट्रायोड का उपयोग संगीत प्रेमियों के लिए उपकरणों में किया जाता है।

द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर इस तरह दिख सकते हैं।

जैसा कि आप देख सकते हैं, द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर में तीन टर्मिनल होते हैं और वे डिज़ाइन में पूरी तरह से अलग दिख सकते हैं। लेकिन विद्युत सर्किट पर, वे सरल और हमेशा एक जैसे दिखते हैं। और यह सारा ग्राफिक वैभव कुछ इस तरह दिखता है।

ट्रांजिस्टर की इस छवि को यूजीओ (सशर्त ग्राफिक पदनाम) भी कहा जाता है।

इसके अलावा, द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर में एक अलग प्रकार की चालकता हो सकती है। एनपीएन प्रकार और पीएनपी प्रकार के ट्रांजिस्टर हैं।

एन-पी-एन ट्रांजिस्टर और पी-एन-पी ट्रांजिस्टर के बीच अंतर केवल इतना है कि यह विद्युत आवेश (इलेक्ट्रॉन या "छेद") का "वाहक" है। वे। एक पीएनपी ट्रांजिस्टर के लिए, इलेक्ट्रॉन उत्सर्जक से संग्राहक की ओर बढ़ते हैं और आधार द्वारा नियंत्रित होते हैं। एनपीएन ट्रांजिस्टर के लिए, इलेक्ट्रॉन कलेक्टर से उत्सर्जक तक जाते हैं और आधार द्वारा नियंत्रित होते हैं। परिणामस्वरूप, हम इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि सर्किट में एक प्रकार की चालकता के ट्रांजिस्टर को दूसरे के साथ बदलने के लिए, लागू वोल्टेज की ध्रुवीयता को बदलना पर्याप्त है। या मूर्खतापूर्वक बिजली आपूर्ति की ध्रुवीयता को बदल दें।

द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर में तीन टर्मिनल होते हैं: कलेक्टर, एमिटर और बेस। मुझे लगता है कि यूजीओ से भ्रमित होना मुश्किल होगा, लेकिन वास्तविक ट्रांजिस्टर में भ्रमित होना आसान है।

आमतौर पर कौन सा आउटपुट डायरेक्टरी से निर्धारित होता है, लेकिन आप आसानी से कर सकते हैं। ट्रांजिस्टर आउटपुट एक सामान्य बिंदु (ट्रांजिस्टर के आधार क्षेत्र में) से जुड़े दो डायोड की तरह बजता है।

बायीं ओर एक पी-एन-पी प्रकार के ट्रांजिस्टर का चित्र है, जिसे डायल करने पर यह अहसास होता है (मल्टीमीटर की रीडिंग के माध्यम से) कि आपके सामने दो डायोड हैं जो अपने कैथोड द्वारा एक बिंदु पर जुड़े हुए हैं। एन-पी-एन प्रकार के ट्रांजिस्टर के लिए, आधार बिंदु पर डायोड उनके एनोड द्वारा जुड़े होते हैं। मुझे लगता है कि मल्टीमीटर के साथ प्रयोग करने के बाद यह और अधिक स्पष्ट हो जाएगा।

द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर के संचालन का सिद्धांत

और अब हम यह पता लगाने की कोशिश करेंगे कि ट्रांजिस्टर कैसे काम करता है। मैं ट्रांजिस्टर की आंतरिक संरचना के विवरण में नहीं जाऊंगा, क्योंकि यह जानकारी केवल भ्रमित करती है। बेहतर होगा इस तस्वीर पर एक नजर डालें.

यह छवि सबसे अच्छी तरह बताती है कि ट्रांजिस्टर कैसे काम करता है। इस छवि में, एक व्यक्ति रिओस्टेट के माध्यम से कलेक्टर करंट को नियंत्रित करता है। वह बेस करंट को देखता है, यदि बेस करंट बढ़ता है, तो व्यक्ति h21E ट्रांजिस्टर के लाभ को ध्यान में रखते हुए, कलेक्टर करंट को भी बढ़ाता है। यदि बेस करंट गिरता है, तो कलेक्टर करंट भी कम हो जाएगा - व्यक्ति इसे रिओस्टेट से ठीक कर देगा।

इस सादृश्य का इस बात से कोई लेना-देना नहीं है कि ट्रांजिस्टर वास्तव में कैसे काम करता है, लेकिन इससे यह समझना आसान हो जाता है कि यह कैसे काम करता है।

ट्रांजिस्टर के लिए, ऐसे नियमों पर ध्यान दिया जा सकता है जिनका उद्देश्य समझने में सहायता करना है। (ये नियम पुस्तक से लिए गए हैं)।

1. संग्राहक उत्सर्जक की तुलना में अधिक सकारात्मक क्षमता पर है।
2. जैसा कि मैंने कहा, बेस-कलेक्टर और बेस-एमिटर सर्किट डायोड की तरह काम करते हैं।
3. प्रत्येक ट्रांजिस्टर को कलेक्टर करंट, बेस करंट और कलेक्टर-एमिटर वोल्टेज जैसी सीमाओं की विशेषता होती है।
4. इस घटना में कि नियम 1-3 का पालन किया जाता है, तो कलेक्टर करंट Ik बेस करंट Ib के सीधे आनुपातिक होता है। इस अनुपात को एक सूत्र के रूप में लिखा जा सकता है।

इस सूत्र से, आप ट्रांजिस्टर की मुख्य संपत्ति को व्यक्त कर सकते हैं - एक छोटा बेस करंट एक बड़े कलेक्टर करंट को चलाता है।

वर्तमान लाभ.

इसे भी कहा जाता है

उपरोक्त के परिणाम से, ट्रांजिस्टर चार मोड में काम कर सकता है:

1. ट्रांजिस्टर कटऑफ मोड- इस मोड में, बेस-एमिटर जंक्शन बंद हो जाता है, ऐसा तब हो सकता है जब बेस-एमिटर वोल्टेज अपर्याप्त हो। परिणामस्वरूप, कोई आधार धारा नहीं है और इसलिए कोई संग्राहक धारा नहीं है।
2. ट्रांजिस्टर सक्रिय मोडट्रांजिस्टर का सामान्य ऑपरेटिंग मोड है। इस मोड में, बेस-एमिटर वोल्टेज बेस-एमिटर जंक्शन को खोलने के लिए पर्याप्त है। बेस करंट पर्याप्त है और कलेक्टर करंट भी उपलब्ध है। संग्राहक धारा लाभ से गुणा किए गए आधार धारा के बराबर है।
3. ट्रांजिस्टर संतृप्ति मोड -ट्रांजिस्टर इस मोड पर स्विच हो जाता है जब बेस करंट इतना बड़ा हो जाता है कि पावर स्रोत की शक्ति कलेक्टर करंट को और बढ़ाने के लिए पर्याप्त नहीं होती है। इस मोड में, बेस करंट में वृद्धि के बाद कलेक्टर करंट नहीं बढ़ सकता है।
4. ट्रांजिस्टर उलटा मोड- इस मोड का उपयोग बहुत कम किया जाता है। इस मोड में, ट्रांजिस्टर के कलेक्टर और एमिटर उलट जाते हैं। इस तरह के जोड़तोड़ के परिणामस्वरूप, ट्रांजिस्टर का लाभ बहुत प्रभावित होता है। ट्रांजिस्टर को मूल रूप से ऐसे विशेष मोड में संचालित करने के लिए डिज़ाइन नहीं किया गया था।

यह समझने के लिए कि एक ट्रांजिस्टर कैसे काम करता है, आपको विशिष्ट सर्किट उदाहरणों को देखने की आवश्यकता है, तो आइए उनमें से कुछ को देखें।

कुंजी मोड में ट्रांजिस्टर

स्विच-मोड ट्रांजिस्टर सामान्य-एमिटर ट्रांजिस्टर सर्किट में से एक है। कुंजी मोड में ट्रांजिस्टर सर्किट का उपयोग अक्सर किया जाता है। इस ट्रांजिस्टर सर्किट का उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए, जब आपको माइक्रोकंट्रोलर के माध्यम से एक शक्तिशाली भार को नियंत्रित करने की आवश्यकता होती है। नियंत्रक पैर एक शक्तिशाली भार खींचने में सक्षम नहीं है, लेकिन ट्रांजिस्टर कर सकता है। यह पता चला है कि नियंत्रक ट्रांजिस्टर को नियंत्रित करता है, और ट्रांजिस्टर शक्तिशाली भार को नियंत्रित करता है। खैर, सबसे पहले चीज़ें।

इस मोड का मुख्य सार यह है कि बेस करंट कलेक्टर करंट को नियंत्रित करता है। इसके अलावा, कलेक्टर करंट बेस करंट से बहुत अधिक है। यहां, नग्न आंखों से, आप देख सकते हैं कि सिग्नल का वर्तमान प्रवर्धन होता है। यह प्रवर्धन बिजली आपूर्ति की ऊर्जा की कीमत पर किया जाता है।

यह चित्र एक कुंजी मोड में ट्रांजिस्टर के संचालन का एक आरेख दिखाता है।

ट्रांजिस्टर सर्किट के लिए, वोल्टेज एक बड़ी भूमिका नहीं निभाते हैं, केवल धाराएँ महत्वपूर्ण हैं। इसलिए, यदि कलेक्टर करंट और बेस करंट का अनुपात ट्रांजिस्टर के लाभ से कम है, तो सब कुछ ठीक है।

इस मामले में, भले ही हमारे पास बेस पर 5 वोल्ट और कलेक्टर सर्किट में 500 वोल्ट का वोल्टेज लागू हो, तो कुछ भी बुरा नहीं होगा, ट्रांजिस्टर कर्तव्यपूर्वक उच्च-वोल्टेज लोड को स्विच कर देगा।

मुख्य बात यह है कि ये वोल्टेज किसी विशेष ट्रांजिस्टर (ट्रांजिस्टर की विशेषताओं में सेट) के लिए सीमा मूल्यों से अधिक नहीं हैं।

जहाँ तक हम जानते हैं, वर्तमान मान भार की एक विशेषता है।

हम बल्ब के प्रतिरोध को नहीं जानते हैं, लेकिन हम जानते हैं कि बल्ब का ऑपरेटिंग करंट 100mA है। ट्रांजिस्टर को खोलने और ऐसे करंट के प्रवाह को सुनिश्चित करने के लिए, आपको उपयुक्त बेस करंट का चयन करना होगा। हम बेस रेसिस्टर के मान को बदलकर बेस करंट को समायोजित कर सकते हैं।

चूँकि ट्रांजिस्टर लाभ का न्यूनतम मान 10 है, ट्रांजिस्टर को खोलने के लिए बेस करंट 10 mA होना चाहिए।

हमें जिस वर्तमान की आवश्यकता है वह ज्ञात है। बेस रेसिस्टर पर वोल्टेज होगा। रेसिस्टर पर वोल्टेज का यह मान इस तथ्य के कारण निकला कि बेस-एमिटर जंक्शन पर 0.6V-0.7V गिरा है और इसे ध्यान में रखना नहीं भूलना चाहिए।

परिणामस्वरूप, हम प्रतिरोधक का प्रतिरोध काफी हद तक ज्ञात कर सकते हैं

कई प्रतिरोधों में से एक विशिष्ट मान चुनना बाकी है और यह हो गया।

अब आप शायद सोचते हैं कि एक ट्रांजिस्टर स्विच वैसे ही काम करेगा जैसे उसे करना चाहिए? जब बेस रेसिस्टर +5 V से जुड़ा होता है, तो लाइट चालू हो जाती है, जब इसे बंद कर दिया जाता है, तो लाइट बुझ जाती है? इसका उत्तर हाँ भी हो सकता है और नहीं भी।

बात यह है कि यहां एक छोटी सी बारीकियां है।

जब अवरोधक की क्षमता जमीन की क्षमता के बराबर होगी तो प्रकाश बल्ब बुझ जाएगा। यदि रोकनेवाला बस वोल्टेज स्रोत से डिस्कनेक्ट हो जाता है, तो यहां सब कुछ इतना सरल नहीं है। बेस रेसिस्टर पर वोल्टेज पिकअप या अन्य अलौकिक बुरी आत्माओं के परिणामस्वरूप चमत्कारिक रूप से उत्पन्न हो सकता है 🙂

इस प्रभाव से बचने के लिए निम्नलिखित कार्य करें। एक अन्य अवरोधक Rbe आधार और उत्सर्जक के बीच जुड़ा हुआ है। इस अवरोधक को आधार प्रतिरोधक आरबी के कम से कम 10 गुना मान के साथ चुना गया है (हमारे मामले में, हमने 4.3 kOhm अवरोधक लिया)।

जब आधार किसी भी वोल्टेज से जुड़ा होता है, तो ट्रांजिस्टर उसी तरह काम करता है जैसे उसे करना चाहिए, रोकनेवाला आरबीई इसमें हस्तक्षेप नहीं करता है। इस अवरोधक द्वारा बेस करंट का केवल एक छोटा सा हिस्सा ही उपभोग किया जाता है।

ऐसे मामले में जब आधार पर कोई वोल्टेज लागू नहीं किया जाता है, तो आधार को जमीन की क्षमता तक खींच लिया जाता है, जो हमें सभी प्रकार के हस्तक्षेप से बचाता है।

यहां, सिद्धांत रूप में, हमने कुंजी मोड में ट्रांजिस्टर के संचालन का पता लगाया, और जैसा कि आप देख सकते हैं, कुंजी संचालन का मोड वोल्टेज द्वारा एक प्रकार का सिग्नल प्रवर्धन है। आख़िरकार, 5V के एक छोटे वोल्टेज की मदद से, हमने 12 V के वोल्टेज को नियंत्रित किया।

उत्सर्जक अनुयायी

एमिटर फॉलोअर सामान्य-कलेक्टर ट्रांजिस्टर सर्किट का एक विशेष मामला है।

एक सामान्य एमिटर सर्किट (ट्रांजिस्टर स्विच वैरिएंट) से एक सामान्य कलेक्टर सर्किट की एक विशिष्ट विशेषता यह है कि यह सर्किट वोल्टेज सिग्नल को नहीं बढ़ाता है। आधार के माध्यम से जो अंदर गया वह समान वोल्टेज के साथ उत्सर्जक के माध्यम से बाहर आया।

वास्तव में, मान लीजिए कि हमने बेस पर 10 वोल्ट लगाया है, जबकि हम जानते हैं कि बेस-एमिटर जंक्शन पर, लगभग 0.6-0.7V लगाया जाता है। यह पता चला है कि आउटपुट (उत्सर्जक पर, लोड आरएन पर) का बेस वोल्टेज माइनस 0.6V होगा।

यह 9.4V निकला, एक शब्द में, लगभग कितना अंदर और बाहर आया। हमने यह सुनिश्चित किया कि यह सर्किट वोल्टेज के संदर्भ में हमारे लिए सिग्नल नहीं बढ़ाएगा।

"फिर ट्रांजिस्टर को इस तरह चालू करने का क्या मतलब है?" - आप पूछें। लेकिन यह पता चला है कि इस योजना की एक और बहुत महत्वपूर्ण संपत्ति है। कॉमन-कलेक्टर ट्रांजिस्टर स्विचिंग सर्किट पावर सिग्नल को बढ़ाता है। पावर करंट और वोल्टेज का उत्पाद है, लेकिन चूंकि वोल्टेज नहीं बदलता है विद्युत धारा के कारण ही बढ़ती है! लोड करंट बेस करंट और कलेक्टर करंट का योग है। लेकिन अगर हम बेस करंट और कलेक्टर करंट की तुलना करें तो बेस करंट कलेक्टर करंट की तुलना में बहुत छोटा होता है। लोड करंट कलेक्टर करंट के बराबर होता है। और परिणाम यह सूत्र है.

अब मुझे लगता है कि यह स्पष्ट है कि एमिटर फॉलोअर सर्किट का सार क्या है, लेकिन इतना ही नहीं।

एमिटर फॉलोअर का एक और बहुत मूल्यवान गुण है - उच्च इनपुट प्रतिबाधा। इसका मतलब यह है कि यह ट्रांजिस्टर सर्किट लगभग कोई इनपुट सिग्नल करंट नहीं खींचता है और सिग्नल स्रोत सर्किट पर कोई भार नहीं डालता है।

ट्रांजिस्टर के संचालन के सिद्धांत को समझने के लिए ये दो ट्रांजिस्टर सर्किट काफी होंगे। और यदि आप अभी भी अपने हाथों में टांका लगाने वाले लोहे के साथ प्रयोग करते हैं, तो अंतर्दृष्टि आपको प्रतीक्षा में नहीं रखेगी, क्योंकि सिद्धांत सिद्धांत है और अभ्यास और व्यक्तिगत अनुभव सैकड़ों गुना अधिक मूल्यवान हैं!

ट्रांजिस्टर कहाँ से खरीदें?

अन्य सभी रेडियो घटकों की तरह, ट्रांजिस्टर को किसी भी निकटतम रेडियो पार्ट्स स्टोर पर खरीदा जा सकता है। यदि आप बाहरी इलाके में कहीं रहते हैं और ऐसे स्टोरों के बारे में नहीं सुना है (जैसा कि मैंने पहले किया था), तो आखिरी विकल्प बचता है - ऑनलाइन स्टोर में ट्रांजिस्टर ऑर्डर करें। मैं स्वयं अक्सर ऑनलाइन स्टोर के माध्यम से रेडियो घटकों का ऑर्डर देता हूं, क्योंकि एक साधारण ऑफ़लाइन स्टोर में कुछ भी नहीं हो सकता है।

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एन/ए व्लादिमीर वासिलिव

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सेमीकंडक्टर डिवाइस ट्रांजिस्टर का नाम दो शब्दों से बना है: स्थानांतरण - स्थानांतरण+ प्रतिरोध - प्रतिरोध। क्योंकि इसे वास्तव में किसी प्रकार के प्रतिरोध के रूप में दर्शाया जा सकता है, जिसे एक इलेक्ट्रोड के वोल्टेज द्वारा नियंत्रित किया जाएगा। ट्रांजिस्टर को कभी-कभी सेमीकंडक्टर ट्रायोड भी कहा जाता है।

पहला द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर 1947 में बनाया गया था, और 1956 में इसके आविष्कार के लिए तीन वैज्ञानिकों को भौतिकी में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था।

द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर एक अर्धचालक उपकरण है जिसमें एक वैकल्पिक प्रकार की अशुद्धता चालन के साथ तीन अर्धचालक होते हैं। एक इलेक्ट्रोड जुड़ा हुआ है और प्रत्येक परत तक ले जाया गया है। द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर में, आवेशों का एक साथ उपयोग किया जाता है, जिनके वाहक इलेक्ट्रॉन होते हैं ( n - "नकारात्मक") और छेद (p - "सकारात्मक") ”), यानी, दो प्रकार के वाहक, इसलिए “द्वि” नाम के उपसर्ग का गठन - दो।

ट्रांजिस्टर परत प्रत्यावर्तन के प्रकार में भिन्न होते हैं:

पी एन पी -ट्रांजिस्टर (प्रत्यक्ष संचालन);

एनपीएन- ट्रांजिस्टर (रिवर्स चालन)।

आधार (बी) वह इलेक्ट्रोड है जो द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर की केंद्रीय परत से जुड़ा होता है। बाहरी परतों के इलेक्ट्रोडों को उत्सर्जक (ई) और संग्राहक (के) कहा जाता है।

चित्र 1 - द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर का उपकरण

आरेखों को लेबल किया गया है "वीटी ”, पुराने रूसी भाषा के दस्तावेज़ में आप पदनाम "टी", "पीपी" और "पीटी" पा सकते हैं। अर्धचालक चालकता के प्रत्यावर्तन के आधार पर, द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर को विद्युत सर्किट पर निम्नानुसार चित्रित किया गया है:

चित्र 2 - द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर का पदनाम

उपरोक्त चित्र 1 में, संग्राहक और उत्सर्जक के बीच अंतर दिखाई नहीं देता है। यदि आप संदर्भ में ट्रांजिस्टर के सरलीकृत प्रतिनिधित्व को देखते हैं, तो आप देख सकते हैं कि क्षेत्रपी - एन संग्राहक जंक्शन उत्सर्जक से बड़ा होता है।

चित्र 3 - अनुभाग में ट्रांजिस्टर

आधार कम चालकता वाले अर्धचालक से बना है, यानी सामग्री का प्रतिरोध अधिक है। ट्रांजिस्टर प्रभाव की संभावना के लिए एक शर्त एक पतली आधार परत है। संपर्क क्षेत्र के बाद सेपी - एन चूंकि कलेक्टर और एमिटर के जंक्शन अलग-अलग हैं, तो आप कनेक्शन की ध्रुवीयता को नहीं बदल सकते। यह विशेषता ट्रांजिस्टर को असममित उपकरणों के रूप में वर्गीकृत करती है।

एक द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर में दो I-V विशेषताएँ (वोल्टेज विशेषताएँ) होती हैं: इनपुट और आउटपुट।

इनपुट I-V विशेषता बेस करंट की निर्भरता है (मैं बी ) बेस-एमिटर वोल्टेज पर (यू बीई ).

चित्र 4 - द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर की इनपुट वर्तमान-वोल्टेज विशेषता

आउटपुट I-V विशेषता कलेक्टर करंट की निर्भरता है (मैं के ) कलेक्टर-एमिटर वोल्टेज पर (यू के ).

चित्र 5 - ट्रांजिस्टर का आउटपुट IV

द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर के संचालन के सिद्धांत पर विचार किया गया हैएनपीएन प्रकार, पीएनपी के लिए इसी प्रकार, केवल छिद्रों पर विचार किया जाता है, इलेक्ट्रॉनों पर नहीं।ट्रांजिस्टर में दो पी-एन जंक्शन होते हैं. ऑपरेशन के सक्रिय मोड में, उनमें से एक फॉरवर्ड बायस से जुड़ा है, और दूसरा रिवर्स बायस के साथ। जब ईबी जंक्शन खुला होता है, तो उत्सर्जक से इलेक्ट्रॉन आसानी से आधार की ओर चले जाते हैं (पुनर्संयोजन होता है)। लेकिन, जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, आधार परत पतली है और इसकी चालकता कम है, इसलिए कुछ इलेक्ट्रॉनों को बेस-कलेक्टर जंक्शन पर जाने का समय मिलता है। विद्युत क्षेत्र परत संक्रमण अवरोध को दूर करने (मजबूत) करने में मदद करता है, क्योंकि यहां इलेक्ट्रॉन अल्पसंख्यक वाहक हैं। जैसे-जैसे आधार धारा बढ़ेगी, उत्सर्जक-आधार जंक्शन अधिक खुलेगा और अधिक इलेक्ट्रॉन उत्सर्जक से संग्राहक तक फिसलने में सक्षम होंगे। कलेक्टर करंट बेस करंट के समानुपाती होता है और बाद वाले (नियंत्रण) में एक छोटे से बदलाव के साथ, कलेक्टर करंट में महत्वपूर्ण परिवर्तन होता है। इस प्रकार द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर में सिग्नल प्रवर्धन होता है।

चित्र 6 - ट्रांजिस्टर का सक्रिय मोड

चित्र देख तुम समझा सकते होट्रांजिस्टर के संचालन का सिद्धांत थोड़ा आसान. कल्पना कीजिए कि केई एक पानी का पाइप है और बी एक नल है जिसके साथ आप पानी के प्रवाह को नियंत्रित कर सकते हैं। यानी, आप आधार पर जितना अधिक करंट लगाएंगे, आपको आउटपुट उतना ही अधिक मिलेगा।

आधार में पुनर्संयोजन के दौरान होने वाले नुकसान को छोड़कर, कलेक्टर करंट का मान लगभग उत्सर्जक करंट के बराबर होता है, जो बेस करंट बनाता है, इसलिए सूत्र मान्य है:

І ई = І बी + І के।

ट्रांजिस्टर के मुख्य पैरामीटर:

करंट गेन कलेक्टर करंट और बेस करंट के प्रभावी मूल्य का अनुपात है।

इनपुट प्रतिरोध - ओम के नियम का पालन करते हुए, यह उत्सर्जक-बेस वोल्टेज के अनुपात के बराबर होगायू ईबी करंट को नियंत्रित करने के लिएमैं बी.

वोल्टेज प्रवर्धन कारक - पैरामीटर आउटपुट वोल्टेज के अनुपात से पाया जाता हैयू बीई इनपुट करने के लिए यू ईसी।

आवृत्ति प्रतिक्रिया इनपुट सिग्नल की एक निश्चित कट-ऑफ आवृत्ति तक संचालित करने के लिए ट्रांजिस्टर की क्षमता का वर्णन करती है। सीमित आवृत्ति को पार करने के बाद, ट्रांजिस्टर में भौतिक प्रक्रियाओं को घटित होने का समय नहीं मिलेगा और इसकी प्रवर्धन क्षमताएं शून्य हो जाएंगी।

द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर के लिए स्विचिंग सर्किट

ट्रांजिस्टर को जोड़ने के लिए हमें इसके केवल तीन आउटपुट (इलेक्ट्रोड) ही उपलब्ध होते हैं। इसलिए, इसके सामान्य संचालन के लिए दो बिजली आपूर्ति की आवश्यकता होती है। एक ट्रांजिस्टर इलेक्ट्रोड एक ही समय में दो स्रोतों से जुड़ेगा। इसलिए, द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर के लिए 3 कनेक्शन योजनाएं हैं: OE - एक सामान्य उत्सर्जक के साथ, OB - एक सामान्य आधार, OK - एक सामान्य संग्राहक के साथ। प्रत्येक के फायदे और नुकसान दोनों हैं, एप्लिकेशन और आवश्यक विशेषताओं के आधार पर कनेक्शन का चुनाव किया जाता है।

एक सामान्य उत्सर्जक (सीई) के साथ स्विचिंग सर्किट को क्रमशः वर्तमान और वोल्टेज और शक्ति के सबसे बड़े प्रवर्धन की विशेषता है। इस कनेक्शन के साथ, आउटपुट एसी वोल्टेज को इनपुट के सापेक्ष 180 विद्युत डिग्री पर स्थानांतरित किया जाता है। मुख्य नुकसान कम आवृत्ति प्रतिक्रिया है, यानी, कटऑफ आवृत्ति का कम मूल्य, जो उच्च आवृत्ति इनपुट सिग्नल के साथ उपयोग करना असंभव बनाता है।

(ओबी) उत्कृष्ट आवृत्ति प्रतिक्रिया प्रदान करता है। लेकिन यह OE की तरह इतना बड़ा वोल्टेज सिग्नल प्रवर्धन नहीं देता है। और धारा प्रवर्धन बिल्कुल भी नहीं होता है, इसलिए इस सर्किट को अक्सर धारा अनुयायी कहा जाता है, क्योंकि इसमें धारा स्थिरीकरण का गुण होता है।

कॉमन-कलेक्टर (CC) सर्किट में OE सर्किट के समान ही करंट गेन होता है, लेकिन वोल्टेज गेन लगभग 1 (थोड़ा कम) होता है। इस वायरिंग आरेख के लिए वोल्टेज ऑफसेट विशिष्ट नहीं है। मैं इसे एमिटर फॉलोअर भी कहता हूं, क्योंकि आउटपुट वोल्टेज (यू ईबी ) इनपुट वोल्टेज के अनुरूप है।

ट्रांजिस्टर का अनुप्रयोग:

प्रवर्धक सर्किट;

सिग्नल जनरेटर;

इलेक्ट्रॉनिक चाबियाँ.