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एक ट्रांजिस्टर कैसे काम करता है?
ट्रांजिस्टर का आविष्कार 1947 में विलियम शॉक्ले द्वारा किया गया था। ट्रांजिस्टर एक तीन-टर्मिनल अर्धचालक उपकरण है जिसका उपयोग अनुप्रयोगों को स्विच करने, कमजोर संकेतों के प्रवर्धन के लिए किया जा सकता है और हजारों और लाखों ट्रांजिस्टर एक दूसरे से जुड़े होते हैं और एक छोटे एकीकृत सर्किट में एम्बेडेड होते हैं। चिप, जो कंप्यूटर की मेमोरी बनाती है।
द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर प्रकार
ट्रांजिस्टर क्या है?
ट्रांजिस्टर एक अर्धचालक उपकरण है जो सिग्नल एम्पलीफायर या सॉलिड-स्टेट स्विच के रूप में कार्य कर सकता है। ट्रांजिस्टर को दो पीएन जंक्शनों के रूप में माना जा सकता है जो एक के पीछे एक रखे जाते हैं।
संरचना में कलेक्टर और उत्सर्जक के दो बाहरी क्षेत्रों के बीच बहुत छोटे आधार क्षेत्र के साथ दो पीएन जंक्शन हैं। ट्रांजिस्टर के तीन मुख्य वर्गीकरण हैं जिनमें से प्रत्येक के अपने प्रतीक, विशेषताएँ, डिज़ाइन पैरामीटर और अनुप्रयोग हैं।
द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर
BJT को करंट चालित उपकरण माना जाता है और इसमें अपेक्षाकृत कम इनपुट प्रतिबाधा होती है। वे एनपीएन या पीएनपी प्रकार के रूप में उपलब्ध हैं। पदनाम ट्रांजिस्टर बनाने के लिए उपयोग की जाने वाली अर्धचालक सामग्री की ध्रुवीयता का वर्णन करता है।
ट्रांजिस्टर के प्रतीक में दिखाया गया तीर की दिशा इसके माध्यम से विद्युत धारा की दिशा को इंगित करती है। इस प्रकार, एनपीएन प्रकार में, धारा उत्सर्जक टर्मिनल से निकलती है। जबकि पीएनपी में करंट एमिटर में चला जाता है।
क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर
एफईटी को वोल्टेज चालित उपकरणों के रूप में जाना जाता है जिनमें उच्च इनपुट प्रतिबाधा होती है। फील्ड इफेक्ट ट्रांजिस्टर को आगे दो समूहों में उप-वर्गीकृत किया गया है, जंक्शन फील्ड इफेक्ट ट्रांजिस्टर (JFET) और मेटल ऑक्साइड सेमीकंडक्टर फील्ड इफेक्ट ट्रांजिस्टर (MOSFET)।
क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर
उपरोक्त JFET के समान, सिवाय इसके कि इनपुट वोल्टेज ट्रांजिस्टर से कैपेसिटिव युग्मित है। डिवाइस में कम पावर ड्रेन है लेकिन स्थैतिक डिस्चार्ज से यह आसानी से क्षतिग्रस्त हो जाता है।
एमओएसएफईटी (एनएमओएस और पीएमओएस)
IGBT नवीनतम ट्रांजिस्टर विकास है। यह एक हाइब्रिड डिवाइस है जो कैपेसिटिव कपल्ड के साथ BJT और उच्च प्रतिबाधा इनपुट के साथ NMOS/PMOS डिवाइस दोनों की विशेषताओं को जोड़ती है।
इंसुलेटेड गेट बाइपोलर ट्रांजिस्टर (आईजीबीटी)
इस लेख में, हम द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर के कामकाज पर चर्चा करेंगे BJT एक एमिटर, एक कलेक्टर और एक बेस लीड के साथ एक तीन-लीड डिवाइस है। मूलतः, BJT एक विद्युत चालित उपकरण है। BJT के भीतर दो PN जंक्शन मौजूद होते हैं।
एक पीएन जंक्शन उत्सर्जक और आधार क्षेत्र के बीच मौजूद है, दूसरा कलेक्टर और आधार क्षेत्र के बीच मौजूद है। एमिटर-टू-बेस (माइक्रो एम्प्स में मापा गया बेस करंट) की थोड़ी मात्रा, एमिटर से कलेक्टर तक डिवाइस के माध्यम से एक उचित रूप से बड़े करंट प्रवाह को नियंत्रित कर सकती है (कलेक्टर करंट मिलिएम्प्स में मापा जाता है)।
द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर अपनी ध्रुवीयताओं के संबंध में पूरक प्रकृति में उपलब्ध हैं। एनपीएन में एन-टाइप सेमीकंडक्टर सामग्री का एक उत्सर्जक और संग्राहक होता है और आधार सामग्री पी-टाइप सेमीकंडक्टर सामग्री होती है। पीएनपी में इन ध्रुवताओं को यहां उलट दिया गया है, उत्सर्जक और संग्राहक पी-प्रकार अर्धचालक सामग्री हैं और आधार एन-प्रकार की सामग्री है।
एनपीएन और पीएनपी ट्रांजिस्टर के कार्य अनिवार्य रूप से समान हैं, लेकिन प्रत्येक प्रकार के लिए बिजली आपूर्ति ध्रुवताएं उलट हैं। इन दो प्रकारों के बीच एकमात्र बड़ा अंतर यह है कि एनपीएन ट्रांजिस्टर में पीएनपी ट्रांजिस्टर की तुलना में उच्च आवृत्ति प्रतिक्रिया होती है (क्योंकि इलेक्ट्रॉन का प्रवाह छेद प्रवाह से तेज होता है)। इसलिए, उच्च-आवृत्ति अनुप्रयोगों में, एनपीएन ट्रांजिस्टर का उपयोग किया जाता है।
सामान्य BJT ऑपरेशन में, बेस-एमिटर जंक्शन फॉरवर्ड बायस्ड होता है और बेस-कलेक्टर जंक्शन रिवर्स बायस्ड होता है। जब बेस-एमिटर जंक्शन से करंट प्रवाहित होता है, तो कलेक्टर सर्किट में भी करंट प्रवाहित होता है। यह बेस सर्किट में मौजूद सर्किट से बड़ा और आनुपातिक है।
यह कैसे होता है यह समझाने के लिए, एनपीएन ट्रांजिस्टर का उदाहरण लिया जाता है। पीएनपी ट्रांजिस्टर के लिए समान सिद्धांतों का उपयोग किया जाता है, सिवाय इसके कि वर्तमान वाहक इलेक्ट्रॉनों के बजाय छेद है और वोल्टेज उलट जाते हैं।
एनपीएन डिवाइस का उत्सर्जक एन-प्रकार की सामग्री से बना है, इसलिए अधिकांश वाहक इलेक्ट्रॉन हैं। जब बेस-एमिटर जंक्शन आगे की ओर पक्षपाती होता है तो इलेक्ट्रॉन एन-प्रकार क्षेत्र से पी-प्रकार क्षेत्र की ओर बढ़ते हैं और छेद एन-प्रकार क्षेत्र की ओर बढ़ते हैं।
जब वे एक-दूसरे तक पहुंचते हैं तो वे संयोजित होते हैं जिससे जंक्शन पर धारा प्रवाहित होती है। जब जंक्शन रिवर्स बायस्ड होता है तो छेद और इलेक्ट्रॉन जंक्शन से दूर चले जाते हैं, अब दोनों क्षेत्रों के बीच एक कमी क्षेत्र बन जाता है और कोई करंट प्रवाहित नहीं होता है।
जब आधार और उत्सर्जक के बीच धारा प्रवाहित होती है, तो इलेक्ट्रॉन उत्सर्जक को छोड़ देते हैं और आधार में प्रवाहित होते हैं, जैसा कि उपरोक्त चित्र में दिखाया गया है। आम तौर पर, जब इलेक्ट्रॉन क्षय क्षेत्र में पहुंचते हैं तो वे संयोजित हो जाते हैं।
बीजेटी एनपीएन ट्रांजिस्टर बायसिंग सर्किट
इस तरह, वे प्रभावी रूप से रिवर्स बायस्ड जंक्शन में प्रवाहित होने में सक्षम होते हैं, और कलेक्टर सर्किट में करंट प्रवाहित होता है।
यह पाया गया है कि संग्राहक धारा, आधार धारा की तुलना में काफी अधिक है और चूँकि छिद्रों के साथ संयोजन करने वाले इलेक्ट्रॉनों का अनुपात समान रहता है, इसलिए संग्राहक धारा हमेशा आधार धारा के समानुपाती होती है।
आधार और संग्राहक धारा के अनुपात को ग्रीक प्रतीक β दिया गया है। आमतौर पर एक छोटे सिग्नल ट्रांजिस्टर के लिए अनुपात β 50 और 500 के बीच हो सकता है।
इसका मतलब यह है कि कलेक्टर करंट बेस रीजन करंट से 50 से 500 गुना अधिक होगा। उच्च शक्ति ट्रांजिस्टर के लिए, β का मान छोटा होने की संभावना है, 20 के आंकड़े असामान्य नहीं हैं।
ट्रांजिस्टर अनुप्रयोग
1. ट्रांजिस्टर के सबसे आम अनुप्रयोगों में एनालॉग और डिजिटल स्विच, पावर रेगुलेटर, मल्टी-वाइब्रेटर, विभिन्न सिग्नल जनरेटर, सिग्नल एम्पलीफायर और उपकरण नियंत्रक शामिल हैं।
2. ट्रांजिस्टर एकीकृत सर्किट और सबसे आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स के बुनियादी निर्माण खंड हैं।
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