रिवर्स कलेक्टर करंट। आइए एक साथ ट्रांजिस्टर के सिद्धांतों को समझते हैं

सेमीकंडक्टर डिवाइस ट्रांजिस्टर का नाम दो शब्दों से बना है: ट्रांसफर - ट्रांसफर+ 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। एक ट्रांजिस्टर को कभी-कभी अर्धचालक ट्रायोड भी कहा जाता है।

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

एक 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, जिसके वाहक इलेक्ट्रॉन होते हैं (एन - "नकारात्मक") और छेद (पी - "सकारात्मक") ”), यानी दो प्रकार के वाहक, इसलिए "द्वि" नाम के उपसर्ग का निर्माण - दो।

परत प्रत्यावर्तन के प्रकार में ट्रांजिस्टर भिन्न होते हैं:

पी एन पी -ट्रांजिस्टर (प्रत्यक्ष चालन);

एनपीएन- ट्रांजिस्टर (रिवर्स कंडक्शन)।

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

चित्र 1 - एक द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर का उपकरण

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

चित्र 2 - द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर का पदनाम

ऊपर चित्र 1 में, संग्राहक और उत्सर्जक के बीच का अंतर दिखाई नहीं दे रहा है। यदि आप किसी खंड में ट्रांजिस्टर के सरलीकृत निरूपण को देखते हैं, तो आप देख सकते हैं कि क्षेत्रफलपी - एन संग्राहक जंक्शन उत्सर्जक से बड़ा होता है।

चित्र 3 - खंड में ट्रांजिस्टर

आधार कम चालकता वाले अर्धचालक से बना होता है, अर्थात सामग्री का प्रतिरोध अधिक होता है। एक ट्रांजिस्टर प्रभाव की संभावना के लिए एक पतली आधार परत एक शर्त है। संपर्क क्षेत्र के बाद सेपी - एन चूंकि कलेक्टर और एमिटर के जंक्शन अलग-अलग हैं, इसलिए 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)।

चित्रा 4 - एक द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर की इनपुट वर्तमान-वोल्टेज विशेषता

आउटपुट I-V विशेषता कलेक्टर करंट की निर्भरता है (मैं कू ) कलेक्टर-एमिटर वोल्टेज पर (यू केई)।

चित्र 5 - ट्रांजिस्टर का आउटपुट IV

द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर के संचालन के सिद्धांत को माना जाता हैएनपीएन प्रकार, पीएनपी के लिए इसी तरह, केवल छिद्रों को माना जाता है, इलेक्ट्रॉनों को नहीं।ट्रांजिस्टर में दो p-n 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 पर 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 के पास बेस-कलेक्टर जंक्शन पर जाने का समय होता है। विद्युत क्षेत्रपरत संक्रमण बाधा को दूर करने (मजबूत) करने में मदद करता है, क्योंकि इलेक्ट्रॉन यहां मामूली वाहक हैं। जैसे-जैसे बेस करंट बढ़ता है, एमिटर-बेस जंक्शन अधिक खुल जाएगा और अधिक से अधिक इलेक्ट्रॉन एमिटर से कलेक्टर तक खिसक सकेंगे। कलेक्टर करंट बेस करंट के समानुपाती होता है और उत्तरार्द्ध (नियंत्रण) में एक छोटे से बदलाव के साथ, कलेक्टर वर्तमानउल्लेखनीय रूप से बदल रहा है। इस प्रकार एक द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर में संकेत प्रवर्धन होता है।

चित्र 6 - ट्रांजिस्टर का सक्रिय मोड

तस्वीर को देखकर आप समझा सकते हैंट्रांजिस्टर के संचालन का सिद्धांत थोड़ा आसान। कल्पना कीजिए कि सीई है पानी का पाइप, और B एक नल है जिससे आप पानी के प्रवाह को नियंत्रित कर सकते हैं। यानी, थान अधिक वर्तमानआप आधार पर जमा करते हैं, जितना अधिक आप बाहर निकलने पर प्राप्त करते हैं।

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

ई \u003d बी + के।

ट्रांजिस्टर के मुख्य पैरामीटर:

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

इनपुट प्रतिरोध - ओम के नियम का पालन करते हुए, यह एमिटर-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 ईसी इनपुट यू बीई।

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

द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर के लिए स्विचिंग सर्किट

ट्रांजिस्टर को जोड़ने के लिए हमें इसके केवल तीन आउटपुट (इलेक्ट्रोड) मिलते 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। प्रत्येक के पास फायदे और नुकसान दोनों हैं, आवेदन और आवश्यक विशेषताओं के आधार पर कनेक्शन का चुनाव करते हैं।

एक सामान्य एमिटर (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 इनपुट के सापेक्ष 180 विद्युत डिग्री से स्थानांतरित हो 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 के साथ इतना बड़ा वोल्टेज सिग्नल एम्पलीफिकेशन नहीं देता है। और वर्तमान प्रवर्धन बिल्कुल नहीं होता है, इसलिए यह योजनाअक्सर एक वर्तमान अनुयायी कहा जाता है क्योंकि इसमें वर्तमान स्थिरीकरण की संपत्ति होती है।

आम कलेक्टर (सीसी) सर्किट में ओई सर्किट के समान ही वर्तमान लाभ होता है, लेकिन वोल्टेज लाभ लगभग 1 (थोड़ा कम) होता है। इस वायरिंग आरेख के लिए वोल्टेज ऑफ़सेट विशिष्ट नहीं है। मैं इसे एमिटर फॉलोअर भी कहता हूं, क्योंकि आउटपुट वोल्टेज (यू ईबी ) इनपुट वोल्टेज के अनुरूप।

ट्रांजिस्टर का अनुप्रयोग:

प्रवर्धक सर्किट;

सिग्नल जनरेटर;

इलेक्ट्रॉनिक कुंजी।

विषय 4. द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर

4.1 डिजाइन और संचालन का सिद्धांत

एक द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर एक अर्धचालक उपकरण है जिसमें वैकल्पिक प्रकार की विद्युत चालकता के साथ तीन क्षेत्र होते हैं और शक्ति प्रवर्धन के लिए उपयुक्त होते हैं।

वर्तमान में उत्पादित द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर को निम्नलिखित मानदंडों के अनुसार वर्गीकृत किया जा सकता है:

सामग्री के अनुसार: जर्मेनियम और सिलिकॉन;

क्षेत्रों की चालकता के प्रकार के अनुसार: p-n-p और n-p-n टाइप करें;

शक्ति द्वारा: निम्न (Pmax £ 0.3W), मध्यम (Pmax £ 1.5W) और उच्च शक्ति (Pmax> 1.5W);

आवृत्ति द्वारा: कम आवृत्ति, मध्य आवृत्ति, उच्च आवृत्ति और माइक्रोवेव।

द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर में, वर्तमान दो प्रकार के आवेश वाहकों की गति से निर्धारित होता है: इलेक्ट्रॉन और छेद (या मूल और मामूली)। इसलिए उनका नाम - द्विध्रुवी।

वर्तमान में, केवल इन-प्लेन ट्रांजिस्टर वाले ट्रांजिस्टर का निर्माण और उपयोग किया जाता है। पी-एन-जंक्शनएम आई

एक प्लानर द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर का उपकरण अंजीर में योजनाबद्ध रूप से दिखाया गया है। 4.1.

यह जर्मेनियम या सिलिकॉन की एक प्लेट होती है, जिसमें अलग-अलग विद्युत चालकता वाले तीन क्षेत्र बनते हैं। ट्रांजिस्टर पर टाइप एन-पी-एनमध्य क्षेत्र में एक छेद होता है, और बाहरी क्षेत्रों में एक इलेक्ट्रॉनिक विद्युत चालकता होती है।

पी-एन-पी प्रकार के ट्रांजिस्टर में इलेक्ट्रॉनिक के साथ एक मध्य क्षेत्र और छेद विद्युत चालकता वाले चरम क्षेत्र होते हैं।

ट्रांजिस्टर के मध्य क्षेत्र को आधार कहा जाता है, एक चरम क्षेत्र उत्सर्जक है, दूसरा संग्राहक है। इस प्रकार, ट्रांजिस्टर में दो पी-एन-जंक्शन होते हैं: एमिटर - एमिटर और बेस के बीच और कलेक्टर - बेस और कलेक्टर के बीच। उत्सर्जक जंक्शन क्षेत्र कलेक्टर जंक्शन क्षेत्र से छोटा है।

एक एमिटर एक ट्रांजिस्टर का एक क्षेत्र है जिसका उद्देश्य चार्ज कैरियर्स को बेस में इंजेक्ट करना है। संग्राहक एक ऐसा क्षेत्र है जिसका उद्देश्य आधार से आवेश वाहकों को निकालना है। आधार वह क्षेत्र है जिसमें इस क्षेत्र के लिए मामूली चार्ज वाहक उत्सर्जक द्वारा इंजेक्ट किए जाते हैं।

उत्सर्जक में बहुसंख्यक आवेश वाहकों की सांद्रता आधार में बहुसंख्यक आवेश वाहकों की सांद्रता से कई गुना अधिक होती है, और संग्राहक में उनकी सांद्रता उत्सर्जक में सांद्रता से कुछ कम होती है। इसलिए, उत्सर्जक चालकता आधार चालकता से अधिक परिमाण के कई क्रम हैं, और संग्राहक चालकता उत्सर्जक चालकता से थोड़ी कम है।

आधार, उत्सर्जक और संग्राहक से निष्कर्ष निकाले जाते हैं। इनपुट और आउटपुट सर्किट के लिए कौन सा निष्कर्ष आम है, इसके आधार पर तीन ट्रांजिस्टर स्विचिंग सर्किट होते हैं: एक सामान्य आधार (ओबी), एक आम एमिटर (ओई), एक आम कलेक्टर (ओके) के साथ।

ट्रांजिस्टर के संचालन को नियंत्रित करने के लिए इनपुट, या नियंत्रण, सर्किट का उपयोग किया जाता है। आउटपुट, या नियंत्रित, सर्किट में, बढ़ाया दोलन प्राप्त होते हैं। प्रवर्धित दोलनों का स्रोत इनपुट सर्किट से जुड़ा होता है, और लोड आउटपुट सर्किट से जुड़ा होता है।

एक सामान्य बेस सर्किट (चित्र। 4.2) के अनुसार जुड़े पी-एन-पी-प्रकार ट्रांजिस्टर के उदाहरण का उपयोग करके एक ट्रांजिस्टर के संचालन के सिद्धांत पर विचार करें।

चित्र 4.2 - द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर के संचालन का सिद्धांत (पी-एन-पी-प्रकार)

दो शक्ति स्रोतों ईई और एक के बाहरी वोल्टेज ट्रांजिस्टर से इस तरह से जुड़े हुए हैं कि एमिटर जंक्शन पी 1 आगे की दिशा (आगे वोल्टेज) में पक्षपाती है, और कलेक्टर जंक्शन पी 2 विपरीत दिशा में पक्षपाती है (रिवर्स वोल्टेज) )

यदि कलेक्टर जंक्शन पर एक रिवर्स वोल्टेज लगाया जाता है, और एमिटर सर्किट खुला होता है, तो कलेक्टर सर्किट में एक छोटा रिवर्स करंट इको (माइक्रोएम्पियर की इकाइयाँ) प्रवाहित होता है। यह करंट एक रिवर्स वोल्टेज की क्रिया के तहत उत्पन्न होता है और कलेक्टर जंक्शन के माध्यम से बेस होल और कलेक्टर इलेक्ट्रॉनों के अल्पसंख्यक चार्ज वाहक के दिशात्मक आंदोलन द्वारा बनाया जाता है। सर्किट के माध्यम से रिवर्स करंट प्रवाहित होता है: +एक, बेस-कलेक्टर, -एक। कलेक्टर रिवर्स करंट का परिमाण कलेक्टर वोल्टेज पर निर्भर नहीं करता है, बल्कि सेमीकंडक्टर के तापमान पर निर्भर करता है।

जब एक निरंतर वोल्टेज ईई को आगे की दिशा में एमिटर सर्किट से जोड़ा जाता है, तो एमिटर जंक्शन का संभावित अवरोध कम हो जाता है। आधार में छिद्रों का इंजेक्शन (इंजेक्शन) शुरू होता है।

ट्रांजिस्टर पर लगाया जाने वाला बाहरी वोल्टेज मुख्य रूप से P1 और P2 जंक्शनों पर लागू होता है, क्योंकि वे महान प्रतिरोधआधार, उत्सर्जक और संग्राहक क्षेत्रों के प्रतिरोध की तुलना में। इसलिए, आधार में अंतःक्षेपित छिद्र विसरण के माध्यम से उसमें गति करते हैं। इस मामले में, छेद आधार इलेक्ट्रॉनों के साथ पुनर्संयोजन करते हैं। चूंकि आधार में वाहकों की सांद्रता उत्सर्जक की तुलना में बहुत कम होती है, इसलिए बहुत कम छिद्र पुनर्संयोजित होते हैं। एक छोटी आधार मोटाई के साथ, लगभग सभी छेद P2 कलेक्टर जंक्शन तक पहुंच जाएंगे। पुनर्संयोजित इलेक्ट्रॉनों को शक्ति स्रोत एक से इलेक्ट्रॉनों द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। आधार में इलेक्ट्रॉनों के साथ पुनर्संयोजन करने वाले छिद्र आधार धारा आईबी बनाते हैं।

रिवर्स वोल्टेज एक की कार्रवाई के तहत, कलेक्टर जंक्शन की संभावित बाधा बढ़ जाती है, और जंक्शन पी 2 की मोटाई बढ़ जाती है। लेकिन कलेक्टर जंक्शन का संभावित अवरोध छिद्रों को इससे गुजरने से नहीं रोकता है। कलेक्टर जंक्शन के क्षेत्र में प्रवेश करने वाले छेद कलेक्टर वोल्टेज द्वारा जंक्शन पर बनाए गए एक मजबूत त्वरित क्षेत्र में आते हैं और कलेक्टर द्वारा निकाले जाते हैं (खींचे जाते हैं), एक कलेक्टर वर्तमान इक बनाते हैं। कलेक्टर करंट सर्किट के माध्यम से बहता है: + एक, बेस-कलेक्टर, -एक।

इस प्रकार, ट्रांजिस्टर में तीन धाराएँ प्रवाहित होती हैं: एमिटर, कलेक्टर और बेस की धारा।

तार में, जो आधार का आउटपुट है, उत्सर्जक और संग्राहक धाराएं विपरीत दिशा में निर्देशित होती हैं। इसलिए, बेस करंट एमिटर और कलेक्टर धाराओं के बीच के अंतर के बराबर है: IB \u003d IE - IK।

एक एन-पी-एन-प्रकार ट्रांजिस्टर में भौतिक प्रक्रियाएं उसी तरह आगे बढ़ती हैं जैसे पी-एन-पी प्रकार ट्रांजिस्टर में प्रक्रियाएं।

कुल उत्सर्जक धारा IE, उत्सर्जक द्वारा अंतःक्षेपित मुख्य आवेश वाहकों की संख्या से निर्धारित होती है। इन आवेश वाहकों का मुख्य भाग संग्राहक तक पहुँचकर संग्राहक धारा Ik बनाता है। आवेश वाहकों का एक नगण्य भाग आधार में पुनर्संयोजन में अंतःक्षेपित होता है, जिससे एक आधार धारा आईबी बनती है। इसलिए, उत्सर्जक धारा को आधार और संग्राहक धाराओं में विभाजित किया जाएगा, अर्थात। आईई \u003d आईबी + आईके।

एमिटर करंट इनपुट करंट है, कलेक्टर करंट आउटपुट है। आउटपुट करंट इनपुट का एक हिस्सा है, यानी।

(4.1)

जहां ओबी सर्किट के लिए वर्तमान स्थानांतरण गुणांक है;

चूंकि आउटपुट करंट इनपुट करंट से कम है, गुणांक a<1. Он показывает, какая часть инжектированных в базу носителей заряда достигает коллектора. Обычно величина a составляет 0,95¸0,995.

एक सामान्य एमिटर सर्किट में, आउटपुट करंट कलेक्टर करंट होता है और इनपुट करंट बेस करंट होता है। ओई सर्किट के लिए वर्तमान लाभ:

(4.2) (4.3)

नतीजतन, ओई सर्किट के लिए वर्तमान लाभ दसियों इकाइयाँ हैं।

ट्रांजिस्टर का आउटपुट करंट इनपुट करंट पर निर्भर करता है। इसलिए, एक ट्रांजिस्टर एक वर्तमान-नियंत्रित उपकरण है।

एमिटर जंक्शन वोल्टेज में बदलाव के कारण एमिटर करंट में परिवर्तन पूरी तरह से कलेक्टर सर्किट में स्थानांतरित हो जाता है, जिससे कलेक्टर करंट में बदलाव होता है। और तबसे कलेक्टर शक्ति स्रोत एक का वोल्टेज एमिटर ईई की तुलना में बहुत अधिक है, तो कलेक्टर सर्किट पीके में खपत बिजली एमिटर सर्किट रे में शक्ति से काफी अधिक होगी। इस प्रकार, ट्रांजिस्टर के कलेक्टर सर्किट में एक बड़ी शक्ति को एमिटर सर्किट में खर्च की गई कम शक्ति के साथ नियंत्रित करना संभव है, अर्थात। शक्ति में वृद्धि होती है।

4.2 द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर पर स्विच करने की योजनाएँ

ट्रांजिस्टर विद्युत परिपथ से इस प्रकार जुड़ा होता है कि इसका एक टर्मिनल (इलेक्ट्रोड) इनपुट होता है, दूसरा आउटपुट होता है, और तीसरा इनपुट और आउटपुट सर्किट के लिए सामान्य होता है। किस इलेक्ट्रोड के आधार पर सामान्य है, तीन ट्रांजिस्टर स्विचिंग सर्किट हैं: ओबी, ओई और ओके। पी-एन-पी ट्रांजिस्टर के लिए ये सर्किट अंजीर में दिखाए गए हैं। 4.3. एक एन-पी-एन ट्रांजिस्टर के लिए, स्विचिंग सर्किट में केवल वोल्टेज की ध्रुवीयता और धाराओं की दिशा बदल जाती है। किसी भी ट्रांजिस्टर स्विचिंग सर्किट (सक्रिय मोड में) के लिए, बिजली की आपूर्ति पर स्विच करने की ध्रुवीयता को चुना जाना चाहिए ताकि एमिटर जंक्शन आगे की दिशा में चालू हो, और कलेक्टर जंक्शन विपरीत दिशा में चालू हो।

चित्र 4.3 - द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर पर स्विच करने की योजनाएँ: a) के बारे में; बी) ओई; ग) ठीक है

4.3 द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर की स्थिर विशेषताएं

ट्रांजिस्टर के संचालन का स्थिर मोड वह मोड है जब आउटपुट सर्किट में कोई लोड नहीं होता है।

ट्रांजिस्टर की स्थिर विशेषताओं को इनपुट सर्किट (इनपुट वीएसी) और आउटपुट सर्किट (आउटपुट वीएसी) के वोल्टेज और करंट की ग्राफिक रूप से व्यक्त निर्भरता कहा जाता है। विशेषताओं का प्रकार ट्रांजिस्टर के चालू होने के तरीके पर निर्भर करता है।

4.3.1 ओबी सर्किट के अनुसार जुड़े ट्रांजिस्टर के लक्षण

IE \u003d f (UEB) UKB \u003d const (चित्र। 4.4, a) के साथ।

आईके \u003d एफ (यूकेबी) आईई \u003d कॉन्स (छवि। 4.4, बी) के साथ।

चित्र 4.4 - ओबी सर्किट के अनुसार जुड़े द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर की स्थिर विशेषताएं

आउटपुट I-V विशेषताओं में तीन विशिष्ट क्षेत्र हैं: 1 - यूकेबी पर इक की मजबूत निर्भरता (नॉनलाइनियर प्रारंभिक क्षेत्र); 2 - यूकेबी (रैखिक क्षेत्र) पर इक की कमजोर निर्भरता; 3 - कलेक्टर जंक्शन का टूटना।

क्षेत्र 2 में विशेषताओं की एक विशेषता बढ़ती वोल्टेज यूकेबी के साथ उनकी मामूली वृद्धि है।

4.3.2 OE योजना के अनुसार जुड़े ट्रांजिस्टर के लक्षण:

इनपुट विशेषता निर्भरता है:

यूकेई \u003d कॉन्स्ट (चित्र। 4.5, बी) के साथ आईबी \u003d एफ (यूबीई)।

आउटपुट विशेषता निर्भरता है:

IK \u003d f (UKE) IB \u003d const (चित्र। 4.5, a) के साथ।

चित्र 4.5 - OE सर्किट के अनुसार जुड़े द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर की स्थिर विशेषताएं

OE सर्किट में ट्रांजिस्टर करंट गेन प्रदान करता है। ओई सर्किट में वर्तमान लाभ:

यदि ट्रांजिस्टर के लिए गुणांक a = 0.9¸0.99 है, तो गुणांक b = 9¸99 है। ओई सर्किट के अनुसार ट्रांजिस्टर को चालू करने का यह सबसे महत्वपूर्ण लाभ है, जो विशेष रूप से, ओबी सर्किट की तुलना में इस स्विचिंग सर्किट के व्यापक व्यावहारिक अनुप्रयोग को निर्धारित करता है।

ट्रांजिस्टर के संचालन के सिद्धांत से, यह ज्ञात है कि दो वर्तमान घटक बेस टर्मिनल (चित्र। 4.6) के माध्यम से विपरीत दिशा में प्रवाहित होते हैं: कलेक्टर जंक्शन IKO का रिवर्स करंट और एमिटर करंट का हिस्सा (1 - a) अर्थात। इस संबंध में, बेस करंट (IB = 0) का शून्य मान धाराओं के संकेतित घटकों की समानता से निर्धारित होता है, अर्थात। (1 - ए)आईई = आईकेओ। शून्य इनपुट करंट एमिटर करंट IE=IKO/(1−a)=(1+b)IKO और कलेक्टर करंट से मेल खाता है

. दूसरे शब्दों में, शून्य बेस करंट (IB \u003d 0) पर, OE सर्किट में ट्रांजिस्टर से एक करंट प्रवाहित होता है, जिसे प्रारंभिक या करंट IKO (E) कहा जाता है और (1 + b) IKO के बराबर होता है।

चित्र 4.6 - एक सामान्य उत्सर्जक (OE सर्किट) वाले ट्रांजिस्टर के लिए स्विचिंग सर्किट

4.4 बुनियादी पैरामीटर

द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर के साथ सर्किट के विश्लेषण और गणना के लिए, तथाकथित एच का उपयोग किया जाता है - ओई सर्किट के अनुसार जुड़े ट्रांजिस्टर के पैरामीटर।

OE सर्किट के अनुसार जुड़े ट्रांजिस्टर की विद्युत स्थिति को IB, IBE, IK, UKE मानों की विशेषता होती है।

एच - मापदंडों की प्रणाली में निम्नलिखित मात्राएँ शामिल हैं:

1. इनपुट प्रतिबाधा

h11 = DU1/DI1 के साथ U2 = const. (4.4)

एक प्रत्यावर्ती इनपुट धारा के ट्रांजिस्टर के प्रतिरोध का प्रतिनिधित्व करता है जिस पर आउटपुट पर शॉर्ट सर्किट होता है, अर्थात। आउटपुट एसी वोल्टेज की अनुपस्थिति में।

2. वोल्टेज प्रतिक्रिया अनुपात:

h12 = DU1/DU2 I1 = const के साथ। (4.5)

दिखाता है कि इनपुट एसी वोल्टेज का अनुपात ट्रांजिस्टर के इनपुट में फीडबैक के कारण किस अनुपात में प्रेषित होता है।

3. वर्तमान बल गुणांक (वर्तमान स्थानांतरण गुणांक):

h21 = DI2/DI1 U2 = const के साथ। (4.6)

ट्रांजिस्टर के एसी गेन को नो लोड मोड में दिखाता है।

4. आउटपुट चालकता:

h22 = DI2/DU2 I1 = const के साथ। (4.7)

ट्रांजिस्टर के आउटपुट टर्मिनलों के बीच एसी चालन का प्रतिनिधित्व करता है।

आउटपुट प्रतिरोध रूट = 1/h22।

एक सामान्य-एमिटर सर्किट के लिए, निम्नलिखित समीकरण धारण करते हैं:

(4.8)

कलेक्टर जंक्शन के अति ताप को रोकने के लिए, यह आवश्यक है कि कलेक्टर वर्तमान के पारित होने के दौरान उसमें जारी की गई शक्ति एक निश्चित अधिकतम मूल्य से अधिक न हो:

(4.9)

इसके अलावा, कलेक्टर वोल्टेज पर प्रतिबंध हैं:

और कलेक्टर वर्तमान:

4.5 द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर के ऑपरेटिंग मोड

ट्रांजिस्टर अपने जंक्शनों पर वोल्टेज के आधार पर तीन मोड में काम कर सकता है। सक्रिय मोड में काम करते समय, वोल्टेज एमिटर जंक्शन पर प्रत्यक्ष होता है, और कलेक्टर जंक्शन पर उल्टा होता है।

कटऑफ मोड, या ब्लॉकिंग, दोनों जंक्शनों पर एक रिवर्स वोल्टेज लागू करके प्राप्त किया जाता है (दोनों पी-एन-जंक्शन बंद हैं)।

यदि वोल्टेज दोनों जंक्शनों पर प्रत्यक्ष है (दोनों p-n- जंक्शन खुले हैं), तो ट्रांजिस्टर संतृप्ति मोड में काम करता है।

कटऑफ और संतृप्ति मोड में, लगभग कोई ट्रांजिस्टर नियंत्रण नहीं होता है। सक्रिय मोड में, इस तरह के नियंत्रण को सबसे कुशलता से किया जाता है, और ट्रांजिस्टर विद्युत सर्किट (प्रवर्धन, पीढ़ी, आदि) के एक सक्रिय तत्व के कार्य कर सकता है।

4.6 दायरा

द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर सार्वभौमिक उपयोग के लिए अर्धचालक उपकरण हैं और व्यापक रूप से विभिन्न एम्पलीफायरों, जनरेटर, पल्स और प्रमुख उपकरणों में उपयोग किए जाते हैं।

4.7 द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर पर सबसे सरल प्रवर्धन चरण

सबसे बड़ा अनुप्रयोग ट्रांजिस्टर स्विचिंग सर्किट द्वारा सामान्य एमिटर सर्किट (चित्र। 4.7) के अनुसार पाया जाता है।

सर्किट के मुख्य तत्व बिजली की आपूर्ति एक हैं, नियंत्रित तत्व ट्रांजिस्टर वीटी और रोकनेवाला आरके है। ये तत्व एम्पलीफाइंग स्टेज का मुख्य (आउटपुट) सर्किट बनाते हैं, जिसमें एक नियंत्रित करंट के प्रवाह के कारण सर्किट के आउटपुट पर एक एम्पलीफाइड अल्टरनेटिंग वोल्टेज बनाया जाता है।

शेष तत्व सहायक भूमिका निभाते हैं। संधारित्र सीपी अलग हो रहा है। इस संधारित्र की अनुपस्थिति में, विद्युत स्रोत एक से इनपुट सिग्नल स्रोत सर्किट में एक प्रत्यक्ष धारा बनाई जाएगी।

चित्र 4.7 - एक सामान्य उत्सर्जक सर्किट के अनुसार द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर पर सरलतम प्रवर्धन चरण की योजना

बेस सर्किट में शामिल रेसिस्टर आरबी, रेस्ट मोड में ट्रांजिस्टर के संचालन को सुनिश्चित करता है, अर्थात। इनपुट सिग्नल के अभाव में। शेष मोड शेष आधार वर्तमान आईबी »एक/आरबी द्वारा प्रदान किया जाता है।

रोकनेवाला आरके की मदद से, एक आउटपुट वोल्टेज बनाया जाता है, अर्थात। आरके बेस सर्किट द्वारा नियंत्रित उसमें करंट के प्रवाह के कारण आउटपुट सर्किट में एक बदलते वोल्टेज को बनाने का कार्य करता है।

प्रवर्धन चरण के संग्राहक परिपथ के लिए, विद्युत अवस्था का निम्नलिखित समीकरण लिखा जा सकता है:

एक \u003d उके + इकरक, (4.10)

यानी ट्रांजिस्टर के रेसिस्टर Rk और कलेक्टर-एमिटर वोल्टेज Uke में वोल्टेज ड्रॉप का योग हमेशा एक स्थिर मान के बराबर होता है - बिजली स्रोत E का EMF।

प्रवर्धन प्रक्रिया इनपुट द्वारा निर्दिष्ट कानून के अनुसार नियंत्रित तत्व (ट्रांजिस्टर) के प्रतिरोध में परिवर्तन के कारण आउटपुट सर्किट में एक वैकल्पिक वोल्टेज की ऊर्जा में एक निरंतर वोल्टेज स्रोत एक की ऊर्जा के रूपांतरण पर आधारित है। संकेत।

जब एम्पलीफाइंग स्टेज के इनपुट पर एक अल्टरनेटिंग वोल्टेज यून लगाया जाता है, तो ट्रांजिस्टर के बेस सर्किट में एक अल्टरनेटिंग करंट कंपोनेंट IB ~ बनाया जाता है, जिसका मतलब है कि बेस करंट बदल जाएगा। बेस करंट में बदलाव से कलेक्टर करंट (IK = bIB) के मूल्य में बदलाव होता है, और इसलिए प्रतिरोध Rk और Uke पर वोल्टेज के मूल्यों में बदलाव होता है। प्रवर्धन क्षमता इस तथ्य के कारण है कि कलेक्टर करंट के मूल्यों में परिवर्तन बेस करंट से b गुना अधिक है।

4.8 द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर के साथ विद्युत परिपथों की गणना

एम्पलीफाइंग स्टेज (चित्र 4.7) के कलेक्टर सर्किट के लिए, दूसरे किरचॉफ कानून के अनुसार, समीकरण (4.10) मान्य है।

कलेक्टर रेसिस्टर आरके की वोल्ट-एम्पीयर विशेषता रैखिक है, और ट्रांजिस्टर की वोल्ट-एम्पीयर विशेषताएँ ट्रांजिस्टर की नॉनलाइनियर कलेक्टर विशेषताएँ हैं (चित्र। 4.5, ए) ओई सर्किट के अनुसार जुड़ी हुई हैं।

इस तरह के एक गैर-रैखिक सर्किट की गणना, यानी आधार धाराओं आईबी के विभिन्न मूल्यों के लिए आईके, यूआरके और यूकेई का निर्धारण और प्रतिरोधी आरके के प्रतिरोध को ग्राफिक रूप से किया जा सकता है। ऐसा करने के लिए, कलेक्टर विशेषताओं (चित्र। 4.5, ए) के परिवार पर, एब्सिसा अक्ष वोल्ट पर बिंदु ईके से आकर्षित करना आवश्यक है - प्रतिरोधी आरके की वर्तमान विशेषता, जो समीकरण को संतुष्ट करती है:

उके \u003d एक - आरकेआईके। (4.11)

यह विशेषता दो बिंदुओं पर बनी है:

Uke = Ek पर Ik = 0 x-अक्ष पर और Ik = Ek/Rk Uke पर = 0 y-अक्ष पर। इस तरह से निर्मित कलेक्टर रेसिस्टर आरके के सीवीसी को लोड लाइन कहा जाता है। संग्राहक विशेषताओं के साथ इसके प्रतिच्छेदन बिंदु दिए गए प्रतिरोध Rk और आधार धारा IB के विभिन्न मूल्यों के लिए समीकरण (4.11) का एक चित्रमय समाधान देते हैं। इन बिंदुओं का उपयोग कलेक्टर वर्तमान इक को निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है, जो ट्रांजिस्टर और रोकनेवाला आरके के साथ-साथ वोल्टेज यूकेई और यूआरके के लिए समान है।

स्थिर IV विशेषताओं में से एक के साथ लोड लाइन के प्रतिच्छेदन बिंदु को ट्रांजिस्टर का ऑपरेटिंग बिंदु कहा जाता है। आईबी को बदलकर आप इसे लोड लाइन के साथ ले जा सकते हैं। इनपुट वेरिएबल सिग्नल की अनुपस्थिति में इस बिंदु की प्रारंभिक स्थिति को शेष बिंदु - 0 कहा जाता है।

ए) बी)

चित्र 4.8 - आउटपुट और इनपुट विशेषताओं का उपयोग करके ट्रांजिस्टर के ऑपरेटिंग मोड की ग्राफ-विश्लेषणात्मक गणना।

बाकी बिंदु (कार्य बिंदु) T0 वर्तमान IKP और वोल्टेज UKEP को बाकी मोड में निर्धारित करता है। इन मूल्यों से, आप ट्रांजिस्टर में जारी आरसीपी की शक्ति को बाकी मोड में पा सकते हैं, जो कि पीके अधिकतम की अधिकतम शक्ति से अधिक नहीं होनी चाहिए, जो ट्रांजिस्टर के मापदंडों में से एक है:

आरकेपी = आईकेपी × यूकेईपी £ आरके मैक्स। (4.12)

संदर्भ पुस्तकें आमतौर पर इनपुट विशेषताओं का एक परिवार प्रदान नहीं करती हैं, लेकिन केवल यूकेई = 0 और कुछ यूकेई> 0 के लिए विशेषताएँ प्रदान करती हैं।

1V से अधिक विभिन्न यूकेई के लिए इनपुट विशेषताएँ एक दूसरे के बहुत करीब हैं। इसलिए, संदर्भ पुस्तक से लिए गए यूकेई> 0 के लिए इनपुट विशेषता के अनुसार इनपुट धाराओं और वोल्टेज की गणना लगभग की जा सकती है।

आउटपुट ऑपरेटिंग विशेषता के अंक ए, टू और बी को इस वक्र में स्थानांतरित किया जाता है, और अंक ए 1, टी 1 और बी 1 प्राप्त होते हैं (चित्र। 4.8, बी)। संचालन बिंदु T1 निर्धारित करता है निरंतर दबावयूबीईपी आधार और एकदिश धाराआईबीपी बेस।

रोकनेवाला आरबी का प्रतिरोध (बाकी मोड में ट्रांजिस्टर के संचालन को सुनिश्चित करता है), जिसके माध्यम से स्रोत ईके से आधार को एक निरंतर वोल्टेज की आपूर्ति की जाएगी:

(4.13)

सक्रिय (एम्पलीफाइंग) मोड में, ट्रांजिस्टर To का शेष बिंदु लगभग AB लोड लाइन सेक्शन के मध्य में स्थित होता है, और ऑपरेटिंग पॉइंट AB सेक्शन से आगे नहीं जाता है।

हमने इस तरह के लेख का विश्लेषण किया है महत्वपूर्ण पैरामीटरबीटा के रूप में ट्रांजिस्टर (β) . लेकिन ट्रांजिस्टर में एक और दिलचस्प पैरामीटर है। अपने आप में, वह महत्वहीन है, लेकिन वह व्यापार कर सकता है! यह एक कंकड़ की तरह है जो एक एथलीट के स्नीकर्स में मिला है: यह छोटा लगता है, लेकिन यह दौड़ते समय असुविधा का कारण बनता है।

तो क्या इस "कंकड़" को ट्रांजिस्टर से रोकता है? चलो पता करते हैं...

जैसा कि हमें याद है, एक ट्रांजिस्टर में तीन अर्धचालक होते हैं। पी-एन जंक्शन, जिसे हम बेस-एमिटर कहते हैं उत्सर्जक जंक्शन, और संक्रमण जो बेस-कलेक्टर है कलेक्टर संक्रमण।

चूंकि इस मामले में हमारे पास है एनपीएन ट्रांजिस्टर, तो करंट कलेक्टर से एमिटर की ओर प्रवाहित होगा, बशर्ते कि हम इसमें 0.6 वोल्ट से अधिक का वोल्टेज लगाकर बेस को खोलें (ठीक है, ताकि ट्रांजिस्टर खुल जाए)।

मनोरंजन के लिए, चलो एक पतला-पतला चाकू लें और एमिटर को पी-एन जंक्शन के साथ काटें। हमें कुछ ऐसा मिलेगा:

विराम! क्या हमें डायोड मिला है? वह है। याद रखें, लेख करंट-वोल्टेज कैरेक्टरिस्टिक (CVC) में, हमने डायोड की I-V विशेषता पर विचार किया:

सीवीसी के दाईं ओर, हम देखते हैं कि कैसे ग्राफ की शाखा बहुत तेजी से ऊपर उठती है। इस मामले में, हमने डायोड पर एक निरंतर वोल्टेज को इस तरह से लागू किया, अर्थात डायोड का सीधा कनेक्शन।

डायोड ने स्वयं के माध्यम से एक विद्युत प्रवाह पारित किया। आपने और मैंने डायोड के डायरेक्ट और रिवर्स स्विचिंग के साथ भी प्रयोग किए। किसे याद नहीं, पढ़ सकते हैं।

लेकिन अगर आप ध्रुवता को उलट दें

तब डायोड करंट पास नहीं करेगा।हमें हमेशा से यही सिखाया गया है, और इसमें कुछ सच्चाई है, लेकिन ... हमारी दुनिया परिपूर्ण नहीं है)।

अर्धचालक परतों की व्यवस्था के आधार पर, ट्रांजिस्टरदो मुख्य प्रकार हैं - एनपीएन ट्रांजिस्टर और पीएनपी ट्रांजिस्टर।

एक पारंपरिक द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर के इलेक्ट्रोड को बेस, एमिटर और कलेक्टर कहा जाता है। कलेक्टर और एमिटर मुख्य सर्किट बनाते हैं विद्युत प्रवाहट्रांजिस्टर में, और आधार का उद्देश्य इस सर्किट में करंट की मात्रा को नियंत्रित करना है।

पर चिन्ह, प्रतीकट्रांजिस्टर एमिटर टर्मिनल एरो करंट की दिशा दिखाता है।

ट्रांजिस्टर कैसे काम करता है

ट्रांजिस्टर का बेस सर्किट कलेक्टर-एमिटर सर्किट में बहने वाली धारा को नियंत्रित करता है। छोटी सीमा के भीतर आधार पर लागू छोटे वोल्टेज को बदलकर, कलेक्टर-एमिटर सर्किट में करंट को काफी विस्तृत रेंज में बदलना संभव है।

योजनाबद्ध दिखा रहा है कि ट्रांजिस्टर कैसे काम करता है

आइए एक आरेख बनाते हैं जो स्पष्ट रूप से प्रदर्शित करता है ट्रांजिस्टर ऑपरेशन
और इसके समावेश का सिद्धांत। हमें NPN संरचना के साथ एक ट्रांजिस्टर की आवश्यकता है, उदाहरण के लिए 2N3094, एक चर या ट्रिमर रोकनेवाला, एक रोकनेवाला निरंतर प्रतिरोधऔर एक टॉर्च बल्ब। आरेख पर इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की रेटिंग दर्शाई गई है।

प्रतिरोध को बदलकर परिवर्ती अवरोधक R1, हम देखेंगे कि प्रकाश बल्ब H1 की चमक कैसे बदलती है।

इस सर्किट में फिक्स्ड रेसिस्टर R2 एक लिमिटर की भूमिका निभाता है, ट्रांजिस्टर के बेस को बहुत अधिक करंट से बचाता है जो उस समय उस पर लागू किया जा सकता है जब वेरिएबल रेसिस्टर का रेजिस्टेंस शून्य के करीब पहुंच जाता है। सीमित अवरोधक ट्रांजिस्टर को विफल होने से रोकता है।

अब आइए दीपक को कम-शक्ति वाली इलेक्ट्रिक मोटर से बदलने का प्रयास करें। चर रोकनेवाला की धुरी को घुमाकर, हम मोटर M1 की रोटेशन गति में एक सहज परिवर्तन देख सकते हैं।

ट्रांजिस्टर का उपयोग रोबोट सर्किट में सेंसर से संकेतों को बढ़ाने के लिए किया जाता है, मोटर्स को नियंत्रित करने के लिए, ट्रांजिस्टर का उपयोग तार्किक तत्वों को इकट्ठा करने के लिए किया जा सकता है जो तार्किक निषेध, तार्किक गुणन और तार्किक जोड़ के संचालन को लागू करते हैं। ट्रांजिस्टर लगभग सभी आधुनिक माइक्रो-सर्किट का आधार हैं।

ट्रांजिस्टर को दो बड़े उपसमूहों में बांटा गया है - द्विध्रुवी और क्षेत्र. वे आमतौर पर विद्युत संकेतों को बढ़ाने, उत्पन्न करने और परिवर्तित करने के लिए उपयोग किए जाते हैं। 1956 में, विलियम शॉक्ले, जॉन बार्डीन और वाल्टर ब्रैटन को द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर के आविष्कार के लिए भौतिकी में नोबेल पुरस्कार मिला।

द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर।

द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर एक अर्धचालक युक्ति है जिसमें दो पी-एन जंक्शन mi, जिसके तीन निष्कर्ष हैं। द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर का संचालन दोनों संकेतों (छेद और इलेक्ट्रॉनों) के आवेश वाहकों के उपयोग पर आधारित होता है, और इसके माध्यम से बहने वाली धारा को एक नियंत्रण धारा का उपयोग करके नियंत्रित किया जाता है।

द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर सबसे आम सक्रिय अर्धचालक उपकरण है।

ट्रांजिस्टर डिवाइस।द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर में मूल रूप से तीन अर्धचालक परतें होती हैं (पी-एन-पी या एन-पी-एन) और, तदनुसार, दो पी-एन जंक्शन। प्रत्येक अर्धचालक परत एक गैर-सुधारात्मक धातु-अर्धचालक संपर्क के माध्यम से बाहरी टर्मिनल से जुड़ी होती है।

मध्य परत और संबंधित आउटपुट को बेस कहा जाता है, चरम परतों में से एक और संबंधित आउटपुट को एमिटर कहा जाता है, और दूसरी चरम परत और संबंधित आउटपुट को कलेक्टर कहा जाता है।

हम प्रकार के ट्रांजिस्टर की संरचना का एक योजनाबद्ध, सरलीकृत प्रतिनिधित्व देते हैं एन-पी-एन(अंजीर। 1, ए) और पारंपरिक ग्राफिक पदनाम के दो स्वीकार्य रूप (चित्र। 1, बी)। ट्रांजिस्टर प्रकार पी-एन-पीइसी तरह व्यवस्थित। इस मामले में, उत्सर्जक के "तीर" को विपरीत दिशा में - आधार की ओर निर्देशित किया जाएगा। उत्सर्जक तीर ट्रांजिस्टर के माध्यम से धाराओं की दिशा दिखाते हैं।

चावल। 1. ट्रांजिस्टर की संरचना का योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व

ट्रांजिस्टर कहा जाता है द्विध्रुवी, चूंकि विद्युत प्रवाह के प्रवाह की प्रक्रिया में दो संकेतों - इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों के विद्युत वाहक शामिल होते हैं। लेकीन मे विभिन्न प्रकार केट्रांजिस्टर, इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों की भूमिका अलग होती है।

एनपीएन ट्रांजिस्टर, पीएनपी ट्रांजिस्टर की तुलना में अधिक सामान्य होते हैं, जैसा कि आमतौर पर होता है सर्वोत्तम विकल्प. इसे इस प्रकार समझाया गया है: एन-पी-एन प्रकार के ट्रांजिस्टर में विद्युत प्रक्रियाओं में मुख्य भूमिका इलेक्ट्रॉनों द्वारा निभाई जाती है, और में ट्रांजिस्टर पी-एन-पी- छेद। दूसरी ओर, इलेक्ट्रॉनों में छिद्रों की तुलना में दो से तीन गुना अधिक गतिशीलता होती है।

यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि वास्तव में कलेक्टर जंक्शन का क्षेत्र उत्सर्जक जंक्शन के क्षेत्र से बहुत बड़ा है, क्योंकि इस तरह की विषमता ट्रांजिस्टर के गुणों में काफी सुधार करती है।

इस लेख में हम वर्णन करने का प्रयास करेंगे संचालन का सिद्धांतट्रांजिस्टर का सबसे आम प्रकार द्विध्रुवी है। द्विध्रुवी ट्रांजिस्टररेडियो इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के मुख्य सक्रिय तत्वों में से एक है। इसका उद्देश्य इसके इनपुट पर आने वाले विद्युत सिग्नल की शक्ति को बढ़ाने पर काम करना है। बाहरी ऊर्जा स्रोत के माध्यम से शक्ति प्रवर्धन किया जाता है। ट्रांजिस्टर एक इलेक्ट्रॉनिक घटक है जिसमें तीन टर्मिनल होते हैं।

एक द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर की डिजाइन विशेषता

द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर के उत्पादन के लिए, एक छेद या इलेक्ट्रॉनिक प्रकार की चालकता के अर्धचालक की आवश्यकता होती है, जो स्वीकर्ता अशुद्धियों के साथ प्रसार या संलयन द्वारा प्राप्त किया जाता है। नतीजतन, आधार के दोनों किनारों पर ध्रुवीय प्रकार की चालकता वाले क्षेत्र बनते हैं।

चालकता द्वारा द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर दो प्रकार के होते हैं: n-p-n और p-n-p। संचालन के नियम जिसमें एन-पी-एन चालकता के साथ एक द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर विषय है (पी-एन-पी के लिए लागू वोल्टेज की ध्रुवीयता को बदलना आवश्यक है):

1. कलेक्टर पर सकारात्मक क्षमता है अधिक मूल्यउत्सर्जक की तुलना में।
2. किसी भी ट्रांजिस्टर के अपने अधिकतम स्वीकार्य पैरामीटर Ib, Ik और Uke होते हैं, जिनमें से अधिकता सिद्धांत रूप में अस्वीकार्य है, क्योंकि इससे अर्धचालक का विनाश हो सकता है।
3. बेस-एमिटर और बेस-कलेक्टर टर्मिनल डायोड की तरह काम करते हैं। एक नियम के रूप में, बेस-एमिटर दिशा में डायोड खुला है, और बेस-कलेक्टर दिशा में यह विपरीत दिशा में पक्षपाती है, अर्थात आने वाली वोल्टेज इसके माध्यम से विद्युत प्रवाह के प्रवाह में हस्तक्षेप करती है।
4. यदि अंक 1 से 3 पूरे हो जाते हैं, तो वर्तमान Ik वर्तमान Ib के सीधे आनुपातिक है और ऐसा दिखता है: Ik = he21*Ib, जहां वह 21 वर्तमान लाभ है। यह नियमट्रांजिस्टर की मुख्य गुणवत्ता की विशेषता है, अर्थात्, निम्न आधार धारा नियंत्रण प्रदान करती है शक्तिशाली धाराएकत्र करनेवाला।

एक ही श्रृंखला के विभिन्न द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर के लिए, he21 सूचकांक मौलिक रूप से 50 से 250 तक भिन्न हो सकता है। इसका मूल्य प्रवाहित कलेक्टर करंट, एमिटर और कलेक्टर के बीच वोल्टेज और परिवेश के तापमान पर भी निर्भर करता है।

आइए नियम संख्या 3 का अध्ययन करें। इससे यह पता चलता है कि एमिटर और बेस के बीच लगाए गए वोल्टेज में काफी वृद्धि नहीं होनी चाहिए, क्योंकि अगर बेस वोल्टेज 0.6 ... 0.8 वी एमिटर (डायोड के फॉरवर्ड वोल्टेज) से अधिक है, तो एक बहुत बड़ा करंट होगा के जैसा लगना। इस प्रकार, एक कार्यशील ट्रांजिस्टर में, एमिटर और बेस पर वोल्टेज सूत्र के अनुसार परस्पर जुड़े होते हैं: Ub \u003d Ue + 0.6V (Ub \u003d Ue + Ube)

आइए एक बार फिर याद करें कि ये सभी बिंदु n-p-n चालकता वाले ट्रांजिस्टर को संदर्भित करते हैं। के लिये पीएनपी प्रकारसब कुछ उलटा होना चाहिए।

आपको इस तथ्य पर भी ध्यान देना चाहिए कि कलेक्टर करंट का डायोड की चालकता से कोई संबंध नहीं है, क्योंकि, एक नियम के रूप में, कलेक्टर-बेस डायोड को एक रिवर्स वोल्टेज की आपूर्ति की जाती है। इसके अलावा, कलेक्टर के माध्यम से बहने वाली धारा कलेक्टर की क्षमता पर बहुत कम निर्भर करती है (यह डायोड एक छोटे से वर्तमान स्रोत के समान है)

जब ट्रांजिस्टर को गेन मोड में चालू किया जाता है, तो एमिटर जंक्शन खुला होता है, और कलेक्टर जंक्शन बंद हो जाता है। यह बिजली की आपूर्ति को जोड़कर प्राप्त किया जाता है।

चूंकि उत्सर्जक जंक्शन खुला है, इसलिए एक उत्सर्जक धारा इसके माध्यम से गुजरेगी, जिसके परिणामस्वरूप आधार से उत्सर्जक तक छिद्रों के संक्रमण के साथ-साथ उत्सर्जक से आधार तक इलेक्ट्रॉनों का संक्रमण होगा। इस प्रकार, उत्सर्जक धारा में दो घटक होते हैं - छिद्र और इलेक्ट्रॉन। इंजेक्शन अनुपात एमिटर की दक्षता निर्धारित करता है। चार्ज इंजेक्शन उस क्षेत्र से चार्ज कैरियर्स के हस्तांतरण को संदर्भित करता है जहां वे उस क्षेत्र में प्रमुख थे जहां वे नाबालिग हो गए थे।

आधार में, इलेक्ट्रॉन पुनर्संयोजन करते हैं, और आधार में उनकी एकाग्रता ईई स्रोत के प्लस से भर जाती है। इसके परिणामस्वरूप, में विद्युत सर्किटआधार काफी कमजोर धारा प्रवाहित करेगा। शेष इलेक्ट्रॉनों के पास आधार में पुनर्संयोजन का समय नहीं था, अवरुद्ध कलेक्टर जंक्शन के क्षेत्र के त्वरित प्रभाव के तहत, अल्पसंख्यक वाहक के रूप में, कलेक्टर में स्थानांतरित हो जाएगा, एक कलेक्टर वर्तमान बना देगा। आवेश वाहकों का उस क्षेत्र से स्थानांतरण जहां वे छोटे थे, उस क्षेत्र में जहां वे बड़े हो जाते हैं, विद्युत आवेशों का निष्कर्षण कहलाता है।