द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर (BJT) - निर्माण, और परिचालन विवरण

एक द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर या BJT एक 3 टर्मिनल अर्धचालक उपकरण है जो छोटे सिग्नल इनपुट वोल्टेज और धाराओं को बड़े आउटपुट सिग्नल वोल्टेज और धाराओं में परिवर्तित या स्विच करने में सक्षम है।

कैसे द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर BJTs विकसित किया गया

1904-1947 के दौरान, वैक्यूम ट्यूब निर्विवाद रूप से महान जिज्ञासा और वृद्धि का इलेक्ट्रॉनिक उपकरण था। 1904 में, जे। ए। फ्लेमिंग द्वारा वैक्यूम-ट्यूब डायोड लॉन्च किया गया था। इसके तुरंत बाद, 1906 में, ली डे फ़ॉरेस्ट ने एक तीसरी विशेषता के साथ डिवाइस को बढ़ाया, जिसे नियंत्रण ग्रिड के रूप में जाना जाता था, जो पहले एम्पलीफायर का उत्पादन करता था, और जिसे ट्रायोड नाम दिया गया था।

बाद के दशकों में, रेडियो और टेलीविजन ने ट्यूब व्यवसाय के लिए बहुत बड़ी प्रेरणा दी। 1937 में विनिर्माण 1 मिलियन ट्यूबों से बढ़कर 1937 में लगभग 100 मिलियन हो गया। 1930 की शुरुआत में 4 तत्व टेट्रोड और 5 तत्व पेंटोड ने इलेक्ट्रॉन-ट्यूब व्यवसाय में लोकप्रियता हासिल की।

उन वर्षों में, जो निर्माण क्षेत्र सबसे महत्वपूर्ण क्षेत्रों में से एक में विकसित हुआ, और इन मॉडलों के लिए, उत्पादन के तरीकों में, उच्च-शक्ति और उच्च आवृत्ति अनुप्रयोगों में और लघुकरण की दिशा में तेजी से सुधार किए गए।

हालांकि, 23 दिसंबर, 1947 को, इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग बिल्कुल नए 'रुचि की दिशा' और सुधार के आगमन का गवाह बन रहा था। मिड-डे पर यह पता चला कि वाल्टर एच। ब्रेटन और जॉन बार्डीन ने बेल टेलीफोन लेबोरेटरीज में बहुत पहले ट्रांजिस्टर के प्रवर्धित कार्य को प्रदर्शित और प्रमाणित किया।

बहुत पहले ट्रांजिस्टर (जो एक बिंदु-संपर्क ट्रांजिस्टर के रूप में था) अंजीर में दिखाया गया है। 3.1।

चित्र सौजन्य: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Replica-of-first-transistor.jpg

ट्यूब के विपरीत इस 3 पिन सॉलिड-स्टेट यूनिट के सकारात्मक पहलू तुरंत ध्यान देने योग्य थे: यह बहुत छोटा निकला, बिना 'हीटर' या हीटिंग के नुकसान के काम कर सकता था, अटूट और मजबूत था, के संदर्भ में अधिक कुशल था बिजली का उपयोग, संग्रहित किया जा सकता है और आसानी से पहुँचा जा सकता है, इसके लिए किसी भी शुरुआती वार्मिंग की आवश्यकता नहीं होती है, और यह बहुत कम ऑपरेटिंग वोल्टेज पर काम करता है।

ट्रांजिस्टर निर्माण

एक ट्रांजिस्टर मूल रूप से सेमीकंडक्टर सामग्री की 3 परत के साथ निर्मित एक उपकरण है जिसमें या तो 2 n- प्रकार और एक एकल p- प्रकार की सामग्री का उपयोग किया जाता है या 2 p- प्रकार और एक एकल n- ​​प्रकार की सामग्री का उपयोग किया जाता है। पहले प्रकार को एनपीएन ट्रांजिस्टर कहा जाता है, जबकि दूसरे संस्करण को पीएनपी प्रकार का ट्रांजिस्टर नाम दिया गया है।

इन दोनों प्रकारों को 3.2 में उचित डीसी पूर्वाग्रह के साथ कल्पना की जा सकती है।

हम पहले से ही सीख चुके हैं कि कैसे BJTs डीसी पूर्वाग्रह आवश्यक परिचालनात्मक क्षेत्र की स्थापना के लिए और एसी प्रवर्धन के लिए आवश्यक बनें। इसके लिए एमिटर की साइड लेयर को बेस साइड की तुलना में काफी ज्यादा डोप किया जाता है जिसे काफी कम डोप किया जाता है।

बाहरी परतें p- या n- प्रकार सैंडविच सामग्री की तुलना में मोटाई में बहुत अधिक परतों के साथ बनाई जाती हैं। ऊपर चित्र 3.2 में, हम पा सकते हैं कि इस प्रकार के लिए केंद्रीय परत की तुलना में कुल चौड़ाई का अनुपात लगभग 0.150 / 0.001: 150: 1 है। सैंडविच परत पर लागू डोपिंग बाहरी परतों की तुलना में अपेक्षाकृत कम है जो आमतौर पर 10: 1 या उससे भी कम होती है।

इस तरह के कम डोपिंग स्तर सामग्री की चालन क्षमता को कम करते हैं और की मात्रा को सीमित करके प्रतिरोधक प्रकृति को बढ़ाते हैं मुक्त चलती इलेक्ट्रॉन या 'मुक्त' वाहक।

पूर्वाग्रह आरेख में हम यह भी देख सकते हैं कि डिवाइस के टर्मिनलों को एम अक्षर के लिए ई अक्षर, कलेक्टर के लिए सी और आधार के लिए बी का उपयोग करके दिखाया गया है, हमारी भविष्य की चर्चा में मैं बताता हूं कि इन टर्मिनलों को यह महत्व क्यों प्रदान किया गया है।

इसके अलावा, BJT शब्द का इस्तेमाल द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर को संक्षिप्त करने और इन 3 टर्मिनल उपकरणों के लिए किया जाता है। 'द्विध्रुवी' वाक्यांश डोपिंग प्रक्रिया के दौरान शामिल छिद्रों और इलेक्ट्रॉनों की प्रासंगिकता को एक विपरीत ध्रुवीकृत पदार्थ के संबंध में दर्शाता है।

ट्रांजिस्टर संचालन

आइए अब चित्र 3.2 के पीएनपी संस्करण की मदद से BJT के मूलभूत कार्य को समझें। एक NPN समकक्ष का ऑपरेटिंग सिद्धांत बिल्कुल वैसा ही होगा यदि इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों की भागीदारी बस परस्पर जुड़ी हो।

जैसा कि चित्र 3.3 में देखा जा सकता है, पीएनपी ट्रांजिस्टर को पुनर्जीवित किया गया है, जो बेस को कलेक्टर पूर्वाग्रह को समाप्त करता है। हम कल्पना कर सकते हैं कि प्रेरित पूर्वाग्रह के कारण कमी क्षेत्र चौड़ाई में संकुचित कैसे दिखता है, जो बड़े पैमाने पर प्रवाह का कारण बनता है बहुसंख्य वाहक p- से n- प्रकार की सामग्री।

Pnp ट्रांजिस्टर के आधार-से-उत्सर्जक पूर्वाग्रह को हटा दिया जाता है जैसा कि अंजीर में दिखाया गया है 3.4 बहुमत वाहक का प्रवाह शून्य हो जाता है, जिससे केवल अल्पसंख्यक वाहक का प्रवाह होता है।

संक्षेप में हम समझ सकते हैं कि, पक्षपातपूर्ण स्थिति में BJT का एक p-n जंक्शन रिवर्स बायस्ड हो जाता है जबकि दूसरा जंक्शन फॉरवर्ड बायस्ड हो जाता है।

अंजीर में 3.5। हम दोनों पूर्वाग्रह वोल्टेज को pnp ट्रांजिस्टर पर लागू होते हुए देख सकते हैं, जो संकेतित बहुमत- और अल्पसंख्यक-वाहक प्रवाह का कारण बनता है। यहां, कमी क्षेत्रों की चौड़ाई से हम स्पष्ट रूप से कल्पना कर सकते हैं कि किस जंक्शन ने एक अग्र-पक्षपाती स्थिति के साथ काम किया है और जो रिवर्स-पक्षपाती है।

जैसा कि चित्र में दिखाया गया है कि बहुसंख्यक वाहकों की पर्याप्त मात्रा एन-प्रकार की सामग्री में आगे-पक्षपाती पी-एन जंक्शन में विसरित हो रही है। इससे हमारे दिमाग में एक सवाल उठता है कि क्या ये करियर बेस करंट आईबी को बढ़ावा देने के लिए कोई महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकते हैं या इसे सीधे पी-टाइप सामग्री में प्रवाहित करने में सक्षम कर सकते हैं?

यह देखते हुए कि सैंडविच एन-प्रकार की सामग्री अविश्वसनीय रूप से पतली है और इसमें न्यूनतम चालकता है, असाधारण रूप से इनमें से कुछ वाहक आधार टर्मिनल में उच्च प्रतिरोध के इस विशेष मार्ग को लेने जा रहे हैं।

बेस करंट का स्तर सामान्यतः उत्सर्जक और कलेक्टर धाराओं के लिए मिलीमीटर के बजाय माइक्रोएम्पर के आसपास होता है।

इन बहुमत वाहक की बड़ी रेंज रिवर्स-बायस्ड जंक्शन के साथ-साथ कलेक्टर टर्मिनल से जुड़ी p प्रकार की सामग्री में अंजीर में बताई गई है।

इस सापेक्ष सहजता के पीछे वास्तविक कारण जिसके साथ बहुसंख्यक वाहकों को रिवर्स-बायस्ड जंक्शन के पार जाने की अनुमति है, एक रिवर्स बायस्ड डायोड के उदाहरण से जल्दी ही पता चल जाता है जहां प्रेरित बहुमत वाहक एन-टाइप सामग्री में अल्पसंख्यक वाहक के रूप में बदल जाते हैं।

इसे अलग तरीके से रखने के लिए, हम अल्पसंख्यक वाहकों को एन-टाइप बेस क्षेत्र सामग्री में पेश करते हैं। इस ज्ञान के साथ और इस तथ्य के साथ कि डायोडेशन क्षेत्र के सभी अल्पसंख्यक वाहकों को रिवर्स-बायस्ड जंक्शन के पार, इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह में परिणाम मिलता है, जैसा कि अंजीर में दिखाया गया है। 3.5।

एक नोड होने के लिए Fig.3.5 में ट्रांजिस्टर को मानते हुए, हम निम्नलिखित विवरण प्राप्त करने के लिए किरचॉफ के वर्तमान कानून को लागू कर सकते हैं:

जो दर्शाता है कि एमिटर करंट बेस और कलेक्टर करंट के योग के बराबर है।

हालांकि, कलेक्टर वर्तमान तत्वों के एक जोड़े से बना है, जो कि बहुमत है और अल्पसंख्यक वाहक हैं जैसा कि Fig.3.5 में साबित हुआ है।

यहां अल्पसंख्यक-वर्तमान वाहक तत्व रिसाव वर्तमान का गठन करता है, और आईसीओ (वर्तमान आईसी एक खुले एमिटर टर्मिनल वाले) के रूप में प्रतीक है।

नतीजतन, शुद्ध कलेक्टर वर्तमान को निम्न समीकरण 3.2 में दिया गया है:

कलेक्टर वर्तमान आईसी को सभी सामान्य प्रयोजन ट्रांजिस्टर के लिए mA में मापा जाता है, जबकि ICO की गणना uA या nA में की जाती है।

आईसीओ एक विपरीत पक्षपाती डायोड की तरह व्यवहार करेगा और इसलिए तापमान में बदलाव के प्रति संवेदनशील हो सकता है, और इसलिए परीक्षण करते समय उचित रूप से ध्यान रखा जाना चाहिए, विशेष रूप से सर्किट में जो व्यापक रूप से अलग-अलग तापमान रेंज परिदृश्यों में काम करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, अन्यथा परिणाम बेहद हो सकता है। तापमान कारक के कारण प्रभावित।

उस ने कहा, आधुनिक ट्रांजिस्टर के निर्माण लेआउट में कई उन्नत वृद्धि के कारण, ICO काफी कम हो गया है और आज के सभी BJT के लिए पूरी तरह से अनदेखा किया जा सकता है।

अगले अध्याय में हम सीखेंगे कि BJTs को सामान्य आधार मोड में कैसे कॉन्फ़िगर किया जाए।

संदर्भ: https://en.wikipedia.org/wiki/John_Bardeen