द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टर म्हणजे काय आणि कोणते स्विचिंग सर्किट अस्तित्वात आहेत

रेडिओ इलेक्ट्रॉनिक्समध्ये सेमीकंडक्टर उपकरणांचा (एसएस) वापर व्यापक आहे. त्यामुळे विविध उपकरणांची परिमाणे कमी झाली आहेत. द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टरला विस्तृत अनुप्रयोग प्राप्त झाला आहे, काही वैशिष्ट्यांमुळे त्याची कार्यक्षमता साध्या फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरपेक्षा विस्तृत आहे. ते का आवश्यक आहे आणि ते कोणत्या परिस्थितीत वापरले जाते हे समजून घेण्यासाठी, त्याच्या ऑपरेशनचे सिद्धांत, कनेक्शन पद्धती आणि वर्गीकरण विचारात घेणे आवश्यक आहे.

डिव्हाइस आणि ऑपरेशनचे सिद्धांत

ट्रान्झिस्टर एक इलेक्ट्रॉनिक सेमीकंडक्टर आहे ज्यामध्ये 3 इलेक्ट्रोड असतात, ज्यापैकी एक कंट्रोल असतो. द्विध्रुवीय प्रकारचा ट्रान्झिस्टर ध्रुवीय वाहकांपेक्षा वेगळा असतो आणि 2 प्रकारच्या चार्ज वाहकांच्या उपस्थितीत (नकारात्मक आणि सकारात्मक).

नकारात्मक शुल्क हे इलेक्ट्रॉन आहेत जे क्रिस्टल जाळीच्या बाहेरील शेलमधून सोडले जातात. प्रकाशीत इलेक्ट्रॉनच्या जागी एक सकारात्मक प्रकारचा चार्ज किंवा छिद्रे तयार होतात.

द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टर (बीटी) चे उपकरण अष्टपैलुत्व असूनही अगदी सोपे आहे. यात प्रवाहकीय प्रकाराचे 3 स्तर असतात: उत्सर्जक (ई), बेस (बी) आणि संग्राहक (के).

उत्सर्जक (लॅटिनमधून "रिलीझ करण्यासाठी") हा अर्धसंवाहक जंक्शनचा एक प्रकार आहे ज्याचे मुख्य कार्य बेसमध्ये शुल्क इंजेक्ट करणे आहे. कलेक्टर (लॅटिन "कलेक्टर" मधून) एमिटरचे शुल्क प्राप्त करण्यासाठी वापरले जाते. बेस कंट्रोल इलेक्ट्रोड आहे.

एमिटर आणि कलेक्टर स्तर जवळजवळ समान आहेत, परंतु पीसीबीची वैशिष्ट्ये सुधारण्यासाठी अशुद्धता जोडण्याच्या प्रमाणात भिन्न आहेत. अशुद्धता जोडण्याला डोपिंग म्हणतात. कलेक्टर लेयर (सीएल) साठी, कलेक्टर व्होल्टेज (यूके) वाढविण्यासाठी डोपिंग कमकुवतपणे व्यक्त केले जाते. रिव्हर्स स्वीकार्य ब्रेकडाउन U वाढवण्यासाठी आणि बेस लेयरमध्ये वाहकांचे इंजेक्शन सुधारण्यासाठी एमिटर सेमीकंडक्टर लेयर जोरदारपणे डोप केले जाते (वर्तमान हस्तांतरण गुणांक वाढते - Kt). अधिक प्रतिकार (R) प्रदान करण्यासाठी बेस लेयरला हलके डोप केले जाते.

बेस आणि एमिटरमधील संक्रमण K-B पेक्षा क्षेत्रफळात लहान आहे. क्षेत्रांमधील फरकामुळे, Kt मध्ये सुधारणा होते. PCB च्या कार्यादरम्यान, K-B संक्रमण उष्णतेच्या प्रमाणातील मुख्य अंश सोडण्यासाठी उलट पूर्वाग्रहाने चालू केले जाते, जे विसर्जित होते आणि क्रिस्टलला चांगले थंड करते.

बीटीचा वेग बेस लेयरच्या (बीएस) जाडीवर अवलंबून असतो. हे अवलंबित्व हे एक मूल्य आहे जे व्यस्त प्रमाणात बदलते. कमी जाडीसह - अधिक गती. हे अवलंबित्व चार्ज वाहकांच्या उड्डाणाच्या वेळेशी संबंधित आहे.तथापि, त्याच वेळी, Uk कमी होते.

उत्सर्जक आणि के दरम्यान एक मजबूत प्रवाह वाहतो, ज्याला वर्तमान K (Ik) म्हणतात. E आणि B - वर्तमान B (Ib) दरम्यान एक लहान प्रवाह वाहतो, जो नियंत्रणासाठी वापरला जातो. जेव्हा Ib बदलतो तेव्हा Ik बदलतो.

ट्रान्झिस्टरमध्ये दोन p-n जंक्शन आहेत: E-B आणि K-B. मोड सक्रिय असताना, E-B फॉरवर्ड प्रकार पूर्वाग्रहाने जोडलेला असतो, आणि CB रिव्हर्स बायसने जोडलेला असतो. E-B संक्रमण खुल्या अवस्थेत असल्याने, ऋण शुल्क (इलेक्ट्रॉन) B मध्ये वाहतात. त्यानंतर, ते छिद्रांसह अंशतः पुन्हा एकत्र होतात. तथापि, B च्या कमी वैधतेमुळे आणि जाडीमुळे बहुतेक इलेक्ट्रॉन K-B पर्यंत पोहोचतात.

BS मध्ये, इलेक्ट्रॉन हे किरकोळ चार्ज वाहक आहेत आणि इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्ड त्यांना K-B संक्रमणावर मात करण्यास मदत करते. Ib मध्ये वाढ झाल्यामुळे, E-B ओपनिंगचा विस्तार होईल आणि E आणि K मध्ये अधिक इलेक्ट्रॉन धावतील. या प्रकरणात, कमी-मोठेपणाच्या सिग्नलचे महत्त्वपूर्ण प्रवर्धन होईल, कारण Ik हे Ib पेक्षा मोठे आहे.

द्विध्रुवीय प्रकारच्या ट्रान्झिस्टरच्या ऑपरेशनचा भौतिक अर्थ अधिक सहजपणे समजून घेण्यासाठी, त्यास एका चांगल्या उदाहरणासह संबद्ध करणे आवश्यक आहे. असे गृहीत धरले पाहिजे की पाणी पंप करण्यासाठी पंप हा उर्जा स्त्रोत आहे, पाण्याचा नळ एक ट्रान्झिस्टर आहे, पाणी Ik आहे, टॅप हँडलच्या फिरण्याची डिग्री Ib आहे. दाब वाढवण्यासाठी, तुम्हाला टॅप किंचित फिरवावा लागेल - नियंत्रण क्रिया करण्यासाठी. उदाहरणाच्या आधारे, आम्ही सॉफ्टवेअरच्या ऑपरेशनचे एक साधे सिद्धांत निष्कर्ष काढू शकतो.

तथापि, K-B संक्रमणामध्ये U मध्ये लक्षणीय वाढ झाल्याने, प्रभाव आयनीकरण होऊ शकते, ज्यामुळे हिमस्खलन शुल्क गुणाकार होतो.टनेल इफेक्टसह एकत्रित केल्यावर, ही प्रक्रिया इलेक्ट्रिकल देते, आणि वेळेच्या वाढीसह, थर्मल ब्रेकडाउन, जे पीपी अक्षम करते. कलेक्टर आउटपुटद्वारे विद्युत् प्रवाहात लक्षणीय वाढ झाल्यामुळे कधीकधी थर्मल ब्रेकडाउन इलेक्ट्रिकल ब्रेकडाउनशिवाय होते.

याव्यतिरिक्त, जेव्हा U K-B आणि E-B मध्ये बदलते, तेव्हा या स्तरांची जाडी बदलते, जर B पातळ असेल, तर एक बंद परिणाम होतो (याला पंक्चर बी देखील म्हणतात), ज्यामध्ये K-B आणि E-B संक्रमणे जोडली जातात. या घटनेच्या परिणामी, पीपी त्याचे कार्य करणे थांबवते.

ऑपरेटिंग मोड

द्विध्रुवीय प्रकारचे ट्रान्झिस्टर 4 मोडमध्ये कार्य करू शकते:

1. सक्रिय.
2. कटऑफ (RO).
3. संपृक्तता (PH).
4. अडथळा (आरबी).

BT चा सक्रिय मोड सामान्य (NAR) आणि व्यस्त (IAR) आहे.

सामान्य सक्रिय मोड

या मोडमध्ये, U E-B जंक्शनवर वाहते, जे थेट असते आणि त्याला E-B व्होल्टेज (Ue-b) म्हणतात. मोड इष्टतम मानला जातो आणि बहुतेक योजनांमध्ये वापरला जातो. संक्रमण ई बेस क्षेत्रामध्ये शुल्क इंजेक्ट करते, जे कलेक्टरकडे जाते. नंतरचे शुल्क वाढवते, बूस्ट इफेक्ट तयार करते.

व्यस्त सक्रिय मोड

या मोडमध्ये, K-B संक्रमण खुले आहे. BT उलट दिशेने कार्य करते, म्हणजे, भोक चार्ज वाहक K मधून इंजेक्शन केले जातात, B मधून जातात. ते E संक्रमणाद्वारे गोळा केले जातात. PP चे प्रवर्धन गुणधर्म कमकुवत आहेत, आणि BTs क्वचितच या मोडमध्ये वापरले जातात.

संपृक्तता मोड

PH वर, दोन्ही संक्रमणे खुली आहेत. जेव्हा E-B आणि K-B बाहेरच्या स्त्रोतांशी पुढच्या दिशेने जोडलेले असतात, तेव्हा BT प्रक्षेपण वाहनामध्ये कार्य करेल. E आणि K जंक्शनचे प्रसार विद्युत चुंबकीय क्षेत्र विद्युत क्षेत्रामुळे कमकुवत होते, जे बाह्य स्त्रोतांद्वारे तयार केले जाते.याचा परिणाम म्हणून, अडथळा क्षमता कमी होईल आणि मुख्य चार्ज वाहकांच्या प्रसार क्षमतेची मर्यादा येईल. ई आणि के पासून बी पर्यंत छिद्रांचे इंजेक्शन सुरू होईल. हा मोड प्रामुख्याने अॅनालॉग तंत्रज्ञानामध्ये वापरला जातो, परंतु काही प्रकरणांमध्ये अपवाद असू शकतात.

कटऑफ मोड

या मोडमध्ये, बीटी पूर्णपणे बंद होते आणि विद्युत प्रवाह चालविण्यास सक्षम नाही. तथापि, बीटीमध्ये किरकोळ चार्ज वाहकांचे क्षुल्लक प्रवाह आहेत, जे लहान मूल्यांसह थर्मल प्रवाह तयार करतात. हा मोड ओव्हरलोड्स आणि शॉर्ट सर्किट्सपासून संरक्षणाच्या विविध प्रकारांमध्ये वापरला जातो.

अडथळा शासन

BT बेस एका रेझिस्टरद्वारे K शी जोडलेला असतो. K किंवा E सर्किटमध्ये एक रेझिस्टर समाविष्ट केला जातो, जो BT द्वारे वर्तमान मूल्य (I) सेट करतो. BR बहुतेकदा सर्किट्समध्ये वापरला जातो, कारण ते BT ला कोणत्याही वारंवारतेवर आणि मोठ्या तापमान श्रेणीवर कार्य करण्यास अनुमती देते.

योजना बदलणे

BT च्या योग्य वापरासाठी आणि कनेक्शनसाठी, तुम्हाला त्यांचे वर्गीकरण आणि प्रकार माहित असणे आवश्यक आहे. द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टरचे वर्गीकरण:

1. उत्पादन सामग्री: जर्मेनियम, सिलिकॉन आणि आर्सेनिडोगॅलियम.
2. उत्पादन वैशिष्ट्ये.
3. विसर्जित शक्ती: कमी-शक्ती (0.25 W पर्यंत), मध्यम (0.25-1.6 W), शक्तिशाली (1.6 W वर).
4. मर्यादित वारंवारता: कमी-फ्रिक्वेंसी (2.7 MHz पर्यंत), मध्य-फ्रिक्वेंसी (2.7-32 MHz), उच्च-फ्रिक्वेंसी (32-310 MHz), मायक्रोवेव्ह (310 MHz पेक्षा जास्त).
5. कार्यात्मक उद्देश.

बीटीचा कार्यात्मक हेतू खालील प्रकारांमध्ये विभागलेला आहे:

1. सामान्यीकृत आणि गैर-सामान्यीकृत आवाज आकृती (NiNNKSh) सह कमी-वारंवारता वाढवणे.
2. NiNNKSh सह उच्च-वारंवारता वाढवणे.
3. NiNNKSh सह मायक्रोवेव्ह वाढवणे.
4. शक्तिशाली उच्च-व्होल्टेज वाढवणे.
5. उच्च आणि अतिउच्च फ्रिक्वेन्सीसह जनरेटर.
6. कमी-शक्ती आणि उच्च-शक्ती उच्च-व्होल्टेज स्विचिंग डिव्हाइसेस.
7. उच्च U-मूल्यांसाठी शक्तिशाली स्पंदित.

याव्यतिरिक्त, द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टरचे असे प्रकार आहेत:

1. P-n-p.
2. N-p-n.

द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टरवर स्विच करण्यासाठी 3 सर्किट्स आहेत, ज्यापैकी प्रत्येकाचे स्वतःचे फायदे आणि तोटे आहेत:

1. जनरल बी.
2. जनरल ई.
3. जनरल के.

कॉमन बेस (OB) सह चालू करत आहे

सर्किट उच्च फ्रिक्वेन्सीवर लागू केले जाते, ज्यामुळे वारंवारता प्रतिसादाचा इष्टतम वापर होतो. OE सह योजनेनुसार एक BT कनेक्ट करताना आणि नंतर OB सह, त्याच्या ऑपरेशनची वारंवारता वाढेल. ही कनेक्शन योजना अँटेना-प्रकार अॅम्प्लीफायर्समध्ये वापरली जाते. उच्च फ्रिक्वेन्सीवर आवाज पातळी कमी होते.

फायदे:

1. इष्टतम तापमान आणि विस्तृत वारंवारता श्रेणी (f).
2. उच्च मूल्य Uk.

दोष:

1. कमी मी फायदा.
2. कमी इनपुट आर.

कॉमन-एमिटर स्विचिंग (CE)

या योजनेनुसार जोडलेले असताना, U आणि I मध्ये प्रवर्धन होते. सर्किट एकाच स्त्रोतावरून चालवले जाऊ शकते. अनेकदा पॉवर अॅम्प्लिफायर्स (पी) मध्ये वापरले जाते.

फायदे:

1. I, U, P साठी उच्च लाभ.
2. एक वीज पुरवठा.
3. आउटपुट व्हेरिएबल U इनपुटच्या सापेक्ष उलटे आहे.

त्याचे महत्त्वपूर्ण तोटे आहेत: सर्वात कमी तापमान स्थिरता आणि वारंवारता वैशिष्ट्ये ओबीशी जोडलेल्यापेक्षा वाईट आहेत.

कॉमन कलेक्टरसह चालू करत आहे (ओके)

इनपुट U पूर्णपणे परत इनपुटमध्ये हस्तांतरित केले जाते आणि OE सह कनेक्ट केल्यावर Ki समान असते, परंतु U मध्ये ते कमी असते.

या प्रकारच्या स्विचिंगचा वापर ट्रान्झिस्टरवर बनवलेल्या कॅस्केडशी किंवा उच्च आउटपुट आर (कंडेन्सर-प्रकार मायक्रोफोन किंवा पिकअप) असलेल्या इनपुट सिग्नल स्त्रोताशी जुळण्यासाठी केला जातो. फायद्यांमध्ये खालील गोष्टींचा समावेश आहे: इनपुटचे मोठे मूल्य आणि लहान आउटपुट आर.तोटा कमी U लाभ आहे.

द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टरची मुख्य वैशिष्ट्ये

बीटीची मुख्य वैशिष्ट्ये:

1. मला फायदा होतो.
2. इनपुट आणि आउटपुट आर.
3. उलट Ik-e.
4. चालू करण्याची वेळ.
5. ट्रान्समिशन वारंवारता Ib.
6. उलट Ik.
7. कमाल मी मूल्य.

अर्ज

द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टरचा वापर मानवी क्रियाकलापांच्या सर्व क्षेत्रांमध्ये व्यापक आहे. डिव्हाइसचा मुख्य अनुप्रयोग प्रवर्धन, विद्युत सिग्नल तयार करण्यासाठी आणि स्विच केलेले घटक म्हणून काम करण्यासाठी उपकरणांमध्ये प्राप्त झाला. ते विविध पॉवर अॅम्प्लिफायर्समध्ये वापरले जातात, सामान्य आणि स्विचिंग पॉवर सप्लायमध्ये U आणि I चे मूल्य समायोजित करण्याच्या क्षमतेसह, संगणक तंत्रज्ञानामध्ये.

याव्यतिरिक्त, ते अनेकदा ओव्हरलोड, यू सर्ज आणि शॉर्ट सर्किट्सपासून विविध ग्राहक संरक्षण तयार करण्यासाठी वापरले जातात. ते खाणकाम आणि धातुकर्म उद्योगात मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात.

तत्सम लेख: