सेमीकंडक्टर मटेरियलपासून बनवलेला रेडिओ-इलेक्ट्रॉनिक घटक, इनपुट सिग्नल वापरून, माहिती साठवण्यासाठी, प्रक्रिया करण्यासाठी आणि प्रसारित करण्यासाठी एकात्मिक सर्किट्स आणि सिस्टममध्ये डाळी तयार करतो, वाढवतो, बदलतो. ट्रान्झिस्टर एक प्रतिकार आहे ज्याची कार्ये मॉड्यूलच्या प्रकारावर अवलंबून एमिटर आणि बेस किंवा स्त्रोत आणि गेटमधील व्होल्टेजद्वारे नियंत्रित केली जातात.
सामग्री
ट्रान्झिस्टरचे प्रकार
स्थिर ग्राहक विद्युत् प्रवाह शून्य करण्यासाठी आणि सुधारित रेखीयता प्राप्त करण्यासाठी डिजिटल आणि अॅनालॉग मायक्रोक्रिकेटच्या निर्मितीमध्ये कन्व्हर्टरचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो. ट्रान्झिस्टरचे प्रकार वेगळे आहेत की काही व्होल्टेज बदलाद्वारे नियंत्रित केले जातात, नंतरचे वर्तमान विचलनाद्वारे नियंत्रित केले जातात.
फील्ड मॉड्यूल्स वाढीव डीसी प्रतिरोधासह कार्य करतात, उच्च वारंवारता परिवर्तन ऊर्जा खर्च वाढवत नाही.ट्रान्झिस्टर म्हणजे काय हे सोप्या भाषेत सांगितल्यास, हे उच्च लाभ मार्जिन असलेले मॉड्यूल आहे. हे वैशिष्ट्य द्विध्रुवीय प्रकारांपेक्षा फील्ड प्रजातींमध्ये जास्त आहे. पूर्वीचे चार्ज कॅरियर रिसोर्प्शन नसते, जे ऑपरेशनला गती देते.
द्विध्रुवीय प्रकारांपेक्षा त्यांच्या फायद्यांमुळे फील्ड सेमीकंडक्टर अधिक वेळा वापरले जातात:
- थेट प्रवाह आणि उच्च वारंवारतेवर इनपुटवर शक्तिशाली प्रतिकार, यामुळे नियंत्रणासाठी ऊर्जा कमी होते;
- किरकोळ इलेक्ट्रॉन जमा न होणे, जे ट्रान्झिस्टरच्या ऑपरेशनला गती देते;
- हलत्या कणांची वाहतूक;
- तापमान विचलनासह स्थिरता;
- इंजेक्शनच्या अभावामुळे लहान आवाज;
- ऑपरेशन दरम्यान कमी वीज वापर.
ट्रान्झिस्टरचे प्रकार आणि त्यांचे गुणधर्म हेतू निर्धारित करतात. बायपोलर टाईप कन्व्हर्टर गरम केल्याने कलेक्टरपासून एमिटरपर्यंतच्या मार्गावर विद्युत प्रवाह वाढतो. त्यांच्याकडे नकारात्मक प्रतिकार गुणांक आहे आणि मोबाइल वाहक एमिटरमधून संकलन उपकरणाकडे वाहतात. पातळ पाया p-n जंक्शन्सद्वारे विभक्त केला जातो आणि प्रवाह तेव्हाच उद्भवतो जेव्हा हलणारे कण जमा होतात आणि बेसमध्ये इंजेक्शन दिले जातात. काही चार्ज वाहक लगतच्या p-n जंक्शनद्वारे कॅप्चर केले जातात आणि प्रवेगक केले जातात, अशा प्रकारे ट्रान्झिस्टरचे पॅरामीटर्स मोजले जातात.
FET चा आणखी एक प्रकारचा फायदा आहे ज्याचा उल्लेख डमीसाठी करणे आवश्यक आहे. ते प्रतिकार समान न करता समांतर जोडलेले आहेत. या उद्देशासाठी प्रतिरोधकांचा वापर केला जात नाही, कारण जेव्हा लोड बदलते तेव्हा निर्देशक आपोआप वाढतो. स्विचिंग करंटचे उच्च मूल्य प्राप्त करण्यासाठी, मॉड्यूल्सचा एक कॉम्प्लेक्स भर्ती केला जातो, जो इनव्हर्टर किंवा इतर उपकरणांमध्ये वापरला जातो.
द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टरला समांतर जोडणे अशक्य आहे, फंक्शनल पॅरामीटर्सचे निर्धारण केल्याने अपरिवर्तनीय निसर्गाचे थर्मल ब्रेकडाउन आढळले आहे. हे गुणधर्म साध्या p-n चॅनेलच्या तांत्रिक गुणांशी संबंधित आहेत. एमिटर सर्किट्समधील विद्युत् प्रवाह समान करण्यासाठी प्रतिरोधकांचा वापर करून मॉड्यूल्स समांतर जोडलेले आहेत. कार्यात्मक वैशिष्ट्ये आणि वैयक्तिक वैशिष्ट्यांवर अवलंबून, द्विध्रुवीय आणि फील्ड प्रकार ट्रान्झिस्टरच्या वर्गीकरणात वेगळे केले जातात.
द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टर
बायपोलर डिझाईन्स तीन कंडक्टरसह सेमीकंडक्टर उपकरण म्हणून तयार केल्या जातात. प्रत्येक इलेक्ट्रोडमध्ये छिद्र p-वाहकता किंवा अशुद्धता n-वाहकता असलेले स्तर प्रदान केले जातात. स्तरांच्या संपूर्ण संचाची निवड p-n-p किंवा n-p-n प्रकारच्या डिव्हाइसेसचे प्रकाशन निर्धारित करते. ज्या क्षणी डिव्हाइस चालू आहे, वेगवेगळ्या प्रकारचे शुल्क एकाच वेळी छिद्र आणि इलेक्ट्रॉनद्वारे हस्तांतरित केले जाते, 2 प्रकारचे कण गुंतलेले असतात.
प्रसार यंत्रणेमुळे वाहक हलतात. पदार्थाचे अणू आणि रेणू शेजारच्या पदार्थाच्या आंतरआण्विक जाळीमध्ये प्रवेश करतात, त्यानंतर त्यांची एकाग्रता संपूर्ण खंडात कमी होते. उच्च कॉम्पॅक्शनच्या क्षेत्रापासून कमी सामग्रीच्या क्षेत्रापर्यंत वाहतूक होते.
इलेक्ट्रॉन्स कणांभोवती बल क्षेत्राच्या कृती अंतर्गत देखील प्रसार करतात ज्यात बेस मासमध्ये मिश्रधातू जोडणाऱ्या पदार्थांचा असमान समावेश होतो. डिव्हाइसच्या ऑपरेशनला गती देण्यासाठी, मध्यम स्तराशी जोडलेले इलेक्ट्रोड पातळ केले जाते. सर्वात बाहेरील कंडक्टरला एमिटर आणि कलेक्टर म्हणतात. संक्रमणाचे रिव्हर्स व्होल्टेज वैशिष्ट्य बिनमहत्त्वाचे आहे.
FETs
फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टर लागू व्होल्टेजमधून उद्भवलेल्या इलेक्ट्रिक ट्रान्सव्हर्स फील्डचा वापर करून प्रतिकार नियंत्रित करतो. ज्या ठिकाणाहून इलेक्ट्रॉन चॅनेलमध्ये जातात त्या ठिकाणास स्त्रोत म्हणतात आणि निचरा शुल्काच्या प्रवेशाच्या अंतिम बिंदूसारखा दिसतो. कंट्रोल व्होल्टेज गेट नावाच्या कंडक्टरमधून जातो. उपकरणे 2 प्रकारांमध्ये विभागली आहेत:
- नियंत्रण p-n-जंक्शन सह;
- इन्सुलेटेड गेटसह एमआयएस ट्रान्झिस्टर.
पहिल्या प्रकारच्या उपकरणांमध्ये डिझाईनमध्ये अर्धसंवाहक वेफर असते, जे विरुद्ध बाजूंनी (निचरा आणि स्त्रोत) इलेक्ट्रोड वापरून नियंत्रित सर्किटशी जोडलेले असते. प्लेट गेटला जोडल्यानंतर वेगळ्या प्रकारची चालकता असलेली जागा येते. इनपुट सर्किटमध्ये समाविष्ट केलेला एक स्थिर पूर्वाग्रह स्त्रोत जंक्शनवर ब्लॉकिंग व्होल्टेज तयार करतो.
प्रवर्धित नाडीचा स्त्रोत देखील इनपुट सर्किटमध्ये स्थित आहे. इनपुटवर व्होल्टेज बदलल्यानंतर, p-n जंक्शनवरील संबंधित निर्देशक बदलला जातो. क्रिस्टलमधील चॅनेल जंक्शनचे थर जाडी आणि क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र, जे चार्ज केलेल्या इलेक्ट्रॉनचा प्रवाह प्रसारित करते, सुधारित केले आहे. चॅनेलची रुंदी कमी होण्याच्या प्रदेश (गेटच्या खाली) आणि सब्सट्रेटमधील जागेवर अवलंबून असते. प्रारंभ आणि शेवटच्या बिंदूंवरील नियंत्रण प्रवाह कमी होण्याच्या प्रदेशाची रुंदी बदलून नियंत्रित केला जातो.
एमआयएस ट्रान्झिस्टरचे वैशिष्ट्य आहे की त्याचे गेट चॅनेल लेयरपासून इन्सुलेशनद्वारे वेगळे केले जाते. सेमीकंडक्टर क्रिस्टलमध्ये, ज्याला सब्सट्रेट म्हणतात, उलट चिन्हासह डोप केलेले साइट्स तयार केल्या जातात. त्यांच्यावर कंडक्टर स्थापित केले आहेत - एक ड्रेन आणि स्त्रोत, ज्या दरम्यान डायलेक्ट्रिक एक मायक्रॉनपेक्षा कमी अंतरावर स्थित आहे. इन्सुलेटरवर मेटल इलेक्ट्रोड आहे - एक शटर.मेटल, डायलेक्ट्रिक लेयर आणि सेमीकंडक्टर असलेल्या परिणामी संरचनेमुळे, ट्रान्झिस्टरला एमआयएस हे संक्षेप दिले जाते.
नवशिक्यांसाठी डिव्हाइस आणि ऑपरेशनचे सिद्धांत
तंत्रज्ञान केवळ विजेच्या चार्जवरच नाही तर चुंबकीय क्षेत्र, प्रकाश क्वांटा आणि फोटॉनसह देखील कार्य करते. ट्रान्झिस्टरच्या ऑपरेशनचे सिद्धांत ज्या राज्यांमध्ये डिव्हाइस स्विच करते त्यामध्ये आहे. लहान आणि मोठ्या सिग्नलच्या विरुद्ध, खुले आणि बंद स्थिती - हे उपकरणांचे दुहेरी कार्य आहे.
रचनामधील अर्धसंवाहक सामग्रीसह, एकल क्रिस्टलच्या स्वरूपात वापरला जातो, काही ठिकाणी डोप केलेला, ट्रान्झिस्टर त्याच्या डिझाइनमध्ये आहे:
- धातू पासून निष्कर्ष;
- डायलेक्ट्रिक इन्सुलेटर;
- काच, धातू, प्लास्टिक, cermet बनलेले ट्रान्झिस्टरचे केस.
द्विध्रुवीय किंवा ध्रुवीय उपकरणांचा शोध लागण्यापूर्वी, इलेक्ट्रॉनिक व्हॅक्यूम ट्यूब सक्रिय घटक म्हणून वापरल्या जात होत्या. त्यांच्यासाठी विकसित केलेले सर्किट, बदल केल्यानंतर, अर्धसंवाहक उपकरणांच्या उत्पादनात वापरले जातात. ते ट्रान्झिस्टर म्हणून जोडले जाऊ शकतात आणि वापरले जाऊ शकतात, कारण दिव्यांची अनेक कार्यात्मक वैशिष्ट्ये फील्ड प्रजातींच्या ऑपरेशनचे वर्णन करण्यासाठी योग्य आहेत.
ट्रान्झिस्टरसह दिवे बदलण्याचे फायदे आणि तोटे
ट्रान्झिस्टरचा शोध हा इलेक्ट्रॉनिक्समध्ये नाविन्यपूर्ण तंत्रज्ञानाचा परिचय करून देणारा एक उत्तेजक घटक आहे. जुन्या दिवा सर्किटच्या तुलनेत नेटवर्क आधुनिक अर्धसंवाहक घटक वापरते, अशा विकासाचे फायदे आहेत:
- लहान आकारमान आणि कमी वजन, जे सूक्ष्म इलेक्ट्रॉनिक्ससाठी महत्वाचे आहे;
- डिव्हाइसेसच्या उत्पादनामध्ये स्वयंचलित प्रक्रिया लागू करण्याची आणि टप्प्यांचे गटबद्ध करण्याची क्षमता, ज्यामुळे किंमत कमी होते;
- कमी व्होल्टेजच्या गरजेमुळे लहान आकाराच्या वर्तमान स्त्रोतांचा वापर;
- त्वरित स्विचिंग चालू करणे, कॅथोड गरम करणे आवश्यक नाही;
- उर्जा कमी झाल्यामुळे ऊर्जा कार्यक्षमता वाढली;
- शक्ती आणि विश्वसनीयता;
- नेटवर्कमधील अतिरिक्त घटकांसह सु-समन्वित संवाद;
- कंपन आणि शॉकचा प्रतिकार.
खालील तरतुदींमध्ये तोटे दिसतात:
- सिलिकॉन ट्रान्झिस्टर 1 kW पेक्षा जास्त व्होल्टेजवर कार्य करत नाहीत, दिवे 1-2 kW पेक्षा जास्त दराने प्रभावी आहेत;
- हाय-पॉवर ब्रॉडकास्टिंग नेटवर्क्स किंवा मायक्रोवेव्ह ट्रान्समीटरमध्ये ट्रान्झिस्टर वापरताना, समांतर कनेक्ट केलेल्या लो-पॉवर अॅम्प्लीफायर्सची जुळणी आवश्यक आहे;
- इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक सिग्नलच्या प्रभावासाठी सेमीकंडक्टर घटकांची असुरक्षा;
- कॉस्मिक किरण आणि किरणोत्सर्गासाठी एक संवेदनशील प्रतिक्रिया, या संदर्भात प्रतिरोधक रेडिएशन मायक्रोक्रिकेट विकसित करणे आवश्यक आहे.
योजना बदलणे
एकाच सर्किटमध्ये काम करण्यासाठी, ट्रान्झिस्टरला इनपुट आणि आउटपुटवर 2 आउटपुट आवश्यक आहेत. जवळजवळ सर्व प्रकारच्या सेमीकंडक्टर उपकरणांमध्ये फक्त 3 कनेक्शन पॉइंट असतात. कठीण परिस्थितीतून बाहेर पडण्यासाठी, एक टोक सामान्य म्हणून नियुक्त केले आहे. यामुळे 3 सामान्य कनेक्शन योजना आहेत:
- द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टरसाठी;
- ध्रुवीय उपकरण;
- खुल्या नाल्यासह (कलेक्टर).
द्विध्रुवीय मॉड्यूल व्होल्टेज आणि करंट (MA) प्रवर्धनासाठी सामान्य उत्सर्जकाने जोडलेले आहे. इतर प्रकरणांमध्ये, जेव्हा बाह्य सर्किट आणि आतील वायरिंग प्लॅनमध्ये मोठा व्होल्टेज असतो तेव्हा ते डिजिटल चिपच्या पिनशी जुळते.अशाप्रकारे सामान्य कलेक्टर कनेक्शन कार्य करते आणि केवळ वर्तमान (ओके) मध्ये वाढ दिसून येते. जर आपल्याला व्होल्टेज वाढवण्याची आवश्यकता असेल तर घटक सामान्य बेस (ओबी) सह सादर केला जातो. कंपाऊंड कॅस्केड सर्किट्समध्ये हा पर्याय चांगला कार्य करतो, परंतु एकल-ट्रान्झिस्टर प्रकल्पांमध्ये क्वचितच सेट केला जातो.
एमआयएस प्रकारांची फील्ड सेमीकंडक्टर उपकरणे आणि पी-एन जंक्शन वापरणे सर्किटमध्ये समाविष्ट केले आहे:
- कॉमन एमिटर (CI) सह - द्विध्रुवीय प्रकार मॉड्यूलच्या OE सारखे कनेक्शन
- सिंगल आउटपुट (OS) सह - ओके प्रकारची योजना;
- संयुक्त शटर (ओझेड) सह - ओबीचे समान वर्णन.
ओपन-ड्रेन प्लॅन्समध्ये, ट्रान्झिस्टरला मायक्रोसर्किटचा भाग म्हणून सामान्य एमिटरसह चालू केले जाते. कलेक्टर आउटपुट मॉड्यूलच्या इतर भागांशी कनेक्ट केलेले नाही आणि भार बाह्य कनेक्टरकडे जातो. व्होल्टेजची तीव्रता आणि संग्राहक वर्तमान ताकदीची निवड प्रकल्पाच्या स्थापनेनंतर केली जाते. ओपन-ड्रेन उपकरणे शक्तिशाली आउटपुट स्टेज, बस ड्रायव्हर्स, टीटीएल लॉजिक सर्किट्ससह सर्किटमध्ये कार्य करतात.
ट्रान्झिस्टर कशासाठी आहेत?
यंत्राच्या प्रकारानुसार व्याप्ती मर्यादित केली जाते - द्विध्रुवीय मॉड्यूल किंवा फील्ड. ट्रान्झिस्टर का आवश्यक आहेत? कमी प्रवाह आवश्यक असल्यास, उदाहरणार्थ, डिजिटल योजनांमध्ये, फील्ड दृश्ये वापरली जातात. अॅनालॉग सर्किट्स पुरवठा व्होल्टेज आणि आउटपुटच्या श्रेणीमध्ये उच्च लाभ रेखीयता प्राप्त करतात.
द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टरची स्थापना क्षेत्रे म्हणजे अॅम्प्लीफायर, त्यांचे संयोजन, डिटेक्टर, मॉड्युलेटर, ट्रान्झिस्टर लॉजिस्टिक सर्किट आणि लॉजिक-प्रकार इन्व्हर्टर.
ट्रान्झिस्टर लागू करण्याची ठिकाणे त्यांच्या वैशिष्ट्यांवर अवलंबून असतात. ते 2 मोडमध्ये कार्य करतात:
- नियंत्रण सिग्नलच्या लहान विचलनांसह आउटपुट पल्स बदलून वाढवणे;
- की रेग्युलेशनमध्ये, कमकुवत इनपुट करंटसह लोडचा वीज पुरवठा नियंत्रित करणे, ट्रान्झिस्टर पूर्णपणे बंद किंवा उघडा आहे.
सेमीकंडक्टर मॉड्यूलचा प्रकार त्याच्या ऑपरेशनची परिस्थिती बदलत नाही. स्त्रोत लोडशी जोडलेला आहे, उदाहरणार्थ, एक स्विच, एम्पलीफायर, एक लाइटिंग डिव्हाइस, ते इलेक्ट्रॉनिक सेन्सर किंवा शक्तिशाली समीप ट्रान्झिस्टर असू शकते. करंटच्या मदतीने, लोड यंत्राचे ऑपरेशन सुरू होते, आणि ट्रांजिस्टर इंस्टॉलेशन आणि स्त्रोत यांच्यातील सर्किटशी जोडलेले असते. सेमीकंडक्टर मॉड्यूल युनिटला पुरवलेल्या ऊर्जेची ताकद मर्यादित करते.
ट्रान्झिस्टरच्या आउटपुटवरील प्रतिकार नियंत्रण कंडक्टरवरील व्होल्टेजवर अवलंबून बदलला जातो. सर्किटच्या सुरूवातीस आणि शेवटच्या बिंदूवर वर्तमान ताकद आणि व्होल्टेज बदलतात आणि वाढतात किंवा कमी होतात आणि ट्रान्झिस्टरच्या प्रकारावर आणि ते कसे जोडलेले आहेत यावर अवलंबून असतात. नियंत्रित वीज पुरवठ्याच्या नियंत्रणामुळे विद्युत् प्रवाह, पॉवर पल्स किंवा व्होल्टेजमध्ये वाढ होते.
खालील प्रकरणांमध्ये दोन्ही प्रकारचे ट्रान्झिस्टर वापरले जातात:
- डिजिटल नियमन मध्ये. डिजिटल-टू-एनालॉग कन्व्हर्टर (डीएसी) वर आधारित डिजिटल अॅम्प्लीफायिंग सर्किट्सचे प्रायोगिक डिझाइन विकसित केले गेले आहेत.
- पल्स जनरेटर मध्ये. असेंबलीच्या प्रकारावर अवलंबून, ट्रान्झिस्टर अनुक्रमे चौरस किंवा अनियंत्रित सिग्नल पुनरुत्पादित करण्यासाठी की किंवा रेखीय क्रमाने कार्य करतो.
- इलेक्ट्रॉनिक हार्डवेअर उपकरणांमध्ये. चोरी, बेकायदेशीर हॅकिंग आणि वापरापासून माहिती आणि प्रोग्रामचे संरक्षण करण्यासाठी. ऑपरेशन की मोडमध्ये होते, वर्तमान ताकद अॅनालॉग स्वरूपात नियंत्रित केली जाते आणि पल्स रुंदी वापरून नियंत्रित केली जाते.ट्रान्झिस्टर इलेक्ट्रिक मोटर्स, स्विचिंग व्होल्टेज स्टॅबिलायझर्सच्या ड्राइव्हमध्ये ठेवलेले असतात.
मोनोक्रिस्टलाइन सेमीकंडक्टर आणि ओपन आणि क्लोज मॉड्यूल्स पॉवर वाढवतात, परंतु केवळ स्विच म्हणून कार्य करतात. डिजिटल उपकरणांमध्ये, फील्ड-प्रकार ट्रान्झिस्टरचा वापर आर्थिक मॉड्यूल म्हणून केला जातो. एकात्मिक प्रयोगांच्या संकल्पनेतील उत्पादन तंत्रज्ञान एकाच सिलिकॉन चिपवर ट्रान्झिस्टरचे उत्पादन प्रदान करते.
क्रिस्टल्सच्या सूक्ष्मीकरणामुळे वेगवान संगणक, कमी ऊर्जा आणि कमी उष्णता निर्माण होते.
तत्सम लेख:
