द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर

"बाइपोलर ट्रांजिस्टर" शब्द इस तथ्य से संबंधित है कि इन ट्रांजिस्टर में दो प्रकार के आवेश वाहकों का उपयोग किया जाता है: इलेक्ट्रॉन और छिद्र। ट्रांजिस्टर के निर्माण के लिए उसी अर्धचालक सामग्री का उपयोग किया जाता है डायोड.

द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर अर्धचालकों से बने तीन-परत अर्धचालक संरचना का उपयोग करते हैं विभिन्न विद्युत चालकता वैकल्पिक प्रकार की विद्युत चालकता (पी-एन-पी या एन-पी-एन) के साथ दो पी-एन जंक्शन बनाए जाते हैं।

द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर संरचनात्मक रूप से अनपैक्ड हो सकते हैं (चित्र 1, ए) (उपयोग के लिए, उदाहरण के लिए, एकीकृत परिपथों के भाग के रूप में) और एक विशिष्ट मामले में बंद (चित्र 1, बी)। बाइपोलर ट्रांजिस्टर के तीन पिन बेस, कलेक्टर और एमिटर कहलाते हैं।

चावल। 1. द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर: ए) पैकेज के बिना पी-एन-पी-संरचनाएं, बी) पैकेज में एन-पी-एन-संरचनाएं

सामान्य निष्कर्ष के आधार पर, आप द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर के लिए तीन कनेक्शन योजनाएँ प्राप्त कर सकते हैं: एक सामान्य आधार (OB), एक सामान्य संग्राहक (OK) और एक सामान्य उत्सर्जक (OE) के साथ। आइए एक सामान्य-बेस सर्किट (चित्र 2) में एक ट्रांजिस्टर के संचालन पर विचार करें।

चावल। 2. द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर की योजनाबद्ध

उत्सर्जक आधार वाहकों में इंजेक्ट (वितरित) करता है, हमारे एन-प्रकार अर्धचालक उपकरण उदाहरण में, ये इलेक्ट्रॉन होंगे। स्रोतों को इस प्रकार चुना जाता है कि E2 >> E1। Resistor Re खुले p-n जंक्शन की धारा को सीमित करता है।

E1 = 0 पर, कलेक्टर नोड के माध्यम से करंट छोटा होता है (अल्पसंख्यक वाहकों के कारण), इसे प्रारंभिक कलेक्टर करंट Ik0 कहा जाता है। यदि E1> 0, इलेक्ट्रॉन उत्सर्जक के p-n संधि को पार करते हैं (E1 आगे की दिशा में चालू होता है) और कोर क्षेत्र में प्रवेश करते हैं।

आधार उच्च प्रतिरोध (अशुद्धियों की कम सांद्रता) के साथ बनाया जाता है, इसलिए आधार में छिद्रों की सांद्रता कम होती है। इसलिए, आधार में प्रवेश करने वाले कुछ इलेक्ट्रॉन इसके छिद्रों के साथ पुनर्संयोजित होते हैं, जिससे आधार धारा Ib बनती है। इसी समय, उत्सर्जक जंक्शन की तुलना में E2 पक्ष पर कलेक्टर पी-एन जंक्शन में एक बहुत मजबूत क्षेत्र कार्य करता है, जो कलेक्टर को इलेक्ट्रॉनों को आकर्षित करता है। इसलिए, अधिकांश इलेक्ट्रॉन संग्राहक तक पहुँचते हैं।

एमिटर और कलेक्टर धाराएं संबंधित एमिटर करंट ट्रांसफर गुणांक हैं

यूकेबी = कास्ट पर।

आधुनिक ट्रांजिस्टर के लिए हमेशा ∆Ik < ∆Ie, और a = 0.9 — 0.999 होता है।

माना योजना में Ik = Ik0 + aIe »Ie। इसलिए, सर्किट कॉमन बेस बाइपोलर ट्रांजिस्टर का करंट अनुपात कम होता है। इसलिए, इसका उपयोग शायद ही कभी किया जाता है, मुख्य रूप से उच्च आवृत्ति वाले उपकरणों में, जहां वोल्टेज लाभ के मामले में यह दूसरों के लिए बेहतर होता है।

द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर का मूल स्विचिंग सर्किट एक सामान्य एमिटर सर्किट (चित्र 3) है।

चावल। 3. एक सामान्य उत्सर्जक के साथ योजना के अनुसार द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर पर स्विच करना

उसके लिए किरचॉफ का पहला कानून हम लिख सकते हैं Ib = Ie — Ik = (1 — a) Ie — Ik0.

यह देखते हुए कि 1 - a = 0.001 - 0.1, हमारे पास Ib << Ie »Ik है।

कलेक्टर करंट का बेस करंट से अनुपात ज्ञात कीजिए:

इस रिश्ते को बेस करंट ट्रांसफर गुणांक कहा जाता है... a = 0.99 पर, हमें b = 100 मिलता है। यदि बेस सर्किट में एक सिग्नल स्रोत शामिल है, तो वही सिग्नल, लेकिन वर्तमान b बार द्वारा प्रवर्धित, प्रवाहित होगा कलेक्टर सर्किट, सिग्नल स्रोत वोल्टेज से काफी अधिक प्रतिरोधी आरके में वोल्टेज बना रहा है ...

स्पंदित और डीसी धाराओं, शक्तियों और वोल्टेज की एक विस्तृत श्रृंखला पर द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर के संचालन का मूल्यांकन करने के लिए, और बायस सर्किट की गणना करने के लिए, मोड को स्थिर करें, इनपुट और आउटपुट वोल्ट-एम्पीयर विशेषताओं (वीएसी) के परिवार।

इनपुट I - V विशेषताओं का एक परिवार इनपुट वोल्टेज Ube पर Uk = const, अंजीर पर इनपुट करंट (बेस या एमिटर) की निर्भरता स्थापित करता है। 4, ए. ट्रांजिस्टर की इनपुट I-V विशेषताएँ सीधे कनेक्शन में डायोड की I-V विशेषताओं के समान हैं।

आउटपुट I - V विशेषताओं का परिवार एक निश्चित आधार या एमिटर करंट (एक सामान्य एमिटर या कॉमन बेस के साथ सर्किट के आधार पर) पर वोल्टेज पर कलेक्टर करंट की निर्भरता स्थापित करता है, अंजीर। 4, बी।

चावल। 4. द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर की वर्तमान-वोल्टेज विशेषताएं: ए - इनपुट, बी - आउटपुट

इलेक्ट्रिकल एनपी जंक्शन के अलावा, हाई-स्पीड सर्किट में एक शॉटकी मेटल-सेमीकंडक्टर-बैरियर जंक्शन का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इस तरह के संक्रमणों में, आधार में आवेशों के संचय और पुनर्जीवन के लिए कोई समय आवंटित नहीं किया जाता है, और ट्रांजिस्टर का संचालन केवल अवरोध समाई के पुनर्भरण की दर पर निर्भर करता है।

चावल। 5. द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर

द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर के पैरामीटर

ट्रांजिस्टर के अधिकतम अनुमेय ऑपरेटिंग मोड का मूल्यांकन करने के लिए मुख्य मापदंडों का उपयोग किया जाता है:

1) अधिकतम स्वीकार्य संग्राहक-उत्सर्जक वोल्टेज (विभिन्न ट्रांजिस्टर उके अधिकतम = 10 - 2000 वी के लिए),

2) अधिकतम स्वीकार्य संग्राहक शक्ति अपव्यय पीके मैक्स - उनके अनुसार, ट्रांजिस्टर को कम-शक्ति (0.3 डब्ल्यू तक), मध्यम-शक्ति (0.3 - 1.5 डब्ल्यू) और उच्च-शक्ति (1, 5 डब्ल्यू से अधिक) में विभाजित किया गया है। मध्यम और उच्च शक्ति ट्रांजिस्टर अक्सर एक विशेष हीटसिंक - एक हीटसिंक से सुसज्जित होते हैं,

3) अधिकतम अनुमेय कलेक्टर वर्तमान इक अधिकतम - 100 ए और अधिक तक,

4) वर्तमान संचरण आवृत्ति fgr को सीमित करना (जिस आवृत्ति पर h21 एकता के बराबर हो जाता है), द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर इसके अनुसार विभाजित होते हैं:

• कम आवृत्ति के लिए - 3 मेगाहर्ट्ज तक,

• मध्यम आवृत्ति - 3 से 30 मेगाहर्ट्ज तक,

• उच्च आवृत्ति - 30 से 300 मेगाहर्ट्ज तक,

• अति उच्च आवृत्ति - 300 मेगाहर्ट्ज से अधिक।

तकनीकी विज्ञान के डॉक्टर, प्रोफेसर एलए पोटापोव