بائپولر جنکشن ٹرانزسٹر کنیکشن

بائیپولر جنکشن ٹرانزسٹر کی تعریف

بائیپولر جنکشن ٹرانزسٹر (BJT) ایک تین ٹرمینل والا دستیاب ہے۔ یہ امپلی فائر کے طور پر یا سوچ کے طور پر کام کر سکتا ہے، اس کے لئے ایک ان پٹ سرکٹ اور ایک آؤٹ پٹ سرکٹ درکار ہوتا ہے۔ صرف تین ٹرمینل کے ساتھ اس کام کو کرنے کے لئے، ایک ٹرمینل دونوں ان پٹ اور آؤٹ پٹ کے لئے مشترکہ کنکشن کے طور پر کام کرتا ہے۔ مشترکہ ٹرمینل کا انتخاب اطلاق کے مطابق ہوتا ہے۔ ٹرانزسٹر کے تین قسم کے کنکشن ہیں: مشترکہ بیس، مشترکہ ایمیٹر، اور مشترکہ کالکٹر۔

• مشترکہ بیس ٹرانزسٹر

• مشترکہ ایمیٹر ٹرانزسٹر

• مشترکہ کالکٹر ٹرانزسٹر۔

یہاں یاد رکھنا ضروری ہے کہ ٹرانزسٹر کا جو بھی کنکشن ہو، لیکن بیس-ایمیٹر جنکشن کو آگے کی طرف خرابیاں رکھا جانا چاہئے اور بیس-کالکٹر جنکشن کو پیچھے کی طرف خرابیاں رکھا جانا چاہئے۔

BJT کا مشترکہ بیس کنکشن

یہاں بیس ٹرمینل دونوں ان پٹ اور آؤٹ پٹ سرکٹ کے لئے مشترک ہوتا ہے۔ مشترکہ بیس کی کانفیگریشن یا مود نیچے دیئے گئے شکل میں دکھائی گئی ہے۔ یہاں npn ٹرانزسٹر اور pnp ٹرانزسٹر کی مشترکہ بیس مود الگ الگ دکھائی گئی ہے۔ یہاں ایمیٹر-بیس سرکٹ کو ان پٹ سرکٹ کے طور پر اور کالکٹر-بیس سرکٹ کو آؤٹ پٹ سرکٹ کے طور پر لیا گیا ہے۔

ڈی سی گین

یہاں ان پٹ کرنٹ ایمیٹر کرنٹ IE ہے اور آؤٹ پٹ کرنٹ کالکٹر کرنٹ IC ہے۔ ڈی سی گین کو جب ہم صرف سرکٹ کی ڈی سی بائیسنگ ولٹیج کو سمجھتے ہیں اور ان پٹ میں کوئی بدل پرداز سائنل لاگو نہیں کیا جاتا۔ اب اگر ہم ان پٹ میں بدل پرداز سائنل کو سمجھتے ہیں تو کرنٹ امپلی فائر کا عام حامل (α) مستقل کالکٹر-بیس ولٹیج پر یہ ہو گا

یہاں دیکھا جاتا ہے کہ کرنٹ گین اور کرنٹ امپلی فائر کا عام حامل کی قدر اکائی سے زیادہ نہیں ہوسکتی کیونکہ کالکٹر کرنٹ کوئی طرح سے ایمیٹر کرنٹ سے زیادہ نہیں ہوسکتا۔ لیکن جیسا کہ ہم جانتے ہیں کہ بائیپولر جنکشن ٹرانزسٹر میں ایمیٹر کرنٹ اور کالکٹر کرنٹ تقریباً برابر ہوتے ہیں، یہ تناسب بہت قریب اکائی کے ہوتے ہیں۔ عموماً یہ قدر 0.9 سے 0.99 تک ہوتی ہے۔

کالکٹر کرنٹ کا اظہار

اگر ایمیٹر سرکٹ کھلا ہو، تو ایمیٹر کرنٹ (IC = 0) نہیں ہوگا۔ لیکن اس حالت میں، کالکٹر علاقے میں ایک چھوٹا سا کرنٹ بہنے کا ہوگا۔ یہ کرنٹ کمیٹی کیریئرز کے بہاؤ کی وجہ سے ہوتا ہے اور یہ ریورس لیکیج کرنٹ ہے۔ چونکہ یہ کرنٹ کالکٹر اور بیس کے ذریعے بہتا ہے اور ایمیٹر ٹرمینل کھلا ہوتا ہے، اس کرنٹ کو ICBO کہا جاتا ہے۔ چھوٹے پاور ریٹڈ ٹرانزسٹر میں ریورس لیکیج کرنٹ ICBO بہت چھوٹا ہوتا ہے اور عام طور پر ہم اسے کیلکولیشن کے دوران نظرانداز کرتے ہیں لیکن بلند پاور ریٹڈ ٹرانزسٹر میں یہ لیکیج کرنٹ نہیں نظرانداز کیا جاسکتا۔ یہ کرنٹ درجہ حرارت پر بہت زیادہ منحصر ہوتا ہے تو بلند درجہ حرارت پر ریورس لیکیج کرنٹ ICBO کیلکولیشن کے دوران نہیں نظرانداز کیا جاسکتا۔ یہ اظہار ثابت کرتا ہے کہ کالکٹر کرنٹ بیس کرنٹ پر بھی منحصر ہوتا ہے۔

مشترکہ بیس کنکشن کی خصوصیات

ان پٹ کی خصوصیات

یہ ٹرانزسٹر کے ان پٹ کرنٹ اور ان پٹ ولٹیج کے درمیان کشیدا جاتا ہے۔ ان پٹ کرنٹ ایمیٹر کرنٹ (IE) ہے اور ان پٹ ولٹیج ایمیٹر-بیس ولٹیج (VEB) ہے۔ ایمیٹر-بیس جنکشن کے فوروارڈ بیریئر پوٹینشل کو عبور کرنے کے بعد ایمیٹر کرنٹ (IE) ایمیٹر-بیس ولٹیج (VEB) کے بڑھنے کے ساتھ تیزی سے بڑھنے لگتا ہے۔

سروسٹر کی مداخلہ رکاوٹ متبادل-بنیاد وولٹیج (ΔV EB) کے تبدیلی کا تناسب اور متبادل کرنٹ (ΔIE) کونستنٹ کالکٹر-بنیاد وولٹیج (VCB = کونستنٹ) پر ہوتا ہے۔ جبکہ متبادل کرنٹ کی تبدیلی متبادل-بنیاد وولٹیج (ΔIE >> ΔVEB) کی تبدیلی کے مقابلے میں بہت زیادہ ہوتی ہے، مشترکہ بنیاد سرسٹر کی مداخلہ رکاوٹ بہت چھوٹی ہوتی ہے۔

آؤٹ پٹ خصوصیات

کالکٹر کرنٹ صرف کونستنٹ قدر حاصل کرتا ہے جب بنیاد اور کالکٹر علاقے کے درمیان کافی ریورس بائیسڈ قائم ہو جاتا ہے۔ اس لیے کالکٹر-بنیاد وولٹیج کی افزائش کے ساتھ کالکٹر کرنٹ کی افزائش ہوتی ہے جب یہ وولٹیج بہت کم قدر کی ہو۔ لیکن کچھ کالکٹر-بنیاد وولٹیج کے بعد کالکٹر-بنیاد جنکشن کو کافی ریورس بائیسڈ حاصل ہوتا ہے اور اس لیے کالکٹر کرنٹ کچھ مخصوص متبادل کرنٹ کے لیے کونستنٹ ہوجاتا ہے اور یہ بالکل متبادل کرنٹ پر منحصر ہوتا ہے۔

اس صورتحال میں، باقی تمام متبادل کرنٹ جو بنیاد کرنٹ نہیں ہے کالکٹر کرنٹ کا حصہ ہوتا ہے۔ جبکہ کالکٹر کرنٹ کارکردگی کے اس خطے میں مخصوص متبادل کرنٹ کے لیے تقریباً کونستنٹ ہوجاتا ہے، کالکٹر کرنٹ کی افزائش کالکٹر-بنیاد وولٹیج کی افزائش کے مقابلے میں بہت کم ہوتی ہے۔

کالکٹر-بنیاد وولٹیج کی تبدیلی کا تناسب کالکٹر کرنٹ کی تبدیلی کے ساتھ مشترکہ بنیاد حالت کے سرسٹر کی آؤٹ پٹ رکاوٹ کے طور پر تعریف کیا جاتا ہے۔ طبعی طور پر، سرسٹر کی مشترکہ بنیاد حالت میں آؤٹ پٹ رکاوٹ کی قدر بہت زیادہ ہوتی ہے۔

BJT کی مشترکہ متبادل کنکشن

مشترکہ متبادل سرسٹر سب سے عام استعمال ہونے والی سرسٹر کنکشن ہے۔ یہاں متبادل ٹرمینل دونوں مداخلہ اور آؤٹ پٹ سرکٹ کے لیے مشترک ہوتا ہے۔ بنیاد اور متبادل کے درمیان ملانے والا سرکٹ مداخلہ سرکٹ ہوتا ہے اور کالکٹر اور متبادل کے درمیان ملانے والا سرکٹ آؤٹ پٹ سرکٹ ہوتا ہے۔ نپن سرسٹر اور پینپ سرسٹر کی مشترکہ متبادل حالت نیچے دی گئی تصویر میں الگ الگ دکھائی گئی ہے۔

کرنٹ گین

مشترکہ متبادل کنفیگریشن میں، مداخلہ کرنٹ بنیاد کرنٹ (IB) ہوتا ہے اور آؤٹ پٹ کرنٹ کالکٹر کرنٹ (IC) ہوتا ہے۔ بائپولر جنکشن سرسٹر میں، بنیاد کرنٹ کالکٹر کرنٹ کو کنٹرول کرتا ہے۔ کالکٹر کرنٹ (ΔIC) کی تبدیلی کا تناسب بنیاد کرنٹ (ΔIB) کی تبدیلی کے ساتھ مشترکہ متبادل سرسٹر کا کرنٹ گین کے طور پر تعریف کیا جاتا ہے۔ بائپولر جنکشن سرسٹر میں، متبادل کرنٹ (IE) بنیاد کرنٹ (IB) اور کالکٹر کرنٹ (IC) کا مجموعہ ہوتا ہے۔ اگر بنیاد کرنٹ تبدیل ہو تو کالکٹر کرنٹ بھی تبدیل ہو جاتا ہے اور اس کے نتیجے میں متبادل کرنٹ بھی متناسب طور پر تبدیل ہو جاتا ہے۔

دوبارہ کالکٹر کرنٹ کی تبدیلی کا تناسب متبادل کرنٹ کی متناسب تبدیلی کے ساتھ α سے ظاہر کیا جاتا ہے۔ بنیاد کرنٹ کی قدر کالکٹر کرنٹ (IB << IC) کے مقابلے میں بہت کم ہوتی ہے، مشترکہ متبادل سرسٹر میں کرنٹ گین بہت زیادہ ہوتا ہے اور یہ 20 سے 500 تک ہوتا ہے۔

مشترکہ متبادل سرسٹر کی خصوصیات

ترانزسٹر کے مشترکہ ایمیٹر مود میں دو سرکٹ ہوتے ہیں - ان پٹ سرکٹ اور آؤٹ پٹ سرکٹ۔ ان پٹ سرکٹ میں، پیرامیٹرز بنیادی کرنٹ اور بنیادی-ایمیٹر وولٹیج ہوتے ہیں۔ بنیادی کرنٹ اور بنیادی-ایمیٹر وولٹیج کے تبدیلیوں کے خلاف کشیدہ خصوصیات کا منحنی مشترکہ ایمیٹر ترانزسٹر کی ان پٹ خصوصیات ہوتی ہے۔ بنیادی اور ایمیٹر کے درمیان پی این جنکشن کو فورڈ بائیس کیا جاتا ہے، لہذا خصوصیات فورڈ بائیس پی این جنکشن دیوڈ کی طرح ہوتی ہیں۔ یہاں بھی بنیادی کرنٹ کو کسی قدر حاصل نہیں ہوتا جب تک بنیادی-ایمیٹر وولٹیج جنکشن کی فورڈ باریئر وولٹیج کو پار نہ کر لے، لیکن اس کے بعد بنیادی کرنٹ بنیادی-ایمیٹر وولٹیج کے اضافے کے ساتھ محسوس طور پر بڑھتا ہے۔ بنیادی کرنٹ کی شرح بنیادی-ایمیٹر وولٹیج کے حوالے سے یہاں زیادہ ہوتی ہے لیکن عام بنیادی مود کی صورت میں کتنا زیادہ نہیں ہوتی۔

لہذا سرکٹ کی ان پٹ رزسٹنس ترانزسٹر کے عام بنیادی مود کی نسبت زیادہ ہوتی ہے۔

مشترکہ ایمیٹر ترانزسٹر کی آؤٹ پٹ خصوصیات

آؤٹ پٹ خصوصیات ترانزسٹر کے آؤٹ پٹ کرنٹ اور آؤٹ پٹ وولٹیج کے تبدیلیوں کے خلاف کشیدہ ہوتی ہے۔ کالکٹر کرنٹ آؤٹ پٹ کرنٹ ہوتا ہے اور کالکٹر-ایمیٹر وولٹیج ترانزسٹر کا آؤٹ پٹ وولٹیج ہوتا ہے۔ یہاں مختلف کالکٹر-بنیادی وولٹیج کی قدر کے لیے کالکٹر کرنٹ کی تبدیلی کو بنیادی کرنٹ کی متعینہ قدر کے خلاف کشیدا جاتا ہے۔ پایا جاتا ہے کہ شروع میں کالکٹر کرنٹ کالکٹر-ایمیٹر وولٹیج کے اضافے کے ساتھ تناسب سے بڑھتا ہے لیکن ایک معینہ وولٹیج سطح کے بعد کالکٹر کرنٹ تقریباً مستقل ہو جاتا ہے۔ یہ کیونکہ شروع میں بنیادی-کالکٹر جنکشن کو کافی ریورس بائیس نہیں ملتا لیکن ایک معینہ وولٹیج کے بعد یہ کافی ریورس بائیس ہوجاتا ہے اور پھر ایمیٹر علاقے سے بنیادی علاقے میں آنے والے زیادہ تر کیریئرز کالکٹر علاقے میں منتقل ہوتے ہیں تاکہ کالکٹر کرنٹ میں حصہ ڈالیں۔ ایمیٹر علاقے سے آنے والے زیادہ تر کیریئرز کی تعداد BJT میں بنیادی کرنٹ پر منحصر ہوتی ہے، لہذا مخصوص بنیادی کرنٹ کے لیے کالکٹر کرنٹ مستقل ہوتا ہے۔

آؤٹ پٹ رزسٹنس ہوگی

BJT کی مشترکہ کالکٹر کنکشن

مشترکہ کالکٹر کنفیگریشن میں ان پٹ سرکٹ بنیادی اور کالکٹر ٹرمینل کے درمیان ہوتا ہے اور آؤٹ پٹ سرکٹ ایمیٹر اور کالکٹر ٹرمینل کے درمیان ہوتا ہے۔

ایمیٹر کرنٹ کی تبدیلی کا بنیادی کرنٹ کی تبدیلی کے تناسب کو مشترکہ کالکٹر کنفیگریشن کا کرنٹ گین مانا جاتا ہے۔ اسے یوں ظاہر کیا جاتا ہے،

سرکٹ کا کرنٹ امپلیفیکیشن فیکٹر وقت-متغیر سگنل کو ان پٹ پر لاگو کرنے پر بنیادی کرنٹ کی تبدیلی کے تناسب میں ایمیٹر کرنٹ کی تبدیلی کا تناسب ہوتا ہے۔

مشترکہ کالکٹر ترانزسٹر کی ان پٹ خصوصیات

ان پٹ کرنٹ بنیادی کرنٹ ہوتا ہے اور ترانزسٹر کی ان پٹ وولٹیج بنیادی-کالکٹر وولٹیج ہوتی ہے۔ بنیادی-کالکٹر جنکشن کو ریورس بائیس کیا جاتا ہے اور یہ بنیادی-کالکٹر وولٹیج کے اضافے کے ساتھ ریورس بائیس میں اضافہ ہوتا ہے۔ یہ بنیادی کرنٹ کو بنیادی-کالکٹر وولٹیج کے اضافے کے ساتھ کچھ کم ہونے کا باعث بنتا ہے۔ کیونکہ یہ حالت میں بنیادی علاقے کے زیادہ کم کیریئرز کالکٹر علاقے میں منتقل ہوتے ہیں اور بنیادی علاقے میں الیکٹران-ہول ریکمبنیشن کی شرح کم ہو جاتی ہے جس کے نتیجے میں بنیادی کرنٹ کم ہو جاتا ہے۔

مشترکہ کالکٹر ترانزسٹر کی آؤٹ پٹ خصوصیات

ایک عام مجموعہ کے ترانزسٹر کی آؤٹ پٹ خصوصیات عموماً ایک عام میٹر کے ترانزسٹر کی آؤٹ پٹ خصوصیات کے نزدیک ہوتی ہیں۔ صرف فرق یہ ہے کہ عام مجموعہ کی ترتیب میں آؤٹ پٹ کرنٹ میٹر کرنٹ ہوتا ہے جبکہ عام میٹر کی ترتیب میں یہ مجموعہ کرنٹ ہوتا ہے۔ یہاں بھی مخصوص بنیادی کرنٹ کے لئے میٹر کرنٹ کرنٹ-میٹر ولٹیج کے بڑھنے کے ساتھ لکیری طور پر بڑھتا ہے تا کچھ حد تک اور پھر میٹر کرنٹ کرنٹ-میٹر ولٹیج کے برابر کئی بار کوئی تبدیلی نہیں ہوتی۔ تاہم مشخصہ منحنی کے مطابق کرنٹ-میٹر ولٹیج کے ساتھ میٹر کرنٹ کا بہت کم رفتار سے بڑھنا ہوتا ہے۔