द्विध्रुव जंक्शन ट्रांजिस्टर

BJT की परिभाषा

बिपोलर जंक्शन ट्रांजिस्टर (जिसे BJT या BJT ट्रांजिस्टर भी कहा जाता है) एक तीन-टर्मिनल सेमीकंडक्टर डिवाइस है जिसमें दो p-n जंक्शन होते हैं जो सिग्नल को बढ़ावा देने में सक्षम होते हैं। यह एक विद्युत धारा नियंत्रित डिवाइस है। BJT के तीन टर्मिनल होते हैं: बेस, कलेक्टर और ईमिटर। BJT एक ऐसा ट्रांजिस्टर है जो इलेक्ट्रॉन और होल्स दोनों का उपयोग आवेश वाहक के रूप में करता है।

अगर बेस पर छोटी तीव्रता का सिग्नल लगाया जाता है, तो ट्रांजिस्टर के कलेक्टर पर वह सिग्नल बढ़ा हुआ उपलब्ध होता है। यही BJT द्वारा प्रदान की गई बढ़ावा है। ध्यान दें कि बढ़ावा प्रक्रिया को कार्यान्वित करने के लिए बाहरी DC विद्युत आपूर्ति की आवश्यकता होती है।

दो प्रकार के बिपोलर जंक्शन ट्रांजिस्टर होते हैं - NPN ट्रांजिस्टर और PNP ट्रांजिस्टर। इन दो प्रकार के बिपोलर जंक्शन ट्रांजिस्टरों का एक चित्र नीचे दिया गया है।

उपरोक्त आकृति से, हम देख सकते हैं कि प्रत्येक BJT के तीन भाग होते हैं: ईमिटर, बेस और कलेक्टर। JE और JC क्रमशः ईमिटर जंक्शन और कलेक्टर जंक्शन को दर्शाते हैं। अब इसके लिए पर्याप्त है कि हम जानें कि ईमिटर-बेस जंक्शन फॉरवर्ड बायस्ड होता है और कलेक्टर-बेस जंक्शन रिवर्स बायस्ड होता है। अगला विषय इन ट्रांजिस्टरों के दो प्रकारों का वर्णन करेगा।

NPN बिपोलर जंक्शन ट्रांजिस्टर

एक n-p-n बिपोलर ट्रांजिस्टर (या npn ट्रांजिस्टर) में दो n-प्रकार सेमीकंडक्टरों के बीच एक p-प्रकार सेमीकंडक्टर होता है। नीचे एक n-p-n ट्रांजिस्टर का चित्र दिया गया है। अब I E, IC ईमिटर धारा और कलेक्टर धारा क्रमशः हैं और VEB और VCB क्रमशः ईमिटर-बेस वोल्टेज और कलेक्टर-बेस वोल्टेज हैं। परंपरानुसार, यदि ईमिटर, बेस और कलेक्टर धारा IE, IB और IC ट्रांजिस्टर में जाती हैं, तो धारा का चिह्न धनात्मक लिया जाता है और यदि धारा ट्रांजिस्टर से बाहर जाती है, तो चिह्न ऋणात्मक लिया जाता है। हम n-p-n ट्रांजिस्टर के अंदर विभिन्न धाराओं और वोल्टेजों को सारणीबद्ध कर सकते हैं।

PNP बिपोलर जंक्शन ट्रांजिस्टर

इसी तरह, p-n-p बिपोलर जंक्शन ट्रांजिस्टर (या pnp ट्रांजिस्टर) में, दो p-प्रकार सेमीकंडक्टरों के बीच एक n-प्रकार सेमीकंडक्टर होता है। नीचे p-n-p ट्रांजिस्टर का चित्र दिया गया है।

p-n-p ट्रांजिस्टरों के लिए, धारा ईमिटर टर्मिनल से ट्रांजिस्टर में प्रवेश करती है। किसी भी बिपोलर जंक्शन ट्रांजिस्टर की तरह, ईमिटर-बेस जंक्शन फॉरवर्ड बायस्ड होता है और कलेक्टर-बेस जंक्शन रिवर्स बायस्ड होता है। हम p-n-p ट्रांजिस्टरों के लिए ईमिटर, बेस और कलेक्टर धारा, और ईमिटर-बेस, कलेक्टर-बेस और कलेक्टर-ईमिटर वोल्टेज को भी सारणीबद्ध कर सकते हैं।

BJT का कार्य तंत्र

चित्र एक n-p-n ट्रांजिस्टर को एक्टिव क्षेत्र में बायस्ड (ट्रांजिस्टर बायसिंग देखें) दिखाता है, BE जंक्शन फॉरवर्ड बायस्ड है जबकि CB जंक्शन रिवर्स बायस्ड है। BE जंक्शन का डीप्लेशन क्षेत्र CB जंक्शन की तुलना में छोटा होता है।

BE जंक्शन पर फॉरवर्ड बायस बाधा वोल्टेज को कम करता है, जिससे ईमिटर से बेस तक इलेक्ट्रॉन बह सकते हैं। क्योंकि बेस पतला और कम डोपिंग होता है, इसमें बहुत कम होल्स होते हैं। ईमिटर से लगभग 2% इलेक्ट्रॉन बेस में होल्स के साथ रीकंबाइन करते हैं और बेस टर्मिनल से बाहर निकल जाते हैं।

यह बेस धारा है, जो इलेक्ट्रॉन और होल्स के रीकंबाइन के कारण बहती है (ध्यान दें कि पारंपरिक धारा का दिशा इलेक्ट्रॉनों के बहने की दिशा के विपरीत होती है)। शेष बड़ी संख्या में इलेक्ट्रॉन रिवर्स-बायस्ड कलेक्टर जंक्शन को पार करके कलेक्टर धारा का निर्माण करेंगे। इस प्रकार KCL से,

बेस धारा ईमिटर और कलेक्टर धारा की तुलना में बहुत छोटी होती है।

यहाँ, अधिकांश आवेश वाहक इलेक्ट्रॉन होते हैं। p-n-p ट्रांजिस्टर का कार्य n-p-n के समान है, एकमात्र अंतर यह है कि अधिकांश आवेश वाहक होल्स होते हैं इलेक्ट्रॉन के बजाय। केवल एक छोटा हिस्सा धारा अधिकांश आवेश वाहकों के कारण बहता है और बहुतायत धारा बीजीटी में अल्पांश आवेश वाहकों के कारण बहती है। इसलिए, उन्हें अल्पांश आवेश वाहक उपकरण कहा जाता है।

BJT का समतुल्य परिपथ

एक p-n जंक्शन को एक डायोड द्वारा दर्शाया जाता है। चूंकि एक ट्रांजिस्टर में दो p-n जंक्शन होते हैं, इसलिए यह दो डायोडों के विपरीत जुड़े हुए के समतुल्य होता है। इसे BJT का दो डायोड तुलना कहा जाता है।

बिपोलर जंक्शन ट्रांजिस्टर की विशेषताएँ

BJT के तीन भाग होते हैं: कलेक्टर, ईमिटर और बेस। इस प्रकार के ट्रांजिस्टरों की विशेषताओं के बारे में जानने से पहले, हमें इस प्रकार के ट्रांजिस्टरों के कार्य तरीकों के बारे में जानना होगा। ये तरीके हैं

• सामान्य बेस (CB) मोड

• सामान्य ईमिटर (CE) मोड

• सामान्य कलेक्टर (CC) मोड

नीचे तीनों प्रकार के मोड दिखाए गए हैं

अब BJT की विशेषताओं की बात करें, विभिन्न कार्य तरीकों के लिए विभिन्न विशेषताएँ होती हैं। विशेषताएँ ट्रांजिस्टर के विभिन्न धारा और वोल्टेज चरों के बीच संबंधों के ग्राफिकल रूप होती हैं। p-n-p ट्रांजिस्टरों के लिए विभिन्न मोड और विभिन्न पैरामीटरों के लिए विशेषताएँ दी गई हैं।

सामान्य बेस विशेषताएँ

इनपुट विशेषताएँ

p-n-p ट्रांजिस्टर के लिए, इनपुट धारा ईमिटर धारा (IE) है और इनपुट वोल्टेज कलेक्टर-बेस वोल्टेज (VCB) है।

क्योंकि ईमिटर-बेस जंक्शन फॉरवर्ड बायस्ड है, इसलिए IE और VEB का ग्राफ एक p-n डायोड की फॉरवर्ड विशेषताओं के समान होता है। जब VCB बढ़ता है, तो निश्चित VEB पर IE बढ़ता है।

आउटपुट विशेषताएँ

आउटपुट विशेषताएँ आउटपुट वोल्टेज और आउटपुट धारा IC के बीच के संबंध को दर्शाती हैं, जहाँ आउटपुट धारा IC है और कलेक्टर-बेस वोल्टेज और ईमिटर धारा IE इनपुट धारा है और पैरामीटर के रूप में कार्य करती है। नीचे p-n-p ट्रांजिस्टर की CB मोड में आउटपुट विशेषताओं का चित्र दिया गया है।

जैसा कि हम जानते हैं, p-n-p ट्रांजिस्टरों के लिए I E और VEB धनात्मक होते हैं और IC, IB, VCB ऋणात्मक होते हैं। इस वक्र में तीन क्षेत्र होते हैं: एक्टिव क्षेत्र, संतृप्ति क्षेत्र और कट-ऑफ़ क्षेत्र। एक्टिव क्षेत्र वह क्षेत्र है जहाँ ट्रांजिस्टर सामान्य रूप से कार्य करता है।

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