द्विध्रुवीय जंक्शन ट्रान्झिस्टर

BJT परिभाषा

बिपोलर जंक्शन ट्रान्झिस्टर (जिसे BJT या BJT ट्रान्झिस्टर के रूप में भी जाना जाता है) एक तीन-टर्मिनल सेमीकंडक्टर डिवाइस है जिसमें दो p-n जंक्शन होते हैं जो सिग्नल को बढ़ावा या विस्तारित करने में सक्षम है। यह एक धारा-नियंत्रित डिवाइस है। BJT के तीन टर्मिनल आधार, कलेक्टर और इमिटर हैं। BJT ऐसा ट्रान्झिस्टर है जो इलेक्ट्रॉन और होल दोनों का उपयोग चार्ज के लिए कैरियर के रूप में करता है।

आधार पर लगाए गए छोटे अम्प्लिट्यूड का सिग्नल ट्रान्झिस्टर के कलेक्टर पर विस्तारित रूप में उपलब्ध होता है। यह BJT द्वारा प्रदान की गई विस्तारित सेवा है। ध्यान दें कि विस्तारित प्रक्रिया को कार्यान्वित करने के लिए बाहरी DC पावर सप्लाई की आवश्यकता होती है।

दो प्रकार के बिपोलर जंक्शन ट्रान्झिस्टर होते हैं - NPN ट्रान्झिस्टर और PNP ट्रान्झिस्टर। इन दो प्रकार के बिपोलर जंक्शन ट्रान्झिस्टर का एक आरेख नीचे दिया गया है।

उपरोक्त आकृति से, हम देख सकते हैं कि प्रत्येक BJT के तीन भाग होते हैं: इमिटर, आधार और कलेक्टर। JE और JC क्रमशः इमिटर और कलेक्टर के जंक्शन को दर्शाते हैं। अब शुरुआत में, हमें यह जानना पर्याप्त है कि इमिटर-आधार जंक्शन फोरवर्ड बायस्ड होता है और कलेक्टर-आधार जंक्शन रिवर्स बायस्ड होता है। अगला विषय इन ट्रान्झिस्टरों के दो प्रकारों का वर्णन करेगा।

NPN बिपोलर जंक्शन ट्रान्झिस्टर

एक n-p-n बिपोलर ट्रान्झिस्टर (या npn ट्रान्झिस्टर) में, एक p-टाइप सेमीकंडक्टर दो n-टाइप सेमीकंडक्टरों के बीच स्थित होता है। नीचे दिए गए आरेख में एक n-p-n ट्रान्झिस्टर दिखाया गया है। अब I E, IC क्रमशः इमिटर धारा और कलेक्टर धारा हैं और VEB और VCB क्रमशः इमिटर-आधार वोल्टेज और कलेक्टर-आधार वोल्टेज हैं। परंपरा के अनुसार, यदि इमिटर, आधार और कलेक्टर धारा IE, IB और IC ट्रान्झिस्टर में जाती हैं तो धारा का चिह्न धनात्मक लिया जाता है और यदि धारा ट्रान्झिस्टर से बाहर निकलती है तो चिह्न ऋणात्मक लिया जाता है। हम n-p-n ट्रान्झिस्टर के अंदर की विभिन्न धाराओं और वोल्टेजों को टेबुलेट कर सकते हैं।

PNP बिपोलर जंक्शन ट्रान्झिस्टर

इसी तरह, p-n-p बिपोलर जंक्शन ट्रान्झिस्टर (या pnp ट्रान्झिस्टर) में, एक n-टाइप सेमीकंडक्टर दो p-टाइप सेमीकंडक्टरों के बीच स्थित होता है। नीचे p-n-p ट्रान्झिस्टर का आरेख दिखाया गया है।

p-n-p ट्रान्झिस्टरों के लिए, धारा इमिटर टर्मिनल से ट्रान्झिस्टर में प्रवेश करती है। किसी भी बिपोलर जंक्शन ट्रान्झिस्टर की तरह, इमिटर-आधार जंक्शन फोरवर्ड बायस्ड होता है और कलेक्टर-आधार जंक्शन रिवर्स बायस्ड होता है। हम p-n-p ट्रान्झिस्टरों के लिए भी इमिटर, आधार और कलेक्टर धारा, और इमिटर-आधार, कलेक्टर-आधार और कलेक्टर-इमिटर वोल्टेज को टेबुलेट कर सकते हैं।

BJT का कार्यप्रिंसिपल

चित्र में एक n-p-n ट्रान्झिस्टर को एक्टिव रिजन में बायस किया गया है (ट्रान्झिस्टर बायसिंग देखें), BE जंक्शन फोरवर्ड बायस्ड है जबकि CB जंक्शन रिवर्स बायस्ड है। BE जंक्शन की डीप्लिशन रिजन की चौड़ाई CB जंक्शन की तुलना में छोटी होती है।

BE जंक्शन पर फोरवर्ड बायस बाधा प्रभाव को कम करता है, जिससे इलेक्ट्रॉन इमिटर से आधार तक प्रवाहित होते हैं। क्योंकि आधार पतला और कम डोपिंग वाला होता है, इसमें बहुत कम होल होते हैं। इमिटर से आने वाले इलेक्ट्रॉनों में से लगभग 2% आधार में होल के साथ फिर से संयोजित होते हैं और आधार टर्मिनल से बाहर निकलते हैं।

यह आधार धारा का निर्माण करता है, यह इलेक्ट्रॉन और होल के फिर से संयोजन के कारण प्रवाहित होता है (ध्यान दें कि पारंपरिक धारा प्रवाह की दिशा इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह की दिशा के विपरीत होती है)। शेष बड़ी संख्या में इलेक्ट्रॉन रिवर्स-बायस्ड कलेक्टर जंक्शन को पार करके कलेक्टर धारा का निर्माण करते हैं। इस प्रकार KCL द्वारा,

आधार धारा इमिटर और कलेक्टर धारा की तुलना में बहुत छोटी होती है।

यहाँ, प्रमुख चार्ज के कैरियर इलेक्ट्रॉन हैं। p-n-p ट्रान्झिस्टर का कार्य n-p-n के समान है, एकमात्र अंतर यह है कि प्रमुख चार्ज के कैरियर होल हैं, इलेक्ट्रॉन के बजाय। केवल छोटा हिस्सा धारा प्रमुख कैरियरों के कारण प्रवाहित होता है और BJT में अधिकांश धारा गैर-प्रमुख चार्ज के कैरियरों के कारण प्रवाहित होती है। इसलिए, उन्हें गैर-प्रमुख चार्ज के कैरियर डिवाइस के रूप में जाना जाता है।

BJT का समतुल्य परिपथ

एक p-n जंक्शन को एक डायोड द्वारा दर्शाया जाता है। क्योंकि एक ट्रान्झिस्टर में दो p-n जंक्शन होते हैं, इसलिए यह दो डायोडों के बैक-टू-बैक कनेक्ट के समान होता है। इसे BJT का दो डायोड विवरण कहा जाता है।

बिपोलर जंक्शन ट्रान्झिस्टर की विशेषताएं

BJT के तीन भाग होते हैं: कलेक्टर, इमिटर और आधार। इन प्रकार के ट्रान्झिस्टरों की विशेषताओं के बारे में जानने से पहले, हमें इन ट्रान्झिस्टरों के ऑपरेशन के मोड के बारे में जानना होगा। मोड ये हैं:

• कॉमन बेस (CB) मोड

• कॉमन इमिटर (CE) मोड

• कॉमन कलेक्टर (CC) मोड

नीचे तीनों प्रकार के मोड दिखाए गए हैं

अब BJT की विशेषताओं की बात करें, विभिन्न ऑपरेशन मोड के लिए विभिन्न विशेषताएं होती हैं। विशेषताएं ट्रान्झिस्टर के विभिन्न धारा और वोल्टेज चर के बीच संबंधों के ग्राफिकल रूप हैं। p-n-p ट्रान्झिस्टरों के लिए विभिन्न मोड और विभिन्न पैरामीटरों के लिए विशेषताएं दी गई हैं।

कॉमन बेस विशेषताएं

इनपुट विशेषताएं

p-n-p ट्रान्झिस्टर के लिए, इनपुट धारा इमिटर धारा (IE) है और इनपुट वोल्टेज कलेक्टर-आधार वोल्टेज (VCB) है।

क्योंकि इमिटर-आधार जंक्शन फोरवर्ड बायस्ड है, इसलिए IE Vs VEB का ग्राफ p-n डायोड की फोरवर्ड विशेषताओं के समान होता है। निश्चित VEB के लिए, जब VCB बढ़ता है तो IE बढ़ता है।

आउटपुट विशेषताएं

आउटपुट विशेषताएं आउटपुट वोल्टेज और आउटपुट धारा IC के बीच का संबंध दर्शाती हैं, जहाँ कलेक्टर-आधार वोल्टेज और इमिटर धारा IE इनपुट धारा है और पैरामीटर के रूप में कार्य करती हैं। नीचे दिए गए चित्र में CB मोड में p-n-p ट्रान्झिस्टर की आउटपुट विशेषताएं दिखाई गई हैं।

जैसा कि हम जानते हैं, p-n-p ट्रान्झिस्टरों 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, सतुरेशन क्षेत्र और कट-ऑफ़ क्षेत्र। एक्टिव क्षेत्र वह क्षेत्र है जहाँ ट्रान्झिस्टर सामान्य