ट्रांजिस्टर एक एम्प्लिफायर के रूप में

ट्रांजिस्टर की परिभाषा

एक ट्रांजिस्टर को तीन टर्मिनल (ईमिटर, बेस और कलेक्टर) और दो जंक्शन (बेस-ईमिटर और बेस-कलेक्टर) वाले एक सेमीकंडक्टर डिवाइस के रूप में परिभाषित किया जाता है।

ट्रांजिस्टर एक सेमीकंडक्टर डिवाइस है जिसमें तीन टर्मिनल होते हैं: ईमिटर (E), बेस (B), और कलेक्टर (C)। इसमें दो जंक्शन होते हैं: बेस-ईमिटर (BE) और बेस-कलेक्टर (BC)। ट्रांजिस्टर तीन क्षेत्रों में संचालित होते हैं: कटऑफ़ (पूरी तरह से बंद), एक्टिव (विस्तारित), और सैचुरेशन (पूरी तरह से चालू)।

जब ट्रांजिस्टर एक्टिव क्षेत्र में संचालित होते हैं, तो वे एम्प्लिफायर के रूप में कार्य करते हैं, इनपुट सिग्नल की ताकत को महत्वपूर्ण रूप से बदले बिना बढ़ा देते हैं। यह व्यवहार चार्ज कैरियर्स के आंदोलन के कारण होता है। एक npn बिपोलर जंक्शन ट्रांजिस्टर (BJT) पर विचार करें, जो एक्टिव क्षेत्र में संचालित होने के लिए बायासित है, जहाँ BE जंक्शन फोर्वर्ड बायासित होता है और BC जंक्शन रिवर्स बायासित होता है।

एक npn ट्रांजिस्टर में, ईमिटर भारी रूप से डोपिंग किया जाता है, बेस हल्के से डोपिंग किया जाता है, और कलेक्टर मध्यम रूप से डोपिंग किया जाता है। बेस संकरा होता है, जबकि ईमिटर विस्तारित होता है, और कलेक्टर सबसे विस्तारित होता है।

बेस और ईमिटर टर्मिनलों के बीच का फोर्वर्ड बायास छोटी बेस धारा (IB) को बेस क्षेत्र में बहने का कारण बनता है। यह धारा आमतौर पर माइक्रोअम्पियर (μA) की सीमा में होती है, क्योंकि VBE आमतौर पर 0.6 V के आसपास होता है।

इस प्रक्रिया को इलेक्ट्रॉन्स के बेस क्षेत्र से बाहर निकलने या होल्स के बेस में इंजेक्ट होने के रूप में देखा जा सकता है। इंजेक्ट होने वाले होल्स ईमिटर से इलेक्ट्रॉन्स को आकर्षित करते हैं, जिससे होल्स और इलेक्ट्रॉन्स का पुनर्संयोजन होता है।

हालांकि बेस की डोपिंग ईमिटर की तुलना में कम होती है, इसलिए इलेक्ट्रॉन्स की संख्या होल्स की तुलना में अधिक होती है। इसलिए पुनर्संयोजन प्रभाव के बाद भी अधिक इलेक्ट्रॉन्स स्वतंत्र रहते हैं। ये इलेक्ट्रॉन्स अब नारो बेस क्षेत्र को पार करते हैं और कलेक्टर टर्मिनल की ओर बेस और कलेक्टर क्षेत्रों के बीच लगाए गए बायास के प्रभाव से चलते हैं।

यह कलेक्टर धारा IC को कलेक्टर में बहने के लिए गठित करता है। इससे यह स्पष्ट होता है कि बेस क्षेत्र (IB) में बहने वाली धारा को बदलकर, एक बहुत बड़ा भिन्नात्मक कलेक्टर धारा, IC, प्राप्त किया जा सकता है। यह विधुत धारा का विस्तार है, जिससे निष्कर्ष निकलता है कि npn ट्रांजिस्टर अपने एक्टिव क्षेत्र में संचालित होते हुए एक धारा एम्प्लिफायर के रूप में कार्य करता है। संबंधित धारा लाभ गणितीय रूप से व्यक्त किया जा सकता है-

अब एक npn ट्रांजिस्टर पर विचार करें, जिसके बेस और ईमिटर टर्मिनलों के बीच इनपुट सिग्नल लगाया जाता है, जबकि आउटपुट लोड प्रतिरोध RC, कलेक्टर और बेस टर्मिनलों के बीच जुड़ा होता है, जैसा कि चित्र 2 में दिखाया गया है।

अब एक npn ट्रांजिस्टर पर विचार करें, जिसके बेस और ईमिटर टर्मिनलों के बीच इनपुट सिग्नल लगाया जाता है, जबकि आउटपुट लोड प्रतिरोध RC, कलेक्टर और बेस टर्मिनलों के बीच जुड़ा होता है, जैसा कि चित्र 2 में दिखाया गया है।

इसके अलावा ध्यान दें कि ट्रांजिस्टर को हमेशा उचित वोल्टेज सप्लाइज, V EE और VBC का उपयोग करके अपने एक्टिव क्षेत्र में संचालित होने की सुनिश्चित की जाती है। यहाँ इनपुट वोल्टेज Vin में थोड़ा बदलाव ईमिटर धारा IE को उल्लेखनीय रूप से बदलता है क्योंकि इनपुट सर्किट का प्रतिरोध कम होता है (फोर्वर्ड बायास की स्थिति के कारण)।

इससे लगभग उसी सीमा में कलेक्टर धारा का बदलाव होता है क्योंकि बेस धारा की मात्रा बहुत कम होती है। यह बड़ा बदलाव IC लोड प्रतिरोध RC पर बड़ा वोल्टेज ड्रॉप का कारण बनता है, जो आउटपुट वोल्टेज है।

इस प्रकार, डिवाइस के आउटपुट टर्मिनलों पर इनपुट वोल्टेज का विस्तारित संस्करण प्राप्त होता है, जिससे निष्कर्ष निकलता है कि सर्किट एक वोल्टेज एम्प्लिफायर की तरह कार्य करता है। इस प्रक्रिया से संबंधित वोल्टेज लाभ की गणितीय व्यक्ति दी जाती है

हालांकि दी गई व्याख्या npn BJT के लिए है, लेकिन pnp BJTs के लिए भी समान तुलना लागू होती है। इसी आधार पर, फील्ड इफेक्ट ट्रांजिस्टर (FET) के विस्तारित कार्य की व्याख्या की जा सकती है। इसके अलावा, ट्रांजिस्टरों के एम्प्लिफायर सर्किट के कई विकल्प हैं, जैसे

पहला सेट: कॉमन बेस/गेट कॉन्फ़िगरेशन, कॉमन ईमिटर/सोर्स कॉन्फ़िगरेशन, कॉमन कलेक्टर/ड्रेन कॉन्फ़िगरेशन

दूसरा सेट: क्लास A एम्प्लिफायर, क्लास B एम्प्लिफायर, क्लास C एम्प्लिफायर, क्लास AB एम्प्लिफायर

तीसरा सेट: सिंगल स्टेज एम्प्लिफायर, मल्टी-स्टेज एम्प्लिफायर, और इत्यादि। हालांकि, मूल कार्य सिद्धांत समान रहता है।