ترانزسٹر کے طور پر امپلی فائر

ترانزسٹر کی تعریف

ترانزسٹر کو تین اطراف والا سیمی کنڈکٹر ڈیوائس قرار دیا جاتا ہے (ایمیٹر، بیس، اور کالکٹر) اور دو جنکشن (بیس-ایمیٹر اور بیس-کالکٹر)۔

ترانزسٹر تین اطراف والا سیمی کنڈکٹر ڈیوائس ہے: ایمیٹر (E)، بیس (B)، اور کالکٹر (C)۔ اس میں دو جنکشن ہوتے ہیں: بیس-ایمیٹر (BE) اور بیس-کالکٹر (BC)۔ ترانزسٹروں کے تین علاقوں میں کام کرنے کی صلاحیت ہوتی ہے: کٹ آف (پوری طرح بند)، فعال (آمپلیفائی کرنے والا)، اور سیچریشن (پوری طرح کھولنے والا)۔

جب ترانزسٹروں کو فعال علاقے میں چلاتا ہے تو وہ آمپلیفائیرز کے طور پر کام کرتے ہیں، ان پٹ سگنل کی طاقت کو معنوی تبدیلی بغیر بڑھاتے ہیں۔ یہ سلوک چارج کیریئرز کی حرکت کی وجہ سے ہوتا ہے۔ ایک npn bipolar junction transistor (BJT) کو فعال علاقے میں چلانے کے لیے متوازن کریں جہاں BE جنکشن کو فوروارڈ بائیس کیا گیا ہے اور BC جنکشن کو ریورس بائیس کیا گیا ہے۔

npn ترانزسٹر میں، ایمیٹر زیادہ تر ڈوپ ہوتا ہے، بیس کم ڈوپ ہوتا ہے، اور کالکٹر درمیانہ ڈوپ ہوتا ہے۔ بیس نرم ہوتا ہے، جبکہ ایمیٹر وسیع ہوتا ہے، اور کالکٹر سب سے وسیع ہوتا ہے۔

بیس اور ایمیٹر کے درمیان فوروارڈ بائیس کی وجہ سے چھوٹا سا بیس کرنٹ (IB) بیس علاقے میں بہنا شروع ہوتا ہے۔ یہ کرنٹ عام طور پر مائیکرو ایمپیئر (μA) کے درجے میں ہوتا ہے، کیونکہ VBE عام طور پر 0.6 V کے قریب ہوتا ہے۔

اس عمل کو الیکٹران بیس علاقے سے باہر نکلنے یا ہولز اس میں داخل ہونے کے طور پر دیکھا جا سکتا ہے۔ داخل ہونے والے ہولز ایمیٹر سے الیکٹران کو کشیدتے ہیں، جس کے نتیجے میں ہولز اور الیکٹران کی ریکمبینیشن ہوتی ہے۔

لیکن بیس کی ڈوپنگ ایمیٹر کے مقابلے میں کم ہونے کی وجہ سے، الیکٹران ہولز کے مقابلے میں زیادہ ہوتے ہیں۔ اس لیے ریکمبینیشن کے بعد بھی بہت زیادہ الیکٹران آزاد رہتے ہیں۔ یہ الیکٹران اب نرم بیس علاقے کو عبور کرتے ہیں اور کالکٹر اور بیس علاقوں کے درمیان لاگو ہونے والے بائیس کے تحت کالکٹر ٹرمینل کی جانب بڑھتے ہیں۔

یہ کچھ بھی نہیں بلکہ کالکٹر کرنٹ IC کالکٹر میں داخل ہونا ہے۔ اس سے پتہ چلتا ہے کہ بیس علاقے (IB) میں بہنے والے کرنٹ کو تبدیل کرکے کالکٹر کرنٹ IC میں بہت بڑی تبدیلی حاصل کی جا سکتی ہے۔ یہ کچھ بھی نہیں بلکہ کرنٹ آمپلیفیکیشن ہے، جس سے یہ نتیجہ نکلتا ہے کہ فعال علاقے میں کام کرنے والا npn ترانزسٹر کرنٹ آمپلیفائر کے طور پر کام کرتا ہے۔ متعلقہ کرنٹ گین ریاضیاتی طور پر یوں ظاہر کیا جا سکتا ہے-

اب npn ترانزسٹر کو دیکھیں جس کے بیس اور ایمیٹر ٹرمینل کے درمیان ان پٹ سگنل لاگو کیا گیا ہے، جبکہ آؤٹ پٹ کالکٹر اور بیس ٹرمینل کے درمیان ملاتا ریزسٹر RC کے درمیان جمع کیا جاتا ہے، جیسا کہ فگر 2 میں دکھایا گیا ہے۔

اب npn ترانزسٹر کو دیکھیں جس کے بیس اور ایمیٹر ٹرمینل کے درمیان ان پٹ سگنل لاگو کیا گیا ہے، جبکہ آؤٹ پٹ کالکٹر اور بیس ٹرمینل کے درمیان ملاتا ریزسٹر RC کے درمیان جمع کیا جاتا ہے، جیسا کہ فگر 2 میں دکھایا گیا ہے۔

مزید یہ نوٹ کریں کہ ترانزسٹر کو ہمیشہ مناسب ولٹیج سپلائیز V EE اور VBC کا استعمال کرتے ہوئے اپنے فعال علاقے میں چلانے کی گارنٹی ہوتی ہے۔ یہاں ان پٹ ولٹیج Vin میں چھوٹا سا تبدیل ہونے سے ایمیٹر کرنٹ IE کا قابل ذکر تبدیل ہونا دیکھا جاتا ہے کیونکہ ان پٹ سرکٹ کا مقاومت کم ہوتا ہے (فوروارڈ بائیس کی حالت کی وجہ سے)۔

یہ باریک بیس کرنٹ کی مقدار کے لحاظ سے IC کو تقریباً اسی حد میں تبدیل کرتا ہے۔ IC میں یہ بڑی تبدیلی لوڈ ریزسٹر RC پر بڑی ولٹیج ڈراپ کا سبب بنتی ہے جو آؤٹ پٹ ولٹیج ہوتا ہے۔

اس لیے ڈیوائس کے آؤٹ پٹ ٹرمینلز پر ان پٹ ولٹیج کا امپلیفائی شدہ نسخہ حاصل ہوتا ہے جس سے یہ نتیجہ نکلتا ہے کہ سرکٹ ولٹیج آمپلیفائر کی طرح کام کرتا ہے۔ اس پدیدہ کے ساتھ متعلقہ ولٹیج گین کو ریاضیاتی طور پر یوں ظاہر کیا جا سکتا ہے

اگرچہ فراہم کردہ وضاحت npn BJT کے لیے ہے، لیکن یہی مشابہ تشبیہ pnp BJTs کے لیے بھی صحیح ہے۔ اسی بنیاد پر، دوسرے قسم کے ٹرانزسٹر جیسے فیلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹر (FET) کے آمپلیفائنگ ایکشن کی وضاحت کی جا سکتی ہے۔ مزید یہ نوٹ کریں کہ ٹرانزسٹروں کے امپلیفائر سرکٹ کی بہت سی تغیرات ہیں جیسے

پہلا سیٹ: کامن بیس/گیٹ کنفیگریشن، کامن ایمیٹر/سورس کنفیگریشن، کامن کالکٹر/ڈرین کنفیگریشن

دوسرا سیٹ: کلاس A امپلیفائر، کلاس B امپلیفائر، کلاس C امپلیفائر، کلاس AB امپلیفائر

تیسرا سیٹ: سنگل اسٹیج امپلیفائر، ملٹی-اسٹیج امپلیفائر، اور اسی طرح۔ لیکن بنیادی کام کا طریقہ یکساں رہتا ہے۔