द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टर

"द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टर" हा शब्द या ट्रान्झिस्टरमध्ये दोन प्रकारचे चार्ज वाहक वापरले जातात या वस्तुस्थितीशी संबंधित आहे: इलेक्ट्रॉन आणि छिद्र. ट्रान्झिस्टरच्या निर्मितीसाठी, समान अर्धसंवाहक सामग्री वापरली जाते डायोड.

द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टर अर्धसंवाहकांनी बनवलेली तीन-स्तर अर्धसंवाहक रचना वापरतात भिन्न विद्युत चालकता दोन p — n जंक्शन पर्यायी प्रकारच्या विद्युत चालकता (p — n — p किंवा n — p — n) तयार केले जातात.

द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टर संरचनात्मकरित्या अनपॅक केलेले असू शकतात (चित्र 1, अ) (वापरण्यासाठी, उदाहरणार्थ, एकात्मिक सर्किट्सचा भाग म्हणून) आणि विशिष्ट प्रकरणात बंद केले जाऊ शकतात (चित्र 1, ब). द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टरच्या तीन पिनना बेस, कलेक्टर आणि एमिटर म्हणतात.

तांदूळ. 1. द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टर: अ) पॅकेजशिवाय पी-एन-पी-स्ट्रक्चर्स, ब) पॅकेजमधील एन-पी-एन-स्ट्रक्चर्स

सामान्य निष्कर्षानुसार, आपण द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टरसाठी तीन कनेक्शन योजना मिळवू शकता: एक सामान्य बेस (OB), एक सामान्य कलेक्टर (ओके) आणि एक सामान्य एमिटर (OE). कॉमन-बेस सर्किटमध्ये ट्रान्झिस्टरच्या ऑपरेशनचा विचार करूया (चित्र 2).

तांदूळ. 2. द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टरची योजनाबद्ध

एमिटर बेस वाहकांच्या बेसमध्ये इंजेक्ट करतो (वितरित करतो), आमच्या n-प्रकार सेमीकंडक्टर उपकरणाच्या उदाहरणात, हे इलेक्ट्रॉन असतील. स्त्रोत निवडले आहेत जसे की E2 >> E1. रेझिस्टर Re उघडलेल्या p — n जंक्शनचा प्रवाह मर्यादित करतो.

E1 = 0 वर, कलेक्टर नोडद्वारे प्रवाह लहान आहे (अल्पसंख्याक वाहकांमुळे), त्याला प्रारंभिक संग्राहक वर्तमान Ik0 म्हणतात. E1> 0 असल्यास, इलेक्ट्रॉन उत्सर्जकाच्या p—n जंक्शनवर मात करतात (E1 पुढे दिशेने चालू होते) आणि कोर प्रदेशात प्रवेश करतात.

बेस उच्च प्रतिकाराने बनविला जातो (अशुद्धतेची कमी एकाग्रता), त्यामुळे बेसमधील छिद्रांची एकाग्रता कमी असते. त्यामुळे, बेसमध्ये प्रवेश करणारे काही इलेक्ट्रॉन त्याच्या छिद्रांसह पुन्हा एकत्र होतात आणि बेस करंट Ib बनवतात. त्याच वेळी, एमिटर जंक्शनच्या तुलनेत कलेक्टर p — n जंक्शनमध्ये E2 बाजूला एक जास्त मजबूत फील्ड कार्य करते, जे कलेक्टरकडे इलेक्ट्रॉन आकर्षित करते. त्यामुळे बहुतांश इलेक्ट्रॉन्स कलेक्टरपर्यंत पोहोचतात.

एमिटर आणि कलेक्टर करंट हे एमिटर करंट ट्रान्सफर गुणांक संबंधित आहेत

येथे Ukb = const.

आधुनिक ट्रान्झिस्टरसाठी नेहमी ∆Ik < ∆Ie, आणि a = 0.9 — 0.999 असते.

विचारात घेतलेल्या योजनेत Ik = Ik0 + aIe »Ie. म्हणून, सर्किट कॉमन बेस बायपोलर ट्रान्झिस्टरमध्ये कमी वर्तमान गुणोत्तर आहे. म्हणून, हे क्वचितच वापरले जाते, मुख्यतः उच्च-फ्रिक्वेंसी उपकरणांमध्ये, जेथे व्होल्टेज वाढीच्या बाबतीत ते इतरांपेक्षा श्रेयस्कर आहे.

द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टरचे मूलभूत स्विचिंग सर्किट एक सामान्य उत्सर्जक सर्किट आहे (चित्र 3).

तांदूळ. 3. सामान्य उत्सर्जक असलेल्या योजनेनुसार द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टर चालू करणे

तिच्यासाठी चालू किर्चॉफचा पहिला कायदा आपण Ib = Ie — Ik = (1 — a) Ie — Ik0 लिहू शकतो.

1 — a = 0.001 — 0.1 दिल्यास, आमच्याकडे Ib << Ie » Ik आहे.

कलेक्टर करंट आणि बेस करंटचे गुणोत्तर शोधा:

या संबंधाला बेस करंट ट्रान्सफर गुणांक म्हणतात... a = 0.99 वर, आपल्याला b = 100 मिळतात. जर बेस सर्किटमध्ये सिग्नल स्त्रोत समाविष्ट केला असेल, तर तोच सिग्नल, परंतु वर्तमान b वेळाने वाढवलेला, मध्ये प्रवाहित होईल. कलेक्टर सर्किट, रेझिस्टर Rk वर व्होल्टेज बनवते जे सिग्नल स्रोत व्होल्टेजपेक्षा जास्त असते...

द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टरच्या स्पंदित आणि डीसी करंट्स, पॉवर आणि व्होल्टेजच्या विस्तृत श्रेणीवरील ऑपरेशनचे मूल्यांकन करण्यासाठी आणि बायस सर्किट, स्टॅबिलाइझ मोड, इनपुट आणि आउटपुट व्होल्ट-अँपिअर वैशिष्ट्यांचे कुटुंब (VAC) मोजण्यासाठी.

इनपुट I — V वैशिष्ट्यांचे एक कुटुंब Uk = const, अंजीर येथे इनपुट व्होल्टेज Ube वर इनपुट करंट (बेस किंवा एमिटर) चे अवलंबित्व स्थापित करते. 4, a. ट्रान्झिस्टरची इनपुट I — V वैशिष्ट्ये डायरेक्ट कनेक्शनमध्ये डायोडच्या I — V वैशिष्ट्यांसारखीच आहेत.

आउटपुट I — V वैशिष्ट्यांचे कुटुंब एका विशिष्ट बेस किंवा एमिटर करंट (सामान्य एमिटर किंवा कॉमन बेस असलेल्या सर्किटवर अवलंबून), अंजीरवरील व्होल्टेजवर कलेक्टर करंटचे अवलंबन स्थापित करते. 4, बी.

तांदूळ. 4. द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टरची वर्तमान-व्होल्टेज वैशिष्ट्ये: a — इनपुट, b — आउटपुट

इलेक्ट्रिकल एन-पी जंक्शन व्यतिरिक्त, स्कॉटकी मेटल-सेमीकंडक्टर-बॅरियर जंक्शनचा वापर हाय-स्पीड सर्किट्समध्ये मोठ्या प्रमाणावर केला जातो. अशा संक्रमणांमध्ये, बेसमध्ये शुल्क जमा होण्यासाठी आणि रिसोर्प्शनसाठी वेळ दिला जात नाही आणि ट्रान्झिस्टरचे ऑपरेशन केवळ बॅरियर कॅपेसिटन्सच्या रिचार्जच्या दरावर अवलंबून असते.

तांदूळ. 5. द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टर

द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टरचे पॅरामीटर्स

ट्रान्झिस्टरच्या जास्तीत जास्त परवानगी असलेल्या ऑपरेटिंग मोडचे मूल्यांकन करण्यासाठी मुख्य पॅरामीटर्स वापरले जातात:

1) कमाल अनुज्ञेय कलेक्टर-एमिटर व्होल्टेज (वेगवेगळ्या ट्रान्झिस्टर Uke max = 10 — 2000 V साठी),

2) जास्तीत जास्त परवानगीयोग्य कलेक्टर पॉवर डिसिपेशन Pk max — त्याच्या मते, ट्रान्झिस्टर कमी-पॉवर (0.3 W पर्यंत), मध्यम-शक्ती (0.3 - 1.5 W) आणि उच्च-शक्ती (1, 5 W पेक्षा जास्त) मध्ये विभागलेले आहेत. मध्यम आणि उच्च पॉवर ट्रान्झिस्टर सहसा विशेष हीटसिंकने सुसज्ज असतात - एक हीटसिंक,

3) कमाल अनुज्ञेय कलेक्टर वर्तमान Ik कमाल — 100 A पर्यंत आणि अधिक,

4) वर्तमान प्रसारण वारंवारता fgr मर्यादित करणे (ज्या वारंवारता h21 एकतेच्या बरोबरीची होते), द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टर त्यानुसार विभागले जातात:

• कमी वारंवारतेसाठी - 3 MHz पर्यंत,

• मध्यम वारंवारता - 3 ते 30 मेगाहर्ट्झ पर्यंत,

• उच्च वारंवारता - 30 ते 300 मेगाहर्ट्झ पर्यंत,

• अति-उच्च वारंवारता — 300 MHz पेक्षा जास्त.

तांत्रिक विज्ञानाचे डॉक्टर, प्रोफेसर एल.ए. पोटापोव्ह