બાયપોલર ટ્રાંઝિસ્ટર

શબ્દ "દ્વિધ્રુવી ટ્રાન્ઝિસ્ટર" એ હકીકત સાથે સંબંધિત છે કે આ ટ્રાન્ઝિસ્ટરમાં બે પ્રકારના ચાર્જ કેરિયર્સનો ઉપયોગ થાય છે: ઇલેક્ટ્રોન અને છિદ્રો. ટ્રાંઝિસ્ટરના ઉત્પાદન માટે, સમાન સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રીનો ઉપયોગ થાય છે ડાયોડ.

દ્વિધ્રુવી ટ્રાન્ઝિસ્ટર સેમિકન્ડક્ટરની બનેલી ત્રણ-સ્તરની સેમિકન્ડક્ટર સ્ટ્રક્ચરનો ઉપયોગ કરે છે વિવિધ વિદ્યુત વાહકતા બે p — n જંકશન વૈકલ્પિક પ્રકારની વિદ્યુત વાહકતા (p — n — p અથવા n — p — n) સાથે બનાવવામાં આવે છે.

દ્વિધ્રુવી ટ્રાન્ઝિસ્ટર માળખાકીય રીતે અનપેકેજ કરી શકાય છે (ફિગ. 1, એ) (ઉપયોગ માટે, ઉદાહરણ તરીકે, એકીકૃત સર્કિટના ભાગ તરીકે) અને લાક્ષણિક કેસમાં બંધ કરી શકાય છે (ફિગ. 1, બી). દ્વિધ્રુવી ટ્રાન્ઝિસ્ટરની ત્રણ પિનને બેઝ, કલેક્ટર અને એમિટર કહેવામાં આવે છે.

ચોખા. 1. દ્વિધ્રુવી ટ્રાન્ઝિસ્ટર: a) પેકેજ વિના p-n-p-સ્ટ્રક્ચર્સ, b) પેકેજમાં n-p-n-સ્ટ્રક્ચર્સ

સામાન્ય નિષ્કર્ષ પર આધાર રાખીને, તમે બાયપોલર ટ્રાંઝિસ્ટર માટે ત્રણ કનેક્શન સ્કીમ મેળવી શકો છો: સામાન્ય આધાર (OB), સામાન્ય કલેક્ટર (ઓકે) અને સામાન્ય ઉત્સર્જક (OE) સાથે. ચાલો સામાન્ય-બેઝ સર્કિટ (ફિગ. 2) માં ટ્રાન્ઝિસ્ટરની કામગીરીને ધ્યાનમાં લઈએ.

ચોખા. 2. દ્વિધ્રુવી ટ્રાન્ઝિસ્ટરની યોજનાકીય

ઉત્સર્જક બેઝ કેરિયર્સને બેઝમાં ઇન્જેક્ટ કરે છે (વિતરિત કરે છે), અમારા n-પ્રકારના સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણના ઉદાહરણમાં, આ ઇલેક્ટ્રોન હશે. સ્ત્રોતો પસંદ કરવામાં આવ્યા છે જેમ કે E2 >> E1. રેઝિસ્ટર Re ખુલ્લા p — n જંકશનના પ્રવાહને મર્યાદિત કરે છે.

E1 = 0 પર, કલેક્ટર નોડ દ્વારા પ્રવાહ નાનો છે (લઘુમતી વાહકોને કારણે), તેને પ્રારંભિક કલેક્ટર વર્તમાન Ik0 કહેવામાં આવે છે. જો E1> 0 હોય, તો ઈલેક્ટ્રોન ઉત્સર્જકના p — n જંકશનને પાર કરે છે (E1 આગળની દિશામાં ચાલુ થાય છે) અને મુખ્ય પ્રદેશમાં પ્રવેશ કરે છે.

આધાર ઉચ્ચ પ્રતિકાર (અશુદ્ધિઓની ઓછી સાંદ્રતા) સાથે બનાવવામાં આવે છે, તેથી આધારમાં છિદ્રોની સાંદ્રતા ઓછી છે. તેથી, બેઝમાં પ્રવેશતા થોડા ઈલેક્ટ્રોન તેના છિદ્રો સાથે ફરી જોડાઈને બેઝ કરંટ Ib બનાવે છે. તે જ સમયે, એમિટર જંકશન કરતાં E2 બાજુએ કલેક્ટર p — n જંકશનમાં વધુ મજબૂત ક્ષેત્ર કાર્ય કરે છે, જે ઇલેક્ટ્રોનને કલેક્ટર તરફ આકર્ષે છે. તેથી, મોટાભાગના ઇલેક્ટ્રોન કલેક્ટર સુધી પહોંચે છે.

ઉત્સર્જક અને કલેક્ટર પ્રવાહો સંબંધિત ઉત્સર્જક વર્તમાન ટ્રાન્સફર ગુણાંક છે

ખાતે Ukb = const.

આધુનિક ટ્રાન્ઝિસ્ટર માટે હંમેશા ∆Ik < ∆Ie, અને a = 0.9 — 0.999 છે.

ગણવામાં આવેલ યોજનામાં Ik = Ik0 + aIe »Ie. તેથી, સર્કિટ કોમન બેઝ દ્વિધ્રુવી ટ્રાન્ઝિસ્ટર નીચા વર્તમાન ગુણોત્તર ધરાવે છે. તેથી, તે ભાગ્યે જ ઉપયોગમાં લેવાય છે, મુખ્યત્વે ઉચ્ચ-આવર્તન ઉપકરણોમાં, જ્યાં વોલ્ટેજ ગેઇનની દ્રષ્ટિએ તે અન્ય લોકો કરતા વધુ પ્રાધાન્યક્ષમ છે.

દ્વિધ્રુવી ટ્રાન્ઝિસ્ટરનું મૂળભૂત સ્વિચિંગ સર્કિટ એ સામાન્ય ઉત્સર્જક સર્કિટ છે (ફિગ. 3).

ચોખા. 3. સામાન્ય ઉત્સર્જક સાથે યોજના અનુસાર બાયપોલર ટ્રાન્ઝિસ્ટર પર સ્વિચ કરવું

તેના માટે પર કિર્ચહોફનો પ્રથમ કાયદો આપણે Ib = Ie — Ik = (1 — a) Ie — Ik0 લખી શકીએ છીએ.

આપેલ છે કે 1 — a = 0.001 — 0.1, અમારી પાસે Ib << Ie » Ik છે.

કલેક્ટર કરંટ અને બેઝ કરંટનો ગુણોત્તર શોધો:

આ સંબંધને બેઝ કરંટ ટ્રાન્સફર ગુણાંક કહેવામાં આવે છે... a = 0.99 પર, આપણને b = 100 મળે છે. જો બેઝ સર્કિટમાં સિગ્નલ સ્ત્રોતનો સમાવેશ કરવામાં આવે, તો તે જ સિગ્નલ, પરંતુ વર્તમાન b વખત દ્વારા વિસ્તૃત કરવામાં આવે છે, તે પ્રવાહમાં આવશે. કલેક્ટર સર્કિટ, રેઝિસ્ટર Rk પર વોલ્ટેજ બનાવે છે જે સિગ્નલ સ્ત્રોત વોલ્ટેજ કરતાં ઘણું વધારે છે...

પલ્સ્ડ અને ડીસી કરંટ, પાવર અને વોલ્ટેજની વિશાળ શ્રેણી પર બાયપોલર ટ્રાન્ઝિસ્ટરની કામગીરીનું મૂલ્યાંકન કરવા અને બાયસ સર્કિટ, સ્ટેબિલાઈઝ મોડ, ઇનપુટ અને આઉટપુટ વોલ્ટ-એમ્પીયર લાક્ષણિકતાઓ (VAC) ના પરિવારોની ગણતરી કરવા માટે.

ઇનપુટ I — V લાક્ષણિકતાઓનું કુટુંબ Uk = const, fig પર ઇનપુટ વોલ્ટેજ Ube પર ઇનપુટ વર્તમાન (બેઝ અથવા એમિટર) ની અવલંબન સ્થાપિત કરે છે. 4, a. ટ્રાન્ઝિસ્ટરની ઇનપુટ I — V લાક્ષણિકતાઓ ડાયરેક્ટ કનેક્શનમાં ડાયોડની I — V લાક્ષણિકતાઓ જેવી જ છે.

આઉટપુટ I — V લાક્ષણિકતાઓનું કુટુંબ ચોક્કસ આધાર અથવા ઉત્સર્જક પ્રવાહ (સામાન્ય ઉત્સર્જક અથવા સામાન્ય આધાર સાથેના સર્કિટ પર આધાર રાખીને), ફિગમાં વોલ્ટેજ પર કલેક્ટર કરંટની અવલંબન સ્થાપિત કરે છે. 4, બી.

ચોખા. 4. બાયપોલર ટ્રાન્ઝિસ્ટરની વર્તમાન-વોલ્ટેજ લાક્ષણિકતાઓ: a — ઇનપુટ, b — આઉટપુટ

ઇલેક્ટ્રિકલ n-p જંકશન ઉપરાંત, હાઇ-સ્પીડ સર્કિટમાં સ્કોટ્ટી મેટલ-સેમિકન્ડક્ટર-બેરિયર જંકશનનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે. આવા સંક્રમણોમાં, બેઝમાં ચાર્જના સંચય અને રિસોર્પ્શન માટે કોઈ સમય ફાળવવામાં આવતો નથી, અને ટ્રાન્ઝિસ્ટરનું સંચાલન ફક્ત અવરોધ કેપેસિટેન્સના રિચાર્જના દર પર આધારિત છે.

ચોખા. 5. બાયપોલર ટ્રાંઝિસ્ટર

બાયપોલર ટ્રાંઝિસ્ટરના પરિમાણો

ટ્રાન્ઝિસ્ટરના મહત્તમ અનુમતિપાત્ર ઓપરેટિંગ મોડ્સનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે મુખ્ય પરિમાણોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે:

1) મહત્તમ અનુમતિપાત્ર કલેક્ટર-એમિટર વોલ્ટેજ (વિવિધ ટ્રાન્ઝિસ્ટર Uke max = 10 — 2000 V માટે),

2) મહત્તમ અનુમતિપાત્ર કલેક્ટર પાવર ડિસિપેશન Pk max — તેમના મતે, ટ્રાન્ઝિસ્ટર લો-પાવર (0.3 W સુધી), મધ્યમ-શક્તિ (0.3 — 1.5 W) અને ઉચ્ચ-શક્તિ (1, 5 W કરતાં વધુ) માં વહેંચાયેલા છે. મધ્યમ અને ઉચ્ચ શક્તિના ટ્રાન્ઝિસ્ટર ઘણીવાર ખાસ હીટસિંકથી સજ્જ હોય ​​છે - એક હીટસિંક,

3) મહત્તમ અનુમતિપાત્ર કલેક્ટર વર્તમાન Ik મહત્તમ — 100 A અને તેથી વધુ સુધી,

4) વર્તમાન ટ્રાન્સમિશન ફ્રીક્વન્સી fgr (આવર્તન કે જેના પર h21 એકતા સમાન બને છે) મર્યાદિત કરે છે, બાયપોલર ટ્રાંઝિસ્ટર તેના અનુસાર વિભાજિત થાય છે:

• ઓછી આવર્તન માટે - 3 MHz સુધી,

• મધ્યમ આવર્તન - 3 થી 30 MHz સુધી,

• ઉચ્ચ આવર્તન - 30 થી 300 MHz સુધી,

• અતિ-ઉચ્ચ આવર્તન — 300 MHz કરતાં વધુ.

તકનીકી વિજ્ઞાનના ડૉક્ટર, પ્રોફેસર એલ.એ. પોટાપોવ