- पीएनपी ट्रांजिस्टर का कार्य:
- आंतरिक ऑपरेशन:
- संचालन क्षेत्र बनाम संचालन का तरीका:
- ट्रांजिस्टर स्विच के रूप में:
- एम्पलीफायर के रूप में ट्रांजिस्टर:
- भाग का उद्देश्य:
1947 में बेल प्रयोगशालाओं में पहले द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर का आविष्कार किया गया था। "दो ध्रुवीयता" द्विध्रुवी के रूप में संक्षिप्त है, इसलिए नाम द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर है । BJT कलेक्टर (C), बेस (B) और एमिटर (E) के साथ एक तीन टर्मिनल डिवाइस है। एक ट्रांजिस्टर के टर्मिनलों की पहचान करने के लिए एक विशेष BJT भाग के पिन आरेख की आवश्यकता होती है। यह डेटाशीट में उपलब्ध होगा। BJT दो प्रकार के होते हैं - NPN और PNP ट्रांजिस्टर । इस ट्यूटोरियल में हम PNP ट्रांजिस्टर के बारे में बात करेंगे। आइए हम पीएनपी ट्रांजिस्टर के दो उदाहरणों पर विचार करें - 2N3906 और PN2907A, ऊपर की छवियों में दिखाए गए हैं।
निर्माण प्रक्रिया के आधार पर पिन विन्यास बदल सकता है और ये विवरण ट्रांजिस्टर के संगत डेटशीट में उपलब्ध हैं। अधिकतर सभी PNP ट्रांजिस्टर, पिन कॉन्फ़िगरेशन से ऊपर होते हैं। जैसा कि ट्रांजिस्टर की शक्ति रेटिंग बढ़ जाती है, ट्रांजिस्टर के शरीर से जुड़ी आवश्यक हीट सिंक की आवश्यकता होती है। एक निष्पक्ष ट्रांजिस्टर या टर्मिनलों पर लागू संभावित बिना एक ट्रांजिस्टर दो डायोड से जुड़ा हुआ है जो बैक-टू-बैक जुड़ा हुआ है जैसा कि नीचे चित्र में दिखाया गया है। पीएनपी ट्रांजिस्टर का सबसे महत्वपूर्ण अनुप्रयोग उच्च पक्ष स्विचिंग और क्लास बी संयुक्त एम्पलीफायर है।
डायोड डी 1 में डायोड डी 2 के आगे चालन के आधार पर रिवर्स कंडक्टिंग प्रॉपर्टी है। जब डायोड डी 2 से एमिटर से बेस तक एक धारा प्रवाहित होती है, तो डायोड डी 1 से सेंसिटिव होता है और एक आनुपातिक करंट को एमिटर टर्मिनल से कलेक्टर टर्मिनल तक रिवर्स दिशा में प्रवाहित करने की अनुमति दी जाएगी, बशर्ते जमीनी क्षमता कलेक्टर टर्मिनल पर लागू हो। आनुपातिक स्थिरांक Gain (the) है।
पीएनपी ट्रांजिस्टर का कार्य:
जैसा कि ऊपर चर्चा की जा चुकी है, ट्रांजिस्टर एक वर्तमान नियंत्रित उपकरण है जिसमें दो अवरोधन परतें होती हैं जिनमें विशिष्ट अवरोध क्षमता होती है जो कि घटती परत को फैलाने के लिए आवश्यक होती है। एक सिलिकॉन ट्रांजिस्टर के लिए बाधा क्षमता 25 डिग्री सेल्सियस पर 0.7 वी और जर्मेनियम ट्रांजिस्टर के लिए 25 डिग्री सेल्सियस पर 0.3 वी है। ज्यादातर इस्तेमाल किया जाने वाला ट्रांजिस्टर का सामान्य प्रकार सिलिकॉन है क्योंकि यह ऑक्सीजन के बाद पृथ्वी पर सबसे प्रचुर तत्व है।
आंतरिक ऑपरेशन:
Pnp ट्रांजिस्टर का निर्माण यह है कि कलेक्टर और उत्सर्जक क्षेत्रों को पी-टाइप सामग्री के साथ डोप किया जाता है और आधार क्षेत्र को एन-टाइप सामग्री की छोटी परत के साथ डोप किया जाता है। कलेक्टर क्षेत्र के साथ तुलना करने पर उत्सर्जक क्षेत्र बहुत भारी हो जाता है। ये तीन क्षेत्र दो जंक्शन बनाते हैं। वे कलेक्टर-बेस जंक्शन (CB) और बेस-एमिटर जंक्शन हैं।
जब एक नकारात्मक क्षमता VBE को बेस-एमिटर जंक्शन पर 0V से घटने पर लागू किया जाता है, तो इलेक्ट्रॉनों और छेदों में कमी होने लगती है। जब क्षमता 0.7V से कम हो जाती है, तो बाधा वोल्टेज तक पहुंच जाती है और प्रसार होता है। इसलिए, इलेक्ट्रॉन धनात्मक टर्मिनल की ओर प्रवाहित होते हैं और बेस करंट प्रवाह (IB) इलेक्ट्रॉन प्रवाह के विपरीत होता है। इसके अलावा, एमिटर से कलेक्टर तक का प्रवाह होने लगता है, बशर्ते वोल्टेज वीसीई कलेक्टर टर्मिनल पर लागू हो। पीएनपी ट्रांजिस्टर एक स्विच और एक एम्पलीफायर के रूप में कार्य कर सकता है।
संचालन क्षेत्र बनाम संचालन का तरीका:
1. सक्रिय क्षेत्र, आईसी = IB × आईबी- एम्पलीफायर ऑपरेशन
2. संतृप्ति क्षेत्र, आईसी = संतृप्ति वर्तमान - स्विच ऑपरेशन (पूरी तरह से चालू)
3. कट-ऑफ क्षेत्र, आईसी = 0 - स्विच ऑपरेशन (पूरी तरह से बंद)
ट्रांजिस्टर स्विच के रूप में:
पीएनपी ट्रांजिस्टर का अनुप्रयोग उच्च पक्ष स्विच के रूप में काम करना है। एक PSPICE मॉडल के साथ समझाने के लिए, PN2907A ट्रांजिस्टर का चयन किया गया है। आधार पर एक वर्तमान सीमित रोकनेवाला का उपयोग करने के लिए ध्यान रखने वाली पहली महत्वपूर्ण बात। उच्च बेस धाराओं से बीजेटी को नुकसान होगा। डेटाशीट से अधिकतम निरंतर कलेक्टर वर्तमान -600mA है और इसी शर्त (hFE या is) को डेटाशीट में परीक्षण स्थिति के रूप में दिया गया है। इसी संतृप्ति वोल्टेज और आधार धाराएँ भी उपलब्ध हैं।
घटकों का चयन करने के लिए कदम:
1. कलेक्टर अपने लोड द्वारा चालू खपत का पता लगाएं। इस मामले में यह 200mA (समानांतर एलईडी या भार) और रोकनेवाला = 60 ओम होगा।
2. ट्रांजिस्टर को संतृप्ति स्थिति में चलाने के लिए पर्याप्त आधार धारा को इस तरह खींचना पड़ता है कि ट्रांजिस्टर पूरी तरह से चालू हो। आधार वर्तमान और इसी रोकनेवाला की गणना करना।
पूर्ण संतृप्ति के लिए आधार वर्तमान 2.5mA (बहुत अधिक या बहुत कम नहीं) से अनुमानित है। इस प्रकार नीचे 12V के साथ सर्किट को आधार के रूप में उसी के आधार पर सम्मिलित करना है जिसके दौरान स्विच ऑफ स्टेट है।
सैद्धांतिक रूप से स्विच पूरी तरह से खुला है लेकिन व्यावहारिक रूप से एक रिसाव वर्तमान प्रवाह देखा जा सकता है। यह वर्तमान नगण्य है क्योंकि वे पीए या एनए में हैं। वर्तमान नियंत्रण पर बेहतर समझ के साथ, एक ट्रांजिस्टर को कलेक्टर (सी) और एमिटर (ई) के पार चर अवरोधक के रूप में माना जा सकता है जिसका प्रतिरोध आधार के माध्यम से वर्तमान के आधार पर भिन्न होता है (बी)) है।
प्रारंभ में जब कोई करंट बेस से नहीं बह रहा होता है, सीई के पार प्रतिरोध बहुत अधिक होता है, जिससे कोई करंट प्रवाहित नहीं होता है। जब आधार टर्मिनल में 0.7V और उससे अधिक का संभावित अंतर दिखाई देता है तो BE जंक्शन फैलता है और CB जंक्शन को फैलाने का कारण बनता है। अब करंट उत्सर्जक से संग्राहक में प्रवाहित होता है, जो उत्सर्जक से आधार तक के प्रवाह के समानुपातिक रूप से होता है।
अब देखते हैं कि आधार करंट को नियंत्रित करके आउटपुट को कैसे नियंत्रित किया जाए। 200mA होने के बावजूद IC = 100mA को ठीक करें, डेटशीट से संबंधित लाभ कहीं 100 और 300 के बीच है और हमें प्राप्त होने वाले समान सूत्र का पालन करना
गणना मूल्य से व्यावहारिक मूल्य की भिन्नता ट्रांजिस्टर भर में वोल्टेज की गिरावट और उपयोग किए जाने वाले प्रतिरोधक भार के कारण है। इसके अलावा, हमने बेस टर्मिनल पर 12.5kOhm के बजाय 13kOhm के मानक प्रतिरोधक मान का उपयोग किया है।
एम्पलीफायर के रूप में ट्रांजिस्टर:
प्रवर्धन एक कमजोर सिग्नल को प्रयोग करने योग्य रूप में परिवर्तित कर रहा है। प्रवर्धन की प्रक्रिया कई अनुप्रयोगों में एक महत्वपूर्ण कदम रहा है जैसे वायरलेस संचारित सिग्नल, वायरलेस प्राप्त सिग्नल, एमपी 3 प्लेयर, मोबाइल फोन, और आदि। ट्रांजिस्टर विभिन्न विन्यासों पर बिजली, वोल्टेज और वर्तमान को बढ़ा सकता है।
ट्रांजिस्टर एम्पलीफायर सर्किट में उपयोग किए जाने वाले कुछ कॉन्फ़िगरेशन हैं
1. आम एमिटर एम्पलीफायर
2. आम कलेक्टर एम्पलीफायर
3. आम आधार एम्पलीफायर
उपरोक्त प्रकार के आम एमिटर प्रकार लोकप्रिय और अधिकतर उपयोग किए जाने वाले कॉन्फ़िगरेशन हैं। ऑपरेशन सक्रिय क्षेत्र में होता है, सिंगल स्टेज कॉमन एमिटर एम्पलीफायर सर्किट इसके लिए एक उदाहरण है। एक एम्पलीफायर डिजाइन करने में एक स्थिर डीसी पूर्वाग्रह बिंदु और एक स्थिर एसी लाभ महत्वपूर्ण हैं। नाम एकल चरण प्रवर्धक जब केवल एक ट्रांजिस्टर का उपयोग किया जा रहा हो।
ऊपर एकल चरण एम्पलीफायर है जहां बेस टर्मिनल पर लगाया गया एक कमजोर सिग्नल कलेक्टर टर्मिनल पर वास्तविक सिग्नल के ifier गुना में बदल जाता है।
भाग का उद्देश्य:
CIN कपलिंग कैपेसिटर है जो ट्रांजिस्टर के बेस को इनपुट सिग्नल देता है। इस प्रकार यह संधारित्र ट्रांजिस्टर से स्रोत को अलग करता है और केवल एसी सिग्नल को गुजरने की अनुमति देता है। सीई बाईपास कैपेसिटर है जो प्रवर्धित सिग्नल के लिए कम प्रतिरोध पथ के रूप में कार्य करता है। COUT कपलिंग कैपेसिटर है जो ट्रांजिस्टर के कलेक्टर से आउटपुट सिग्नल को जोड़े। इस प्रकार यह संधारित्र ट्रांजिस्टर से आउटपुट को अलग करता है और केवल एसी सिग्नल को गुजरने की अनुमति देता है। आर 2 और आरई एम्पलीफायर को स्थिरता प्रदान करते हैं जबकि आर 1 और आर 2 एक साथ एक संभावित विभक्त के रूप में कार्य करके डीसी पूर्वाग्रह बिंदु में स्थिरता सुनिश्चित करते हैं।
ऑपरेशन:
पीएनपी ट्रांजिस्टर के मामले में, सामान्य शब्द नकारात्मक आपूर्ति को इंगित करता है। इसलिए, कलेक्टर के साथ तुलना करने पर एमिटर नकारात्मक होगा। सर्किट हर बार अंतराल के लिए तुरंत संचालित होता है। बस समझने के लिए, जब बेस टर्मिनल पर एसी वोल्टेज उत्सर्जक रोकनेवाला के माध्यम से वर्तमान प्रवाह में इसी वृद्धि को बढ़ाता है।
इस प्रकार, एमिटर करंट में यह वृद्धि ट्रांजिस्टर के माध्यम से प्रवाह करने के लिए उच्च कलेक्टर धारा को बढ़ाती है जो वीसीई कलेक्टर एमिटर ड्रॉप में घट जाती है। इसी प्रकार जब इनपुट एसी वोल्टेज तेजी से घटता है तो एमिटर करंट में कमी के कारण वीसीईवी वोल्ट बढ़ने लगता है। वोल्टेज में ये सभी परिवर्तन आउटपुट पर तुरंत प्रतिबिंबित होते हैं जो इनपुट के उल्टे तरंग हो जाएंगे, लेकिन एक प्रवर्धित होगा।
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विशेषताएँ |
सामान्य आधार |
आम एमिटर |
आम कलेक्टर |
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वोल्टेज बढ़ना |
उच्च |
मध्यम |
कम |
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वर्तमान लाभ |
कम |
मध्यम |
उच्च |
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पॉवर गेन |
कम |
बहुत ऊँचा |
मध्यम |
तालिका: तुलना तालिका प्राप्त करें
उपरोक्त तालिका के आधार पर, संबंधित कॉन्फ़िगरेशन का उपयोग किया जा सकता है।