இருமுனை சந்தி டிரான்சிஸ்டர் (பிஜேடி) - கட்டுமானம் மற்றும் செயல்பாட்டு விவரங்கள்

இருமுனை டிரான்சிஸ்டர் அல்லது பிஜேடி என்பது 3 முனைய அரைக்கடத்தி சாதனமாகும், இது சிறிய சமிக்ஞை உள்ளீட்டு மின்னழுத்தங்கள் மற்றும் நீரோட்டங்களை கணிசமாக பெரிய வெளியீட்டு சமிக்ஞை மின்னழுத்தங்கள் மற்றும் நீரோட்டங்களுக்கு பெருக்கவோ மாற்றவோ முடியும்.

இருமுனை சந்தி டிரான்சிஸ்டர் பிஜேடிகள் எவ்வாறு உருவாகின

1904-1947 ஆம் ஆண்டில், வெற்றிடக் குழாய் சந்தேகத்திற்கு இடமின்றி மிகுந்த ஆர்வத்தையும் வளர்ச்சியையும் கொண்ட மின்னணு சாதனமாக இருந்தது. 1904 ஆம் ஆண்டில், வெற்றிட-குழாய் டையோடு ஜே. ஏ. ஃப்ளெமிங்கினால் தொடங்கப்பட்டது. விரைவில், 1906 ஆம் ஆண்டில், லீ டி ஃபாரஸ்ட் சாதனத்தை மூன்றாவது அம்சத்துடன் மேம்படுத்தியது, இது கட்டுப்பாட்டு கட்டம் என அழைக்கப்படுகிறது, முதல் பெருக்கியை உருவாக்கி, ட்ரையோடு என பெயரிடப்பட்டது.

அடுத்தடுத்த தசாப்தங்களில், வானொலி மற்றும் தொலைக்காட்சி குழாய் வணிகத்திற்கு பெரும் உத்வேகத்தைத் தூண்டியது. உற்பத்தி 1922 ஆம் ஆண்டில் சுமார் 1 மில்லியன் குழாய்களிலிருந்து 1937 இல் சுமார் 100 மில்லியனாக உயர்ந்தது. 1930 களின் தொடக்கத்தில் 4 உறுப்பு டெட்ரோட் மற்றும் 5 உறுப்பு பென்டோட் எலக்ட்ரான்-குழாய் வணிகத்தில் பிரபலமடைந்தது.

அடுத்த ஆண்டுகளில், உற்பத்தித் துறை மிக முக்கியமான துறைகளில் ஒன்றாக உருவானது, மேலும் இந்த மாதிரிகள், உற்பத்தி முறைகள், உயர் சக்தி மற்றும் உயர் அதிர்வெண் பயன்பாடுகளில் மற்றும் மினியேட்டரைசேஷன் திசையில் விரைவான மேம்பாடுகள் உருவாக்கப்பட்டன.

எவ்வாறாயினும், டிசம்பர் 23, 1947 அன்று, எலக்ட்ரானிக்ஸ் தொழில் முற்றிலும் புத்தம் புதிய 'வட்டி திசை' மற்றும் முன்னேற்றத்தின் வருகையை கண்டது. வால்டர் எச். பிராட்டெய்ன் மற்றும் ஜான் பார்டீன் ஆகியோர் பெல் தொலைபேசி ஆய்வகங்களில் முதல் டிரான்சிஸ்டரின் பெருக்க செயல்பாட்டை வெளிப்படுத்தினர் மற்றும் நிரூபித்தனர்.

முதல் டிரான்சிஸ்டர் (இது ஒரு புள்ளி-தொடர்பு டிரான்சிஸ்டர் வடிவத்தில் இருந்தது) படம் 3.1 இல் நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது.

பட உபயம்: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Replica-of-first-transistor.jpg

குழாய்க்கு மாறாக இந்த 3 முள் திட-நிலை அலகு நேர்மறையான அம்சங்கள் உடனடியாக கவனிக்கத்தக்கவை: இது மிகவும் சிறியதாக மாறியது, ஒரு 'ஹீட்டர்' அல்லது வெப்ப இழப்புகள் இல்லாமல் வேலை செய்யக்கூடியது, உடைக்க முடியாதது மற்றும் வலுவானது, அடிப்படையில் மிகவும் திறமையானது மின் பயன்பாடு, சேமித்து எளிதாக அணுக முடியும், எந்த ஆரம்ப வெப்பமயமாதல் தொடக்கமும் தேவையில்லை, மேலும் இது மிகக் குறைந்த இயக்க மின்னழுத்தங்களில் வேலை செய்தது.

டிரான்சிஸ்டர் கட்டுமானம்

ஒரு டிரான்சிஸ்டர் என்பது அடிப்படையில் 3 அடுக்கு குறைக்கடத்தி பொருள்களுடன் கட்டப்பட்ட ஒரு சாதனமாகும், இதில் 2 n- வகை மற்றும் ஒரு ஒற்றை p- வகை அடுக்கு பயன்படுத்தப்படுகிறது அல்லது 2 p- வகை மற்றும் ஒற்றை n- வகை அடுக்கு பயன்படுத்தப்படுகிறது. முதல் வகை NPN டிரான்சிஸ்டர் என்றும், இரண்டாவது மாறுபாடு PNP வகை டிரான்சிஸ்டர் என்றும் பெயரிடப்பட்டுள்ளது.

இந்த இரண்டு வகைகளும் பொருத்தமான டி.சி சார்புடன் படம் 3.2 இல் காட்சிப்படுத்தப்படலாம்.

எப்படி என்பதை நாங்கள் ஏற்கனவே கற்றுக்கொண்டோம் BJT கள் DC சார்பு தேவையான செயல்பாட்டு பகுதியை நிறுவுவதற்கும் ஏசி பெருக்கத்திற்கும் இன்றியமையாதது. இதற்காக உமிழ்ப்பான் பக்க அடுக்கு அடிப்படை பக்கத்துடன் ஒப்பிடும்போது மிகவும் குறிப்பிடத்தக்க அளவில் அளவிடப்படுகிறது.

வெளிப்புற அடுக்குகள் p- அல்லது n- வகை சாண்ட்விச் செய்யப்பட்ட பொருட்களுடன் ஒப்பிடும்போது மிக அதிக தடிமன் கொண்ட அடுக்குகளுடன் உருவாக்கப்படுகின்றன. மேலே உள்ள படம் 3.2 இல், இந்த வகைக்கு மத்திய அடுக்குடன் ஒப்பிடும்போது மொத்த அகலத்தின் விகிதம் 0.150 / 0.001: 150: 1 ஆக இருப்பதைக் காணலாம். சாண்ட்விச் அடுக்கில் செயல்படுத்தப்படும் ஊக்கமருந்து வெளிப்புற அடுக்குகளை விட ஒப்பீட்டளவில் குறைவாக உள்ளது, இது பொதுவாக 10: 1 அல்லது அதற்கும் குறைவாக இருக்கும்.

இந்த வகையான குறைக்கப்பட்ட ஊக்கமருந்து நிலை பொருளின் கடத்தல் திறனைக் குறைக்கிறது மற்றும் அளவை கட்டுப்படுத்துவதன் மூலம் எதிர்ப்பு தன்மையை அதிகரிக்கிறது இலவச நகரும் எலக்ட்ரான்கள் அல்லது 'இலவச' கேரியர்கள்.

சார்பு வரைபடத்தில், சாதனத்தின் முனையங்கள் உமிழ்ப்பாளருக்கு E, சேகரிப்பாளருக்கு C மற்றும் அடிப்படைக்கான B ஆகிய மூலதன எழுத்துக்களைப் பயன்படுத்தி காண்பிக்கப்படுவதையும் காணலாம், எங்கள் எதிர்கால விவாதத்தில் இந்த முனையங்களுக்கு இந்த முக்கியத்துவம் ஏன் வழங்கப்படுகிறது என்பதை விளக்குகிறேன்.

மேலும், பிஜேடி என்ற சொல் இருமுனை டிரான்சிஸ்டரை சுருக்கமாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது மற்றும் இந்த 3 முனைய சாதனங்களுக்கு நியமிக்கப்பட்டுள்ளது. 'இருமுனை' என்ற சொற்றொடர் ஊக்கமருந்து செயல்பாட்டின் போது சம்பந்தப்பட்ட துளைகள் மற்றும் எலக்ட்ரான்களின் பொருத்தத்தை ஒரு எதிரெதிர் துருவப்படுத்தப்பட்ட பொருளைக் குறிக்கிறது.

டிரான்சிஸ்டர் செயல்பாடு

படம் 3.2 இன் பிஎன்பி பதிப்பின் உதவியுடன் பிஜேடியின் அடிப்படை செயல்பாட்டை இப்போது புரிந்துகொள்வோம். எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் துளைகளின் பங்கேற்பு வெறுமனே ஒன்றோடொன்று பரிமாறிக்கொள்ளப்பட்டால், ஒரு NPN எண்ணின் இயக்கக் கொள்கை சரியாக ஒத்திருக்கும்.

படம் 3.3 இல் காணப்படுவது போல, பி.என்.பி டிரான்சிஸ்டர் மீண்டும் வரையப்பட்டுள்ளது, இது சேகரிப்பாளரின் சார்புக்கான தளத்தை நீக்குகிறது. தூண்டப்பட்ட சார்பு காரணமாக குறைப்பு பகுதி அகலத்தில் எவ்வாறு குறுகியது என்று நாம் கற்பனை செய்யலாம், இது ஒரு பெரிய ஓட்டத்தை ஏற்படுத்துகிறது பெரும்பான்மையான கேரியர்கள் p- முழுவதும் n- வகை பொருட்களுக்கு.

படம் 3.4 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி pnp டிரான்சிஸ்டரின் அடிப்படை-க்கு-உமிழ்ப்பான் சார்பு அகற்றப்பட்டால், பெரும்பான்மை கேரியர்களின் ஓட்டம் பூஜ்ஜியமாகி, சிறுபான்மை கேரியர்களின் ஓட்டத்தை மட்டுமே அனுமதிக்கிறது.

சுருக்கமாக நாம் ஒரு பக்கச்சார்பான சூழ்நிலையில் புரிந்து கொள்ள முடியும் ஒரு பிஜேடியின் ஒரு பி-என் சந்தி தலைகீழ் சார்புடையதாக மாறும், மற்ற சந்தி முன்னோக்கி சார்புடையதாக இருக்கும்.

படம் 3.5 இல், ஒரு பிஎன்பி டிரான்சிஸ்டருக்கு இரு சார்பு மின்னழுத்தங்களும் பயன்படுத்தப்படுவதைக் காணலாம், இது சுட்டிக்காட்டப்பட்ட பெரும்பான்மை மற்றும் சிறுபான்மை-கேரியர் ஓட்டத்தை ஏற்படுத்துகிறது. இங்கே, சிதைவு பகுதிகளின் அகலங்களிலிருந்து எந்த சந்தி முன்னோக்கி-சார்புடைய நிலையில் செயல்படுகிறது மற்றும் தலைகீழ்-சார்புடையது என்பதை நாம் தெளிவாகக் காணலாம்.

படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, பெரும்பான்மையான கேரியர்களின் கணிசமான அளவு முன்னோக்கி-சார்புடைய p-n சந்தி முழுவதும் n- வகை பொருளில் பரவுகிறது. இது நம் மனதில் ஒரு கேள்வியை எழுப்புகிறது, அடிப்படை நடப்பு ஐ.பியை ஊக்குவிக்க இந்த கேரியர்கள் ஏதேனும் முக்கிய பங்கு வகிக்க முடியுமா அல்லது பி-வகை பொருளில் நேரடியாக பாய்ச்ச முடியுமா?

சாண்ட்விச் செய்யப்பட்ட n- வகை உள்ளடக்கம் நம்பமுடியாத அளவிற்கு மெல்லியதாகவும், குறைந்தபட்ச கடத்துத்திறனைக் கொண்டிருப்பதாகவும் கருத்தில் கொண்டு, விதிவிலக்காக இந்த கேரியர்களில் சில அடிப்படை முனையம் முழுவதும் அதிக எதிர்ப்பின் இந்த குறிப்பிட்ட பாதையை எடுக்கப் போகின்றன.

அடிப்படை மின்னோட்டத்தின் நிலை பொதுவாக உமிழ்ப்பான் மற்றும் சேகரிப்பான் நீரோட்டங்களுக்கான மில்லியம்பீர்களைக் காட்டிலும் மைக்ரோஆம்பியர்களைச் சுற்றி இருக்கும்.

இந்த பெரும்பான்மையான கேரியர்களின் பெரிய வீச்சு தலைகீழ்-சார்புடைய சந்திப்பில் படம் 3.5 இல் சுட்டிக்காட்டப்பட்டுள்ளபடி கலெக்டர் முனையத்தில் இணைக்கப்பட்டுள்ள p வகை பொருளில் பரவப் போகிறது.

தலைகீழ்-சார்புடைய சந்திக்கு குறுக்கே பெரும்பான்மையான கேரியர்கள் செல்ல அனுமதிக்கப்பட்ட இந்த ஒப்பீட்டு எளிமைக்கு பின்னால் உள்ள உண்மையான காரணம், தலைகீழ் சார்புடைய டையோடின் எடுத்துக்காட்டு மூலம் விரைவாக உணரப்படுகிறது, அங்கு தூண்டப்பட்ட பெரும்பான்மை கேரியர்கள் n- வகை பொருளில் சிறுபான்மை கேரியர்களாக மாறும்.

இதை வேறுவிதமாகக் கூறினால், n- வகை அடிப்படை பிராந்தியப் பொருளில் சிறுபான்மை கேரியர்களின் அறிமுகத்தைக் காண்கிறோம். இந்த அறிவோடு, டையோட்களுக்கு, சிதைவு பிராந்தியத்தில் உள்ள அனைத்து சிறுபான்மை கேரியர்களும் தலைகீழ்-சார்புடைய சந்திக்கு குறுக்கே செல்கின்றன, படம் 3.5 இல் சுட்டிக்காட்டப்பட்டுள்ளபடி, எலக்ட்ரான்களின் ஓட்டத்தை விளைவிக்கிறது.

Fig.3.5 இல் உள்ள டிரான்சிஸ்டரை ஒற்றை முனையாகக் கருதி, பின்வரும் சமன்பாட்டைப் பெற கிர்ச்சோப்பின் தற்போதைய சட்டத்தைப் பயன்படுத்தலாம்:

உமிழ்ப்பான் மின்னோட்டம் அடிப்படை மற்றும் சேகரிப்பான் மின்னோட்டத்தின் கூட்டுத்தொகைக்கு சமம் என்பதை இது காட்டுகிறது.

இருப்பினும், கலெக்டர் மின்னோட்டம் ஓரிரு கூறுகளால் ஆனது, அவை பெரும்பான்மை மற்றும் சிறுபான்மை கேரியர்கள் படம் 3.5 இல் நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளன.

இங்குள்ள சிறுபான்மை-நடப்பு கேரியர் உறுப்பு கசிவு மின்னோட்டத்தை உருவாக்குகிறது, மேலும் இது ஐ.சி.ஓ (தற்போதைய ஐ.சி திறந்த உமிழ்ப்பான் முனையத்தைக் கொண்டுள்ளது) எனக் குறிக்கப்படுகிறது.

இதன் விளைவாக, நிகர சேகரிப்பான் மின்னோட்டம் பின்வரும் சமன்பாடு 3.2 இல் கொடுக்கப்பட்டுள்ளபடி நிறுவப்பட்டுள்ளது:

கலெக்டர் நடப்பு ஐசி அனைத்து பொது நோக்க டிரான்சிஸ்டர்களுக்கும் mA இல் அளவிடப்படுகிறது, அதே நேரத்தில் ICO uA அல்லது nA இல் கணக்கிடப்படுகிறது.

ஐ.சி.ஓ ஒரு தலைகீழ் சார்புடைய டையோடு போலவே செயல்படும், எனவே வெப்பநிலை மாற்றங்களுக்கு பாதிக்கப்படக்கூடும், எனவே சோதனை செய்யும் போது சரியான முறையில் கவனமாக இருக்க வேண்டும், குறிப்பாக பரவலாக மாறுபடும் வெப்பநிலை வரம்பு சூழ்நிலைகளில் வேலை செய்ய வடிவமைக்கப்பட்ட சுற்றுகளில், இல்லையெனில் இதன் விளைவாக மிகப்பெரியதாக இருக்கும் வெப்பநிலை காரணி காரணமாக பாதிக்கப்படுகிறது.

நவீன டிரான்சிஸ்டர்களின் கட்டுமான தளவமைப்பில் பல மேம்பட்ட மேம்பாடுகள் காரணமாக, ஐ.சி.ஓ கணிசமாகக் குறைக்கப்பட்டு, இன்றைய அனைத்து பிஜேடிகளுக்கும் முற்றிலும் புறக்கணிக்கப்படலாம்.

பொதுவான அத்தியாயத்தில் BJT களை எவ்வாறு கட்டமைப்பது என்பதை அடுத்த அத்தியாயத்தில் கற்றுக்கொள்வோம்.

மேற்கோள்கள்: https://en.wikipedia.org/wiki/John_Bardeen