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ट्रांजिस्टर क्या हैं?

ट्रांजिस्टर क्या हैं? (What is transistor?)

ट्रांजिस्टर का आविष्कार विलियम शॉक्ले ने 1947 में किया था। ट्रांजिस्टर एक तीन-टर्मिनल सेमीकंडक्टर डिवाइस है, जिसका उपयोग एप्लीकेशन को बदलने, कमजोर संकेतों के प्रवर्धन और हजारों, लाखों ट्रांजिस्टर की मात्रा में एक दूसरे को जोड़ने और एक छोटे से एकीकृत परिपथ / एम्बेडेड में होता है।  इसने वैक्यूम ट्यूब को तेजी से इलेक्ट्रॉनिक सिग्नल नियामक के रूप में बदल दिया। एक ट्रांजिस्टर वर्तमान या वोल्टेज के प्रवाह को नियंत्रित करता है और इलेक्ट्रॉनिक संकेतों के लिए स्विच या गेट के रूप में कार्य करता है। एक ट्रांजिस्टर में सेमीकंडक्टर सामग्री की तीन परतें होती हैं, जिनमें से प्रत्येक एक धारा को ले जाने में सक्षम होती है। सेमीकंडक्टर जर्मेनियम और सिलिकॉन जैसी एक सामग्री है जो “अर्ध-उत्साही” तरीके से बिजली का संचालन करता है। यह कहीं-कहीं वास्तविक संवाहक के बीच होता है जैसे तांबा और एक इन्सुलेटर (जैसे तारों के चारों ओर लिपटा प्लास्टिक)

ट्रांजिस्टर के प्रकार (Types of Transistors) 

ट्रांजिस्टर एक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण है। यह p और n प्रकार के अर्धचालक के माध्यम से बनाया गया है। जब अर्धचालक को एक ही प्रकार के अर्धचालकों के बीच केंद्र में रखा जाता है, तो इस व्यवस्था को ट्रांजिस्टर कहा जाता है। हम कह सकते हैं कि एक ट्रांजिस्टर दो डायोड का संयोजन है जो बैक टू बैक जुड़ा हुआ है।  

Bipolar Junction Transistor

बाइपोलर जंक्शन ट्रांजिस्टर ट्रांजिस्टर होते हैं जो 3 क्षेत्रों, बेस, कलेक्टर और एमिटर से निर्मित होते हैं। द्विध्रुवी जंक्शन (Bipolar Junction) ट्रांजिस्टर, विभिन्न FET ट्रांजिस्टर, वर्तमान नियंत्रित उपकरण हैं। ट्रांजिस्टर के आधार क्षेत्र में प्रवेश करने वाला एक छोटा सा प्रवाह एमिटर से कलेक्टर क्षेत्र में बहुत बड़ा प्रवाह होता है। द्विध्रुवी जंक्शन (Bipolar Junction) ट्रांजिस्टर दो प्रमुख प्रकारों में आते हैं, NPN और PNP। एक एनपीएन ट्रांजिस्टर वह है जिसमें अधिकांश वर्तमान वाहक इलेक्ट्रॉन होते हैं। एमिटर से कलेक्टर तक बहने वाले इलेक्ट्रॉन ट्रांजिस्टर के माध्यम से वर्तमान प्रवाह के बहुमत का आधार बनाते हैं। आगे के प्रकार के प्रभारी, छेद, एक अल्पसंख्यक हैं। पीएनपी ट्रांजिस्टर इसके विपरीत हैं। पीएनपी ट्रांजिस्टर में, बहुमत वर्तमान वाहक छेद है। 

Field Effect Transistors

फील्ड इफेक्ट ट्रांजिस्टर 3 क्षेत्रों, एक गेट, एक स्रोत और एक ड्रेन से बने होते हैं। विभिन्न द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर (Bipolar Transistor), FET वोल्टेज नियंत्रित उपकरण हैं। गेट पर रखा एक वोल्टेज स्रोत से वर्तमान प्रवाह को ट्रांजिस्टर की नाली तक नियंत्रित करता है। फील्ड इफ़ेक्ट ट्रांजिस्टर में बहुत अधिक बड़े मानों के प्रतिरोध के कई मेगा ओम (M of) से बहुत अधिक इनपुट प्रतिबाधा होती है। इस उच्च इनपुट प्रतिबाधा के कारण उनके माध्यम से बहुत कम करंट रन होता है। (ओम के नियम के अनुसार, वर्तमान सर्किट के प्रतिबाधा के मूल्य से विपरीत रूप से प्रभावित होता है। यदि प्रतिबाधा अधिक है, तो वर्तमान बहुत कम है।) इसलिए FET दोनों एक सर्किट के शक्ति स्रोत से बहुत कम वर्तमान खींचते हैं। 

Heterojunction Bipolar Transistor (HBT) 

AlgaAs / GaAs heterojunction द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर (Bipolar Transistor) (HBTs) का उपयोग डिजिटल और एनालॉग माइक्रोवेव अनुप्रयोगों के लिए आवृत्तियों के साथ किया जाता है, जैसे कि केयू बैंड। HBTs सिलिकॉन बाइपोलर ट्रांजिस्टर की तुलना में तेजी से स्विचिंग गति की आपूर्ति कर सकते हैं, क्योंकि ज्यादातर बेस रेजिस्टेंस और कलेक्टर-टू-सब्सट्रेट कैपेसिटी कम होती है। HBT प्रोसेसिंग के लिए GaAs FETs की तुलना में कम मांग वाली लिथोग्राफी की आवश्यकता होती है, इसलिए, HBTs निर्माण के लिए अनमोल हो सकते हैं और बेहतर लिथोग्राफिक उपज प्रदान कर सकते हैं। 

यह तकनीक GaAs FETs की तुलना में उच्च ब्रेकडाउन वोल्टेज और आसान ब्रॉडबैंड प्रतिबाधा मिलान भी प्रदान कर सकती है। सी द्विध्रुवी जंक्शन (Bipolar Junction) ट्रांजिस्टर (BJTs) के साथ आकलन में, HBTs एमिटर इंजेक्शन दक्षता, आधार प्रतिरोध, बेस-एमिटर कैपेसिटेंस और कटऑफ आवृत्ति के संदर्भ में बेहतर प्रस्तुति दिखाते हैं। वे एक अच्छी रैखिकता, निम्न चरण शोर और उच्च शक्ति-वर्धित दक्षता भी प्रस्तुत करते हैं। HBTs का उपयोग लाभदायक और उच्च-विश्वसनीयता वाले अनुप्रयोगों में किया जाता है, जैसे कि मोबाइल टेलीफोन और लेजर ड्राइवरों में पावर एम्पलीफायरों के रूप में।  

Darlington Transistor

डार्लिंगटन ट्रांजिस्टर जिसे कभी-कभी “डार्लिंगटन जोड़ी” कहा जाता है, एक ट्रांजिस्टर सर्किट होता है जिसे दो ट्रांजिस्टर से बनाया जाता है। सिडनी डार्लिंगटन ने इसका आविष्कार किया था। यह एक ट्रांजिस्टर की तरह है, लेकिन इसमें करंट हासिल करने की क्षमता बहुत अधिक है। सर्किट दो असतत ट्रांजिस्टर से बनाया जा सकता है या यह एक एकीकृत सर्किट के अंदर हो सकता है। डार्लिंगटन ट्रांजिस्टर के साथ hfe पैरामीटर हर ट्रांजिस्टर hfe को परस्पर गुणा किया जाता है। सर्किट ऑडियो एम्पलीफायरों में या एक जांच में सहायक है जो पानी के माध्यम से जाने वाले बहुत छोटे प्रवाह को मापता है। यह इतना संवेदनशील होता है कि यह त्वचा में करंट उठा सकता है। यदि आप इसे धातु के टुकड़े से जोड़ते हैं, तो आप एक स्पर्श-संवेदनशील बटन बना सकते हैं।

Schottky Transistor

Schottky ट्रांजिस्टर ट्रांजिस्टर और Schottky डायोड का संयोजन है जो चरम इनपुट वर्तमान को डायवर्ट करके ट्रांजिस्टर को संतृप्त होने से रोकता है। इसे शोट्स्की-क्लैम्प्ड ट्रांजिस्टर भी कहा जाता है।

Multiple-Emitter Transistor

मल्टीपल-एमिटर ट्रांजिस्टर एक द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर है जिसे अक्सर ट्रांजिस्टर ट्रांजिस्टर लॉजिक (TTL) नंद लॉजिक गेट्स के इनपुट के रूप में उपयोग किया जाता है। इनपुट सिग्नल एमिटर पर लगाए जाते हैं। यदि सभी उत्सर्जक तार्किक उच्च वोल्टेज द्वारा संचालित होते हैं, तो कलेक्टर वर्तमान प्रवाह बंद हो जाता है, इस प्रकार एक एकल ट्रांजिस्टर का उपयोग करके एक एनएएनडी तार्किक प्रक्रिया का प्रदर्शन होता है। मल्टीपल-एमिटर ट्रांजिस्टर DTL के डायोड की जगह लेते हैं और स्विचिंग समय और बिजली अपव्यय को कम करने के लिए सहमत होते हैं।

How Transistor Works- Bipolar Junction Transistor (ट्रांजिस्टर कैसे कार्य करता हैं?)

BJT एक तीन-लीड डिवाइस है जिसमें एमिटर,एक कलेक्टर और एक बेस लीड होता है। असल में, BJT एक वर्तमान संचालित डिवाइस है। BJT के भीतर दो P-N जंक्शन मौजूद हैं।पीएन जंक्शन एमिटर और बेस क्षेत्र के बीच मौजूद है,दूसरा कलेक्टर और बेस क्षेत्र के बीच मौजूद है। वर्तमान प्रवाह एमिटर-टू-बेस (माइक्रो एम्प में मापा जाने वाला आधार) की थोड़ी सी मात्रा डिवाइस से एमिटर से कलेक्टर (मिलीमीटर में मापा जाने वाला कलेक्टर वर्तमान) के माध्यम से काफी बड़े प्रवाह को नियंत्रित कर सकती है। 

द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर (Bipolar Transistor) इसके ध्रुवों के संबंध में मानार्थ प्रकृति में उपलब्ध हैं। एनपीएन में एन-टाइप सेमीकंडक्टर सामग्री का एक एमिटर और कलेक्टर है और आधार सामग्री पी-टाइप सेमीकंडक्टर सामग्री है। पीएनपी में ये ध्रुवीयताएं बस यहां उलट जाती हैं, एमिटर और कलेक्टर पी-टाइप अर्धचालक सामग्री हैं और आधार एन-टाइप सामग्री है। 

एनपीएन और पीएनपी ट्रांजिस्टर के कार्य अनिवार्य रूप से समान हैं, लेकिन प्रत्येक प्रकार के लिए बिजली की आपूर्ति ध्रुवीयता उलट जाती है। इन दो प्रकारों के बीच एकमात्र बड़ा अंतर यह है कि एनपीएन ट्रांजिस्टर में पीएनपी ट्रांजिस्टर की तुलना में उच्च आवृत्ति प्रतिक्रिया होती है (क्योंकि इलेक्ट्रॉन का प्रवाह छेद प्रवाह से तेज होता है)। इसलिए, उच्च आवृत्ति वाले अनुप्रयोगों में, एनपीएन ट्रांजिस्टर का उपयोग किया जाता है। सामान्य BJT ऑपरेशन में, बेस-एमिटर जंक्शन फॉरवर्ड बायस्ड है और बेस-कलेक्टर जंक्शन रिवर्स बायस्ड है। जब बेस-एमिटर जंक्शन से करंट प्रवाहित होता है, तो कलेक्टर सर्किट में भी करंट प्रवाहित होता है। यह बेस सर्किट में एक बड़ा और आनुपातिक है। ऐसा होने के तरीके को समझाने के लिए, NPN ट्रांजिस्टर का उदाहरण लिया जाता है। समान सिद्धांतों का उपयोग पी-एन-पी ट्रांजिस्टर के लिए किया जाता है, सिवाय इसके कि वर्तमान वाहक इलेक्ट्रॉनों के बजाय छेद है और वोल्टेज उलटा है। 

ट्रांजिस्टर के अनुप्रयोग

  • ट्रांजिस्टर के अधिकांश सामान्य अनुप्रयोगों में एनालॉग और डिजिटल स्विच, पावर रेगुलेटर, मल्टी-वाइब्रेटर, विभिन्न सिग्नल जनरेटर, सिग्नल एम्पलीफायरों और उपकरण नियंत्रक शामिल होते हैं। 
  • ट्रांजिस्टर एकीकृत सर्किट के बुनियादी भवन ब्लॉक हैं और अधिकांश अप-टू-डेट इलेक्ट्रॉनिक्स हैं। 
  • ट्रांजिस्टर का एक प्रमुख अनुप्रयोग माइक्रोप्रोसेसरों में हर एक चिप में एक अरब से अधिक ट्रांजिस्टर शामिल हैं।