ट्रांजिस्टर
Transistor
एक ट्रांजिस्टर
एक अर्धचालक उपकरण है जिसका उपयोग इलेक्ट्रॉनिक सिग्नल और विद्युत शक्ति को बढ़ाने
या स्विच करने के लिए किया जाता है। यह अर्धचालक सामग्री से बना होता है जो आमतौर
पर बाहरी सर्किट के कनेक्शन के लिए कम से कम तीन टर्मिनलों के साथ होता है।
ट्रांजिस्टर के टर्मिनलों की एक जोड़ी पर लगाया जाने वाला वोल्टेज या करंट दूसरे
जोड़े के टर्मिनलों के माध्यम से करंट को नियंत्रित करता है। क्योंकि नियंत्रित
(आउटपुट) पावर कंट्रोल (इनपुट) पावर से अधिक हो सकती है, एक ट्रांजिस्टर एक सिग्नल को बढ़ा सकता है। आज, कुछ
ट्रांजिस्टर व्यक्तिगत रूप से पैक किए जाते हैं, लेकिन कई और
एकीकृत सर्किट में एम्बेडेड पाए जाते हैं।
ऑस्ट्रो-हंगेरियन
भौतिक विज्ञानी जूलियस एडगर लिलेनफेल्ड ने 1926 में एक क्षेत्र-प्रभाव
ट्रांजिस्टर की अवधारणा का प्रस्ताव दिया था, लेकिन उस समय
वास्तव में एक काम करने वाले उपकरण का निर्माण करना संभव नहीं था। 1947 में अमेरिकी भौतिकविदों जॉन बर्दीन और वाल्टर ब्रेटन द्वारा बेल लैब्स
में विलियम शॉक्ले के तहत काम करने के लिए बनाया गया पहला काम करने वाला उपकरण एक
बिंदु-संपर्क ट्रांजिस्टर था। तीनों ने अपनी उपलब्धि के लिए भौतिकी में 1956 का नोबेल पुरस्कार साझा किया। सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने
वाला ट्रांजिस्टर MOSFET (मेटल-ऑक्साइड-सेमीकंडक्टर
फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर) है, जिसे MOS ट्रांजिस्टर के रूप में भी जाना जाता है, जिसे 1959 में बेल लैब्स में डावन कहंग के साथ मोहम्मद अटाला द्वारा आविष्कार किया
गया था। MOSFET पहला सही मायने में कॉम्पैक्ट ट्रांजिस्टर था
उपयोग की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए लघु और बड़े पैमाने पर उत्पादन किया जा सकता
है।
ट्रांजिस्टर ने
इलेक्ट्रॉनिक्स के क्षेत्र में क्रांति ला दी, और छोटे और सस्ते रेडियो,
कैलकुलेटर और कंप्यूटर के अलावा अन्य चीजों के लिए मार्ग प्रशस्त
किया। पहला ट्रांजिस्टर और MOSFET इलेक्ट्रॉनिक्स में IEEE
मील के पत्थर की सूची में हैं। MOSFET आधुनिक
इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों का मूलभूत निर्माण खंड है, और आधुनिक
इलेक्ट्रॉनिक प्रणालियों में सर्वव्यापी है। अनुमानित 13
सेक्स्टिलियन MOSFETs का निर्माण 1960
और 2018 (सभी ट्रांजिस्टर का कम से कम 99.9%) के बीच किया गया है, जो MOSFET को इतिहास में सबसे व्यापक रूप से निर्मित उपकरण बनाता है।
अधिकांश
ट्रांजिस्टर बहुत शुद्ध सिलिकॉन से बनाए जाते हैं, और कुछ जर्मेनियम से, लेकिन कुछ अन्य अर्धचालक सामग्री कभी-कभी उपयोग की जाती हैं। एक
ट्रांजिस्टर में केवल एक प्रकार का चार्ज वाहक हो सकता है, एक
क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर में, या द्विध्रुवी जंक्शन
ट्रांजिस्टर उपकरणों में दो प्रकार के चार्ज वाहक हो सकते हैं। वैक्यूम ट्यूब की
तुलना में, ट्रांजिस्टर आमतौर पर छोटे होते हैं और संचालित
करने के लिए कम शक्ति की आवश्यकता होती है। कुछ वैक्यूम ट्यूबों में बहुत अधिक
ऑपरेटिंग आवृत्तियों या उच्च ऑपरेटिंग वोल्टेज में ट्रांजिस्टर पर लाभ होता है। कई
प्रकार के ट्रांजिस्टर कई निर्माताओं द्वारा मानकीकृत विनिर्देशों के लिए बनाए
जाते हैं।
इतिहास
1907 में आविष्कार की गई एक वैक्यूम ट्यूब थर्मिओनिक ट्रायोड ने प्रवर्धित
रेडियो तकनीक और लंबी दूरी की टेलीफोनी को सक्षम किया। हालांकि, ट्राइडोड एक नाजुक उपकरण था, जो पर्याप्त मात्रा में
बिजली का उपभोग करता था। 1909 में भौतिकशास्त्री विलियम
एक्लस ने क्रिस्टल डायोड ऑसिलेटर की खोज की। ऑस्ट्रो-हंगेरियन भौतिक विज्ञानी
जूलियस एडगर लिलेनफेल्ड ने 1925 में कनाडा में एक क्षेत्र-प्रभाव
ट्रांजिस्टर (एफईटी) के लिए एक पेटेंट दायर किया, जिसका
उद्देश्य ट्रायोड के लिए एक ठोस-राज्य प्रतिस्थापन था। 1926
और 1928 में लिलिएनफेल्ड ने संयुक्त राज्य अमेरिका में भी
समान पेटेंट दर्ज किए। हालांकि, लिलियनफेल्ड ने अपने उपकरणों
के बारे में कोई शोध लेख प्रकाशित नहीं किया और न ही उनके पेटेंट ने एक कार्यशील
प्रोटोटाइप के किसी विशिष्ट उदाहरण का हवाला दिया। क्योंकि उच्च-गुणवत्ता वाले
अर्धचालक सामग्रियों का उत्पादन अभी भी दशकों दूर था, लिलीफ़ेल्ड
के ठोस-राज्य प्रवर्धक विचारों को 1920 और 1930 के दशक में व्यावहारिक उपयोग नहीं मिला होगा, भले
ही ऐसा उपकरण बनाया गया हो। 1934 में, जर्मन
आविष्कारक Oskar Heil ने यूरोप में एक समान उपकरण का पेटेंट
कराया।
द्विध्रुवी
ट्रांजिस्टर
17 नवंबर, 1947 से 23 दिसंबर,
1947 तक, न्यू जर्सी के मरे हिल में एटी एंड
टी की बेल लैब्स में जॉन बार्डीन और वाल्टर ब्रेटन ने प्रयोगों का प्रदर्शन किया
और देखा कि जब दो सोने के बिंदु संपर्क जर्मेनियम के क्रिस्टल पर लागू होते हैं,
तो एक संकेत उत्पन्न होता था। इनपुट से अधिक आउटपुट पावर के साथ। सॉलिड स्टेट फिजिक्स ग्रुप के नेता विलियम शॉक्ले ने इसमें क्षमता
देखी, और अगले कुछ महीनों में अर्धचालक के ज्ञान का विस्तार
करने के लिए काम किया। शब्द ट्रांजिस्टर को जॉन आर। पियर्स द्वारा
ट्रांस्रेसिस्टेंस शब्द के संकुचन के रूप में गढ़ा गया था। जॉन बार्डीन की जीवनी
के लेखक लिलियन होडेसन और विकी डायच के अनुसार, शॉक्ले ने
प्रस्ताव दिया था कि एक ट्रांजिस्टर के लिए बेल लैब्स का पहला पेटेंट
क्षेत्र-प्रभाव पर आधारित होना चाहिए और उन्हें आविष्कारक के रूप में नामित किया
जाना चाहिए। वर्षों पहले अस्पष्टता में गए लिलेनफेल्ड के पेटेंट का खुलासा करने के
बाद, बेल लैब्स के वकीलों ने शॉक्ले के प्रस्ताव के खिलाफ
सलाह दी क्योंकि एक फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर का विचार जो "ग्रिड" के
रूप में एक विद्युत क्षेत्र का उपयोग करता था, नया नहीं था।
इसके बजाय, 1947 में बर्दीन, ब्रेटन और
शॉकली ने जो आविष्कार किया, वह पहला बिंदु-संपर्क ट्रांजिस्टर
था। इस उपलब्धि की स्वीकारोक्ति में, शॉक्ले, बारडीन, और ब्राटटेन
को संयुक्त रूप से भौतिकी में 1956 का नोबेल पुरस्कार
"अर्धचालकों पर उनके शोध और ट्रांजिस्टर प्रभाव की खोज" के लिए दिया
गया।
शॉक्ले की शोध
टीम ने शुरू में एक अर्धचालक की चालकता को संशोधित करने के लिए एक फील्ड-इफेक्ट
ट्रांजिस्टर (FET)
का निर्माण करने का प्रयास किया, लेकिन असफल
रहा, मुख्य रूप से सतह राज्यों, डैंग्लिंग
बॉन्ड, और जर्मेनियम और कॉपर यौगिक सामग्री के साथ समस्याओं
के कारण । कामकाजी एफईटी बनाने में उनकी विफलता के पीछे के रहस्यमय कारणों को
समझने की कोशिश के दौरान, इसके बजाय उन्हें द्विध्रुवी
बिंदु-संपर्क और जंक्शन ट्रांजिस्टर का आविष्कार करना पड़ा।
1948 में, बिंदु-संपर्क ट्रांजिस्टर का स्वतंत्र रूप से
जर्मन भौतिकविदों हर्बर्ट मटारे और हेनरिक वेलकर द्वारा आविष्कार किया गया था,
जबकि कॉम्पेग्नी डेस फ्रीन्स एट सिग्नाक्स, पेरिस
में स्थित एक वेस्टिंगहाउस सहायक कंपनी में काम करते थे। मटेरा को द्वितीय विश्व
युद्ध के दौरान जर्मन राडार प्रयास में सिलिकॉन और जर्मेनियम से क्रिस्टल
रेक्टिफायर विकसित करने का पिछला अनुभव था। इस ज्ञान का उपयोग करते हुए, उन्होंने 1947 में "हस्तक्षेप" की घटना पर
शोध करना शुरू किया। जून 1948 तक, बिंदु-संपर्कों
के माध्यम से बहने वाली धाराओं के साक्षी, मेटर ने वेलकार
द्वारा उत्पादित जर्मेनियम के नमूनों का उपयोग करके लगातार परिणाम तैयार किए,
बार्डीन और ब्रैटटेन ने पहले जैसा पूरा किया था। दिसंबर 1947। यह महसूस करते हुए कि बेल लैब्स के वैज्ञानिकों ने पहले ही ट्रांजिस्टर
का आविष्कार कर लिया था, कंपनी ने फ्रांस के टेलीफोन नेटवर्क
में प्रवर्धित उपयोग के लिए अपने "संक्रमण" को प्राप्त करने के लिए दौड़
लगाई और 13 अगस्त, 1948 को अपना पहला
ट्रांजिस्टर पेटेंट आवेदन दायर किया।
पहले
द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर का आविष्कार बेल लैब्स के विलियम शॉक्ले द्वारा
किया गया था,
जिसने 26 जून, 1948 को
पेटेंट (2,569,347) के लिए आवेदन किया था। 12 अप्रैल, 1950 को बेल लैब्स केमिस्टों गॉर्डन टील और
मॉर्गन स्पार्क्स ने सफलतापूर्वक एक काम करने वाले द्विध्रुवी एनपीएन जंक्शन का
उत्पादन किया था। जर्मेनियम ट्रांजिस्टर। बेल लैब्स ने 4
जुलाई, 1951 को एक प्रेस विज्ञप्ति में इस नए
"सैंडविच" ट्रांजिस्टर की खोज की घोषणा की थी।
1953 में फिल्को द्वारा विकसित पहला हाई-फ्रिक्वेंसी ट्रांजिस्टर सतह-अवरोधक
जर्मेनियम ट्रांजिस्टर था, जो 60
मेगाहर्ट्ज तक संचालित करने में सक्षम था। ये इंडियम (III)
सल्फेट के जेट्स के साथ दोनों तरफ से एन-टाइप जर्मेनियम बेस में
नक़्क़ाशी द्वारा बनाया गया था जब तक कि यह एक इंच मोटी के कुछ दस-हजारवें हिस्से
में नहीं था। डिपुओं में विद्यमान इण्डियम ने संग्राहक और उत्सर्जक का निर्माण
किया।
29 अगस्त, 1953 और 6 सितंबर,
1953 के बीच इंटरनेशनेल फनकॉस्टेलुंग डसेलडोर्फ में पहला
"प्रोटोटाइप" पॉकेट ट्रांजिस्टर रेडियो इंटरटेट (1952 में हर्बर्ट मटेरे द्वारा स्थापित एक कंपनी) द्वारा दिखाया गया था। पहला
"प्रोडक्शन" पॉकेट ट्रांजिस्टर रेडियो रीजेंसी टीआर था -1, अक्टूबर 1954 में जारी किया गया। औद्योगिक विकास
इंजीनियरिंग एसोसिएट्स, आईडीईए के रीजेंसी डिवीजन के बीच एक
संयुक्त उद्यम के रूप में उत्पादित और डलास टेक्सास के टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स,
TR-1 इंडियानापोलिस, इंडियाना में निर्मित
किया गया था। यह एक पॉकेट के आकार का रेडियो था जिसमें 4
ट्रांजिस्टर और एक जर्मेनियम डायोड था। पेंटर, टीग और
पेटर्टिल की शिकागो फर्म को औद्योगिक डिजाइन आउटसोर्स किया गया था। यह शुरू में छह
अलग-अलग रंगों में से एक में जारी किया गया था: काला, हाथी
दांत, मैंडरिन लाल, बादल ग्रे, महोगनी और जैतून हरा। अन्य रंग शीघ्र ही अनुसरण करने वाले थे।
पहली
"प्रोडक्शन" ऑल-ट्रांजिस्टर कार रेडियो क्रिसलर और फिल्को कॉर्पोरेशन्स
द्वारा विकसित की गई थी और वॉल स्ट्रीट जर्नल के 28 अप्रैल, 1955 संस्करण में इसकी घोषणा की गई थी। क्रिसलर ने 1956
की अपनी नई लाइन क्रिसलर और इंपीरियल कारों के लिए 1955 में
शुरू होने वाले विकल्प के रूप में ऑल-ट्रांजिस्टर कार रेडियो, मोपर मॉडल 914HR बनाया था, जिसने
21 अक्टूबर 1955 को पहली बार डीलरशिप
शोरूम के फर्श पर टक्कर मारी।
सोनी टीआर -63, 1957 में जारी किया गया, पहला बड़े पैमाने पर उत्पादित
ट्रांजिस्टर रेडियो था, जिससे ट्रांजिस्टर रेडियो के बड़े
पैमाने पर बाजार में प्रवेश हुआ। टीआर -63 1960 के दशक के
मध्य तक दुनिया भर में सात मिलियन यूनिट बेचने के लिए चला गया। ट्रांजिस्टर रेडियो
के साथ सोनी की सफलता ने 1950 के दशक के अंत में वैक्यूम
ट्यूबों को प्रमुख इलेक्ट्रॉनिक प्रौद्योगिकी के रूप में बदलने वाले ट्रांजिस्टर
का नेतृत्व किया।
पहले काम करने
वाले सिलिकॉन ट्रांजिस्टर का विकास 26 जनवरी, 1954 को मॉरिस तानबाम द्वारा बेल लैब्स में किया गया था। पहला व्यावसायिक
सिलिकॉन ट्रांजिस्टर टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स द्वारा 1954 में
निर्मित किया गया था। यह गॉर्डन टील का काम था, जो उच्च
शुद्धता के बढ़ते क्रिस्टल के विशेषज्ञ थे, जो पहले बेल
लैब्स में काम कर चुके थे।
MOSFET (MOS ट्रांजिस्टर)
सेमीकंडक्टर
कंपनियों ने शुरू में सेमीकंडक्टर उद्योग के शुरुआती वर्षों में जंक्शन
ट्रांजिस्टर पर ध्यान केंद्रित किया था। हालांकि, जंक्शन ट्रांजिस्टर एक
अपेक्षाकृत भारी उपकरण था जो बड़े पैमाने पर उत्पादन के आधार पर निर्माण करना
मुश्किल था, जिसने इसे कई विशेष अनुप्रयोगों तक सीमित कर
दिया। फील्ड-प्रभाव ट्रांजिस्टर (एफईटी) को जंक्शन ट्रांजिस्टर के संभावित विकल्प
के रूप में वर्गीकृत किया गया था, लेकिन शोधकर्ताओं ने एफईटी
को ठीक से काम करने के लिए नहीं मिल सका, मोटे तौर पर
परेशानी सतह की बाधा के कारण जो बाहरी विद्युत क्षेत्र को सामग्री में घुसने से
रोकते थे।
1950 के दशक में, मिस्र के इंजीनियर मोहम्मद अटाला ने
बेल लैब्स में सिलिकॉन सेमीकंडक्टर्स की सतह के गुणों की जांच की, जहां उन्होंने सेमीकंडक्टर डिवाइस के निर्माण की एक नई विधि प्रस्तावित की,
सिलिकॉन ऑक्साइड की एक इन्सुलेट परत के साथ सिलिकॉन वेफर को कोटिंग
करना ताकि बिजली मज़बूती से आचरण में प्रवेश कर सके। नीचे सिलिकॉन, सतह पर काबू पाता है जो बिजली को अर्धचालक परत तक पहुंचने से रोकता है। इसे
सतह के पारित होने के रूप में जाना जाता है, एक विधि जो
अर्धचालक उद्योग के लिए महत्वपूर्ण हो गई क्योंकि यह बाद में सिलिकॉन एकीकृत
सर्किट के बड़े पैमाने पर उत्पादन को संभव बनाता है। उन्होंने 1957 में अपने निष्कर्षों को प्रस्तुत किया। उनकी सतह के पारित होने की विधि
पर बिल्डिंग, उन्होंने धातु-ऑक्साइड-सेमीकंडक्टर (एमओएस)
प्रक्रिया विकसित की। उन्होंने प्रस्तावित किया कि MOS प्रक्रिया
का इस्तेमाल पहले काम करने वाले सिलिकॉन FET के निर्माण के
लिए किया जा सकता है, जिसे उन्होंने अपने कोरियाई सहयोगी
डावोन कहंग की मदद से बनाना शुरू किया।
मेटल-ऑक्साइड-सेमीकंडक्टर
फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर (MOSFET), जिसे MOS ट्रांजिस्टर के
रूप में भी जाना जाता है, का आविष्कार 1959 में मोहम्मद अटाला और डावोन कहेन्ग ने किया था। MOSFET पहला सही मायने में कॉम्पैक्ट ट्रांजिस्टर था जिसे मिनीटाइज्ड और बड़े
पैमाने पर उत्पादित किया जा सकता था। उपयोग की एक विस्तृत श्रृंखला। इसकी उच्च
मापनीयता, और द्विध्रुवीय जंक्शन ट्रांजिस्टर की तुलना में
बहुत कम बिजली की खपत और उच्च घनत्व के साथ, MOSFET ने उच्च
घनत्व वाले एकीकृत सर्किट का निर्माण करना संभव बना दिया, जिससे
एक आईसी में 10,000 से अधिक ट्रांजिस्टर के एकीकरण की अनुमति
मिली।
CMOS (अनुपूरक MOS) का आविष्कार 1963
में फेयरचाइल्ड सेमीकंडक्टर में चिह-तांग साह और फ्रैंक वानलस द्वारा किया गया था।
फ्लोविंग-गेट MOSFET की पहली रिपोर्ट 1967 में Dawon Kahng और Simon Sze द्वारा बनाई गई थी। डबल-गेट MOSFET का पहली बार
प्रदर्शन किया गया था। 1984 में इलेक्ट्रोटेक्निकल लैबोरेटरी
के शोधकर्ता तोशीहिरो सेकिगावा और युताका हयाशी। FinFET (फिन
फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर), 3D गैर-प्लानर मल्टी-गेट MOSFET
का एक प्रकार, 1989 में हिताची सेंट्रल रिसर्च
लेबोरेटरी में डीघ हिसामोटो और उनकी टीम के शोध से उत्पन्न हुआ।
महत्त्व
ट्रांजिस्टर
व्यावहारिक रूप से सभी आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स में महत्वपूर्ण सक्रिय घटक हैं। कई
इस प्रकार ट्रांजिस्टर को 20 वीं शताब्दी के महानतम आविष्कारों में से एक मानते
हैं।
MOSFET (धातु-ऑक्साइड-सेमीकंडक्टर क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर), जिसे MOS ट्रांजिस्टर के रूप में भी जाना जाता है,
अब तक सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला ट्रांजिस्टर है,
जिसका उपयोग कंप्यूटर और इलेक्ट्रॉनिक्स से लेकर संचार तकनीक जैसे
स्मार्टफोन तक में किया जाता है। MOSFET को सबसे महत्वपूर्ण
ट्रांजिस्टर माना जाता है, संभवतः इलेक्ट्रॉनिक्स में सबसे
महत्वपूर्ण आविष्कार, और आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स का जन्म। MOS
ट्रांजिस्टर 20 वीं शताब्दी के उत्तरार्ध से
डिजिटल डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक्स का मूलभूत निर्माण खंड रहा है, जो डिजिटल युग का मार्ग प्रशस्त करता है। यूएस पेटेंट एंड ट्रेडमार्क ऑफिस
ने इसे "ज़बरदस्त आविष्कार कहा है जिसने दुनिया भर में जीवन और संस्कृति को
बदल दिया"। आज के समाज में इसका महत्व अत्यधिक स्वचालित प्रक्रिया
(सेमीकंडक्टर डिवाइस फैब्रिकेशन) का उपयोग करके बड़े पैमाने पर उत्पादित होने की
क्षमता पर टिकी हुई है जो आश्चर्यजनक रूप से कम प्रति ट्रांजिस्टर लागत प्राप्त
करती है।
बेल लैब्स में
पहले ट्रांजिस्टर के आविष्कार को 2009 में IEEE Milestone का नाम दिया गया था। IEEE Milestones की सूची में 1948 में जंक्शन ट्रांजिस्टर और 1959 में MOSFET के आविष्कार भी शामिल हैं।
हालांकि कई
कंपनियां हर साल एक बिलियन से अधिक पैक किए गए (जिन्हें असतत के रूप में जाना जाता
है) हर साल एमओएस ट्रांजिस्टर का उत्पादन किया जाता है, ट्रांजिस्टर का विशाल हिस्सा अब एकीकृत सर्किट (अक्सर आईसी, माइक्रोचिप या बस चिप्स के लिए छोटा होता है) के साथ-साथ डायोड, रेसिस्टर्स, कैपेसिटर का उत्पादन होता है। और अन्य
इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों, पूर्ण इलेक्ट्रॉनिक सर्किट का उत्पादन
करने के लिए। एक लॉजिक गेट में लगभग बीस ट्रांजिस्टर होते हैं, जबकि एक उन्नत माइक्रोप्रोसेसर, 2009 तक, 3 बिलियन ट्रांजिस्टर (MOSFETs) का उपयोग कर सकते
हैं। "लगभग 60 मिलियन ट्रांजिस्टर 2002 में बनाए गए थे ... [प्रत्येक] पुरुष, महिला और
पृथ्वी पर बच्चे के लिए।"
MOS ट्रांजिस्टर इतिहास में सबसे व्यापक रूप से निर्मित डिवाइस है। 2013 तक, हर दिन अरबों ट्रांजिस्टर निर्मित किए जाते हैं,
जिनमें से लगभग सभी MOSFET डिवाइस हैं। 1960 और 2018 के बीच, अनुमानित 13
sextillion MOS ट्रांजिस्टर निर्मित किए गए हैं, जो सभी ट्रांजिस्टर के कम से कम 99.9% के लिए
जिम्मेदार हैं।
ट्रांजिस्टर की
कम लागत, लचीलापन और विश्वसनीयता ने इसे एक सर्वव्यापी उपकरण बना दिया है।
ट्रांजिस्टराइज्ड मेकाट्रॉनिक सर्किट ने इलेक्ट्रोकेमिकल उपकरणों को नियंत्रित
करने वाले उपकरणों और मशीनरी में बदल दिया है। यह एक मानक माइक्रोकंट्रोलर का
उपयोग करने के लिए अक्सर आसान और सस्ता होता है और उसी फ़ंक्शन को नियंत्रित करने
के लिए एक समान यांत्रिक प्रणाली को डिजाइन करने की तुलना में नियंत्रण फ़ंक्शन को
पूरा करने के लिए एक कंप्यूटर प्रोग्राम लिखता है।
सरलीकृत ऑपरेशन
एक ट्रांजिस्टर
अपने टर्मिनलों की एक जोड़ी के बीच लगाए गए एक छोटे सिग्नल का उपयोग कर सकता है
ताकि टर्मिनलों की एक और जोड़ी पर अधिक बड़े सिग्नल को नियंत्रित किया जा सके। इस
संपत्ति को लाभ कहा जाता है। यह एक मजबूत आउटपुट सिग्नल, एक वोल्टेज या करंट उत्पन्न कर सकता है, जो एक कमजोर
इनपुट सिग्नल के समानुपाती होता है और इस प्रकार, यह एक
एम्पलीफायर के रूप में कार्य कर सकता है। वैकल्पिक रूप से, ट्रांजिस्टर
का उपयोग विद्युत रूप से नियंत्रित स्विच के रूप में सर्किट में चालू या बंद करने
के लिए किया जा सकता है, जहां वर्तमान की मात्रा अन्य सर्किट
तत्वों द्वारा निर्धारित की जाती है।
दो प्रकार के
ट्रांजिस्टर हैं, जिनके सर्किट में कैसे उपयोग किया जाता है, इसमें थोड़ा अंतर है। एक द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर में आधार, कलेक्टर और एमिटर लेबल वाले टर्मिनल होते हैं। बेस टर्मिनल (यानी, बेस और एमिटर के बीच बहने वाला) पर एक छोटा करंट कलेक्टर और एमिटर
टर्मिनलों के बीच बहुत बड़े करंट को नियंत्रित या स्विच कर सकता है।
क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर के लिए, टर्मिनलों को गेट,
स्रोत और नाली के रूप में लेबल किया जाता है, और
गेट पर एक वोल्टेज स्रोत और नाली के बीच एक वर्तमान को नियंत्रित कर सकता है।
छवि एक सर्किट
में एक विशिष्ट द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर का प्रतिनिधित्व करती है। आधार में करंट के
आधार पर एमिटर और कलेक्टर टर्मिनलों के बीच एक चार्ज प्रवाहित होगा। क्योंकि
आंतरिक रूप से आधार और एमिटर कनेक्शन सेमीकंडक्टर डायोड की तरह व्यवहार करते हैं, बेस और मौजूद के बीच वोल्टेज ड्रॉप बेस और एमिटर के बीच विकसित होता है।
इस वोल्टेज की मात्रा उस सामग्री पर निर्भर करती है जिसे ट्रांजिस्टर से बनाया गया
है और इसे VBE के रूप में जाना जाता है।
एक स्विच के
रूप में ट्रांजिस्टर
ट्रांजिस्टर
आमतौर पर डिजिटल सर्किट में इलेक्ट्रॉनिक स्विच के रूप में उपयोग किए जाते हैं जो
कि "ऑन" या "ऑफ" स्थिति में हो सकते हैं, दोनों उच्च-शक्ति अनुप्रयोगों जैसे कि स्विच्ड-मोड बिजली की आपूर्ति और
लॉजिक गेट्स जैसे कम-बिजली अनुप्रयोगों के लिए। इस अनुप्रयोग के लिए महत्वपूर्ण
मापदंडों में वर्तमान स्विच्ड, वोल्टेज संभाला और वृद्धि और
गिरावट के समय की विशेषता स्विचिंग गति शामिल है।
एक
ग्राउंडेड-एमिटर ट्रांजिस्टर सर्किट में, जैसे कि प्रकाश-स्विच सर्किट को
दिखाया गया है, जैसा कि बेस वोल्टेज उगता है, एमिटर और कलेक्टर धाराओं में तेजी से वृद्धि होती है। कलेक्टर वोल्टेज कम
करने के लिए कलेक्टर से उत्सर्जक प्रतिरोध कम हो जाता है। यदि कलेक्टर और एमिटर के
बीच वोल्टेज अंतर शून्य (या शून्य के पास) था, तो कलेक्टर
वर्तमान केवल लोड प्रतिरोध (लाइट बल्ब) और आपूर्ति वोल्टेज द्वारा सीमित होगा। इसे
संतृप्ति कहा जाता है क्योंकि विद्युत प्रवाह कलेक्टर से मुक्त रूप से उत्सर्जित
होता है। जब संतृप्त होता है, तो स्विच चालू होता है।
स्विच के रूप
में द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर के उपयोग में पर्याप्त आधार ड्राइव वर्तमान प्रदान
करना एक महत्वपूर्ण समस्या है। ट्रांजिस्टर वर्तमान लाभ प्रदान करता है, जिससे कलेक्टर में अपेक्षाकृत बड़े वर्तमान को आधार टर्मिनल में बहुत छोटे
वर्तमान द्वारा स्विच किया जा सकता है। इन धाराओं का अनुपात ट्रांजिस्टर के प्रकार
के आधार पर भिन्न होता है, और यहां तक कि एक विशेष प्रकार
के लिए, कलेक्टर के वर्तमान के आधार पर भिन्न होता है। दिखाए
गए उदाहरण प्रकाश-स्विच सर्किट में, ट्रांजिस्टर को संतृप्त
करने के लिए पर्याप्त आधार वर्तमान प्रदान करने के लिए रोकनेवाला चुना जाता है।
एक स्विचिंग
सर्किट में,
विचार अनुकरण करना है, जितना संभव हो उतना
निकट, आदर्श स्विच जब खुले सर्किट के गुणों को बंद करता है,
जब शॉर्ट सर्किट होता है, और दो राज्यों के
बीच तात्कालिक संक्रमण होता है। पैरामीटर ऐसे चुने जाते हैं कि "ऑफ"
आउटपुट कनेक्टेड सर्किटरी को प्रभावित करने के लिए बहुत कम रिसाव धाराओं तक सीमित
है, "ऑन" राज्य में ट्रांजिस्टर का प्रतिरोध
सर्किटरी को प्रभावित करने के लिए बहुत छोटा है, और दोनों
राज्यों के बीच संक्रमण काफी तेज है एक हानिकारक प्रभाव नहीं है।
एक एम्पलीफायर
के रूप में ट्रांजिस्टर
सामान्य-एमिटर
एम्पलीफायर को डिज़ाइन किया गया है ताकि वोल्टेज (विन) में एक छोटा परिवर्तन
ट्रांजिस्टर के आधार के माध्यम से छोटे वर्तमान को बदलता है जिसका वर्तमान
प्रवर्धन सर्किट के गुणों के साथ संयुक्त होता है इसका अर्थ है कि विन में छोटे
झूलों से वाउट में बड़े बदलाव होते हैं।
एकल
ट्रांजिस्टर एम्पलीफायरों के विभिन्न विन्यास संभव हैं, कुछ वर्तमान लाभ प्रदान करते हैं, कुछ वोल्टेज लाभ,
और कुछ दोनों।
मोबाइल फोन से
लेकर टीवी तक,
बड़ी संख्या में उत्पादों में ध्वनि प्रजनन, रेडियो
प्रसारण और सिग्नल प्रोसेसिंग के लिए एम्पलीफायर शामिल हैं। पहले असतत-ट्रांजिस्टर
ऑडियो एम्पलीफायरों ने मुश्किल से कुछ सौ मिलिवाट्स की आपूर्ति की, लेकिन धीरे-धीरे शक्ति और ऑडियो निष्ठा में वृद्धि हुई क्योंकि बेहतर
ट्रांजिस्टर उपलब्ध हो गए और एम्पलीफायर वास्तुकला विकसित हुई।
कुछ सौ वाट तक
के आधुनिक ट्रांजिस्टर ऑडियो एम्पलीफायरों आम और अपेक्षाकृत सस्ते हैं।
वैक्यूम
ट्यूबों के साथ तुलना
इससे पहले कि
ट्रांजिस्टर विकसित किए गए थे, इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में वैक्यूम (इलेक्ट्रॉन) ट्यूब
(या यूके में "थर्मिओनिक वाल्व" या सिर्फ "वाल्व") मुख्य
सक्रिय घटक थे।
लाभ
अधिकांश
अनुप्रयोगों में वैक्यूम ट्यूब को बदलने के लिए ट्रांजिस्टर को अनुमति देने वाले
प्रमुख लाभ हैं
कोई कैथोड हीटर
(जो ट्यूब की विशेषता नारंगी चमक पैदा करता है), बिजली की खपत को कम करने,
ट्यूब हीटर वार्म-अप के रूप में देरी को समाप्त करता है और कैथोड
विषाक्तता और कमी से प्रतिरक्षा करता है।
बहुत छोटे आकार
और वजन, उपकरण आकार को कम करने।
अत्यंत छोटे
ट्रांजिस्टर की बड़ी संख्या को एकल एकीकृत सर्किट के रूप में निर्मित किया जा सकता
है।
कम ऑपरेटिंग
वोल्टेज केवल कुछ कोशिकाओं की बैटरी के साथ संगत है।
अधिक ऊर्जा
दक्षता वाले सर्किट आमतौर पर संभव हैं। विशेष रूप से कम-शक्ति वाले अनुप्रयोगों
(उदाहरण के लिए,
वोल्टेज प्रवर्धन) के लिए, ट्यूब की तुलना में
ऊर्जा की खपत बहुत कम हो सकती है।
अनुपूरक उपकरण
उपलब्ध हैं,
जो पूरक-समरूपता सर्किट सहित डिजाइन लचीलापन प्रदान करते हैं,
वैक्यूम ट्यूब के साथ संभव नहीं है।
यांत्रिक आघात
और कंपन के लिए बहुत कम संवेदनशीलता, भौतिक असभ्यता प्रदान करना और
सदमे से प्रेरित सहज संकेतों को नष्ट करना (उदाहरण के लिए, ऑडियो
अनुप्रयोगों में माइक्रोनोनिक्स)।
कांच के लिफाफे
के टूटने, रिसाव, बाहर निकलने और अन्य शारीरिक क्षति के लिए
अतिसंवेदनशील नहीं।
सीमाओं
ट्रांजिस्टर की
निम्नलिखित सीमाएँ हैं:
उनके पास
निर्वात ट्यूबों के निर्वात द्वारा वहन की जाने वाली उच्च इलेक्ट्रॉन गतिशीलता का
अभाव है, जो उच्च-शक्ति, उच्च-आवृत्ति संचालन के लिए वांछनीय
है - जैसे कि ओवर-द-एयर टेलीविजन प्रसारण में उपयोग किया जाता है।
ट्रांजिस्टर और
अन्य सॉलिड-स्टेट डिवाइस को बहुत ही संक्षिप्त इलेक्ट्रिकल और थर्मल ईवेंट से
नुकसान की आशंका है, जिसमें हैंडलिंग में इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज भी
शामिल है। वैक्यूम ट्यूब विद्युत रूप से बहुत अधिक बीहड़ हैं।
वे विकिरण और
कॉस्मिक किरणों के प्रति संवेदनशील हैं (अंतरिक्ष विकिरण उपकरणों के लिए विशेष
विकिरण-कठोर चिप्स का उपयोग किया जाता है)।
ऑडियो
अनुप्रयोगों में, ट्रांजिस्टर में निचले-हार्मोनिक विरूपण की कमी होती
है - तथाकथित ट्यूब ध्वनि - जो वैक्यूम ट्यूबों की विशेषता है, और कुछ द्वारा पसंद की जाती है।
प्रकार
संरचना: MOSFET
(IGFET), BJT, JFET, इंसुलेटेड-गेट बाइपोलर ट्रांजिस्टर (IGBT),
"अन्य प्रकार"।
अर्धचालक
सामग्री: मेटलॉइड्स जर्मेनियम (पहली बार 1947 में इस्तेमाल किया गया) और
सिलिकॉन (1954 में पहली बार इस्तेमाल किया गया) -इन अनाकार,
पॉलीक्रिस्टलाइन और मोनोक्रिस्टलाइन फॉर्म-, यौगिक
गैलियम आर्सेनाइड (1966 और सिलिकॉन कार्बाइड (1997), मिश्र धातु सिलिकॉन-जर्मेनियम ( 1989), कार्बन
ग्राफीन का आवंटन (2004 से चल रहा शोध), आदि (सेमीकंडक्टर सामग्री देखें)।
विद्युत
ध्रुवीयता (धनात्मक और ऋणात्मक): n-p – n, p – n-p (BJTs), n-channel, p-channel
(FETs)।
अधिकतम बिजली
रेटिंग: कम,
मध्यम, उच्च।
अधिकतम
ऑपरेटिंग आवृत्ति: निम्न, मध्यम, उच्च, रेडियो (आरएफ), माइक्रोवेव आवृत्ति (एक आम-एमिटर या
सामान्य-स्रोत सर्किट में एक ट्रांजिस्टर की अधिकतम प्रभावी आवृत्ति शब्द एफटी
द्वारा निरूपित की जाती है, जो संक्रमण आवृत्ति के लिए एक
संक्षिप्त नाम है - आवृत्ति संक्रमण वह आवृत्ति है जिस पर ट्रांजिस्टर एकता
वोल्टेज लाभ प्राप्त करता है)
आवेदन: स्विच, सामान्य प्रयोजन, ऑडियो, उच्च
वोल्टेज, सुपर-बीटा, मिलान जोड़ी।
भौतिक
पैकेजिंग: छेद के माध्यम से धातु, छेद के माध्यम से प्लास्टिक, सतह
माउंट, गेंद ग्रिड सरणी, बिजली मॉड्यूल
(पैकेजिंग देखें)।
प्रवर्धन कारक hFE, βF (ट्रांजिस्टर
बीटा) [76] या ग्राम (ट्रांसकंडक्शन)।
तापमान: चरम
तापमान ट्रांजिस्टर और पारंपरिक तापमान ट्रांजिस्टर (C55 ° C से +150 ° C)। अत्यधिक तापमान ट्रांजिस्टर में
उच्च-तापमान ट्रांजिस्टर (+150 डिग्री सेल्सियस से ऊपर) और
निम्न-तापमान ट्रांजिस्टर (.55 डिग्री सेल्सियस से नीचे)
शामिल हैं। उच्च तापमान वाले ट्रांजिस्टर जो 220 ° C तक के
ऊष्मीय रूप से स्थिर होते हैं, को अर्ध-क्रिस्टलीय संयुग्मित
पॉलिमर और उच्च ग्लास-संक्रमण तापमान इन्सुलेट करने वाले पॉलिमर के सम्मिश्रण की
एक सामान्य रणनीति द्वारा विकसित किया जा सकता है।
इसलिए, एक विशेष ट्रांजिस्टर को सिलिकॉन, सतह-माउंट,
BJT, n-p-n, कम-शक्ति, उच्च-आवृत्ति स्विच के
रूप में वर्णित किया जा सकता है।
याद रखने का एक
लोकप्रिय तरीका है कि प्रतीक किस प्रकार के ट्रांजिस्टर को देखने के लिए है और यह
कैसे व्यवस्थित किया जाता है। एक एनपीएन ट्रांजिस्टर प्रतीक के भीतर, तीर प्वाइंट आईएन नहीं होगा। इसके विपरीत, पीएनपी
प्रतीक के भीतर, आप देखते हैं कि तीर आईएन गर्व से इंगित
करता है।
क्षेत्र-प्रभाव
ट्रांजिस्टर (FET)
क्षेत्र-प्रभाव
ट्रांजिस्टर,
जिसे कभी-कभी एकध्रुवीय ट्रांजिस्टर कहा जाता है, चालन के लिए या तो इलेक्ट्रॉनों का उपयोग करता है (एन-चैनल एफईटी में) या
छेद (पी-चैनल एफईटी में)। एफईटी के चार टर्मिनलों को स्रोत, गेट,
ड्रेन और बॉडी (सब्सट्रेट) नाम दिया गया है। अधिकांश FETs पर, शरीर पैकेज के अंदर स्रोत से जुड़ा हुआ है,
और यह निम्नलिखित विवरण के लिए माना जाएगा।
FET में, ड्रेन-टू-सोर्स करंट एक प्रवाहकीय चैनल से होकर
बहता है जो स्रोत क्षेत्र को ड्रेन रीजन से जोड़ता है। चालकता विद्युत क्षेत्र
द्वारा भिन्न होती है जो गेट और स्रोत टर्मिनलों के बीच वोल्टेज लागू होने पर
उत्पन्न होती है, इसलिए नाली और स्रोत के बीच बहने वाले
प्रवाह को गेट और स्रोत के बीच लगाए गए वोल्टेज द्वारा नियंत्रित किया जाता है।
जैसे-गेट-सोर्स वोल्टेज (VGS) बढ़ा है, ड्रेन-सोर्स करंट (IDS) VGS के लिए थ्रेशोल्ड के
नीचे तेजी से बढ़ता है, और फिर मोटे तौर पर द्विघात दर (IDS
∝ (VGS - VT) 2) (जहां VT दहलीज है) वोल्टेज जिस पर ड्रेन करंट शुरू होता है) [78] थ्रेशोल्ड के ऊपर "स्पेस-चार्ज-लिमिटेड" क्षेत्र में। आधुनिक
उपकरणों में एक द्विघात व्यवहार नहीं देखा जाता है, उदाहरण
के लिए, 65 एनएम प्रौद्योगिकी नोड पर।
संकीर्ण
बैंडविड्थ पर कम शोर के लिए, एफईटी का उच्च इनपुट प्रतिरोध लाभप्रद है।
FET को दो परिवारों में बांटा गया है: जंक्शन FET (JFET) और इंसुलेटेड गेट FET (IGFET)। IGFET को आमतौर पर धातु-ऑक्साइड-सेमीकंडक्टर FET (MOSFET) के
रूप में जाना जाता है, धातु (गेट), ऑक्साइड
(इन्सुलेशन), और सेमीकंडक्टर की परतों से इसके मूल निर्माण
को दर्शाता है। IGFETs के विपरीत, JFET गेट चैनल के साथ एक पी-एन डायोड बनाता है जो स्रोत और नालियों के बीच
स्थित है। कार्यात्मक रूप से, यह n-चैनल
JFET को निर्वात ट्यूब ट्रायोड के ठोस-अवस्था के बराबर बनाता
है, जो इसी तरह अपने ग्रिड और कैथोड के बीच एक डायोड बनाता
है। इसके अलावा, दोनों उपकरण घट-मोड में काम करते हैं,
उन दोनों में एक उच्च इनपुट प्रतिबाधा होती है, और वे दोनों एक इनपुट वोल्टेज के नियंत्रण में वर्तमान का संचालन करते
हैं।
मेटल-सेमीकंडक्टर
FETs (MESFETs)
JFETs हैं जिसमें रिवर्स बायस्ड p-n जंक्शन को
मेटल-सेमीकंडक्टर जंक्शन द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। ये, और एचईएमटी (उच्च-इलेक्ट्रॉन-गतिशीलता ट्रांजिस्टर, या
एचएफईटी), जिसमें चार्ज परिवहन के लिए बहुत उच्च वाहक
गतिशीलता के साथ दो आयामी इलेक्ट्रॉन गैस का उपयोग किया जाता है, विशेष रूप से बहुत उच्च आवृत्तियों (कई गीगाहर्ट्ज) पर उपयोग के लिए
उपयुक्त हैं।
FET को आगे चलकर रिक्तीकरण-मोड और एन्हांसमेंट-मोड प्रकारों में विभाजित किया
जाता है, जो इस बात पर निर्भर करता है कि चैनल शून्य
गेट-टू-सोर्स वोल्टेज के साथ चालू या बंद है। एन्हांसमेंट मोड के लिए, चैनल शून्य पूर्वाग्रह पर बंद है, और एक गेट की
क्षमता चालन को "बढ़ा" सकती है। रिक्तीकरण मोड के लिए, चैनल शून्य पूर्वाग्रह पर है, और एक गेट पोटेंशियल
(विपरीत ध्रुवीयता का) प्रवाहकत्त्व को कम करते हुए, चैनल को
"ख़राब" कर सकता है। या तो मोड के लिए, एक अधिक
सकारात्मक गेट वोल्टेज एन-चैनल उपकरणों के लिए एक उच्च धारा और पी-चैनल उपकरणों के
लिए कम वर्तमान से मेल खाती है। लगभग सभी JFETs घट-मोड हैं
क्योंकि डायोड जंक्शन पूर्वाग्रह और आचरण को आगे बढ़ाएंगे यदि वे वृद्धि-मोड
डिवाइस थे, जबकि अधिकांश IGFET संवर्द्धन-मोड
प्रकार हैं।
धातु-ऑक्साइड-अर्धचालक
FET (MOSFET)
मुख्य लेख: MOSFET
धातु-ऑक्साइड-अर्धचालक
क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर (MOSFET, MOS-FET, या MOS FET), जिसे
धातु-ऑक्साइड-सिलिकॉन ट्रांजिस्टर (MOS ट्रांजिस्टर, या MOS) के रूप में भी जाना जाता है, [80] एक प्रकार का क्षेत्र-प्रभाव है। एक अर्धचालक, आमतौर
पर सिलिकॉन के नियंत्रित ऑक्सीकरण द्वारा निर्मित ट्रांजिस्टर। इसमें एक इंसुलेटेड
गेट है, जिसका वोल्टेज डिवाइस की चालकता को निर्धारित करता
है। लागू वोल्टेज की मात्रा के साथ चालकता को बदलने की यह क्षमता इलेक्ट्रॉनिक
संकेतों को बढ़ाने या स्विच करने के लिए उपयोग की जा सकती है। MOSFET अब तक का सबसे आम ट्रांजिस्टर है, और अधिकांश आधुनिक
इलेक्ट्रॉनिक्स का बेसिक बिल्डिंग ब्लॉक है। MOSFET में
दुनिया के सभी ट्रांजिस्टर का 99.9% हिस्सा है।
द्विध्रुवी
जंक्शन ट्रांजिस्टर (BJT)
मुख्य लेख:
द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर
द्विध्रुवी
ट्रांजिस्टर को इसलिए नाम दिया गया है क्योंकि वे बहुसंख्यक और अल्पसंख्यक वाहकों
का उपयोग करके आचरण करते हैं। द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर, बड़े पैमाने पर उत्पादित होने वाले ट्रांजिस्टर का पहला प्रकार, दो जंक्शन डायोड का एक संयोजन है और यह दो n- प्रकार
अर्धचालक (n-p-n) के बीच पी-टाइप सेमीकंडक्टर की पतली परत से
बनता है। ट्रांजिस्टर), या दो पी-टाइप सेमीकंडक्टर्स
(एपी-एन-पी ट्रांजिस्टर) के बीच में घिरे एन-प्रकार अर्धचालक की एक पतली परत। यह
निर्माण दो p-n जंक्शन उत्पन्न करता है: एक बेस-एमिटर जंक्शन
और एक बेस-कलेक्टर जंक्शन, जो आधार क्षेत्र के रूप में जाना
जाता सेमीकंडक्टर के एक पतले क्षेत्र द्वारा अलग किया जाता है। (एक हस्तक्षेप
अर्धचालक क्षेत्र को साझा किए बिना दो जंक्शन डायोड एक साथ वायर्ड नहीं होंगे)।
BJT में तीन टर्मिनल होते हैं, जो सेमीकंडक्टर की तीन
परतों- एक उत्सर्जक, एक आधार और एक संग्राहक होते हैं। वे
एम्पलीफायरों में उपयोगी होते हैं क्योंकि एमिटर और कलेक्टर पर धाराएं अपेक्षाकृत
छोटे बेस करंट द्वारा नियंत्रित होती हैं। [81] सक्रिय
क्षेत्र में सक्रिय एक n-p-n-n ट्रांजिस्टर में, एमिटर-बेस जंक्शन अग्रगामी है (इलेक्ट्रॉनों और छेद जंक्शन पर पुनः
संयोजक), और बेस-कलेक्टर जंक्शन रिवर्स बायस्ड है
(इलेक्ट्रॉनों और छेदों का गठन किया जाता है, और जंक्शन से
दूर चला जाता है), और इलेक्ट्रॉनों को बेस क्षेत्र में
इंजेक्ट किया जाता है। क्योंकि आधार संकीर्ण है, इनमें से
अधिकांश इलेक्ट्रॉन रिवर्स-बायस्ड बेस-कलेक्टर जंक्शन में फैल जाएंगे और कलेक्टर
में बह जाएंगे; शायद इलेक्ट्रॉनों का एक-सौवां हिस्सा बेस
में पुनर्संयोजित होगा, जो बेस करंट में प्रमुख तंत्र है।
साथ ही, जैसा कि आधार हल्के ढंग से डोप किया गया है (एमिटर
और कलेक्टर क्षेत्रों की तुलना में), पुनर्संयोजन दर कम है,
जिससे आधार क्षेत्र में फैलने के लिए अधिक वाहक को अनुमति मिलती है।
आधार छोड़ने वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या को नियंत्रित करके, कलेक्टर में प्रवेश करने वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या को नियंत्रित किया
जा सकता है। कलेक्टर करंट लगभग current (आम-एमिटर करंट गेन)
बेस करंट का गुना होता है। यह आमतौर पर छोटे-सिग्नल ट्रांजिस्टर के लिए 100 से
अधिक है, लेकिन उच्च-शक्ति अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किए
गए ट्रांजिस्टर में छोटा हो सकता है।
क्षेत्र-प्रभाव
ट्रांजिस्टर (नीचे देखें) के विपरीत, BJT एक कम इनपुट-प्रतिबाधा
उपकरण है। इसके अलावा, चूंकि बेस-एमिटर वोल्टेज (VBE)
बेस-एमिटर करंट बढ़ा है और इसलिए कलेक्टर-एमिटर करंट (ICE) शॉकली डायोड मॉडल और एबर्स-मोल मॉडल के अनुसार तेजी से बढ़ता है। इस घातीय
संबंध के कारण, BJT का FET की तुलना
में अधिक पारगमन है।
द्विध्रुवी
ट्रांजिस्टर को प्रकाश के संपर्क से संचालित करने के लिए बनाया जा सकता है क्योंकि
आधार क्षेत्र में फोटोन का अवशोषण एक फोटोक्रेक्ट उत्पन्न करता है जो आधार प्रवाह
के रूप में कार्य करता है; कलेक्टर करंट लगभग the गुना
फोटोकॉपी है। इस उद्देश्य के लिए डिज़ाइन किए गए उपकरणों में पैकेज में एक
पारदर्शी खिड़की होती है और इसे फोटोट्रांसिस्टर्स कहा जाता है।
MOSFETs और BJTs का उपयोग
MOSFET अब तक डिजिटल सर्किट और एनालॉग सर्किट दोनों के लिए सबसे व्यापक रूप से
इस्तेमाल किया जाने वाला ट्रांजिस्टर है, दुनिया के सभी
ट्रांजिस्टर का 99.9% हिस्सा है। द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर (BJT)
पहले 1950 से 1960 के दशक के दौरान सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने
वाला ट्रांजिस्टर था। 1970 के दशक में MOSFETs व्यापक रूप से
उपलब्ध होने के बाद भी, BJT कई एनालॉग सर्किट जैसे
एम्पलीफायरों के लिए ट्रांजिस्टर के रूप में अपनी अधिक रैखिकता के कारण बना रहा,
जब तक MOSFET डिवाइस (जैसे पावर MOSFET,
LDMOS और RF CMOS) ने उन्हें अधिकांश शक्ति के
लिए बदल दिया। 1980 के दशक में इलेक्ट्रॉनिक अनुप्रयोग। एकीकृत सर्किट में,
MOSFETs के वांछनीय गुणों ने उन्हें 1970 के दशक में डिजिटल सर्किट
के लिए लगभग सभी बाजार हिस्सेदारी पर कब्जा करने की अनुमति दी। असतत MOSFETs
(आमतौर पर पावर MOSFETs) को ट्रांजिस्टर
अनुप्रयोगों में लागू किया जा सकता है, जिसमें एनालॉग सर्किट,
वोल्टेज नियामक, एम्पलीफायरों, पावर ट्रांसमीटर और मोटर ड्राइवर शामिल हैं।
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