द्विध्रुवी संधि ट्रांजिस्टर

द्विध्रुवी संधि ट्रांजिस्टर (BJT) एक तीन-टर्मिनल वाला इलेक्ट्रॉनिक उपकरण है जो प्रवर्धक या स्विच के रूप में कार्य करता है। यह अर्धचालक सामग्री से बना होता है और इसमें दो PN संधियाँ होती हैं। BJT के तीन टर्मिनलों को उत्सर्जक, आधार और संग्राहक कहा जाता है।

BJT बहुउद्देशीय इलेक्ट्रॉनिक उपकरण हैं जो विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाते हैं। इनका उपयोग करना अपेक्षाकृत आसान होता है और इनमें अन्य प्रकार के ट्रांजिस्टरों की तुलना में कई लाभ होते हैं। हालाँकि, ये तापमान के प्रति संवेदनशील होते हैं और शोर के अधीन होते हैं।

द्विध्रुवी संधि ट्रांजिस्टर का निर्माण

द्विध्रुवी संधि ट्रांजिस्टर (BJT) एक तीन-टर्मिनल वाला अर्धचालक उपकरण है जो इलेक्ट्रॉनिक स्विच या प्रवर्धक के रूप में कार्य करता है। यह अर्धचालक सामग्री की तीन परतों से बना होता है, जिसमें दो टर्मिनल (उत्सर्जक और संग्राहक) एक ओर और तीसरा टर्मिनल (आधार) दूसरी ओर होता है।

निर्माण

BJT के निर्माण को निम्नलिखित चरणों पर विचार करके समझा जा सकता है:

1. प्रारंभिक सामग्री: एकल-क्रिस्टल अर्धचालक वेफर को प्रारंभिक सामग्री के रूप में उपयोग किया जाता है। वेफर आमतौर पर सिलिकॉन या जर्मेनियम से बना होता है।

2. एपिटैक्सियल वृद्धि: सब्सट्रेट वेफर पर भिन्न डोपिंग सांद्रण वाली अर्धचालक सामग्री की एक पतली परत उगाई जाती है। इस परत को एपिटैक्सियल परत कहा जाता है।

3. डिफ्यूज़न: एपिटैक्सियल परत में अशुद्धियों को डिफ्यूज़ किया जाता है ताकि एमिटर, बेस और कलेक्टर क्षेत्र बन सकें। एमिटर क्षेत्र भारी रूप से डोप्ड होता है, बेस क्षेत्र हल्के रूप से डोप्ड होता है और कलेक्टर क्षेत्र मध्यम रूप से डोप्ड होता है।

4. मेटलाइज़ेशन: एमिटर, बेस और कलेक्टर क्षेत्रों पर धातु के संपर्क जमा किए जाते हैं ताकि विद्युत कनेक्शन मुहैया कराए जा सकें।

5. पैकेजिंग: BJT को एक उपयुक्त आवरण में पैक किया जाता है ताकि इसे वातावरण से बचाया जा सके।

संचालन

BJT के संचालन को निम्नलिखित को ध्यान में रखते हुए समझाया जा सकता है:

• अग्र बायस: जब एमिटर टर्मिनल पर सकारात्मक वोल्टेज लगाया जाता है और कलेक्टर टर्मिनल पर नकारात्मक वोल्टेज लगाया जाता है, तो एमिटर-बेस जंक्शन अग्र बायस्ड होता है और कलेक्टर-बेस जंक्शन रिवर्स बायस्ड होता है। इससे इलेक्ट्रॉन एमिटर से कलेक्टर की ओर बहते हैं और BJT एक स्विच के रूप में कार्य करता है।
• रिवर्स बायस: जब एमिटर टर्मिनल पर नकारात्मक वोल्टेज लगाया जाता है और कलेक्टर टर्मिनल पर सकारात्मक वोल्टेज लगाया जाता है, तो एमिटर-बेस जंक्शन रिवर्स बायस्ड होता है और कलेक्टर-बेस जंक्शन अग्र बायस्ड होता है। इससे BJT के माध्यम से कोई धारा नहीं बहती और BJT एक खुले परिपथ के रूप में कार्य करता है।

अनुप्रयोग

BJT का उपयोग विभिन्न प्रकार के इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में किया जाता है, जिनमें शामिल हैं:

• एम्प्लिफायर
• स्विच
• लॉजिक गेट्स
• माइक्रोप्रोसेसर
• पावर ट्रांजिस्टर

BJT एक महत्वपूर्ण प्रकार का अर्धचालक उपकरण है जिसका उपयोग विभिन्न प्रकार के इलेक्ट्रॉनिक अनुप्रयोगों में किया जाता है। इन्हें बनाना अपेक्षाकृत सरल होता है और इनका उपयोग विभिन्न प्रकार की इलेक्ट्रॉनिक सर्किट बनाने के लिए किया जा सकता है।

BJT कैसे काम करता है?

BJT एमिटर और कलेक्टर टर्मिनलों के बीच धारा के प्रवाह को नियंत्रित करके काम करता है। बेस टर्मिनल का उपयोग एमिटर और कलेक्टर के बीच प्रवाहित होने वाली धारा की मात्रा को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है।

जब बेस टर्मिनल पर थोड़ी मात्रा में धारा लगाई जाती है, तो यह एमिटर और कलेक्टर के बीच अधिक मात्रा में धारा प्रवाहित करने का कारण बनती है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि बेस धारा बहुल वाहकों (NPN ट्रांजिस्टर में इलेक्ट्रॉन, PNP ट्रांजिस्टर में होल्स) के एमिटर से कलेक्टर तक प्रवाह को नियंत्रित करती है।

एमिटर और कलेक्टर के बीच प्रवाहित होने वाली धारा की मात्रा कलेक्टर और एमिटर टर्मिनलों के बीच लगाए गए वोल्टेज से भी प्रभावित होती है। जितना अधिक वोल्टेज होगा, उतनी अधिक धारा प्रवाहित होगी।

BJT एक प्रवर्धक के रूप में

BJT को प्रवर्धक के रूप में उपयोग किया जा सकता है क्योंकि ये एमिटर और कलेक्टर टर्मिनलों के बीच धारा के प्रवाह को नियंत्रित कर सकते हैं। इससे ये एक छोटे इनपुट सिग्नल को बड़े आउटपुट सिग्नल में प्रवर्धित करने में सक्षम होते हैं।

BJT एक स्विच के रूप में

BJT को स्विच के रूप में भी उपयोग किया जा सकता है क्योंकि ये एमिटर और कलेक्टर टर्मिनलों के बीच धारा के प्रवाह को चालू और बंद कर सकते हैं। इससे इनका उपयोग डिजिटल सर्किट्स में किया जा सकता है।

बाइपोलर जंक्शन ट्रांजिस्टर के प्रकार

बाइपोलर जंक्शन ट्रांजिस्टर (BJTs) अर्धचालक उपकरण होते हैं जिनमें तीन टर्मिनल होते हैं: एमिटर, बेस और कलेक्टर। इनका उपयोग इलेक्ट्रॉनिक सिग्नल को एम्प्लिफाई या स्विच करने के लिए किया जाता है। BJTs के दो मुख्य प्रकार होते हैं: NPN और PNP।

NPN ट्रांजिस्टर

NPN ट्रांजिस्टर BJT का सबसे सामान्य प्रकार है। ये तीन परतों वाले अर्धचालक पदार्थ से बने होते हैं, जिसमें एक N-type परत दो P-type परतों के बीच होती है। एमिटर N-type परत होती है, बेस बीच की P-type परत होती है, और कलेक्टर दूसरी P-type परत होती है।

PNP ट्रांजिस्टर

PNP ट्रांजिस्टर NPN ट्रांजिस्टर की तुलना में कम सामान्य होते हैं। ये तीन परतों वाले अर्धचालक पदार्थ से बने होते हैं, जिसमें एक P-type परत दो N-type परतों के बीच होती है। एमिटर P-type परत होती है, बेस बीच की N-type परत होती है, और कलेक्टर दूसरी N-type परत होती है।

NPN और PNP ट्रांजिस्टर की तुलना

NPN और PNP ट्रांजिस्टर के बीच मुख्य अंतर उनके टर्मिनलों की ध्रुवता है। NPN ट्रांजिस्टर में, एमिटर नकारात्मक होता है, बेस सकारात्मक होता है, और कलेक्टर सकारात्मक होता है। PNP ट्रांजिस्टर में, एमिटर सकारात्मक होता है, बेस नकारात्मक होता है, और कलेक्टर नकारात्मक होता है।

BJTs एक महत्वपूर्ण प्रकार के अर्धचालक उपकरण हैं जिनका उपयोग विभिन्न प्रकार के इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में किया जाता है। ये दो मुख्य प्रकारों में उपलब्ध होते हैं: NPN और PNP। NPN और PNP ट्रांजिस्टर के बीच मुख्य अंतर उनके टर्मिनलों की ध्रुवता है।

बाइपोलर जंक्शन ट्रांजिस्टर की विन्यास

द्विध्रुवी संयोजन ट्रांजिस्टर (BJTs) अर्धचालक युक्तियाँ हैं जो इलेक्ट्रॉनिक संकेतों को प्रवर्धित या स्विच कर सकती हैं। ये दो मुख्य प्रकारों में आते हैं: NPN और PNP, और परिपथ में जुड़ने के तरीके के आधार पर तीन प्राथमिक विन्यासों में कॉन्फ़िगर किए जा सकते हैं। ये विन्यास हैं:

1. सामान्य उत्सर्जक (CE) विन्यास

• विवरण: सामान्य उत्सर्जक विन्यास में, उत्सर्जक टर्मिनल इनपुट और आउटपुट दोनों परिपथों के लिए सामान्य होता है। इनपुट संकेत आधार और उत्सर्जक के बीच लगाया जाता है, जबकि आउटपुट संग्राहक और उत्सर्जक के बीच लिया जाता है।

• विशेषताएँ:

  • वोल्टेज लाभ: उच्च वोल्टेज लाभ।
  • धारा लाभ: उच्च धारा लाभ (β)।
  • प्रावस्था विस्थापन: आउटपुट संकेत इनपुट संकेत के सापेक्ष उल्टा (180-डिग्री प्रावस्था विस्थापन) होता है।

• अनुप्रयोग: प्रवर्धन अनुप्रयोगों में व्यापक रूप से प्रयुक्त, जैसे ऑडियो प्रवर्धक और संकेत प्रसंस्करण।

2. सामान्य आधार (CB) विन्यास

• विवरण: सामान्य आधार विन्यास में, आधार टर्मिनल इनपुट और आउटपुट सर्किट दोनों के लिए सामान्य होता है। इनपुट सिग्नल एमिटर और आधार के बीच लगाया जाता है, जबकि आउटपुट कलेक्टर और आधार के बीच लिया जाता है।

• विशेषताएँ:

  • वोल्टेज लाभ: मध्यम वोल्टेज लाभ।
  • करंट लाभ: करंट लाभ 1 से कम होता है (आउटपुट करंट इनपुट करंट से कम होता है)।
  • फेज शिफ्ट: कोई फेज शिफ्ट नहीं; आउटपुट सिग्नल इनपुट सिग्नल के साथ समान फेज में होता है।

• अनुप्रयोग: उच्च आवृत्ति अनुप्रयोगों में प्रयोग किया जाता है, जैसे RF एम्प्लिफायर और कुछ प्रकार के ऑसिलेटर।

3. सामान्य कलेक्टर (CC) विन्यास (जिसे एमिटर फॉलोवर भी कहा जाता है)

• विवरण: सामान्य कलेक्टर विन्यास में, कलेक्टर टर्मिनल इनपुट और आउटपुट सर्किट दोनों के लिए सामान्य होता है। इनपुट सिग्नल बेस और कलेक्टर के बीच लगाया जाता है, जबकि आउटपुट एमिटर और कलेक्टर के बीच लिया जाता है।

• विशेषताएँ:

  • वोल्टेज लाभ: वोल्टेज लाभ लगभग 1 (यूनिटी लाभ) होता है।
  • करंट लाभ: उच्च करंट लाभ (सामान्य एमिटर के समान)।
  • फेज शिफ्ट: आउटपुट सिग्नल इनपुट सिग्नल के साथ समान फेज में होता है।

• अनुप्रयोग: आमतौर पर इम्पीडेंस मिलान और सर्किट में बफर स्टेज के रूप में प्रयोग किया जाता है।

विन्यासों का सारांश

BJT का प्रत्येक विन्यास अपनी अनूठी विशेषताओं और अनुप्रयोगों के साथ आता है, जिससे BJT इलेक्ट्रॉनिक सर्किट्स में बहुपयोगी घटक बन जाते हैं। द्विध्रुवी संयोजन ट्रांजिस्टर का उपयोग करने वाले सर्किट्स को डिज़ाइन करने और विश्लेषण करने के लिए इन विन्यासों को समझना आवश्यक है।

द्विध्रुवी संयोजन ट्रांजिस्टर के उपयोग

1. एम्प्लिफायर

• BJT का उपयोग कमजोर सिग्नल की ताकत बढ़ाने के लिए एम्प्लिफायर के रूप में किया जाता है।
• इन्हें विभिन्न एम्प्लिफायर सर्किट्स में उपयोग किया जा सकता है, जैसे सामान्य-एमिटर, सामान्य-बेस और सामान्य-कलेक्टर विन्यास।
• BJT विशेष रूप से छोटे सिग्नल को एम्प्लिफाई करने के लिए उपयुक्त होते हैं क्योंकि इनमें उच्च करंट लाभ होता है।

2. स्विच

• BJT को इलेक्ट्रॉनिक स्विच के रूप में उपयोग किया जा सकता है ताकि किसी सर्किट में करंट के प्रवाह को नियंत्रित किया जा सके।
• जब एक छोटा बेस करंट लगाया जाता है, तो BJT चालू हो जाता है और एक बड़ा कलेक्टर करंट बहने देता है।
• बेस करंट को नियंत्रित करके, BJT का उपयोग कलेक्टर करंट को चालू या बंद करने के लिए किया जा सकता है।

3. दोलक (Oscillators)

• BJT का उपयोग दोलन या वैकल्पिक धारा (AC) सिग्नल उत्पन्न करने के लिए किया जा सकता है।
• BJT को संधारित्रों और प्रेरकों के साथ मिलाकर विभिन्न दोलक सर्किट डिज़ाइन किए जा सकते हैं।
• BJT का सामान्यतः रेडियो आवृत्ति (RF) दोलकों और ऑडियो दोलकों में उपयोग होता है।

4. वोल्टेज नियामक (Voltage Regulators)

• BJT का उपयोग पावर सप्लाई के आउटपुट वोल्टेज को नियंत्रित करने के लिए किया जा सकता है।
• वोल्टेज नियामक सर्किट में BJT को पास ट्रांजिस्टर के रूप में उपयोग करके आउटपुट वोल्टेज को एक स्थिर स्तर पर बनाए रखा जा सकता है।
• BJT का उपयोग अक्सर ज़ेनर डायोड के साथ मिलाकर वोल्टेज नियामक सर्किट बनाने के लिए किया जाता है।

5. लॉजिक गेट्स

• BJT का उपयोग बुनियादी लॉजिक गेट्स, जैसे AND, OR और NOT गेट्स को लागू करने के लिए किया जा सकता है।
• कई BJT और प्रतिरोधकों को मिलाकर विभिन्न लॉजिक सर्किट डिज़ाइन किए जा सकते हैं।
• BJT-आधारित लॉजिक गेट्स का उपयोग प्रारंभिक डिजिटल कंप्यूटरों में एकीकृत सर्किट (ICs) के आगमन से पहले सामान्यतः किया जाता था।

6. ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स

• BJT का उपयोग ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों, जैसे फोटोट्रांजिस्टर और लाइट-एमिटिंग डायोड (LED) में किया जाता है।
• फोटोट्रांजिस्टर में, बेस धारा BJT के बेस क्षेत्र पर पड़ने वाली प्रकाश की तीव्रता द्वारा नियंत्रित होती है।
• LED में, BJT पर अग्र बायस वोल्टेज लगाने से इलेक्ट्रॉन छिद्रों के साथ पुनः संयोजित होते हैं, जिससे प्रकाश के फोटॉन उत्सर्जित होते हैं।

7. पावर इलेक्ट्रॉनिक्स

• BJT का उपयोग पावर इलेक्ट्रॉनिक सर्किटों, जैसे पावर एम्प्लिफायर, स्विचिंग रेगुलेटर और मोटर नियंत्रण सर्किट में किया जाता है।
• उच्च धाराओं और वोल्टेज को संभालने की क्षमता के कारण, BJT पावर इलेक्ट्रॉनिक अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं।
• हालांकि, आधुनिक पावर इलेक्ट्रॉनिक सर्किटों में BJT को धीरे-धीरे पावर MOSFET और IGBT द्वारा प्रतिस्थापित किया जा रहा है।

बाइपोलर जंक्शन ट्रांजिस्टर (BJT) बहुउद्देशीय अर्धचालक उपकरण हैं जिनका इलेक्ट्रॉनिक्स में व्यापक अनुप्रयोग है। प्रवर्धित करने, स्विच करने, दोलन करने, वोल्टेज को नियंत्रित करने और लॉजिक कार्य करने की उनकी क्षमता उन्हें विभिन्न इलेक्ट्रॉनिक सर्किटों में आवश्यक घटक बनाती है। यद्यपि कुछ अनुप्रयोगों में BJT को आंशिक रूप से MOSFET और IGBT द्वारा प्रतिस्थापित किया गया है, वे अभी भी कई इलेक्ट्रॉनिक प्रणालियों में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।

बाइपोलर जंक्शन ट्रांजिस्टर FAQs

बाइपोलर जंक्शन ट्रांजिस्टर (BJT) क्या है?

बाइपोलर जंक्शन ट्रांजिस्टर (BJT) एक तीन-टर्मिनल इलेक्ट्रॉनिक उपकरण है जो एम्प्लिफायर या स्विच के रूप में कार्य करता है। BJT अर्धचालक सामग्री से बने होते हैं और उनमें दो PN जंक्शन होते हैं। BJT के तीन टर्मिनल एमिटर, बेस और कलेक्टर होते हैं।

BJT कैसे काम करता है?

एक BJT एमिटर और कलेक्टर टर्मिनलों के बीच करंट के प्रवाह को नियंत्रित करके काम करता है। बेस टर्मिनल का उपयोग एमिटर और कलेक्टर के बीच बहने वाले करंट की मात्रा को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है। जब बेस टर्मिनल पर थोड़ी मात्रा में करंट लगाया जाता है, तो यह एमिटर और कलेक्टर के बीच अधिक मात्रा में करंट प्रवाहित करता है। इसे एम्प्लिफिकेशन कहा जाता है।

BJT के विभिन्न प्रकार क्या हैं?

BJT के दो मुख्य प्रकार होते हैं: NPN और PNP। NPN BJT में एक N-प्रकार का एमिटर, एक P-प्रकार का बेस और एक N-प्रकार का कलेक्टर होता है। PNP BJT में एक P-प्रकार का एमिटर, एक N-प्रकार का बेस और एक P-प्रकार का कलेक्टर होता है।

BJT के अनुप्रयोग क्या हैं?

BJT का उपयोग विभिन्न प्रकार के इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में किया जाता है, जिनमें एम्प्लिफायर, स्विच और ऑसिलेटर शामिल हैं। इनका उपयोग पावर इलेक्ट्रॉनिक्स में भी किया जाता है, जैसे कि सोलर पैनल और विन्ड टरबाइन।

BJT के लाभ क्या हैं?

BJT में अन्य ट्रांजिस्टरों, जैसे MOSFET और JFET की तुलना में कई लाभ होते हैं। इन लाभों में शामिल हैं:

• उच्च करंट लाभ: BJT छोटे सिग्नल को बड़े सिग्नल में एम्प्लिफाई कर सकते हैं।
• कम पावर खपत: BJT अन्य प्रकार के ट्रांजिस्टरों की तुलना में कम पावर खपत करते हैं।
• व्यापक ऑपरेटिंग तापमान सीमा: BJT -55°C से 150°C तक के व्यापक तापमान सीमा में काम कर सकते हैं।

BJT की कमियाँ क्या हैं?

BJT में कुछ कमियाँ भी होती हैं, जैसे कि:

• धीमी स्विचिंग गति: BJT अन्य प्रकार के ट्रांजिस्टरों, जैसे MOSFET और JFET की तुलना में धीमे होते हैं।
• उच्च इनपुट प्रतिबाधा: BJT में उच्च इनपुट प्रतिबाधा होती है, जिससे उन्हें चलाना कठिन हो सकता है।
• तापमान संवेदनशीलता: BJT तापमान परिवर्तनों के प्रति संवेदनशील होते हैं, जो उनके प्रदर्शन को प्रभावित कर सकता है।

BJT बहुउद्देशीय इलेक्ट्रॉनिक उपकरण हैं जो विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाते हैं। इनमें अन्य प्रकार के ट्रांजिस्टरों की तुलना में कई लाभ होते हैं, लेकिन इनमें कुछ नुकसान भी होते हैं। किसी विशेष अनुप्रयोग के लिए ट्रांजिस्टर चुनते समय, प्रत्येक प्रकार के ट्रांजिस्टर के लाभों और नुकसानों पर विचार करना महत्वपूर्ण है।