बेसिक इलेक्ट्रॉनिक्स - ट्रांजिस्टर कॉन्फ़िगरेशन
एक ट्रांजिस्टर में 3 टर्मिनल, एमिटर, बेस और कलेक्टर होते हैं। इन 3 टर्मिनलों का उपयोग करते हुए ट्रांजिस्टर को एक सर्किट में एक टर्मिनल के साथ जोड़ा जा सकता है, जो 3 अलग-अलग संभावित कॉन्फ़िगरेशन में इनपुट और आउटपुट दोनों के लिए होता है।
तीन प्रकार के विन्यास हैं Common Base, Common Emitter तथा Common Collectorविन्यास। प्रत्येक कॉन्फ़िगरेशन में, एमिटर जंक्शन आगे बायस्ड है और कलेक्टर जंक्शन रिवर्स बायस्ड है।
कॉमन बेस (CB) कॉन्फ़िगरेशन
नाम का अर्थ है कि बेस टर्मिनल को ट्रांजिस्टर के इनपुट और आउटपुट दोनों के लिए सामान्य टर्मिनल के रूप में लिया जाता है। एनपीएन और पीएनपी ट्रांजिस्टर दोनों के लिए सामान्य आधार कनेक्शन निम्न आंकड़े में दिखाया गया है।
समझ के लिए, हमें एनबी विन्यास में एनपीएन ट्रांजिस्टर पर विचार करना चाहिए। जब एमिटर वोल्टेज लागू किया जाता है, जैसा कि आगे पक्षपाती होता है, तो नकारात्मक टर्मिनल से इलेक्ट्रॉनों एमिटर इलेक्ट्रॉनों को पीछे हटाते हैं और कलेक्टर को योगदान देने के लिए एमिटर और बेस के माध्यम से कलेक्टर तक प्रवाह करते हैं। कलेक्टर वोल्टेजVCB इसे पूरे समय स्थिर रखा जाता है।
सीबी कॉन्फ़िगरेशन में, इनपुट करंट एमिटर करंट है IE और आउटपुट करंट कलेक्टर करंट है IC।
Current Amplification Factor (α)
कलेक्टर करंट में परिवर्तन का अनुपात ($ \ Delta I_ {C} $) एमिटर करंट में परिवर्तन ($ \ Delta I_ {E} $) जब कलेक्टर वोल्टेज VCB स्थिर रखा जाता है, के रूप में कहा जाता है Current amplification factor। इसे α द्वारा निरूपित किया जाता है।
$ $ \ अल्फा \: = \: \ frac {\ Delta I_ {C}} {\ Delta I_ {E}}:: \: at \: स्थिर \: V_ {CB} $ $
कलेक्टर वर्तमान के लिए अभिव्यक्ति
उपरोक्त विचार के साथ, आइए हम कलेक्टर वर्तमान के लिए कुछ अभिव्यक्ति आकर्षित करने का प्रयास करें। उत्सर्जक विद्युत प्रवाह के साथ-साथ, बेस करंट आईबी की कुछ मात्रा होती है जो इलेक्ट्रॉन छेद पुनर्संयोजन के कारण बेस टर्मिनल से बहती है। जैसा कि कलेक्टर-बेस जंक्शन रिवर्स बायस्ड है, एक और वर्तमान है जो अल्पसंख्यक चार्ज वाहक के कारण उड़ाया जाता है। यह लीकेज करंट है जिसे समझा जा सकता हैIleakage। यह अल्पसंख्यक प्रभार वाहकों के कारण है और इसलिए बहुत छोटा है।
कलेक्टर टर्मिनल तक पहुंचने वाला उत्सर्जक प्रवाह है
$$ \ mathbf {\ mathit {\ Alpha I_ {E}}} $ $
कुल कलेक्टर वर्तमान
$ $ I_ {C} \: = \: \ Alpha I_ {E} \: + \: I_ {leakage} 5%
यदि एमिटर-बेस वोल्टेज वी ईबी = 0, तब भी, एक छोटा रिसाव प्रवाह बहता है, जिसे I CBO (आउटपुट ओपन के साथ कलेक्टर-बेस वर्तमान) कहा जा सकता है ।
कलेक्टर वर्तमान इसलिए के रूप में व्यक्त किया जा सकता है
$ $ I_ {C} \: = \: \ Alpha I_ {E} \: + \: I_ {CBO}
$$ I_ {E} \: = \: I_ {c} \: + \: I_ {बी} $$
$$ I_ {c} \: = \: अल्फा \ (I_ {c} \: + \: I_ {बी}) \: + \: I_ {सीबीओ} $$
$ $ I_ {C} (1 \: - \: \ अल्फा) \: = \: \ अल्फा I_ {B} \: + \: I_ {CBO} $ $
$ $ I_ {C} \: = \: (\ frac {\ Alpha} {1 \ _: - \: \ अल्फा}) \: I_ {B} \: + \: (\ frac {I_ {CBO}} { 1 \: - \: \ अल्फा}) $$
$ $ I_ {C} \: = \: (\ frac {\ अल्फा} {1 \ _: - \: \ अल्फा}) \: I_ {B} \: + \: (\ frac {1} {1 \ _: - \: \ अल्फा}) I_ {सीबीओ} $$
इसलिए उपरोक्त उपरोक्त कलेक्टर वर्तमान के लिए अभिव्यक्ति है। कलेक्टर करंट का मान उपयोग में उस ट्रांजिस्टर के वर्तमान प्रवर्धन कारक के साथ बेस करंट और लीकेज करंट पर निर्भर करता है।
सीबी विन्यास के लक्षण
यह कॉन्फ़िगरेशन वोल्टेज लाभ प्रदान करता है लेकिन कोई वर्तमान लाभ नहीं।
किया जा रहा है VCBनिरंतर, एमिटर-बेस वोल्टेज वी ईबी , एमिटर करंट में एक छोटी वृद्धि के साथIE बढ़ जाता है।
एमिटर करंट IE कलेक्टर वोल्टेज से स्वतंत्र है VCB।
कलेक्टर वोल्टेज VCB कलेक्टर करंट को प्रभावित कर सकता है ICकेवल कम वोल्टेज पर, जब वी ईबी को स्थिर रखा जाता है।
इनपुट प्रतिरोध री, एमिटर-बेस वोल्टेज ($ \ Delta {V_ {EB}} $) में परिवर्तन का अनुपात है, जो निरंतर कलेक्टर बेस वोल्टेज में एमिटर करंट ($ \ Delta {I_ {E}} $) में परिवर्तन करता है। VCB।
$$ \ ईटा \: = \: \ frac {\ डेल्टा {{V_ ईबी}}} {\ डेल्टा {I_ {E}}} \: \: पर \: स्थिर \: V_ {सीबी} $$
चूंकि इनपुट प्रतिरोध बहुत कम मूल्य का है, वी ईबी का एक छोटा मूल्य एमिटर करंट के बड़े प्रवाह का उत्पादन करने के लिए पर्याप्त हैIE।
आउटपुट रेसिस्टेंस r o कलेक्टर बेस वोल्टेज ($ \ Delta {V_ {CB}} $) में कलेक्टर करंट में परिवर्तन का अनुपात ($ \ Delta {I_ {C}} $) निरंतर एमिटर करंट में होता है।IE।
$ $ r_ {o} \: = \: \ frac {\ Delta {V_ {CB}}} {\ Delta {I_ {C}}}: \: at \: स्थिर \: l_ {E} $ $
जैसा कि आउटपुट प्रतिरोध बहुत उच्च मूल्य का है, एक बड़ा परिवर्तन VCB कलेक्टर वर्तमान में बहुत कम परिवर्तन पैदा करता है IC।
यह विन्यास तापमान में वृद्धि के खिलाफ अच्छी स्थिरता प्रदान करता है।
सीबी कॉन्फ़िगरेशन का उपयोग उच्च आवृत्ति अनुप्रयोगों के लिए किया जाता है।
सामान्य एमिटर (CE) कॉन्फ़िगरेशन
नाम से ही पता चलता है कि Emitterट्रांजिस्टर के इनपुट और आउटपुट दोनों के लिए टर्मिनल को आम टर्मिनल के रूप में लिया जाता है। एनपीएन और पीएनपी ट्रांजिस्टर दोनों के लिए सामान्य एमिटर कनेक्शन निम्न आंकड़े में दिखाया गया है।
सीबी विन्यास में बस के रूप में, emitter जंक्शन पक्षपाती है और कलेक्टर जंक्शन रिवर्स पक्षपाती है। इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह को उसी तरीके से नियंत्रित किया जाता है। इनपुट करंट बेस करंट हैIB और आउटपुट करंट कलेक्टर करंट है IC यहाँ।
Base Current Amplification factor (β)
कलेक्टर करंट ($ \ Delta {I_ {C}} $) में परिवर्तन का अनुपात बेस करंट में परिवर्तन ($ \ Delta {I_ {B}} $) के रूप में जाना जाता है Base Current Amplification Factor। इसे β द्वारा निरूपित किया जाता है
$$ \ बीटा \: = \: \ frac {\ डेल्टा {{I_ सी}}} {\ डेल्टा {{I_ बी}}} $$
Β और α के बीच संबंध
आइए हम आधार वर्तमान प्रवर्धन कारक और उत्सर्जक वर्तमान प्रवर्धन कारक के बीच के संबंध को प्राप्त करने का प्रयास करें।
$$ \ बीटा \: = \: \ frac {\ डेल्टा {{I_ सी}}} {\ डेल्टा {{I_ बी}}} $$
$$ \ अल्फा \: = \: \ frac {\ डेल्टा {{I_ सी}}} {\ डेल्टा {I_ {E}}} $$
$$ I_ {E} \: = \: I_ {बी} \: + \: I_ {c} $$
$$ \ Delta I_ {E} \: = \: \ Delta I_ {B} \: + \: \ Delta I_ {C} $$
$$ \ Delta I_ {B} \: = \: \ Delta I_ {E} \: - \: \ Delta I_ {C} $$
हम लिख सकते है
$ $ \ बीटा \: = \: \ frac {\ Delta {I_ {C}}} {\ Delta I_ {E} \: - \: \ Delta I_ {C}} $$
$ $ से विभाजित
$ $ \ बीटा \: = \: \ frac {\ frac {\ Delta I_ {C}} {\ Delta I_ {E}}} {\ frac {\ Delta I_ {E}} {\ Delta I_ {E}} \: - \: \ frac {\ Delta I_ {C}} {\ Delta I_ {E}}} $ $
$ $ \ अल्फा \: = \: \ frac {\ Delta I_ {C}} {\ Delta I_ {E}} $
हमारे पास है
$ $ \ अल्फा \: = \: \ frac {\ Delta I_ {C}} {\ Delta I_ {E}} $
इसलिए,
$$ \ बीटा \: = \: \ frac {\ अल्फा} {1- \ अल्फा} $$
उपरोक्त समीकरण से, यह स्पष्ट है कि, जैसे α 1 तक पहुंचता है,। अनंत तक पहुंचता है।
इसलिये, the current gain in Common Emitter connection is very high। यही कारण है कि यह सर्किट कनेक्शन ज्यादातर सभी ट्रांजिस्टर अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है।
कलेक्टर वर्तमान के लिए अभिव्यक्ति
कॉमन एमिटर कॉन्फ़िगरेशन में, IB इनपुट करंट है और IC वर्तमान उत्पादन है।
हम जानते है
$$ I_ {E} \: = \: I_ {बी} \: + \: I_ {c} $$
तथा
$ $ I_ {C} \: = \: \ Alpha I_ {E} \: + \: I_ {CBO}
$ $ = \: \ अल्फा (I_ {B} \: + \: I_ {C}) \: + \: I_ {CBO} $ $
$ $ I_ {C} (1 \: - \: \ अल्फा) \: = \: \ अल्फा I_ {B} \: + \: I_ {CBO} $ $
$$ I_ {c} \: = \: \ frac {\ अल्फा} {1- \ अल्फा} {I_ बी} \: + \: \ frac {1} {1- \ अल्फा} \: I_ {} $ सीबीओ $
यदि बेस सर्किट खुला है, अर्थात यदि IB = 0,
बेस ओपन के साथ कलेक्टर एमिटर करंट I CEO है
$$ I_ {सीईओ} \: = \: \ frac {1} {1- \ अल्फा} \: I_ {सीबीओ} $$
पिछले समीकरण में इसके मूल्य को प्रतिस्थापित करते हुए, हम प्राप्त करते हैं
$$ I_ {c} \: = \: \ frac {\ अल्फा} {1- \ अल्फा} {I_ बी} \: + \: I_ {सीईओ} $$
$ $ I_ {C} \: = \: \ बीटा I_ {B} \: + \: I_ {CEO} $ $
इसलिए कलेक्टर करंट के लिए समीकरण प्राप्त किया जाता है।
घुटने का वोल्टेज
CE कॉन्फ़िगरेशन में, आधार को चालू रखकर IB स्थिर, यदि VCE विविध है, IC लगभग 1 वी तक बढ़ जाता है VCEऔर उसके बाद स्थिर रहता है। का यह मानVCE किस कलेक्टर तक करेंट IC के साथ बदलता है VCE कहा जाता है Knee Voltage। सीई कॉन्फ़िगरेशन में संचालन करते समय ट्रांजिस्टर, वे इस घुटने के वोल्टेज से ऊपर संचालित होते हैं।
CE विन्यास के लक्षण
यह कॉन्फ़िगरेशन अच्छा वर्तमान लाभ और वोल्टेज लाभ प्रदान करता है।
रखना VCE निरंतर, एक छोटी सी वृद्धि के साथ VBE आधार वर्तमान IB सीबी विन्यास की तुलना में तेजी से बढ़ता है।
के किसी भी मूल्य के लिए VCE ऊपर घुटने वोल्टेज, IC लगभग β के बराबर हैIB।
इनपुट प्रतिरोध ri बेस एमिटर वोल्टेज में परिवर्तन का अनुपात ($ \ Delta {V_ {BE}} $) है, जो निरंतर करंट कलेक्टर एमिटर वोल्टेज पर बेस करंट ($ \ Delta {I_ {B}} $) में बदलता है। VCE।
$$ r_ {मैं} \: = \: \ frac {\ डेल्टा {{V_ BE}}} {\ डेल्टा {{I_ बी}}} \: पर \: स्थिर \: V_ {सीई} $$
जैसा कि इनपुट प्रतिरोध बहुत कम मूल्य का है, एक छोटा मूल्य है VBE बेस करंट के बड़े प्रवाह का उत्पादन करने के लिए पर्याप्त है IB।
आउटपुट प्रतिरोध ro कलेक्टर करंट में परिवर्तन के लिए कलेक्टर एमिटर वोल्टेज ($ \ Delta {V_ {CE}} $) में परिवर्तन का अनुपात है (स्थिर रूप से $ \ Delta {I_ {C}} $) IB।
$$ r_ {ओ} \: = \: \ frac {\ डेल्टा {{V_ सीई}}} {\ डेल्टा {{I_ सी}}} \: पर \: स्थिर \: I_ {बी} $$
जैसा कि सीई सर्किट का आउटपुट प्रतिरोध सीबी सर्किट की तुलना में कम है।
यह कॉन्फ़िगरेशन आमतौर पर पूर्वाग्रह स्थिरीकरण विधियों और ऑडियो आवृत्ति अनुप्रयोगों के लिए उपयोग किया जाता है।
कॉमन कलेक्टर (CC) कॉन्फ़िगरेशन
नाम से ही पता चलता है कि Collectorट्रांजिस्टर के इनपुट और आउटपुट दोनों के लिए टर्मिनल को आम टर्मिनल के रूप में लिया जाता है। एनपीएन और पीएनपी ट्रांजिस्टर दोनों के लिए आम कलेक्टर कनेक्शन निम्न आंकड़े में दिखाया गया है।
जिस तरह सीबी और सीई कॉन्फ़िगरेशन में, एमिटर जंक्शन पक्षपाती है और कलेक्टर जंक्शन रिवर्स बायस्ड है। इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह को उसी तरीके से नियंत्रित किया जाता है। इनपुट करंट बेस करंट हैIB और आउटपुट करंट एमिटर करंट है IE यहाँ।
Current Amplification Factor (γ)
बेस करंट में परिवर्तन के लिए एमिटर करंट ($ \ Delta {I_ {E}} $) में परिवर्तन का अनुपात ($ \ Delta {I_ {B}} $) के रूप में जाना जाता है Current Amplification factorआम कलेक्टर (CC) कॉन्फ़िगरेशन में। इसके द्वारा निरूपित किया जाता हैγ।
$$ \ गामा \: = \: \ frac {\ डेल्टा {I_ {E}}} {\ डेल्टा {{I_ बी}}} $$
CC कॉन्फ़िगरेशन में वर्तमान लाभ CE कॉन्फ़िगरेशन में समान है।
CC कॉन्फ़िगरेशन में वोल्टेज लाभ हमेशा 1 से कम होता है।
Γ और α के बीच संबंध
आइए हम γ और α के बीच कुछ संबंध बनाने की कोशिश करें
$$ \ गामा \: = \: \ frac {\ डेल्टा {I_ {E}}} {\ डेल्टा {{I_ बी}}} $$
$$ \ अल्फा \: = \: \ frac {\ डेल्टा {{I_ सी}}} {\ डेल्टा {I_ {E}}} $$
$$ I_ {E} \: = \: I_ {बी} \: + \: I_ {c} $$
$$ \ Delta I_ {E} \: = \: \ Delta I_ {B} \: + \: \ Delta I_ {C} $$
$$ \ Delta I_ {B} \: = \: \ Delta I_ {E} \: - \: \ Delta I_ {C} $$
I B के मान को प्रतिस्थापित करते हुए , हम प्राप्त करते हैं
$$ \ Gamma \: = \: \ frac {\ Delta {I_ {E}}} {\ Delta {I_ {E}} \: - \: \ Delta I_ {C}} $$
$ \ Delta I_ {E} $ द्वारा विभाजित
$$ \ Gamma \: = \: \ frac {\ frac {\ Delta I_ {E}} {\ Delta I_ {E}}} {\ frac {\ Delta I_ {E}} {\ Delta I_ {E}} \: - \: \ frac {\ Delta I_ {C}} {\ Delta I_ {E}}} $ $
$$ \ frac {1} {1 \: - \: \ अल्फा} $$
$$ \ गामा \: = \: \ frac {1} {1 \: - \: \ अल्फा} $$
कलेक्टर वर्तमान के लिए अभिव्यक्ति
हम जानते है
$ $ I_ {C} \: = \: \ Alpha I_ {E} \: + \: I_ {CBO}
$ $ I_ {E} \: = \: I_ {B} \: + \: I_ {C} \: = \: I_ {B} \: + \: (\ Alpha I_ {E} \: + \:: I_ {सीबीओ}) $$
$$ I_ {E} (1 \: - \: \ अल्फा) \: = \: I_ {बी} \: + \: I_ {सीबीओ} $$
$$ I_ {E} \: = \: \ frac {{I_ बी}} {1 \: - \: \ अल्फा} \: + \: \ frac {{I_ सीबीओ}} {1 \: - \: \ अल्फा} $$
$$ I_ {c} \: \ कांग्रेस \: I_ {E} \: = \: (\ बीटा \: + \: 1) I_ {बी} \: + \: (\ बीटा \: + \: 1) I_ {सीबीओ} $$
ऊपर कलेक्टर वर्तमान के लिए अभिव्यक्ति है।
सीसी विन्यास के लक्षण
यह कॉन्फ़िगरेशन वर्तमान लाभ प्रदान करता है लेकिन कोई वोल्टेज लाभ नहीं।
CC कॉन्फ़िगरेशन में, इनपुट प्रतिरोध अधिक है और आउटपुट प्रतिरोध कम है।
इस सर्किट द्वारा प्रदान किया गया वोल्टेज लाभ 1 से कम है।
कलेक्टर करंट और बेस करंट का योग एमिटर करंट के बराबर होता है।
इनपुट और आउटपुट सिग्नल चरण में हैं।
यह कॉन्फ़िगरेशन गैर-इनवर्टिंग एम्पलीफायर आउटपुट के रूप में काम करता है।
इस सर्किट का उपयोग ज्यादातर प्रतिबाधा मिलान के लिए किया जाता है। इसका मतलब है, उच्च प्रतिबाधा स्रोत से कम प्रतिबाधा भार को ड्राइव करना।