سروس ہاٹ لائن
کالمسٹ
کالمسٹ
بائپولر جنکشن ٹرانزسٹرز (BJTs) کے بارے میں سب کچھ
2024-03-21
2597
بائپولر جنکشن ٹرانزسٹرز کی اصلیت
جدید بائی پولر جنکشن ٹرانزسٹرز میں، سلکان نے جرمینیئم کو سبسٹریٹ کے طور پر تبدیل کر دیا ہے، اور پوائنٹ کنٹیکٹ کی جگہ دو ملحقہ پی این جنکشنز نے لے لی ہے۔ ڈھانچہ pnp یا npn کی شکل اختیار کر سکتا ہے۔
ایک ٹرانجسٹر، "ٹرانسفر ریزسٹر" کے لیے مختصر ایک ملٹی جنکشن سیمی کنڈکٹر ڈیوائس ہے۔ عام طور پر سرکٹ کے دیگر اجزاء کے ساتھ مربوط، ٹرانجسٹروں کو وولٹیج، کرنٹ، یا سگنل پاور ایمپلیفیکیشن حاصل کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔
بائپولر ٹرانزسٹر، جو بائپولر جنکشن ٹرانزسٹرز (BJTs) کے نام سے بھی جانا جاتا ہے، سب سے اہم سیمی کنڈکٹر آلات میں سے ہیں اور تیز رفتار سرکٹس، اینالاگ سرکٹس، پاور ایمپلیفیکیشن، اور مزید میں وسیع ایپلی کیشنز تلاش کرتے ہیں۔
مثال کے طور پر، ایک پی قسم کا سیمی کنڈکٹر مٹی کے ایک مربع ٹکڑے کی طرح ہوتا ہے جو بہت سے سوراخوں سے بھرا ہوتا ہے (جسے الیکٹران ہول کہا جاتا ہے)، لابسٹروں میں نظر آنے والے بلوں کی طرح۔ ایک این قسم کا سیمی کنڈکٹر بھی مٹی کا ایک مربع ٹکڑا ہے، لیکن یہ بہت سے لابسٹرز (مفت الیکٹران) سے بھرا ہوا ہے۔ جب ہم مٹی کے ان دو ٹکڑوں کو آپس میں چپکائیں گے تو لوبسٹر بلوں کی طرف رینگیں گے۔
چونکہ اگلی قطاروں میں بل پہلے ہی تقریباً ختم ہو چکے ہیں، سیمی کنڈکٹر انڈسٹری اس علاقے کو ڈیپلیشن ریجن کہتی ہے۔
یہ ایک دروازے کی طرح ہے: ایک شخص کے لیے دروازے کو ایک سمت میں دھکیلنا آسان ہے، لیکن اگر آپ اسے مخالف سمت میں دھکیلنے کی کوشش کریں تو یہ مشکل ہے۔ بلاشبہ، آپ دروازے کو پرتشدد طریقے سے دھکیلنے کے لیے بڑی طاقت کا استعمال کر سکتے ہیں جب تک کہ یہ ٹوٹ نہ جائے، ایک ایسا عمل جسے ہم جنکشن کا ٹوٹنا کہتے ہیں۔
PN جنکشن کی کرنٹ وولٹیج کی خصوصیات کو دیکھتے ہوئے، وکر جیسا کہ نیچے دیے گئے خاکے میں دکھایا گیا ہے۔
جب PN جنکشن پر الٹا تعصب لگایا جاتا ہے، تو یہ کیچڑ میں لابسٹرز کو دوربین دینے کے مترادف ہے۔ لابسٹرز دور تک دیکھ سکتے ہیں اور زیادہ جوش و خروش سے رینگتے ہیں، جس کی وجہ سے زیادہ لابسٹر بل ڈھونڈتے ہیں۔ نتیجتاً، لوبسٹرز کی مجموعی نقل و حرکت بڑھ جاتی ہے، اور سیمی کنڈکٹر کی کمی کے علاقے کی چوڑائی پھیل جاتی ہے۔
نیچے دیا گیا خاکہ پی این پی بائپولر ٹرانزسٹر کا ایک نقطہ نظر دکھاتا ہے۔ مینوفیکچرنگ کے عمل میں پی ٹائپ سیمی کنڈکٹر کو سبسٹریٹ کے طور پر استعمال کرنا شامل ہے، تھرمل ڈفیوژن کے اصول کو استعمال کرتے ہوئے پی ٹائپ سبسٹریٹ پر ایک این ٹائپ ریجن بنانے کے لیے۔ اس کے بعد، تھرمل پھیلاؤ کے ذریعے اس n-قسم کے خطے پر ایک اعلی حراستی p+ قسم کا خطہ بنتا ہے۔ آخر میں، دھات کا استعمال p+, n، اور بنیادی p-قسم کے علاقوں کو اوہمک رابطے بنانے کے لیے کیا جاتا ہے۔
درمیانی تنگ این قسم کا خطہ، جس میں اعتدال پسند ناپاکی کا ارتکاز ہے، کو بیس کہا جاتا ہے (B سے ظاہر ہوتا ہے)، اور بیس کے علاقے کی چوڑائی اقلیتی کیریئرز کے پھیلاؤ کی لمبائی سے بہت کم ہونی چاہیے۔
p-type کی سب سے کم ارتکاز والے خطے کو کلکٹر کہا جاتا ہے (C سے ظاہر ہوتا ہے)۔ ہر علاقے کے اندر ارتکاز کی یکساں تقسیم کو فرض کرتے ہوئے، pn جنکشن کا تصور براہ راست ٹرانجسٹر کے اندر موجود جنکشنز پر لاگو کیا جا سکتا ہے۔
p-قسم کے خطوں کو n-قسم کے علاقوں سے اور n-قسم کے خطے کو p-قسم کے خطے سے pnp بائپولر ٹرانزسٹر کی ساخت میں بدلنے سے Npn بائپولر ٹرانزسٹر کی ساخت حاصل ہوتی ہے۔ لہذا، موجودہ سمت اور وولٹیج کی قطبیت بھی الٹ ہے۔
خاکہ (a) تھرمل توازن میں مثالی pnp بائپولر ٹرانزسٹر دکھاتا ہے، جہاں اس کے تین ٹرمینلز ایک ساتھ جڑے ہوئے ہیں یا تمام زمین سے جڑے ہوئے ہیں، سایہ دار خطوں کے ساتھ جو دو pn جنکشن کے کمی کے علاقوں کی نمائندگی کرتے ہیں۔
خاکہ (b) تین ڈوپڈ خطوں میں ناپاکی کے ارتکاز کو واضح کرتا ہے، جس میں ایمیٹر ریجن میں ڈوپنگ کا ارتکاز کلکٹر کے علاقے سے بہت زیادہ ہوتا ہے، اور بیس ریجن میں ارتکاز ایمیٹر سے کم لیکن کلکٹر سے زیادہ ہوتا ہے۔
خاکہ (c) کمی کے علاقے میں برقی میدان کی تقسیم کو ظاہر کرتا ہے۔
ڈایاگرام (d) ٹرانجسٹر کا انرجی بینڈ ڈایاگرام دکھاتا ہے، pn جنکشنز کی تھرمل توازن کی حالت کو بڑھاتا ہے اور اسے دو ملحقہ جوڑے ہوئے p+ - n جنکشن اور n - p جنکشن پر لگاتا ہے۔
خاکہ (a) ایک مشترکہ بیس کنفیگریشن یمپلیفائر کے طور پر جڑے ہوئے ٹرانزسٹر کو دکھاتا ہے، جہاں ان پٹ اور آؤٹ پٹ سرکٹس کے درمیان بیس کا اشتراک کیا جاتا ہے۔
ڈایاگرام (b) اور (c) پچھلے ڈایاگرام میں دکھائے گئے تھرمل توازن کی حالت کے مقابلے، تعصب کے حالات کے تحت چارج کثافت اور برقی فیلڈ کی تقسیم کی وضاحت کرتے ہیں۔ ایمیٹر بیس جنکشن پر ڈیپلیشن ریجن کی چوڑائی کم ہوتی ہے، جبکہ کلیکٹر بیس جنکشن پر ڈیپلیشن ریجن چوڑا ہوتا ہے۔
ڈایاگرام (d) ایمپلیفیکیشن موڈ میں کام کرنے والے ٹرانجسٹر کا انرجی بینڈ ڈایاگرام دکھاتا ہے۔ ایمیٹر بیس جنکشن آگے کی طرف متعصب ہے، جس کی وجہ سے سوراخوں کو پی+ ایمیٹر ریجن سے بیس ریجن میں داخل کیا جاتا ہے، اور الیکٹران کو بیس ریجن سے ایمیٹر ریجن میں داخل کیا جاتا ہے۔
دوسری طرف، کلکٹر-بیس جنکشن معکوس متعصب ہے، جس سے معکوس سنترپتی کرنٹ بہہ سکتا ہے۔ اگر بیس کا علاقہ کافی تنگ ہو تو، ایمیٹر ریجن سے بیس ریجن میں داخل ہونے والے سوراخ بیس ریجن سے ہوتے ہوئے پھیل سکتے ہیں اور کلکٹر بیس ڈیپلیشن ریجن کے کنارے تک پہنچ سکتے ہیں، آخر کار کلکٹر کے بائیسنگ کے تحت کلیکٹر ریجن سے گزرتے ہیں۔ بیس جنکشن.
یہ نقل و حمل کا طریقہ کار چارج کیریئرز کو انجیکشن لگانے کے لیے "ایمیٹر" اور ملحقہ جنکشن سے انجکشن لگائے جانے والے کیریئرز کو جمع کرنے کے لیے "کلیکٹر" کے ناموں کو جنم دیتا ہے۔
اگر زیادہ تر انجکشن والے سوراخ بیس ریجن میں الیکٹران کے ساتھ دوبارہ نہیں ملتے بلکہ کلکٹر تک پہنچ جاتے ہیں، تو سوراخوں کی وجہ سے کلیکٹر کرنٹ ایمیٹر ہول کرنٹ سے قریب سے میل کھاتا ہے۔
یہ واضح ہے کہ ملحقہ ایمیٹر بیس جنکشن سے لگائے گئے سوراخ ریورس بائیزڈ کلکٹر بیس جنکشن میں ایک اہم کرنٹ پیدا کر سکتے ہیں، جس سے ٹرانزسٹر کے ایمپلیفیکیشن اثر ہوتا ہے، جو صرف اس وقت ہوتا ہے جب یہ دونوں جنکشن کافی حد تک ایک دوسرے کے قریب ہوں، لہذا تعامل کرنے والے پی این جنکشن کے طور پر کہا جاتا ہے۔
اس کے برعکس، اگر یہ دو پی این جنکشن بہت دور ہیں، تو تمام آنے والے سوراخ بیس ریجن میں الیکٹرانوں کے ساتھ دوبارہ مل جائیں گے اور کلیکٹر ریجن تک نہیں پہنچیں گے، جس کے نتیجے میں ٹرانجسٹر کا کوئی ایمپلیفیکیشن اثر نہیں ہوگا۔ اس صورت میں، pnp ڈھانچہ صرف دو بیک ٹو بیک منسلک pn diodes کے طور پر کام کرتا ہے۔
موجودہ فائدہ: نیچے دیا گیا خاکہ ایمپلیفیکیشن موڈ میں کام کرنے والے ایک مثالی پی این پی ٹرانزسٹر میں موجودہ مختلف اجزاء کو واضح کرتا ہے۔ یہ فرض کرتے ہوئے کہ تنزلی والے علاقے میں نسل کی دوبارہ گنتی کا کوئی عمل نہیں ہے، ایمیٹر والے علاقے سے لگائے گئے سوراخ اہم موجودہ جزو IEp کی تشکیل کرتے ہیں۔
بنیاد پر تین دھارے ہیں: IBB، IEn، اور ICn۔
IBB بیس کے ذریعہ فراہم کردہ الیکٹرانوں کے کرنٹ کی نمائندگی کرتا ہے جو واقعہ کے سوراخ کے ساتھ دوبارہ جوڑتا ہے (یعنی، IBB = IEp - ICp)؛ IEn بیس ریجن سے ایمیٹر ریجن میں لگائے گئے الیکٹرانوں کے کرنٹ کی نمائندگی کرتا ہے، جو کہ ایک ناپسندیدہ کرنٹ جزو ہے جسے ایمیٹر کی بھاری ڈوپنگ یا ہیٹروجنکشنز کے استعمال سے کم کیا جا سکتا ہے۔ ICn تھرمل اثرات کی وجہ سے کلکٹر جنکشن کے قریب پیدا ہونے والے الیکٹران کرنٹ کی نمائندگی کرتا ہے، جو کلیکٹر کے علاقے سے بیس کے علاقے میں بہتا ہے۔
آپریٹنگ موڈز: ایمیٹر بیس جنکشن اور کلیکٹر بیس جنکشن پر تعصب وولٹیجز پر منحصر ہے، بائپولر ٹرانزسٹر کے چار آپریٹنگ موڈ ہوتے ہیں۔
نیچے دیا گیا خاکہ پی این پی ٹرانزسٹر کے چار آپریٹنگ طریقوں اور VEB اور VCB کے ساتھ ان کے تعلقات کی وضاحت کرتا ہے۔ ہر آپریٹنگ موڈ میں اقلیتی کیریئرز کی تقسیم بھی خاکہ میں دکھائی گئی ہے۔
مثال کے طور پر، ایمپلیفیکیشن موڈ میں، ایمیٹر بیس جنکشن فارورڈ بائیزڈ ہے، اور کلیکٹر بیس جنکشن ریورس بائیزڈ ہے۔
سنترپتی موڈ میں، ٹرانزسٹر کے دونوں جنکشن آگے کی طرف متعصب ہوتے ہیں، جس کی وجہ سے دونوں جنکشن کے کمی والے علاقوں میں اقلیتی کیریئرز کی موجودگی ہوتی ہے۔
سنترپتی موڈ میں، ایک چھوٹی وولٹیج کے نتیجے میں ایک بڑا آؤٹ پٹ کرنٹ ہو سکتا ہے، جو ٹرانزسٹر کو شارٹ سرکٹ کی طرح کنڈکٹنگ حالت میں رکھتا ہے۔
کٹ آف موڈ میں، ٹرانزسٹر کے دونوں جنکشن ریورس بائیسڈ ہوتے ہیں، جس کی وجہ سے pn(0) = pn(W) = 0 کی باؤنڈری کنڈیشنز ہوتی ہیں۔ کٹ آف موڈ میں ٹرانزسٹر کو اوپن (یا آف) پوزیشن میں سوئچ کے طور پر دیکھا جا سکتا ہے۔ .
الٹی موڈ میں، ایمیٹر بیس جنکشن ریورس بائیزڈ ہوتا ہے، اور کلکٹر بیس جنکشن فارورڈ بائیزڈ ہوتا ہے۔ اس موڈ میں، کلیکٹر الیکٹروڈ ایمیٹر کے طور پر کام کرتا ہے اور اس کے برعکس۔ تاہم، الٹی موڈ میں موجودہ فائدہ عام طور پر ایمپلیفیکیشن موڈ کے مقابلے میں چھوٹا ہوتا ہے جس کی وجہ بیس ریجن کے مقابلے کلکٹر ریجن میں کم ڈوپنگ ارتکاز ہوتا ہے، جس کے نتیجے میں "اخراج کی کارکردگی" کم ہوتی ہے۔
تبدیلی کا عارضی عمل: ڈیجیٹل سرکٹس میں، ٹرانزسٹر بنیادی طور پر سوئچ کے طور پر کام کرتے ہیں۔ ایک چھوٹا بیس کرنٹ استعمال کرکے، کلیکٹر کرنٹ کو بہت کم وقت میں فوری طور پر آف سے آن (اور اس کے برعکس) میں تبدیل کیا جا سکتا ہے۔ آف سٹیٹ میں ہائی وولٹیج اور کم کرنٹ ہوتا ہے جبکہ آن سٹیٹ میں کم وولٹیج اور ہائی کرنٹ ہوتا ہے۔
Heterojunction Bipolar Transistors (HBTs)
Heterojunction Bipolar Transistors (HBTs) ٹرانزسٹرز کا حوالہ دیتے ہیں جہاں ایک یا دونوں جنکشن مختلف سیمی کنڈکٹر مواد سے بنے ہوتے ہیں۔
HBTs کا بنیادی فائدہ ان کی اعلی اخراج کی کارکردگی ہے، اور وہ اسی طرح دوئبرووی ٹرانجسٹروں کی طرح استعمال ہوتے ہیں۔ تاہم، HBT کی رفتار زیادہ ہوتی ہے اور وہ زیادہ تعدد پر کام کر سکتے ہیں۔ ان خصوصیات کی وجہ سے، HBTs بڑے پیمانے پر آپٹو الیکٹرانکس، مائکروویو، اور ڈیجیٹل ایپلی کیشنز میں استعمال ہوتے ہیں۔ مائیکرو ویو ایپلی کیشنز میں، HBTs کو عام طور پر سالڈ سٹیٹ مائیکرو ویو اور ملی میٹر ویو پاور ایمپلیفائر، آسیلیٹرز اور مکسر بنانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔
بنیادی HBT ڈھانچہ: زیادہ تر HBT ٹیکنالوجیز AlxGa1-xAs/GaAs میٹریل سسٹم میں تیار کی گئی ہیں۔ بنیادی npn HBT ڈھانچہ n-type emitter خطے میں ایک وسیع بینڈ گیپ AlxGa1-xAs پرت پر مشتمل ہوتا ہے، p-ٹائپ بیس ریجن میں ایک تنگ بینڈ گیپ GaAs تہہ، اور n-ٹائپ کلیکٹر اور سب کلکٹر ریجنز جو ہلکے ڈوپڈ اور بھاری ڈوپ سے بنے ہوتے ہیں۔ بالترتیب GaAs۔
اعلی درجے کی HBTs: حالیہ برسوں میں، InP سیریز کے مواد (جیسے InP/InGaAs یا AlInAs/InGaAs) پر منظم طریقے سے تحقیق کی گئی ہے، اور InP پر مبنی heterostructures بے شمار فوائد پیش کرتے ہیں۔ InP/InGaAs کا ڈھانچہ انتہائی کم سطح پر دوبارہ ملاپ کو ظاہر کرتا ہے، اور InGaAs کی الیکٹران کی نقل و حرکت GaAs کی نسبت بہت زیادہ ہے، جس کے نتیجے میں اعلی تعدد کی بہترین کارکردگی ہوتی ہے۔
نیچے کا گراف ایک عام انڈیم فاسفائیڈ پر مبنی HBT کے خصوصیت کے منحنی خطوط کو ظاہر کرتا ہے، جس کی کٹ آف فریکوئنسی 254 GHz تک ہوتی ہے۔ مزید برآں، InP مضبوط الیکٹرک فیلڈز کے تحت GaAs سے زیادہ بڑھنے کی رفتار کو ظاہر کرتا ہے اور اس میں بریک ڈاؤن وولٹیج بھی زیادہ ہے۔
سلیکون انٹرفیس ٹریپس کی کم کثافت سطح کے دوبارہ جمع ہونے والے کرنٹ کو کم کرنے میں مدد کرتی ہے، کم کلیکٹر کرنٹ پر بھی زیادہ کرنٹ حاصل کرنے کو یقینی بناتی ہے۔ مزید برآں، معیاری سلکان پروسیسنگ ٹیکنالوجی کے ساتھ مطابقت ایک اور انتہائی پرکشش خصوصیت ہے۔
(a) میں دیا گیا خاکہ ایک عام Si/SiGe HBT ڈھانچہ کو ظاہر کرتا ہے، جبکہ (b) Si/SiGe HBT کے کلیکٹر کرنٹ کا موازنہ سلکان ہوموجنکشن بائپولر ٹرانزسٹر سے کرتا ہے، جس سے ظاہر ہوتا ہے کہ Si/SiGe HBT زیادہ کرنٹ نفع کو ظاہر کرتا ہے۔ گیلیم آرسنائیڈ اور انڈیم فاسفائیڈ پر مبنی HBTs کے مقابلے، Si/SiGe
سلکان کی کم کیریئر کی نقل و حرکت کی وجہ سے HBT میں کٹ آف فریکوئنسی کم ہے۔
بنیادی خصوصیات: نیچے دیا گیا خاکہ تھائیرسٹر ڈیوائس کے کراس سیکشن کی وضاحت کرتا ہے، جو کہ چار پرتوں والے pnpn ڈھانچے پر مشتمل ہے جو تین سیریز سے منسلک pn جنکشن، یعنی J1، J2، اور J3 سے تشکیل پاتا ہے۔ کانٹیکٹ الیکٹروڈ سے منسلک سب سے باہر کی پی پرت کو اینوڈ کہا جاتا ہے، جبکہ دوسری طرف کی این لیئر کو کیتھوڈ کہا جاتا ہے۔ یہ ڈھانچہ، بغیر کسی اضافی الیکٹروڈ کے، دو ٹرمینل ڈیوائس کی نمائندگی کرتا ہے اور اسے pnpn diode کے نام سے جانا جاتا ہے۔
ڈایاگرام (c) تھرمل توازن میں تھائرسٹر ڈیوائس کے انرجی بینڈ ڈایاگرام کی وضاحت کرتا ہے۔ ہر جنکشن میں کمی کی پرت ہوتی ہے، اور بلٹ ان پوٹینشل کا تعین ڈوپنگ ارتکاز سے ہوتا ہے۔
اگر گیٹ کرنٹ پلس کو ہر سائیکل کے آغاز کے قریب لگایا جاتا ہے، تو زیادہ طاقت لوڈ میں منتقل ہو جائے گی۔ اس کے برعکس، گیٹ کرنٹ پلس میں تاخیر کے نتیجے میں لوڈ تک بجلی کی فراہمی میں نمایاں کمی واقع ہو جائے گی کیونکہ تھائرسٹر ڈیوائس سائیکل کے اختتام پر چلتی ہے۔
بائپولر جنکشن ٹرانزسٹر کی ایجاد بیل لیبارٹریز کی ایک ریسرچ ٹیم نے 1947 میں کی تھی۔ پہلا ٹرانزسٹر دو دھاتی تاروں پر مشتمل تھا جس میں تیز اختتامی نقطے ایک جرمینیم سبسٹریٹ کے ساتھ نقطہ رابطہ بناتے ہیں۔ آج کے معیارات کے لحاظ سے قدیم ہونے کے باوجود، اس پہلے ٹرانزسٹر نے الیکٹرانکس کی پوری صنعت اور انسانیت کے لیے زندگی کے طریقے کو نمایاں طور پر تبدیل کر دیا۔
جدید بائی پولر جنکشن ٹرانزسٹرز میں، سلکان نے جرمینیئم کو سبسٹریٹ کے طور پر تبدیل کر دیا ہے، اور پوائنٹ کنٹیکٹ کی جگہ دو ملحقہ پی این جنکشنز نے لے لی ہے۔ ڈھانچہ pnp یا npn کی شکل اختیار کر سکتا ہے۔
ایک ٹرانجسٹر، "ٹرانسفر ریزسٹر" کے لیے مختصر ایک ملٹی جنکشن سیمی کنڈکٹر ڈیوائس ہے۔ عام طور پر سرکٹ کے دیگر اجزاء کے ساتھ مربوط، ٹرانجسٹروں کو وولٹیج، کرنٹ، یا سگنل پاور ایمپلیفیکیشن حاصل کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔
بائپولر ٹرانزسٹر، جو بائپولر جنکشن ٹرانزسٹرز (BJTs) کے نام سے بھی جانا جاتا ہے، سب سے اہم سیمی کنڈکٹر آلات میں سے ہیں اور تیز رفتار سرکٹس، اینالاگ سرکٹس، پاور ایمپلیفیکیشن، اور مزید میں وسیع ایپلی کیشنز تلاش کرتے ہیں۔
پی این جنکشن کیا ہے؟
یہ ایک پی-ٹائپ سیمی کنڈکٹر اور این ٹائپ سیمی کنڈکٹر کے درمیان رابطے سے تشکیل پانے والا جنکشن ہے۔
مثال کے طور پر، ایک پی قسم کا سیمی کنڈکٹر مٹی کے ایک مربع ٹکڑے کی طرح ہوتا ہے جو بہت سے سوراخوں سے بھرا ہوتا ہے (جسے الیکٹران ہول کہا جاتا ہے)، لابسٹروں میں نظر آنے والے بلوں کی طرح۔ ایک این قسم کا سیمی کنڈکٹر بھی مٹی کا ایک مربع ٹکڑا ہے، لیکن یہ بہت سے لابسٹرز (مفت الیکٹران) سے بھرا ہوا ہے۔ جب ہم مٹی کے ان دو ٹکڑوں کو آپس میں چپکائیں گے تو لوبسٹر بلوں کی طرف رینگیں گے۔
سب سے آگے لابسٹر سب سے پہلے ہیں جو اگلی قطار میں بل تلاش کرتے ہیں۔ ایک بار جب اگلی قطار کے لابسٹر بلوں میں رینگتے ہیں، تو ان کے پیچھے والے لابسٹروں کو دور تک چڑھنا پڑتا ہے اور بلوں کو تلاش کرنے میں زیادہ دشواری کا سامنا کرنا پڑتا ہے۔
چونکہ اگلی قطاروں میں بل پہلے ہی تقریباً ختم ہو چکے ہیں، سیمی کنڈکٹر انڈسٹری اس علاقے کو ڈیپلیشن ریجن کہتی ہے۔
پی این جنکشن میں ایک خصوصیت ہے جسے رییکٹیفیکیشن کہتے ہیں، جو کرنٹ کو صرف ایک سمت میں بہنے دیتا ہے۔
یہ ایک دروازے کی طرح ہے: ایک شخص کے لیے دروازے کو ایک سمت میں دھکیلنا آسان ہے، لیکن اگر آپ اسے مخالف سمت میں دھکیلنے کی کوشش کریں تو یہ مشکل ہے۔ بلاشبہ، آپ دروازے کو پرتشدد طریقے سے دھکیلنے کے لیے بڑی طاقت کا استعمال کر سکتے ہیں جب تک کہ یہ ٹوٹ نہ جائے، ایک ایسا عمل جسے ہم جنکشن کا ٹوٹنا کہتے ہیں۔
PN جنکشن کی کرنٹ وولٹیج کی خصوصیات کو دیکھتے ہوئے، وکر جیسا کہ نیچے دیے گئے خاکے میں دکھایا گیا ہے۔
جب PN جنکشن پر فارورڈ تعصب کا اطلاق ہوتا ہے، تو یہ کیچڑ میں لوبسٹرز پر آنکھوں پر پٹی باندھنے کے مترادف ہے۔ لابسٹر کم نظر ہو جاتے ہیں اور صرف اگلی قطار میں بل دیکھ سکتے ہیں۔ نتیجے کے طور پر، لوبسٹروں کی مجموعی نقل و حرکت کم ہو جاتی ہے، اور بلوں کی طرف رینگنے والے لابسٹروں کی تعداد بھی کم ہو جاتی ہے، جس سے کمی کے علاقے کی چوڑائی کم ہو جاتی ہے۔
جب PN جنکشن پر الٹا تعصب لگایا جاتا ہے، تو یہ کیچڑ میں لابسٹرز کو دوربین دینے کے مترادف ہے۔ لابسٹرز دور تک دیکھ سکتے ہیں اور زیادہ جوش و خروش سے رینگتے ہیں، جس کی وجہ سے زیادہ لابسٹر بل ڈھونڈتے ہیں۔ نتیجتاً، لوبسٹرز کی مجموعی نقل و حرکت بڑھ جاتی ہے، اور سیمی کنڈکٹر کی کمی کے علاقے کی چوڑائی پھیل جاتی ہے۔
نیچے دی گئی تصویر میں، (a) PN جنکشن میں کمی کے علاقے کی عام چوڑائی کی نمائندگی کرتا ہے، (b) فارورڈ تعصب لگانے کے بعد چوڑائی دکھاتا ہے، اور (c) ریورس تعصب لگانے کے بعد چوڑائی دکھاتا ہے۔
دو قطبی ٹرانجسٹر کی ساخت:
نیچے دیا گیا خاکہ پی این پی بائپولر ٹرانزسٹر کا ایک نقطہ نظر دکھاتا ہے۔ مینوفیکچرنگ کے عمل میں پی ٹائپ سیمی کنڈکٹر کو سبسٹریٹ کے طور پر استعمال کرنا شامل ہے، تھرمل ڈفیوژن کے اصول کو استعمال کرتے ہوئے پی ٹائپ سبسٹریٹ پر ایک این ٹائپ ریجن بنانے کے لیے۔ اس کے بعد، تھرمل پھیلاؤ کے ذریعے اس n-قسم کے خطے پر ایک اعلی حراستی p+ قسم کا خطہ بنتا ہے۔ آخر میں، دھات کا استعمال p+, n، اور بنیادی p-قسم کے علاقوں کو اوہمک رابطے بنانے کے لیے کیا جاتا ہے۔
pnp بائی پولر ٹرانزسٹر تین علاقوں پر مشتمل ہوتا ہے جس میں مختلف ڈوپنگ ارتکاز ہوتے ہیں، جو دو pn جنکشن بناتے ہیں۔ سب سے زیادہ ارتکاز p+ علاقہ ایمیٹر کہلاتا ہے (E سے ظاہر ہوتا ہے)؛
درمیانی تنگ این قسم کا خطہ، جس میں اعتدال پسند ناپاکی کا ارتکاز ہے، کو بیس کہا جاتا ہے (B سے ظاہر ہوتا ہے)، اور بیس کے علاقے کی چوڑائی اقلیتی کیریئرز کے پھیلاؤ کی لمبائی سے بہت کم ہونی چاہیے۔
p-type کی سب سے کم ارتکاز والے خطے کو کلکٹر کہا جاتا ہے (C سے ظاہر ہوتا ہے)۔ ہر علاقے کے اندر ارتکاز کی یکساں تقسیم کو فرض کرتے ہوئے، pn جنکشن کا تصور براہ راست ٹرانجسٹر کے اندر موجود جنکشنز پر لاگو کیا جا سکتا ہے۔
نیچے دیا گیا خاکہ pnp بائپولر ٹرانزسٹر کی سرکٹ کی علامت دکھاتا ہے، جو مختلف کرنٹ اجزاء اور وولٹیج کی قطبیت کی نشاندہی کرتا ہے۔ تیر اور "+" اور "–" علامتیں ٹرانزسٹر کے عمومی ورکنگ موڈ (یعنی ایمپلیفیکیشن موڈ، ایکٹو موڈ) میں کرنٹ کی سمتوں اور وولٹیجز کی قطبیت کی نمائندگی کرتی ہیں۔ اس موڈ میں، ایمیٹر بیس جنکشن فارورڈ بائیزڈ (VEB > 0) ہے، جبکہ کلکٹر بیس جنکشن ریورس بائیسڈ ہے (VCB <0)۔ کے مطابق
کرچوف کا سرکٹ قانون، اس تین ٹرمینل ڈیوائس کے لیے، صرف دو آزاد کرنٹ ہیں؛ اگر کوئی دو کرنٹ معلوم ہوں تو تیسرے ٹرمینل کرنٹ کا تعین کیا جا سکتا ہے۔
کرچوف کا سرکٹ قانون، اس تین ٹرمینل ڈیوائس کے لیے، صرف دو آزاد کرنٹ ہیں؛ اگر کوئی دو کرنٹ معلوم ہوں تو تیسرے ٹرمینل کرنٹ کا تعین کیا جا سکتا ہے۔
این پی این بائپولر ٹرانزسٹر کی ساخت اور سرکٹ کی علامت پی این پی بائپولر ٹرانزسٹر کے تکمیلی ہیں۔ نیچے دیا گیا خاکہ پی این پی ٹرانزسٹر کی مثالی ساخت اور سرکٹ کی علامت دکھاتا ہے۔
p-قسم کے خطوں کو n-قسم کے علاقوں سے اور n-قسم کے خطے کو p-قسم کے خطے سے pnp بائپولر ٹرانزسٹر کی ساخت میں بدلنے سے Npn بائپولر ٹرانزسٹر کی ساخت حاصل ہوتی ہے۔ لہذا، موجودہ سمت اور وولٹیج کی قطبیت بھی الٹ ہے۔
pnp ٹرانزسٹر کو سمجھ کر، کوئی بھی npn ٹرانزسٹر کو صرف polarity اور doping کی اقسام کو تبدیل کر کے بیان کر سکتا ہے۔
چہارم بائپولر ٹرانزسٹر ایمپلیفیکیشن موڈ
خاکہ (a) تھرمل توازن میں مثالی pnp بائپولر ٹرانزسٹر دکھاتا ہے، جہاں اس کے تین ٹرمینلز ایک ساتھ جڑے ہوئے ہیں یا تمام زمین سے جڑے ہوئے ہیں، سایہ دار خطوں کے ساتھ جو دو pn جنکشن کے کمی کے علاقوں کی نمائندگی کرتے ہیں۔
خاکہ (b) تین ڈوپڈ خطوں میں ناپاکی کے ارتکاز کو واضح کرتا ہے، جس میں ایمیٹر ریجن میں ڈوپنگ کا ارتکاز کلکٹر کے علاقے سے بہت زیادہ ہوتا ہے، اور بیس ریجن میں ارتکاز ایمیٹر سے کم لیکن کلکٹر سے زیادہ ہوتا ہے۔
خاکہ (c) کمی کے علاقے میں برقی میدان کی تقسیم کو ظاہر کرتا ہے۔
ڈایاگرام (d) ٹرانجسٹر کا انرجی بینڈ ڈایاگرام دکھاتا ہے، pn جنکشنز کی تھرمل توازن کی حالت کو بڑھاتا ہے اور اسے دو ملحقہ جوڑے ہوئے p+ - n جنکشن اور n - p جنکشن پر لگاتا ہے۔
مندرجہ ذیل خاکہ ایمپلیفیکیشن موڈ میں چلنے والے ٹرانجسٹر سے مطابقت رکھتا ہے جیسا کہ پچھلی مثال میں دکھایا گیا ہے۔
خاکہ (a) ایک مشترکہ بیس کنفیگریشن یمپلیفائر کے طور پر جڑے ہوئے ٹرانزسٹر کو دکھاتا ہے، جہاں ان پٹ اور آؤٹ پٹ سرکٹس کے درمیان بیس کا اشتراک کیا جاتا ہے۔
ڈایاگرام (b) اور (c) پچھلے ڈایاگرام میں دکھائے گئے تھرمل توازن کی حالت کے مقابلے، تعصب کے حالات کے تحت چارج کثافت اور برقی فیلڈ کی تقسیم کی وضاحت کرتے ہیں۔ ایمیٹر بیس جنکشن پر ڈیپلیشن ریجن کی چوڑائی کم ہوتی ہے، جبکہ کلیکٹر بیس جنکشن پر ڈیپلیشن ریجن چوڑا ہوتا ہے۔
ڈایاگرام (d) ایمپلیفیکیشن موڈ میں کام کرنے والے ٹرانجسٹر کا انرجی بینڈ ڈایاگرام دکھاتا ہے۔ ایمیٹر بیس جنکشن آگے کی طرف متعصب ہے، جس کی وجہ سے سوراخوں کو پی+ ایمیٹر ریجن سے بیس ریجن میں داخل کیا جاتا ہے، اور الیکٹران کو بیس ریجن سے ایمیٹر ریجن میں داخل کیا جاتا ہے۔
ایک مثالی ڈایڈڈ میں، ڈیپلیشن ریجن میں جنریشن ری کنبینیشن کرنٹ نہیں ہوتا ہے، اس لیے ایمیٹر ریجن سے بیس ریجن میں لگائے گئے سوراخ اور بیس ریجن سے ایمیٹر ریجن میں لگائے گئے الیکٹران ایمیٹر کرنٹ بناتے ہیں۔
دوسری طرف، کلکٹر-بیس جنکشن معکوس متعصب ہے، جس سے معکوس سنترپتی کرنٹ بہہ سکتا ہے۔ اگر بیس کا علاقہ کافی تنگ ہو تو، ایمیٹر ریجن سے بیس ریجن میں داخل ہونے والے سوراخ بیس ریجن سے ہوتے ہوئے پھیل سکتے ہیں اور کلکٹر بیس ڈیپلیشن ریجن کے کنارے تک پہنچ سکتے ہیں، آخر کار کلکٹر کے بائیسنگ کے تحت کلیکٹر ریجن سے گزرتے ہیں۔ بیس جنکشن.
یہ نقل و حمل کا طریقہ کار چارج کیریئرز کو انجیکشن لگانے کے لیے "ایمیٹر" اور ملحقہ جنکشن سے انجکشن لگائے جانے والے کیریئرز کو جمع کرنے کے لیے "کلیکٹر" کے ناموں کو جنم دیتا ہے۔
اگر زیادہ تر انجکشن والے سوراخ بیس ریجن میں الیکٹران کے ساتھ دوبارہ نہیں ملتے بلکہ کلکٹر تک پہنچ جاتے ہیں، تو سوراخوں کی وجہ سے کلیکٹر کرنٹ ایمیٹر ہول کرنٹ سے قریب سے میل کھاتا ہے۔
یہ واضح ہے کہ ملحقہ ایمیٹر بیس جنکشن سے لگائے گئے سوراخ ریورس بائیزڈ کلکٹر بیس جنکشن میں ایک اہم کرنٹ پیدا کر سکتے ہیں، جس سے ٹرانزسٹر کے ایمپلیفیکیشن اثر ہوتا ہے، جو صرف اس وقت ہوتا ہے جب یہ دونوں جنکشن کافی حد تک ایک دوسرے کے قریب ہوں، لہذا تعامل کرنے والے پی این جنکشن کے طور پر کہا جاتا ہے۔
اس کے برعکس، اگر یہ دو پی این جنکشن بہت دور ہیں، تو تمام آنے والے سوراخ بیس ریجن میں الیکٹرانوں کے ساتھ دوبارہ مل جائیں گے اور کلیکٹر ریجن تک نہیں پہنچیں گے، جس کے نتیجے میں ٹرانجسٹر کا کوئی ایمپلیفیکیشن اثر نہیں ہوگا۔ اس صورت میں، pnp ڈھانچہ صرف دو بیک ٹو بیک منسلک pn diodes کے طور پر کام کرتا ہے۔
موجودہ فائدہ: نیچے دیا گیا خاکہ ایمپلیفیکیشن موڈ میں کام کرنے والے ایک مثالی پی این پی ٹرانزسٹر میں موجودہ مختلف اجزاء کو واضح کرتا ہے۔ یہ فرض کرتے ہوئے کہ تنزلی والے علاقے میں نسل کی دوبارہ گنتی کا کوئی عمل نہیں ہے، ایمیٹر والے علاقے سے لگائے گئے سوراخ اہم موجودہ جزو IEp کی تشکیل کرتے ہیں۔
زیادہ تر واقعہ کے سوراخ کلیکٹر الیکٹروڈ تک پہنچیں گے اور ICp بنیں گے۔
بنیاد پر تین دھارے ہیں: IBB، IEn، اور ICn۔
IBB بیس کے ذریعہ فراہم کردہ الیکٹرانوں کے کرنٹ کی نمائندگی کرتا ہے جو واقعہ کے سوراخ کے ساتھ دوبارہ جوڑتا ہے (یعنی، IBB = IEp - ICp)؛ IEn بیس ریجن سے ایمیٹر ریجن میں لگائے گئے الیکٹرانوں کے کرنٹ کی نمائندگی کرتا ہے، جو کہ ایک ناپسندیدہ کرنٹ جزو ہے جسے ایمیٹر کی بھاری ڈوپنگ یا ہیٹروجنکشنز کے استعمال سے کم کیا جا سکتا ہے۔ ICn تھرمل اثرات کی وجہ سے کلکٹر جنکشن کے قریب پیدا ہونے والے الیکٹران کرنٹ کی نمائندگی کرتا ہے، جو کلیکٹر کے علاقے سے بیس کے علاقے میں بہتا ہے۔
آپریٹنگ موڈز: ایمیٹر بیس جنکشن اور کلیکٹر بیس جنکشن پر تعصب وولٹیجز پر منحصر ہے، بائپولر ٹرانزسٹر کے چار آپریٹنگ موڈ ہوتے ہیں۔
نیچے دیا گیا خاکہ پی این پی ٹرانزسٹر کے چار آپریٹنگ طریقوں اور VEB اور VCB کے ساتھ ان کے تعلقات کی وضاحت کرتا ہے۔ ہر آپریٹنگ موڈ میں اقلیتی کیریئرز کی تقسیم بھی خاکہ میں دکھائی گئی ہے۔
مثال کے طور پر، ایمپلیفیکیشن موڈ میں، ایمیٹر بیس جنکشن فارورڈ بائیزڈ ہے، اور کلیکٹر بیس جنکشن ریورس بائیزڈ ہے۔
سنترپتی موڈ میں، ٹرانزسٹر کے دونوں جنکشن آگے کی طرف متعصب ہوتے ہیں، جس کی وجہ سے دونوں جنکشن کے کمی والے علاقوں میں اقلیتی کیریئرز کی موجودگی ہوتی ہے۔
سنترپتی موڈ میں، ایک چھوٹی وولٹیج کے نتیجے میں ایک بڑا آؤٹ پٹ کرنٹ ہو سکتا ہے، جو ٹرانزسٹر کو شارٹ سرکٹ کی طرح کنڈکٹنگ حالت میں رکھتا ہے۔
کٹ آف موڈ میں، ٹرانزسٹر کے دونوں جنکشن ریورس بائیسڈ ہوتے ہیں، جس کی وجہ سے pn(0) = pn(W) = 0 کی باؤنڈری کنڈیشنز ہوتی ہیں۔ کٹ آف موڈ میں ٹرانزسٹر کو اوپن (یا آف) پوزیشن میں سوئچ کے طور پر دیکھا جا سکتا ہے۔ .
الٹی موڈ میں، ایمیٹر بیس جنکشن ریورس بائیزڈ ہوتا ہے، اور کلکٹر بیس جنکشن فارورڈ بائیزڈ ہوتا ہے۔ اس موڈ میں، کلیکٹر الیکٹروڈ ایمیٹر کے طور پر کام کرتا ہے اور اس کے برعکس۔ تاہم، الٹی موڈ میں موجودہ فائدہ عام طور پر ایمپلیفیکیشن موڈ کے مقابلے میں چھوٹا ہوتا ہے جس کی وجہ بیس ریجن کے مقابلے کلکٹر ریجن میں کم ڈوپنگ ارتکاز ہوتا ہے، جس کے نتیجے میں "اخراج کی کارکردگی" کم ہوتی ہے۔
تبدیلی کا عارضی عمل: ڈیجیٹل سرکٹس میں، ٹرانزسٹر بنیادی طور پر سوئچ کے طور پر کام کرتے ہیں۔ ایک چھوٹا بیس کرنٹ استعمال کرکے، کلیکٹر کرنٹ کو بہت کم وقت میں فوری طور پر آف سے آن (اور اس کے برعکس) میں تبدیل کیا جا سکتا ہے۔ آف سٹیٹ میں ہائی وولٹیج اور کم کرنٹ ہوتا ہے جبکہ آن سٹیٹ میں کم وولٹیج اور ہائی کرنٹ ہوتا ہے۔
Heterojunction Bipolar Transistors (HBTs)
Heterojunction Bipolar Transistors (HBTs) ٹرانزسٹرز کا حوالہ دیتے ہیں جہاں ایک یا دونوں جنکشن مختلف سیمی کنڈکٹر مواد سے بنے ہوتے ہیں۔
HBTs کا بنیادی فائدہ ان کی اعلی اخراج کی کارکردگی ہے، اور وہ اسی طرح دوئبرووی ٹرانجسٹروں کی طرح استعمال ہوتے ہیں۔ تاہم، HBT کی رفتار زیادہ ہوتی ہے اور وہ زیادہ تعدد پر کام کر سکتے ہیں۔ ان خصوصیات کی وجہ سے، HBTs بڑے پیمانے پر آپٹو الیکٹرانکس، مائکروویو، اور ڈیجیٹل ایپلی کیشنز میں استعمال ہوتے ہیں۔ مائیکرو ویو ایپلی کیشنز میں، HBTs کو عام طور پر سالڈ سٹیٹ مائیکرو ویو اور ملی میٹر ویو پاور ایمپلیفائر، آسیلیٹرز اور مکسر بنانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔
بنیادی HBT ڈھانچہ: زیادہ تر HBT ٹیکنالوجیز AlxGa1-xAs/GaAs میٹریل سسٹم میں تیار کی گئی ہیں۔ بنیادی npn HBT ڈھانچہ n-type emitter خطے میں ایک وسیع بینڈ گیپ AlxGa1-xAs پرت پر مشتمل ہوتا ہے، p-ٹائپ بیس ریجن میں ایک تنگ بینڈ گیپ GaAs تہہ، اور n-ٹائپ کلیکٹر اور سب کلکٹر ریجنز جو ہلکے ڈوپڈ اور بھاری ڈوپ سے بنے ہوتے ہیں۔ بالترتیب GaAs۔
ایک اوہمک رابطہ بنانے کے لیے، ایمیٹر کے رابطے اور ایلومینیم گیلیم آرسنائیڈ پرت کے درمیان ایک انتہائی ڈوپڈ این قسم کی گیلیم آرسنائیڈ پرت شامل کی جاتی ہے۔ ایمیٹر اور بیس ریجنز کے درمیان بینڈ گیپ کی چوڑائی میں نمایاں فرق کی وجہ سے، عام ایمیٹر کرنٹ نفع میں نمایاں اضافہ کیا جا سکتا ہے۔ اس کے برعکس، ہوموجنکشن بائپولر ٹرانزسٹرز میں بینڈ گیپ کی چوڑائی کا اتنا فرق نہیں ہوتا ہے، اور اس طرح، ایمیٹر اور بیس ریجنز کے درمیان ڈوپنگ کنسنٹریشن ریشو کو نمایاں طور پر بڑھایا جانا چاہیے۔ یہ بنیادی فرق ہیٹروجنکشن بائپولر ٹرانزسٹرز سے ہم آہنگی کو الگ کرتا ہے۔
اعلی درجے کی HBTs: حالیہ برسوں میں، InP سیریز کے مواد (جیسے InP/InGaAs یا AlInAs/InGaAs) پر منظم طریقے سے تحقیق کی گئی ہے، اور InP پر مبنی heterostructures بے شمار فوائد پیش کرتے ہیں۔ InP/InGaAs کا ڈھانچہ انتہائی کم سطح پر دوبارہ ملاپ کو ظاہر کرتا ہے، اور InGaAs کی الیکٹران کی نقل و حرکت GaAs کی نسبت بہت زیادہ ہے، جس کے نتیجے میں اعلی تعدد کی بہترین کارکردگی ہوتی ہے۔
نیچے کا گراف ایک عام انڈیم فاسفائیڈ پر مبنی HBT کے خصوصیت کے منحنی خطوط کو ظاہر کرتا ہے، جس کی کٹ آف فریکوئنسی 254 GHz تک ہوتی ہے۔ مزید برآں، InP مضبوط الیکٹرک فیلڈز کے تحت GaAs سے زیادہ بڑھنے کی رفتار کو ظاہر کرتا ہے اور اس میں بریک ڈاؤن وولٹیج بھی زیادہ ہے۔
Heterojunction کی ایک اور قسم Si/SiGe میٹریل سسٹم ہے، جو HBT ایپلی کیشنز کے لیے کئی پرکشش خصوصیات پیش کرتا ہے۔ AlGaAs/GaAs HBT کی طرح، Si/SiGe HBT بھی بینڈ گیپ کی چوڑائی کے فرق کی وجہ سے بہت زیادہ ڈوپ کرنے کی صلاحیت سے فائدہ اٹھاتا ہے، جس کے نتیجے میں تیز رفتار کارکردگی ہوتی ہے۔
سلیکون انٹرفیس ٹریپس کی کم کثافت سطح کے دوبارہ جمع ہونے والے کرنٹ کو کم کرنے میں مدد کرتی ہے، کم کلیکٹر کرنٹ پر بھی زیادہ کرنٹ حاصل کرنے کو یقینی بناتی ہے۔ مزید برآں، معیاری سلکان پروسیسنگ ٹیکنالوجی کے ساتھ مطابقت ایک اور انتہائی پرکشش خصوصیت ہے۔
(a) میں دیا گیا خاکہ ایک عام Si/SiGe HBT ڈھانچہ کو ظاہر کرتا ہے، جبکہ (b) Si/SiGe HBT کے کلیکٹر کرنٹ کا موازنہ سلکان ہوموجنکشن بائپولر ٹرانزسٹر سے کرتا ہے، جس سے ظاہر ہوتا ہے کہ Si/SiGe HBT زیادہ کرنٹ نفع کو ظاہر کرتا ہے۔ گیلیم آرسنائیڈ اور انڈیم فاسفائیڈ پر مبنی HBTs کے مقابلے، Si/SiGe
سلکان کی کم کیریئر کی نقل و حرکت کی وجہ سے HBT میں کٹ آف فریکوئنسی کم ہے۔
سیکشن VI: تھائرسٹر ڈیوائسز اور متعلقہ پاور ڈیوائسز
Thyristor ڈیوائسز ہائی وولٹیج اور ہائی کرنٹ کو کنٹرول کرنے کے قابل پاور پرزنٹ ہیں، جو ڈیوائس کو بند یا بلاک شدہ حالت سے کھلی یا چلتی حالت میں منتقل کرنے کے قابل بناتے ہیں، اور اس کے برعکس۔ ان کے آپریشن کا بائپولر ٹرانزسٹرز سے گہرا تعلق ہے، جس میں الیکٹران اور سوراخ دونوں کی ترسیل شامل ہے۔
تاہم، ان کا سوئچنگ میکانزم اور ڈھانچہ دوئبرووی ٹرانزسٹرز سے مختلف ہے، جو کرنٹ اور وولٹیج کنٹرول کی صلاحیتوں کی ایک وسیع رینج پیش کرتا ہے۔ ریٹیڈ کرنٹ چند ملی ایمپیئرز سے لے کر 5000A سے زیادہ تک ہو سکتا ہے، جس میں ریٹیڈ وولٹیج 10,000V سے زیادہ ہے۔
تاہم، ان کا سوئچنگ میکانزم اور ڈھانچہ دوئبرووی ٹرانزسٹرز سے مختلف ہے، جو کرنٹ اور وولٹیج کنٹرول کی صلاحیتوں کی ایک وسیع رینج پیش کرتا ہے۔ ریٹیڈ کرنٹ چند ملی ایمپیئرز سے لے کر 5000A سے زیادہ تک ہو سکتا ہے، جس میں ریٹیڈ وولٹیج 10,000V سے زیادہ ہے۔
بنیادی خصوصیات: نیچے دیا گیا خاکہ تھائیرسٹر ڈیوائس کے کراس سیکشن کی وضاحت کرتا ہے، جو کہ چار پرتوں والے pnpn ڈھانچے پر مشتمل ہے جو تین سیریز سے منسلک pn جنکشن، یعنی J1، J2، اور J3 سے تشکیل پاتا ہے۔ کانٹیکٹ الیکٹروڈ سے منسلک سب سے باہر کی پی پرت کو اینوڈ کہا جاتا ہے، جبکہ دوسری طرف کی این لیئر کو کیتھوڈ کہا جاتا ہے۔ یہ ڈھانچہ، بغیر کسی اضافی الیکٹروڈ کے، دو ٹرمینل ڈیوائس کی نمائندگی کرتا ہے اور اسے pnpn diode کے نام سے جانا جاتا ہے۔
اگر دوسرا الیکٹروڈ، جسے گیٹ کے نام سے جانا جاتا ہے، اندرونی p2 پرت سے جڑا ہوا ہے، تو نتیجے میں آنے والے تین ٹرمینل ڈیوائس کو سیمی کنڈکٹر کنٹرولڈ ریکٹیفائر (SCR) یا thyristor کہا جاتا ہے۔
(b) میں دیا گیا خاکہ تھائیرسٹر ڈیوائس کا ایک عام ڈوپنگ پروفائل دکھاتا ہے۔ یہ ابتدائی مواد (n-پرت) کے طور پر ایک اعلی مزاحمتی این قسم کے سلکان ویفر کے ساتھ شروع ہوتا ہے، جس کے بعد p1 اور p2 تہوں کو بیک وقت بنانے کے لیے ایک پھیلاؤ کا مرحلہ ہوتا ہے۔ آخر میں، سلکان ویفر کے ایک طرف N2 پرت بنانے کے لیے الائینگ یا ڈفیوژن کا استعمال کیا جاتا ہے۔
ڈایاگرام (c) تھرمل توازن میں تھائرسٹر ڈیوائس کے انرجی بینڈ ڈایاگرام کی وضاحت کرتا ہے۔ ہر جنکشن میں کمی کی پرت ہوتی ہے، اور بلٹ ان پوٹینشل کا تعین ڈوپنگ ارتکاز سے ہوتا ہے۔
خاکہ ایک thyristor ڈیوائس کی ایک سادہ ایپلیکیشن کی وضاحت کرتا ہے، جو پاور لائن سے لوڈ تک پہنچائی جانے والی بجلی کو ایڈجسٹ کر سکتا ہے۔ لوڈ، RL، ایک لائٹ بلب یا ہیٹر ہو سکتا ہے، مثال کے طور پر۔ ہر سائیکل میں لوڈ کو فراہم کی جانے والی طاقت کو تھائرسٹر ڈیوائس کے گیٹ کرنٹ پلس کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے۔
اگر گیٹ کرنٹ پلس کو ہر سائیکل کے آغاز کے قریب لگایا جاتا ہے، تو زیادہ طاقت لوڈ میں منتقل ہو جائے گی۔ اس کے برعکس، گیٹ کرنٹ پلس میں تاخیر کے نتیجے میں لوڈ تک بجلی کی فراہمی میں نمایاں کمی واقع ہو جائے گی کیونکہ تھائرسٹر ڈیوائس سائیکل کے اختتام پر چلتی ہے۔
یہ دوئبرووی ٹرانجسٹر کے بارے میں تمام معلومات ہے۔
متعلقہ سفارشات
粤公网安备44030002007346号