Configuration of BJT MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Configuration of BJT - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

व्याख्या:

एक सामान्य-उत्सर्जक प्रवर्धक का उच्च आवृत्ति लाभ मुख्य रूप से संग्राहक-आधार संधि धारिता और उत्सर्जक-आधार धारिता से प्रभावित होता है। आइए विस्तार से समझते हैं कि ये धारिताएँ महत्वपूर्ण भूमिका क्यों निभाती हैं और दिए गए अन्य विकल्पों का विश्लेषण करते हैं।

सही विकल्प: विकल्प 2 - संग्राहक-आधार संधि धारिता और उत्सर्जक-आधार धारिता

एक सामान्य-उत्सर्जक प्रवर्धक इलेक्ट्रॉनिक परिपथ में व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला विन्यास है। यह अच्छा वोल्टेज लब्धि प्रदान करता है और आमतौर पर प्रवर्धन के उद्देश्यों के लिए उपयोग किया जाता है। हालांकि, उच्च आवृत्तियों पर, प्रवर्धक का लाभ ट्रांजिस्टर में निहित कुछ धारिताओं से महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित होता है। दो मुख्य धारिताएँ जो एक सामान्य-उत्सर्जक प्रवर्धक के उच्च आवृत्ति प्रदर्शन को प्रभावित करती हैं, वे हैं:

1. संग्राहक-आधार संधि धारिता (C_cb): यह ट्रांजिस्टर के संग्राहक और आधार के बीच की धारिता है। इसे मिलर धारिता के रूप में भी जाना जाता है क्योंकि यह प्रवर्धक के लब्धि से पुनर्भरण लूप में गुणा हो जाती है, जिससे इसका प्रभाव अधिक स्पष्ट हो जाता है। यह धारिता उच्च आवृत्ति संकेतों के लिए एक पुनर्भरण पथ का परिचय देती है, जिससे उच्च आवृत्तियों पर प्रवर्धक का समग्र लाभ कम हो जाता है।
2. उत्सर्जक-आधार धारिता (C_eb): यह ट्रांजिस्टर के उत्सर्जक और आधार के बीच की धारिता है। यह धारिता प्रवर्धक की निवेश प्रतिबाधा को प्रभावित करती है और उच्च आवृत्ति पुनर्भरण को प्रभावित करती है। यह निवेश पर एक शंट धारिता के रूप में कार्य करती है, जिससे निवेश सिग्नल को उच्च आवृत्तियों पर आंशिक रूप से जमीन पर बाईपास किया जाता है, जिससे निवेश सिग्नल आयाम और परिणामस्वरूप, लब्धि कम हो जाता है।

उच्च आवृत्तियों पर, ये धारिताएँ कम-प्रतिबाधा पथ बनाती हैं, जो संकेत को इच्छित पथ से दूर कर देती हैं, जिससे लब्धि में कमी आती है। इन धारिताओं का संयुक्त प्रभाव एक निम्न-पारद फिल्टर बनाना है, जो संकेत के उच्च आवृत्ति घटकों को क्षीण करता है।

गणितीय विश्लेषण:

सामान्य-उत्सर्जक प्रवर्धक की उच्च आवृत्ति प्रतिक्रिया का विश्लेषण ट्रांजिस्टर के संकर-π मॉडल का उपयोग करके किया जा सकता है। इस मॉडल में, धारिताएँ C_cb और C_eb स्पष्ट रूप से शामिल हैं। लाभ-बैंडविड्थ उत्पाद (GBP) एक प्रमुख पैरामीटर है, जो दिए गए ट्रांजिस्टर के लिए स्थिर रहता है। आवृत्ति बढ़ने पर प्रवर्धक की लब्धि कम हो जाती है, और इस संबंध को इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है:

लब्धि (A_v) = A_v0 / (1 + jω/ω_T)

जहाँ A_v0 निम्न-आवृत्ति लाभ है, ω कोणीय आवृत्ति है, और ω_T संक्रमण आवृत्ति है, जो धारिताओं के योग के व्युत्क्रमानुपाती है।

PNP ट्रांजिस्टर

PNP ट्रांजिस्टर एक तीन-टर्मिनल उपकरण है अर्थात आधार, एमीटर और संग्राहक।

PNP ट्रांजिस्टर का मुख्य कार्य प्रवर्धन है।

प्रवर्धन के लिए, आधार और एमीटर संधि को अग्र अभिनति होना चाहिए, और संग्राहक और एमीटर संधि को उत्क्रम अभिनति होना चाहिए।

ट्रांजिस्टर के संचालन मोड

अतिरिक्त जानकारी

NPN ट्रांजिस्टर:

• एक NPN ट्रांजिस्टर एक द्विध्रुवी संधि ट्रांजिस्टर होता है जिसमें दो PN संधि इस तरह से होते हैं कि एक P-प्रकार का अर्धचालक दो N-प्रकार के अर्धचालकों द्वारा अंतर्दाबन किया जाता है.

• ये पश्च से पश्च PN संधि डायोड संग्राहक-आधार संधि और बेस-एमीटर संधि के रूप में जाने जाते हैं।
• The आधार-एमीटर संधि हमेशा सक्रिय मोड में अग्र अभिनति होता है इसलिए इसमें बाधा वोल्टेज (VBE) Si के लिए + 0.7 वोल्ट और Ge के लिए + 0.3 वोल्ट होता है.
• The संग्राहक-आधार संधि हमेशा सक्रिय मोड में उत्क्रम अभिनति होता है।
• इस ट्रांजिस्टर में, इलेक्ट्रॉन निवेश धारा (IE) के लिए बहुसंख्यक वाहक होते हैं और छिद्र अल्पसंख्यक वाहक होते हैं।

ट्रांजिस्टर

• एक ट्रांजिस्टर एक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण है जिसमें 3 टर्मिनल होते हैं।
• ट्रांजिस्टर अर्धचालक सामग्रियों जैसे सिलिकॉन और जर्मेनियम से बना होता है।
• BJT और FET ट्रांजिस्टर के उदाहरण हैं।

​

बाइपोलर जंक्शन ट्रांजिस्टर (BJT)

• BJT एक अर्धचालक उपकरण है जिसे 3 अपमिश्रित अर्धचालक क्षेत्रों के साथ बनाया गया है यानी आधार, संग्राहक और उत्सर्जक को 2 p-n जंक्शनों द्वारा अलग किया गया है।
• BJT धारा-संचालित उपकरण हैं। दो टर्मिनलों के माध्यम से धारा को तीसरे टर्मिनल (आधार) पर एक आधार द्वारा नियंत्रित किया जाता है।
• BJT एक द्विध्रुवीय उपकरण है (दोनों प्रकार के वाहकों द्वारा आधार चालन, अर्थात बहुसंख्यक और अल्पसंख्यक इलेक्ट्रॉन और छिद्र) इसका कम इनपुट प्रतिबाधा है।

जंक्शन फील्ड इफेक्ट ट्रांजिस्टर (JFET)

• JFET एक एकध्रुवीय वोल्टेज-नियंत्रित अर्धचालक उपकरण है जिसमें तीन टर्मिनल होते हैं: स्रोत, अपवाहिका और गेट।
• JFET में, आधार प्रवाह आवेश वाहकों के बहुमत के कारण होता है। इसलिए, यह एकध्रुवीय है।

सही उत्तर स्थिरता कारक है

अवधारणा:
ऑपरेटिंग बिंदु का रखरखाव निम्न द्वारा निर्दिष्ट किया जा सकता है: स्थिरता कारक
ट्रांजिस्टर सर्किट का स्थिरता कारक (S) तापमान, ट्रांजिस्टर मापदंडों और अन्य कारकों में भिन्नता के बावजूद बायसिंग स्थितियों को बनाए रखने की इसकी क्षमता का एक माप है। एक उच्च स्थिरता कारक बेहतर स्थिरता और भिन्नताओं के प्रति कम संवेदनशीलता को इंगित करता है।
स्थिरता कारक (एस):

यह कलेक्टर जंक्शन (I CO ) के रिवर्स संतृप्ति धारा के संबंध में कलेक्टर धारा (I C ) के परिवर्तन की दर है, अर्थात

\(S = \frac{{\partial {I_C}}}{{\partial {I_{CO}}}}\) ---(1)

हम जानते हैं कि संग्राहक धारा निम्न प्रकार दी जाती है:

आई सी = β आई बी + (1 + β) आई सीओ ---(2)

समीकरण (2) का I C के संबंध में अवकलन करते हुए और β को स्थिर मानते हुए, हम लिख सकते हैं:

\(1 = \beta \times \frac{{\partial {I_B}}}{{\partial {I_C}}} + \left( {1 + \beta } \right)\frac{{\partial {I_{CO}}}}{{\partial {I_C}}}\)

\(\frac{{\partial {I_{CO}}}}{{\partial {I_C}}} = \frac{{1 - \beta \frac{{\partial {I_B}}}{{\partial {I_C}}}}}{{1 + \beta }}\)

\(\frac{{\partial {I_C}}}{{\partial {I_{CO}}}} = \frac{{1 + \beta }}{{1 - \beta \frac{{\partial {I_B}}}{{\partial {I_C}}}}}\) ---(3)

(1) और (3) से, हमें प्राप्त होता है:

स्थिरता कारक (S) होगा:

\(S = \frac{{\partial {I_C}}}{{\partial {I_{CO}}}} = \frac{{1 + \beta }}{{1 - \beta \frac{{\partial {I_B}}}{{\partial {I_C}}}}}\)

अवलोकन :

\( - 1 < \frac{{\partial {I_B}}}{{\partial {I_C}}} < 0\)

1 < एस < 1 + β

किसी भी BJT सर्किट के लिए, \(\frac{{\partial {I_B}}}{{\partial {I_C}}}\) 0 और -1 के बीच स्थित है, इसलिए, स्थिरता कारक S 1 और 1 + β के बीच स्थित है।

एक छोटा स्थिरता कारक कलेक्टर धारा में बेहतर स्थिरता को इंगित करता है। ∴ S छोटा होना चाहिए और आदर्श रूप से S = 1 होना चाहिए।

अवधारणा:

एक ट्रांजिस्टर के लिए, IE, IB और IC के बीच संबंध निम्न द्वारा दिया जाता है:

IE = IC + IB

साथ ही, \(β = \frac{\alpha }{{1 - \alpha }}\)

जहां β = उभयनिष्ठ-उत्सर्जक धारा लाभ

α = उभयनिष्ठ आधार धारा लाभ

गणना:

दिया हुआ है कि,

संग्राहक धारा (I_C)  = 147 mA

उत्सर्जक धारा (IE) = 150 mA

चूंकि  IE = IC + IB

आधार धारा (IB) = IE – IC

IB = 150 mA - 147 mA

IB = 3 mA 

उभयनिष्ठ उत्सर्जक धारा लाभ (β) की गणना निम्न प्रकार की जाती है:

\(β = \frac{{{I_C}}}{{{I_B}}}=\frac{147~mA}{3~mA}\)

β = 49

उभयनिष्ठ आधार विन्यास:

इनपुट टर्मिनल उत्सर्जक – आधार (EB)

आउटपुट टर्मिनल संग्राहक – आधार (CB)

चूँकि BJT में प्रवर्धन अनुप्रयोग के लिए

EB जंक्शन → अग्र अभिनत (निम्न प्रतिबाधा)

CB जंक्शन → पश्च अभिनत (उच्च प्रतिबाधा)

विभिन्न ट्रांसिस्टर विन्यास और उनकी विशेषताओं को निम्न तालिका में दर्शाया गया है

उभयनिष्ठ आधार विन्यास:

इनपुट टर्मिनल उत्सर्जक – आधार (EB)

आउटपुट टर्मिनल संग्राहक – आधार (CB)

BJT में प्रवर्धन अनुप्रयोग के लिए

EB जंक्शन → अग्र अभिनत (कम प्रतिबाधा)

CB जंक्शन → पश्च अभिनत (उच्च प्रतिबाधा)

विभिन्न विन्यास की विभिन्न विशेषताओं को दिखाया गया है

सही उत्तर विकल्प 1) 5 mA है

संकल्पना:

उभयनिष्ठ आधार DC धारा लाभ ट्रांजिस्टर के संग्राहक धारा के मान से ट्रांजिस्टर के उत्सर्जक धारा के मान का अनुपात  होता है।

यानी  α= \(I_c\over I_e\) ---(1)

साथ ही, उभयनिष्ठ-उत्सर्जक धारा लाभ ट्रांजिस्टर में ट्रांजिस्टर के संग्राहक धारा  और ट्रांजिस्टर के आधार धारा के मान के मान का अनुपात है।

यानी β= \(I_c\over I_b\) ---(2)

समीकरण (1) और (2) का प्रयोग करने पर, हम पाते हैं:

\(β =\frac{α}{1-α}\)

एक ट्रांजिस्टर के लिए, संग्राहक, आधार और उत्सर्जक धारा के बीच संबंध है:

I_E = I_B + I_C

I_C = β I_B

I_E = (β + 1) I_B

गणना:

α_dc = 0.98 के साथ,

β होगा:

\(β =\frac{0.98}{1-0.98}=49\)

अब उत्सर्जक धारा होगी :

I_E = (49 + 1) 100 μA

I_E = 5000 μA 

I_E = 5 mA

• द्विध्रुवीय संधि ट्रांजिस्टर (BJT) एक तीन-टर्मिनल उपकरण है अर्थात आधार, उत्सर्जक और संग्राहक।
• दो मुख्य प्रकार के द्विध्रुवीय संधि ट्रांजिस्टर NPN और PNP ट्रांजिस्टर हैं।
• उत्सर्जक BJT ट्रांजिस्टर का भारी डोपित क्षेत्र है, जो अधिकांश वाहकों को आधार क्षेत्र में प्रदान करता है।
• आधार क्षेत्र उत्सर्जक और संग्राहक के बीच एक पतला, हल्का डोपित क्षेत्र है।
• उत्सर्जक के अधिकांश वाहक आधार क्षेत्र से गुजरते हैं और इसके प्रवाह को बाह्य रूप से नियंत्रित किया जा सकता है।

BJT का कार्य विन्यास

धारणा:

एक ट्रांजिस्टर के लिए आधार धारा, उत्सर्जक धारा और संग्राहक धारा निम्नानुसार हैं:

IE = IB + IC

जहाँ IC = αIE

α = ट्रांजिस्टर का धारा लाभ

गणना:

दिया गया है कि,

IC = 0.95 mA

IB = 0.05 mA

∴ IE = IB + IC = 0.05 + 0.95 = 1 mA

उपरोक्त अवधारणा से,

IC = αIE

\(\alpha=\frac{I_C}{I_E}=\frac{0.95}{1}=0.95\)

BJT के संचालन का क्षेत्र:

दिए गए परिपथ में, ट्रांजिस्टर का क्षेत्र निम्नलिखित प्रक्रिया के माध्यम से तय किया जा सकता है।

• मान लें कि ट्रांजिस्टर संतृप्ति क्षेत्र में है।
• आधार धारा (IB ) और संग्राहक धारा (IC ) की अलग-अलग गणना करें।
• संतृप्ति में ट्रांजिस्टर को संचालित करने के लिए आवश्यक न्यूनतम आधार धारा (IB) और (IB)min की गणना करें।

1. IB  ≥   (IB)min, ट्रांजिस्टर संतृप्ति क्षेत्र में है।
2. IB < (IB)min, ट्रांजिस्टर सक्रिय क्षेत्र में है
3. IB  < 0, ट्रांजिस्टर विच्छेदन क्षेत्र में है।

सूत्र:

संतृप्ति में,

आधार -उत्सर्जक वोल्टेज = VBE = 0.8 V

संग्राहक-उत्सर्जक वोल्टेज VCE = 0.2 V

(IB)min = (IC)sat / β  ----(1)

(IC)sat = संतृप्ति में संग्राहक धारा

β = DC धारा लाभ

गणना:

संतृप्ति क्षेत्र में ट्रांजिस्टर मान लें।

बाहरी लूप में KVL लागू करें:

5 - IC(Sat) x 5kΩ - VCE(Sat) = 0

\(I_{C(Sat)}=\frac{4.8}{5k\Omega}\)

IC(Sat) = 0.96 mA

समीकरण से (1);

\(I_{B(Min)}=\frac{0.96mA}{100}\)

(IB)min = 9.6 μA

अब, उत्सर्जक लूप में KVL लागू करें;

5 - 100IB - 0.7 = 0

IB = 43 μA

हम देखते हैं;

IB  ≥   (IB)min

इसलिए, BJT संतृप्ति क्षेत्र में है।

अवधारणा:

उभयनिष्ठ आधार DC धारा लाभ ट्रांजिस्टर के संग्राहक धारा के मूल्य का ट्रांजिस्टर के उत्सर्जक धारा के मूल्य का अनुपात है, अर्थात

\(α = \frac{{{I_c}}}{{{I_e}}}\) ---(1)

इसके अलावा, उभयनिष्ठ-उत्सर्जक धारा लाभ ट्रांजिस्टर के संग्राहक धारा के मूल्य का ट्रांजिस्टर में ट्रांजिस्टर के आधार धारा के मूल्य का अनुपात है, अर्थात

\(β = \frac{{{I_c}}}{{{I_b}}}\) ---(2)

समीकरण (1) और (2) का प्रयोग करते हुए, हम प्राप्त करते हैं:

\(β =\frac{α}{1-α}\)

एक ट्रांजिस्टर के लिए, संग्राहक, आधार और उत्सर्जक धारा के बीच संबंध निम्न है:

IE = IB + IC

IC = β IB

IE = (β + 1) IB

गणना:

हमारे पास है,

β = 49

उपरोक्त अवधारणा से,

\(β =\frac{α}{1-α}\)

या, \(49=\frac{α}{1-α}\)

या, 49 - 49α = α

या, 50α = 49

इसलिए

α = 49/50 = 0.98

 (विकल्प 4) सही उत्तर है ;अर्थात छिद्र  उत्सर्जक क्षेत्र में प्रसारित होते हैं।

संकल्पना:

द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर के लिए प्रतीक पर तीर आधार और उत्सर्जक के बीच PN जंक्शन को इंगित करता है और उस दिशा में बिंदुओं को इंगित करता है जिसमें पारंपरिक धारा यात्रा करती है, यानी छेद की दिशा।

NPN:

जब उत्सर्जक-आधार अग्र अभिनत हो जाता है, तो आधार (p-प्रकार) से छेद उत्सर्जक की तरफ (n-प्रकार) से प्रवाहित होना शुरू हो जाता है और उत्सर्जक से आधार तक इलेक्ट्रॉन प्रवाहित होने लगते हैं। हालांकि, हालांकि, छेद प्रवाह की दिशा दर्शाते हैं।

PNP:

जब उत्सर्जक-आधार जंक्शन को अग्र अभिनत किया जाता है, तो उत्सर्जक से छेद आधार की ओर प्रवाहित होने लगते हैं। तीर की दिशा भी इसी ओर इंगित करती है।

संकल्पना:

सक्रिय मोड:

सक्रिय मोड में, एक जंक्शन (आधार के लिए उत्सर्जक) फॉरवर्ड बायस्ड होता है और दूसरा जंक्शन (आधार के लिए संग्राहक) रिवर्स बायस्ड होता है।

संचालन के क्षेत्र की जांच करने की विधि:

चरण 1 : मान लें कि BJT संतृप्ति क्षेत्र (VCE = 0.2 V) में है, और सर्किट से ICsat की गणना करें।

चरण 2: IBmin = ICsat/ β की गणना करें

चरण 3: दिए गए सर्किट से IB की गणना करें।

चरण 4: यदि,  IB > IBmin → संतृप्ति क्षेत्र

                 IB < IBmin → सक्रिय क्षेत्र

विश्लेषण:

मान लीजिये,

V_BE = 0.7 V

V_CEsat = 0.2 V

ICsat = ( V_CC - V_CEsat)/ R_C

⇒ ICsat = ( 9 - 0.2)/2 K

⇒ ICsat = 4.4 mA

IBmin = ICsat/ β = 4.4/50 = 0.088 mA

I_B = ( 9 - 0.7)/300K = 0.0276 mA

 IB < IBmin → सक्रिय क्षेत्र

Additional Information संतृप्ति मोड:

संतृप्ति मोड में, ट्रांजिस्टर के दोनों जंक्शन (आधार के लिए उत्सर्जक और आधार के लिए संग्राहक) फॉरवर्ड बायस्ड होते हैं।

कट-ऑफ मोड:

कटऑफ मोड में, ट्रांजिस्टर के दोनों जंक्शन (आधार के लिए उत्सर्जक और आधार के लिए संग्राहक) रिवर्स बायस्ड हैं।

इनवर्टेड (प्रतिलोमित) मोड:

इनवर्टेड मोड (रिवर्स सक्रिय मोड) में, एक जंक्शन (आधार के लिए उत्सर्जक) रिवर्स बायस्ड होता है और दूसरा जंक्शन (आधार के लिए संग्राहक) फॉरवर्ड बायस्ड होता है।