शोट्की ट्रांजिस्टर: Difference between revisions

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==तंत्र==
==तंत्र==
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[[File:Schottky-Transistor-ersatz.svg|thumb|150px|शोट्की डायोड और [[द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर]] से बना प्रभावी आंतरिक सर्किट।]]मानक [[ ट्रांजिस्टर-ट्रांजिस्टर तर्क ]] (टीटीएल) संतृप्त धारा स्विच के रूप में ट्रांजिस्टर का उपयोग करता है। एक संतृप्त ट्रांजिस्टर को हार्ड ऑन किया जाता है, जिसका अर्थ है कि इसमें जिस कलेक्टर करंट को खींचा जा रहा है, उसके लिए इसकी आवश्यकता से कहीं अधिक बेस ड्राइव है। अतिरिक्त बेस ड्राइव ट्रांजिस्टर के बेस में एक संग्रहीत चार्ज बनाता है। जब ट्रांजिस्टर को चालू से बंद करने की आवश्यकता होती है तो संग्रहीत चार्ज समस्याएँ पैदा करता है: जब चार्ज मौजूद होता है, ट्रांजिस्टर चालू होता है; ट्रांजिस्टर बंद होने से पहले सभी चार्ज हटा दिए जाने चाहिए। चार्ज को हटाने में समय लगता है (भंडारण समय कहा जाता है), इसलिए संतृप्ति का परिणाम आधार पर लागू टर्न-ऑफ इनपुट और कलेक्टर पर वोल्टेज स्विंग के बीच देरी है। भंडारण समय मूल टीटीएल [[तर्क परिवार]] में प्रसार विलंब के एक महत्वपूर्ण हिस्से के लिए जिम्मेदार है।
[[File:Schottky-Transistor-ersatz.svg|thumb|150px|शोट्की डायोड और [[द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर]] से बना प्रभावी आंतरिक सर्किट।]]मानक [[ ट्रांजिस्टर-ट्रांजिस्टर तर्क |ट्रांजिस्टर-ट्रांजिस्टर तर्क]] (टीटीएल) ट्रांजिस्टर को संतृप्त स्विच के रूप में उपयोग करता है। एक संतृप्त ट्रांजिस्टर को कड़ी मेहनत से चालू किया जाता है, जिसका अर्थ है कि इसमें जिस संग्राहक धारा को अंकित किया जा रहा है, उसके लिए इसकी आधार ड्राइव की आवश्यकता से कहीं अधिक है। अतिरिक्त आधार ड्राइव ट्रांजिस्टर के आधार में एक संग्रहीत आवेश बनाता है। जब ट्रांजिस्टर को चालू से बंद करने की आवश्यकता होती है, तो संग्रहित चार्ज समस्याएँ उत्त्पन्न करता है: जब आवेश उपस्थित होता है, ट्रांजिस्टर चालू होता है; ट्रांजिस्टर बंद होने से पहले सारा आवेश हटा देना चाहिए। आवेश को हटाने में समय लगता है (स्टोरेज समय कहा जाता है), इसलिए संतृप्ति का परिणाम बेस पर लागू टर्न-ऑफ इनपुट और संग्राहक पर वोल्टेज स्विंग के बीच देरी है। मूल टीटीएल लॉजिक परिवार में प्रसार विलंब के एक महत्वपूर्ण हिस्से के लिए स्टोरेज समय उत्तरदायी है।


भंडारण समय को समाप्त किया जा सकता है और स्विचिंग ट्रांजिस्टर को संतृप्त होने से रोककर प्रसार विलंब को कम किया जा सकता है। शोट्की ट्रांजिस्टर संतृप्ति और संग्रहीत बेस चार्ज को रोकते हैं।<ref>{{Citation |title=Integrated Circuits and Semiconductor Devices: Theory and Application |last1=Deboo |first1=Gordon J. |last2=Burrous |first2=Clifford No |year=1971 |publisher=McGraw-Hill }}</ref> एक शॉट्की ट्रांजिस्टर ट्रांजिस्टर के आधार और कलेक्टर के बीच एक शॉट्की डायोड रखता है। जैसे ही ट्रांजिस्टर संतृप्त होने के करीब आता है, शॉट्की डायोड किसी भी अतिरिक्त बेस ड्राइव को कलेक्टर तक संचालित और शंट करता है। (यह संतृप्ति परिहार तकनीक 1956 [[बेकर क्लैंप]] में उपयोग की जाती है।) परिणामी ट्रांजिस्टर, जो संतृप्त नहीं होते हैं, शोट्की ट्रांजिस्टर हैं। शोट्की टीटीएल तर्क परिवार (जैसे एस और एलएस) महत्वपूर्ण स्थानों में शोट्की ट्रांजिस्टर का उपयोग करते हैं।
स्विचिंग ट्रांजिस्टर को संतृप्त होने से बचाकर स्टोरेज समय को समाप्त किया जा सकता है और प्रसार विलंब को कम किया जा सकता है। शोट्की ट्रांजिस्टर संतृप्ति और संग्रहित आधार आवेश को रोकते हैं।<ref>{{Citation |title=Integrated Circuits and Semiconductor Devices: Theory and Application |last1=Deboo |first1=Gordon J. |last2=Burrous |first2=Clifford No |year=1971 |publisher=McGraw-Hill }}</ref> एक शोट्की ट्रांजिस्टर, ट्रांजिस्टर के आधार और संग्राहक के बीच एक शोट्की डायोड रखता है। जैसे ही ट्रांजिस्टर संतृप्त होने के करीब आता है, शोट्की डायोड किसी भी अतिरिक्त बेस ड्राइव को संचालित करता है और उसे संग्राहक तक भेज देता है। (इस संतृप्ति परिहार तकनीक का उपयोग 1956 [[बेकर क्लैंप]] में किया जाता है।) परिणामी ट्रांजिस्टर, जो संतृप्त नहीं होते हैं, शोट्की ट्रांजिस्टर हैं। शोट्की टीटीएल लॉजिक परिवार (जैसे एस और एलएस) महत्वपूर्ण स्थानों पर शॉटकी ट्रांजिस्टर का उपयोग करते हैं।


==संचालन==
==संचालन==
[[File:Internal circuit diagram of a schottky transistor.png|thumb|शोट्की ट्रांजिस्टर का संचालन]]जब फॉरवर्ड बायस्ड होता है, तो एक शॉट्की डायोड का वोल्टेज ड्रॉप एक मानक सिलिकॉन डायोड की तुलना में बहुत कम होता है, 0.25 वी बनाम 0.6 वी। एक मानक संतृप्त ट्रांजिस्टर में, बेस-टू-कलेक्टर वोल्टेज 0.6 वी होता है। एक शॉटकी ट्रांजिस्टर में, शॉटकी डायोड ट्रांजिस्टर के संतृप्ति में जाने से पहले बेस से कलेक्टर में करंट को शंट करता है।
[[File:Internal circuit diagram of a schottky transistor.png|thumb|शोट्की ट्रांजिस्टर का संचालन]]जब फॉरवर्ड बायस्ड होता है, तो एक शॉट्की डायोड का वोल्टेज ड्रॉप एक मानक 0.25 V बनाम 0.6 V सिलिकॉन डायोड से बहुत कम होता है। एक मानक संतृप्त ट्रांजिस्टर में, आधार-से-संग्राहक वोल्टेज 0.6 V होता है। शोट्की ट्रांजिस्टर में, शोट्की डायोड ट्रांजिस्टर के संतृप्ति में जाने से पहले आधार से संग्राहक में धारा को शंट करता है।


इनपुट करंट जो ट्रांजिस्टर के आधार को चलाता है, दो पथ देखता है, एक पथ आधार में और दूसरा पथ शोट्की डायोड के माध्यम से और कलेक्टर में। जब ट्रांजिस्टर संचालित होता है, तो इसके बेस-एमिटर जंक्शन पर लगभग 0.6 V होगा। आमतौर पर, कलेक्टर वोल्टेज बेस वोल्टेज से अधिक होगा, और शोट्की डायोड रिवर्स बायस्ड होगा। यदि इनपुट करंट बढ़ जाता है, तो कलेक्टर वोल्टेज बेस वोल्टेज से नीचे आ जाता है, और शोट्की डायोड कुछ बेस ड्राइव करंट को कलेक्टर में संचालित और शंट करना शुरू कर देता है। ट्रांजिस्टर को इस प्रकार डिज़ाइन किया गया है कि इसका कलेक्टर संतृप्ति वोल्टेज ({{math|''V''<sub>CE(sat)</sub>}}) बेस-एमिटर वोल्टेज से कम है {{math|''V''<sub>BE</sub>}} (लगभग 0.6 V) माइनस शोट्की डायोड का फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रॉप (लगभग 0.2 V)। नतीजतन, अतिरिक्त इनपुट करंट बेस से दूर चला जाता है और ट्रांजिस्टर कभी भी संतृप्ति में नहीं जाता है।
ट्रांजिस्टर के आधार को चलाने वाले प्रविष्ट धारा को दो पथ, आधार में एक पथ और दूसरा रास्ता शोट्की डायोड के माध्यम से और संग्राहक में देखा जाता है। जब ट्रांजिस्टर संचालित होता है, तो इसके आधार-उत्सर्जक जंक्शन पर लगभग 0.6 V होता है। आम तौर पर, संग्राहक वोल्टेज बेस वोल्टेज से अधिक होगा, और शॉट्की डायोड रिवर्स-बायस्ड होगा। यदि इनपुट करंट बढ़ जाता है, तो संग्राहक वोल्टेज बेस वोल्टेज से नीचे आ जाता है, और शोट्की डायोड कुछ बेस ड्राइव करंट को संग्राहक में संचालित और शंट करना शुरू कर देता है। ट्रांजिस्टर को इस प्रकार डिज़ाइन किया गया है कि इसका संग्राहक संतृप्ति वोल्टेज ({{math|''V''<sub>CE(sat)</sub>}}) बेस-एमिटर वोल्टेज {{math|''V''<sub>BE</sub>}} (लगभग 0.6 v) से कम शॉट्की डायोड के फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रॉप (लगभग 0.2 v) से कम है। नतीजतन, अतिरिक्त इनपुट करंट को आधार से दूर कर दिया जाता है और ट्रांजिस्टर कभी संतृप्ति में नहीं जाता है।


==इतिहास==
==इतिहास==
1956 में, रिचर्ड बेकर ने ट्रांजिस्टर को संतृप्त होने से बचाने के लिए कुछ अलग डायोड क्लैंप सर्किट का वर्णन किया।{{r|Baker1956}} सर्किट को अब बेकर क्लैंप के रूप में जाना जाता है। उन क्लैंप सर्किटों में से एक में एक सिलिकॉन ट्रांजिस्टर को सर्किट कॉन्फ़िगरेशन में क्लैंप करने के लिए एकल जर्मेनियम डायोड का उपयोग किया गया था जो कि शोट्की ट्रांजिस्टर के समान है।{{r|Baker1956|pages=11,30}} सर्किट जर्मेनियम डायोड पर निर्भर करता है जिसमें सिलिकॉन डायोड की तुलना में कम फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रॉप होता है।
1956 में, रिचर्ड बेकर ने ट्रांजिस्टर को संतृप्त होने से बचाने के लिए कुछ अलग डायोड क्लैंप सर्किट का वर्णन किया।{{r|Baker1956}} सर्किट को अब बेकर क्लैंप के रूप में जाना जाता है। उन क्लैंप सर्किटों में से एक में एक सिलिकॉन ट्रांजिस्टर को सर्किट कॉन्फ़िगरेशन में क्लैंप करने के लिए एकल जर्मेनियम डायोड का उपयोग किया गया था जो कि शोट्की ट्रांजिस्टर के समान है।{{r|Baker1956|pages=11,30}} सर्किट जर्मेनियम डायोड पर निर्भर करता है जिसमें सिलिकॉन डायोड की तुलना में कम फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रॉप होता है।


1964 में, जेम्स आर. बायर्ड ने शोट्की ट्रांजिस्टर के लिए एक पेटेंट दायर किया।{{r|Biard1969}} अपने पेटेंट में शोट्की डायोड ने कलेक्टर-बेस ट्रांजिस्टर जंक्शन पर आगे के पूर्वाग्रह को कम करके ट्रांजिस्टर को संतृप्त होने से रोका, इस प्रकार अल्पसंख्यक वाहक इंजेक्शन को नगण्य मात्रा में कम कर दिया। डायोड को एक ही डाई पर भी एकीकृत किया जा सकता था, इसमें एक कॉम्पैक्ट लेआउट था, इसमें कोई अल्पसंख्यक वाहक चार्ज स्टोरेज नहीं था, और यह पारंपरिक जंक्शन डायोड से तेज़ था। उनके पेटेंट ने यह भी दिखाया कि शोट्की ट्रांजिस्टर का उपयोग डीटीएल सर्किट में कैसे किया जा सकता है और कम लागत पर शोट्की-टीटीएल जैसे संतृप्त तर्क डिजाइनों की स्विचिंग गति में सुधार किया जा सकता है।
1964 में, जेम्स आर. बायर्ड ने शोट्की ट्रांजिस्टर के लिए एक पेटेंट दायर किया।{{r|Biard1969}} अपने पेटेंट में शोट्की डायोड ने संग्राहक-बेस ट्रांजिस्टर जंक्शन पर आगे के पूर्वाग्रह को कम करके ट्रांजिस्टर को संतृप्त होने से रोका, इस प्रकार अल्पसंख्यक वाहक इंजेक्शन को नगण्य मात्रा में कम कर दिया। डायोड को एक ही डाई पर भी एकीकृत किया जा सकता था, इसमें एक कॉम्पैक्ट लेआउट था, इसमें कोई अल्पसंख्यक वाहक चार्ज स्टोरेज नहीं था, और यह पारंपरिक जंक्शन डायोड से तेज़ था। उनके पेटेंट ने यह भी दिखाया कि शोट्की ट्रांजिस्टर का उपयोग डीटीएल सर्किट में कैसे किया जा सकता है और कम लागत पर शोट्की-टीटीएल जैसे संतृप्त तर्क डिजाइनों की स्विचिंग गति में सुधार किया जा सकता है।


1971 में, टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स ने शोट्की डायोड के साथ 74S TTL लॉजिक परिवार की शुरुआत की। बाद में इसे 74LS, 74AS, 74ALS, 74F TTL लॉजिक परिवारों में भी शामिल किया गया।
1971 में, टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स ने शोट्की डायोड के साथ 74S TTL लॉजिक परिवार की शुरुआत की। बाद में इसे 74LS, 74AS, 74ALS, 74F TTL लॉजिक परिवारों में भी शामिल किया गया।

Revision as of 11:46, 30 July 2023

डिवाइस संरचना.

शोट्की ट्रांजिस्टर एक ट्रांजिस्टर और एक शोट्की डायोड का एक संयोजन है जो अत्यधिक प्रविष्ट धारा को अपवर्ती ट्रांजिस्टर को संतृप्त होने से रोकता है। इसे शोट्की-क्लैंप्ड ट्रांजिस्टर भी कहा जाता है।

तंत्र

प्रतीक
शोट्की डायोड और द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर से बना प्रभावी आंतरिक सर्किट।

मानक ट्रांजिस्टर-ट्रांजिस्टर तर्क (टीटीएल) ट्रांजिस्टर को संतृप्त स्विच के रूप में उपयोग करता है। एक संतृप्त ट्रांजिस्टर को कड़ी मेहनत से चालू किया जाता है, जिसका अर्थ है कि इसमें जिस संग्राहक धारा को अंकित किया जा रहा है, उसके लिए इसकी आधार ड्राइव की आवश्यकता से कहीं अधिक है। अतिरिक्त आधार ड्राइव ट्रांजिस्टर के आधार में एक संग्रहीत आवेश बनाता है। जब ट्रांजिस्टर को चालू से बंद करने की आवश्यकता होती है, तो संग्रहित चार्ज समस्याएँ उत्त्पन्न करता है: जब आवेश उपस्थित होता है, ट्रांजिस्टर चालू होता है; ट्रांजिस्टर बंद होने से पहले सारा आवेश हटा देना चाहिए। आवेश को हटाने में समय लगता है (स्टोरेज समय कहा जाता है), इसलिए संतृप्ति का परिणाम बेस पर लागू टर्न-ऑफ इनपुट और संग्राहक पर वोल्टेज स्विंग के बीच देरी है। मूल टीटीएल लॉजिक परिवार में प्रसार विलंब के एक महत्वपूर्ण हिस्से के लिए स्टोरेज समय उत्तरदायी है।

स्विचिंग ट्रांजिस्टर को संतृप्त होने से बचाकर स्टोरेज समय को समाप्त किया जा सकता है और प्रसार विलंब को कम किया जा सकता है। शोट्की ट्रांजिस्टर संतृप्ति और संग्रहित आधार आवेश को रोकते हैं।[1] एक शोट्की ट्रांजिस्टर, ट्रांजिस्टर के आधार और संग्राहक के बीच एक शोट्की डायोड रखता है। जैसे ही ट्रांजिस्टर संतृप्त होने के करीब आता है, शोट्की डायोड किसी भी अतिरिक्त बेस ड्राइव को संचालित करता है और उसे संग्राहक तक भेज देता है। (इस संतृप्ति परिहार तकनीक का उपयोग 1956 बेकर क्लैंप में किया जाता है।) परिणामी ट्रांजिस्टर, जो संतृप्त नहीं होते हैं, शोट्की ट्रांजिस्टर हैं। शोट्की टीटीएल लॉजिक परिवार (जैसे एस और एलएस) महत्वपूर्ण स्थानों पर शॉटकी ट्रांजिस्टर का उपयोग करते हैं।

संचालन

शोट्की ट्रांजिस्टर का संचालन

जब फॉरवर्ड बायस्ड होता है, तो एक शॉट्की डायोड का वोल्टेज ड्रॉप एक मानक 0.25 V बनाम 0.6 V सिलिकॉन डायोड से बहुत कम होता है। एक मानक संतृप्त ट्रांजिस्टर में, आधार-से-संग्राहक वोल्टेज 0.6 V होता है। शोट्की ट्रांजिस्टर में, शोट्की डायोड ट्रांजिस्टर के संतृप्ति में जाने से पहले आधार से संग्राहक में धारा को शंट करता है।

ट्रांजिस्टर के आधार को चलाने वाले प्रविष्ट धारा को दो पथ, आधार में एक पथ और दूसरा रास्ता शोट्की डायोड के माध्यम से और संग्राहक में देखा जाता है। जब ट्रांजिस्टर संचालित होता है, तो इसके आधार-उत्सर्जक जंक्शन पर लगभग 0.6 V होता है। आम तौर पर, संग्राहक वोल्टेज बेस वोल्टेज से अधिक होगा, और शॉट्की डायोड रिवर्स-बायस्ड होगा। यदि इनपुट करंट बढ़ जाता है, तो संग्राहक वोल्टेज बेस वोल्टेज से नीचे आ जाता है, और शोट्की डायोड कुछ बेस ड्राइव करंट को संग्राहक में संचालित और शंट करना शुरू कर देता है। ट्रांजिस्टर को इस प्रकार डिज़ाइन किया गया है कि इसका संग्राहक संतृप्ति वोल्टेज (VCE(sat)) बेस-एमिटर वोल्टेज VBE (लगभग 0.6 v) से कम शॉट्की डायोड के फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रॉप (लगभग 0.2 v) से कम है। नतीजतन, अतिरिक्त इनपुट करंट को आधार से दूर कर दिया जाता है और ट्रांजिस्टर कभी संतृप्ति में नहीं जाता है।

इतिहास

1956 में, रिचर्ड बेकर ने ट्रांजिस्टर को संतृप्त होने से बचाने के लिए कुछ अलग डायोड क्लैंप सर्किट का वर्णन किया।[2] सर्किट को अब बेकर क्लैंप के रूप में जाना जाता है। उन क्लैंप सर्किटों में से एक में एक सिलिकॉन ट्रांजिस्टर को सर्किट कॉन्फ़िगरेशन में क्लैंप करने के लिए एकल जर्मेनियम डायोड का उपयोग किया गया था जो कि शोट्की ट्रांजिस्टर के समान है।[2]: 11, 30  सर्किट जर्मेनियम डायोड पर निर्भर करता है जिसमें सिलिकॉन डायोड की तुलना में कम फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रॉप होता है।

1964 में, जेम्स आर. बायर्ड ने शोट्की ट्रांजिस्टर के लिए एक पेटेंट दायर किया।[3] अपने पेटेंट में शोट्की डायोड ने संग्राहक-बेस ट्रांजिस्टर जंक्शन पर आगे के पूर्वाग्रह को कम करके ट्रांजिस्टर को संतृप्त होने से रोका, इस प्रकार अल्पसंख्यक वाहक इंजेक्शन को नगण्य मात्रा में कम कर दिया। डायोड को एक ही डाई पर भी एकीकृत किया जा सकता था, इसमें एक कॉम्पैक्ट लेआउट था, इसमें कोई अल्पसंख्यक वाहक चार्ज स्टोरेज नहीं था, और यह पारंपरिक जंक्शन डायोड से तेज़ था। उनके पेटेंट ने यह भी दिखाया कि शोट्की ट्रांजिस्टर का उपयोग डीटीएल सर्किट में कैसे किया जा सकता है और कम लागत पर शोट्की-टीटीएल जैसे संतृप्त तर्क डिजाइनों की स्विचिंग गति में सुधार किया जा सकता है।

1971 में, टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स ने शोट्की डायोड के साथ 74S TTL लॉजिक परिवार की शुरुआत की। बाद में इसे 74LS, 74AS, 74ALS, 74F TTL लॉजिक परिवारों में भी शामिल किया गया।

यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ Deboo, Gordon J.; Burrous, Clifford No (1971), Integrated Circuits and Semiconductor Devices: Theory and Application, McGraw-Hill
  2. ↑ 2.0 2.1 Baker, R. H. (1956), "Maximum Efficiency Switching Circuits", MIT Lincoln Laboratory Report TR-110, archived from the original on September 25, 2015
  3. ↑ US 3463975, Biard, James R., "Unitary Semiconductor High Speed Switching Device Utilizing a Barrier Diode", published December 31, 1964, issued August 26, 1969 


बाहरी संबंध

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