ट्रांजिस्टर

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BJT प्रतिरोधान्तरित्र पैकेजों की आकार की तुलना, बाएं से दाएं: SOT-23, से 92, से -126, टू -3

प्रतिरोधान्तरित्र एक अर्धचालक उपकरण है जिसका उपयोग विद्युत संकेतों और शक्ति को बढ़ाने या बदलने के लिए किया जाता है। प्रतिरोधान्तरित्र आधुनिक इलेक्ट्रानिकी के बुनियादी निर्माण खंडों में से एक है।[1] यह अर्धचालक स्थूल से बना होता है, आमतौर पर इलेक्ट्रॉनिक परिपथ से जुड़ने के लिए कम से कम तीन सीमावर्ती होते हैं। प्रतिरोधान्तरित्र के सीमावर्ती की एक जोड़ी पर लगाया जाने वाला वोल्टेज या धारा दूसरे जोड़े के सीमावर्ती के माध्यम से धारा को नियंत्रित करता है। क्योंकि नियंत्रित (आउटपुट) शक्ति नियंत्रण (इनपुट) शक्ति से अधिक हो सकती है, प्रतिरोधान्तरित्र संकेत को बढ़ा सकता है। कुछ प्रतिरोधान्तरित्र व्यक्तिगत रूप से कोष्ठित किए जाते हैं, लेकिन कई और एकीकृत परिपथ में सन्निहित पाए जाते हैं।

ऑस्ट्रो-हंगेरियन भौतिक विज्ञानी जूलियस एडगर लिलियनफेल्ड ने 1926 में क्षेत्र-प्रभाव प्रतिरोधान्तरित्र (FET) की अवधारणा का प्रस्ताव रखा था, लेकिन उस समय वास्तव में कार्यशील उपकरण का निर्माण संभव नहीं था।[2] बिंदु-संपर्क प्रतिरोधान्तरित्र पहला काम करने वाला उपकरण  था जिसका आविष्कार अमेरिकी भौतिकविदों जॉन बार्डीन और वाल्टर ब्रैटन ने 1947 में बेल लैब्स में विलियम शॉक्ले के तहत काम करते हुए किया था। तीनों ने अपनी उपलब्धि के लिए भौतिकी में 1956 का नोबेल पुरस्कार साझा किया था।[3] प्रतिरोधान्तरित्र का सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला प्रकार मेटल-ऑक्साइड-सेमिकंडक्टर फील्ड-इफेक्ट प्रतिरोधान्तरित्र (मॉसफेट) है, जिसका आविष्कार 1959 में बेल लैब्स में मोहम्मद अटला और डावन काहंग द्वारा किया गया था।[4][5][6]प्रतिरोधान्तरित्र ने इलेक्ट्रॉनिक के क्षेत्र में क्रांति ला दी, और अन्य चीजों के अलावा छोटे और सस्ते आकाशवानी, परिगणक और संगणक के लिए मार्ग प्रशस्त किया था।

अधिकांश प्रतिरोधान्तरित्र बहुत शुद्ध सिलिकॉन से और कुछ जर्मेनियम बने होते हैं, लेकिन कुछ अर्धचालक पदार्थों का कभी-कभी उपयोग किया जाता है। एक क्षेत्र-प्रभाव प्रतिरोधान्तरित्र में केवल एक प्रकार का चार्ज वाहक हो सकता है, या द्विध्रुवीय जंक्शन प्रतिरोधान्तरित्र उपकरणों में दो प्रकार के चार्ज वाहक हो सकते हैं। निर्वात नली की तुलना में, प्रतिरोधान्तरित्र आमतौर पर छोटे होते हैं और उन्हें संचालित करने के लिए कम शक्ति की आवश्यकता होती है। कुछ निर्वात नली में प्रतिरोधान्तरित्र पर बहुत अधिक प्रचालन आवृत्तियों या उच्च प्रचालन वोल्टेज पर फायदे होते हैं। कई निर्माताओं द्वारा मानकीकृत विनिर्देशों के लिए कई प्रकार के प्रतिरोधान्तरित्र बनाए जाते हैं।

इतिहास

जूलियस एडगर लिलिएनफेल्ड ने 1925 में एक फील्ड-इफेक्ट प्रतिरोधान्तरित्र की अवधारणा का प्रस्ताव रखा।

1907 में थर्मिओनिक ट्रायोड निर्वात नली का आविष्कार किया गया, इसने प्रवर्धित आकाशवानी तकनीक और लंबी दूरी की दूरभाषण को सक्षम किया था। हालाँकि, ट्रायोड एक नाजुक उपकरण था जिसने पर्याप्त मात्रा में बिजली की खपत की थी। 1909 में, भौतिक विज्ञानी विलियम एक्ल्स ने क्रिस्टल डायोड दोलक की खोज की थी।[7] ऑस्ट्रो-हंगेरियन भौतिक विज्ञानी जूलियस एडगर लिलियनफेल्ड ने 1925 में कनाडा में क्षेत्र-प्रभाव प्रतिरोधान्तरित्र (FET) के लिए एक स्वीकृत दायर किया,[8] जिसका उद्देश्य ट्रायोड के लिए एक ठोस-राज्य प्रतिस्थापन होना था। लिलिएनफेल्ड ने भी संयुक्त राज्य अमेरिका में[9][10] और 1928 में समान एक स्वीकृत दायर किए थे।[11][12] हालांकि, लिलियनफेल्ड ने अपने उपकरणों के बारे में कोई शोध लेख प्रकाशित नहीं किया और न ही उनके स्वीकृत ने एक कार्यशील  प्रतिमान के किसी विशिष्ट उदाहरण का हवाला दिया था। चूंकि उच्च गुणवत्ता वाली अर्धचालक सामग्री का उत्पादन अभी भी दशकों दूर था, लिलियनफेल्ड के ठोस-राज्य प्रवर्धक विचारों को 1920 और 1930 के दशक में व्यावहारिक उपयोग नहीं मिला होगा, भले ही ऐसा उपकरण बनाया गया हो।[13] 1934 में, जर्मन आविष्कारक आस्कर हैल ने यूरोप में इसी तरह के उपकरण का एक स्वीकृत कराया था।[14]

द्विध्रुवी प्रतिरोधान्तरित्र

1948 में बेल लैब्स में जॉन बार्डीन, विलियम शॉक्ले और वाल्टर ब्रेटन। बार्डेन और ब्रेटन ने 1947 में पॉइंट-कॉन्टैक्ट प्रतिरोधान्तरित्र और शॉक्ले द बिपोलर जंक्शन प्रतिरोधान्तरित्र 1948 में आविष्कार किया।
पहले काम करने वाले प्रतिरोधान्तरित्र की प्रतिकृति, एक बिंदु-संपर्क प्रतिरोधान्तरित्र का आविष्कार 1947 में किया गया था

17 नवंबर, 1947 से 23 दिसंबर, 1947 तक, न्यू जर्सी के मरे हिल में एटी एंड टी की बेल लैब्स में जॉन बार्डीन और वाल्टर ब्रेटन ने प्रयोग किए और देखा कि जब जर्मेनियम के स्फटिक पर दो गोल्ड पॉइंट कॉन्टैक्ट्स लगाए गए थे, तो सिग्नल इनपुट से अधिक आउटपुट पावर के साथ उत्पन्न हुआ था।[15] ठोस अवस्था भौतिक समूह के नेता विलियम शॉक्ले ने इसमें क्षमता देखी, और अगले कुछ महीनों में अर्धचालकों के ज्ञान का विस्तार करने के लिए काम किया था। प्रतिरोधान्तरित्र शब्द को जॉन आर. पियर्स द्वारा  पार प्रतिरोध शब्द के संकुचन के रूप में गढ़ा गया था।[16][17][18]लिलियन हॉडेसन और विकी डाइच के अनुसार, शॉक्ले ने प्रस्तावित किया था कि बेल लैब्स का प्रतिरोधान्तरित्र के लिए पहला एकस्वीकृत क्षेत्र प्रभाव पर आधारित होना चाहिए और उन्हें आविष्कारक के रूप में नामित किया जाना चाहिए। लिलियनफेल्ड के एकस्वीकृत का पता लगाने के बाद, जो वर्षों पहले अस्पष्टता में चला गया था, बेल लैब्स के वकीलों ने शॉक्ले के प्रस्ताव के खिलाफ सलाह दी क्योंकि क्षेत्र-प्रभाव प्रतिरोधान्तरित्र (FET) का विचार जो "ग्रिड" के रूप में विद्युत क्षेत्र का उपयोग करता था, नया नहीं था।[13]इस उपलब्धि की स्वीकृति में, शॉक्ले, बारडीन और ब्रेटन को संयुक्त रूप से "अर्धचालकों पर उनके शोध और प्रतिरोधान्तरित्र प्रभाव की खोज" के लिए भौतिकी में 1956 का नोबेल पुरस्कार दिया गया था।[19][20]

शॉक्ले की शोध टीम ने प्रारम्भ में अर्धचालक की चालकता को संशोधित करने की कोशिश करके क्षेत्र-प्रभाव प्रतिरोधान्तरित्र (FET) बनाने का प्रयास किया, लेकिन असफल रहा, मुख्य रूप से सतह राज्यों, लटकने वाले बंधन, और जर्मेनियम और तांबा यौगिक सामग्री के साथ समस्याओं के कारण असफल रहा था। काम करने वाले FET के निर्माण में उनकी विफलता के पीछे के रहस्यमय कारणों को समझने की कोशिश में, इसने उन्हें द्विध्रुवी बिंदु-संपर्क और जंक्शन प्रतिरोधान्तरित्र का आविष्कार करने के लिए प्रेरित किया था।[21][22]

1950 में हर्बर्ट मटारे। उन्होंने स्वतंत्र रूप से जून 1948 में एक बिंदु-संपर्क प्रतिरोधान्तरित्र का आविष्कार किया।

1948 में, बिंदु-संपर्क प्रतिरोधान्तरित्र का स्वतंत्र रूप से जर्मन भौतिकविदों हर्बर्ट मातरे और हेनरिक वेलकर द्वारा आविष्कार किया गया था, जबकि वे पेरिस में स्थित एक वेस्टिंगहाउस सहायक कंपनी कॉम्पैनी डेस फ्रीन्स एट साइनाक्स वेस्टिंगहाउस में काम कर रहे थे। मातरे को द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान जर्मन रडार प्रयास में सिलिकॉन और जर्मेनियम से स्फटिक परिशोधक विकसित करने का पिछला अनुभव था। इस ज्ञान का उपयोग करते हुए, उन्होंने 1947 में "हस्तक्षेप" की घटना पर शोध करना शुरू किया था। जून 1948 तक, बिंदु-संपर्कों के माध्यम से बहने वाली धाराओं को देखते हुए, मातरे ने वेल्कर द्वारा उत्पादित जर्मेनियम के नमूनों का उपयोग करके लगातार परिणाम उत्पन्न किए, जैसा कि बार्डीन और ब्रैटैन ने दिसंबर 1947 में पहले ही पूरा किया था। यह महसूस करते हुए कि बेल लैब्स के वैज्ञानिकों ने उनसे पहले ही प्रतिरोधान्तरित्र का आविष्कार कर लिया था, कंपनी फ्रांस के टेलीफोन नेटवर्क में प्रवर्धित उपयोग के लिए इसके "संक्रमण" को उत्पादन में लाने के लिए दौड़ पड़ी और 13 अगस्त, 1948 को अपना पहला प्रतिरोधान्तरित्र एकस्वीकृत आवेदन दायर किया था।[23][24][25]

पहले द्विध्रुवी जंक्शन प्रतिरोधान्तरित्र का आविष्कार बेल लैब्स के विलियम शॉक्ले द्वारा किया गया था, जिसने 26 जून, 1948 को एकस्वीकृत (2,569,347) के लिए आवेदन किया था। 12 अप्रैल, 1950 को, बेल लैब्स केमिस्ट गॉर्डन टील और मॉर्गन स्पार्क्स ने सफलतापूर्वक एक कामकाजी द्विध्रुवी एनपीएन एम्पलीफाइंग जर्मेनियम प्रतिरोधान्तरित्र का उत्पादन किया था। बेल लैब्स ने 4 जुलाई 1951 को एक प्रेस विज्ञप्ति में इस नए "सैंडविच" प्रतिरोधान्तरित्र की खोज की घोषणा की थी।[26][27]

पहला उच्च-आवृत्ति प्रतिरोधान्तरित्र 1953 में फिल्को द्वारा विकसित सतह-अवरोध जर्मेनियम प्रतिरोधान्तरित्रथा, जो 60 मेगाहर्ट्ज तक की आवृत्तियों पर काम करने में सक्षम था।[28] इन्हें इंडियम (III) सल्फेट के जेट के साथ दोनों तरफ से N-टाइप जर्मेनियम बेस में नक़्क़ाशी करके बनाया गया था, जब तक कि यह एक इंच मोटी का कुछ दस-हज़ारवां हिस्सा न हो। ईण्डीयुम इलेक्ट्रोप्लेटेड डिप्रेशन में कलेक्टर और एमिटर का गठन किया था।[29][30]

एटी एंड टी (AT&T) ने पहली बार 1953 में नंबर 4ए टोल क्रॉसबार स्विचिंग प्रणाली के परिपथ में दूरसंचार उपकरण में प्रतिरोधान्तरित्र का इस्तेमाल किया, ताकि अनुवादी कार्ड पर कूटबद्‍ध क्रम जानकारी से ट्रंक परिपथ का चयन किया जा सके। वेस्टर्न इलेक्ट्रिक नंबर 3A प्रकाश प्रतिरोधान्तरित्र छिद्रित धातु कार्ड से यांत्रिक संकेतन को पढ़ता है।

पहला "प्रतिमान " (प्रोटोटाइप) पॉकेट प्रतिरोधान्तरित्र रेडियो इंटरमेटॉल (1952 में हर्बर्ट मातरे द्वारा स्थापित एक कंपनी) द्वारा 29 अगस्त, 1953 और 6 सितंबर, 1953 के बीच इंटरनेशनेल फनकॉसस्टेलुंग डसेलडोर्फ में दिखाया गया था।[31][32] पहला " प्रस्तुतिकरण" पॉकेट प्रतिरोधान्तरित्र रेडियो रीजेंसी टीआर -1 था, जिसे अक्टूबर 1954 में जारी किया गया था।[20]औद्योगिक विकास इंजीनियरिंग एसोसिएट्स के रीजेंसी डिवीजन, आई डी ई ए  के बीच एक संयुक्त उद्यम के रूप में निर्मित और डलास टेक्सास के टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स, टी आर -1 का निर्माण इंडियानापोलिस, इंडियाना में किया गया था। यह लगभग पॉकेट-आकार का रेडियो था जिसमें 4 प्रतिरोधान्तरित्र और एक जर्मेनियम डायोड था। औद्योगिक प्रारुप को पेंटर, टीग और पीटरटिल की शिकागो फर्म को आउटसोर्स किया गया था। इसे प्रारम्भ में छह अलग-अलग रंगों में से एक में जारी किया गया था काला, हाथीदांत, मंदारिन लाल, बादल ग्रे, महोगनी और जैतून हरा। अन्य रंग शीघ्र ही अनुसरण करने वाले थे।[33][34][35]

पहला "उत्पादन" ऑल-प्रतिरोधान्तरित्रर कार रेडियो क्रिसलर और फिलको कॉरपोरेशन द्वारा विकसित किया गया था और इसकी घोषणा वॉल स्ट्रीट जर्नल के 28 अप्रैल, 1955 के संस्करण में की गई थी। क्रिसलर ने ऑल-प्रतिरोधान्तरित्र कार रेडियो, मोपर मॉडल 914HR, 1956 के क्रिसलर और इंपीरियल कारों की अपनी नई लाइन के लिए 1955 में आरम्भ होने वाले विकल्प के रूप में उपलब्ध कराया था, जो पहली बार 21 अक्टूबर, 1955 को नामाधिकार प्रदर्शन कक्ष के फर्श पर पहुंचा था।[36][37][38]

सोनी टीआर-63, 1957 में जारी किया गया, पहला बड़े पैमाने पर उत्पादित प्रतिरोधान्तरित्र रेडियो था, जिसने प्रतिरोधान्तरित्र रेडियो के बड़े पैमाने पर बाजार में प्रवेश किया था।[39]TR-63 ने 1960 के दशक के मध्य तक दुनिया भर में 70 लाख यूनिट्स की बिक्री आरम्भ कर दी थी।[40]प्रतिरोधान्तरित्र रेडियो के साथ सोनी की सफलता ने 1950 के दशक के अंत में प्रतिरोधान्तरित्र को वैक्यूम ट्यूबों को प्रमुख इलेक्ट्रॉनिक तकनीक के रूप में बदल दिया गया था।[41]

पहला काम करने वाला सिलिकॉन प्रतिरोधान्तरित्र 26 जनवरी, 1954 को मॉरिस टैनबाम द्वारा बेल लैब्स में विकसित किया गया था। पहला वाणिज्यिक सिलिकॉन प्रतिरोधान्तरित्र 1954 में टेक्सास उपकरणों द्वारा निर्मित किया गया था। यह गॉर्डन टील का काम था, जो उच्च शुद्धता के बढ़ते स्फ़टिक के विशेषज्ञ थे, जिन्होंने पहले बेल लैब्स में काम किया था।[42][43][44]

क्षेत्र-प्रभाव प्रतिरोधान्तरित्र (FET)

क्षेत्र-प्रभाव प्रतिरोधान्तरित्र (FET) का मूल सिद्धांत पहली बार ऑस्ट्रियाई भौतिक विज्ञानी जूलियस एडगर लिलियनफेल्ड द्वारा 1926 में प्रस्तावित किया गया था, जब उन्होंने एमईएसFET के समान उपकरण के लिए एकस्वीकृत दायर किया था और 1928 में जब उन्होंने इंसुलेटेड-गेटक्षेत्र-प्रभाव प्रतिरोधान्तरित्र के लिए एकस्वीकृत दायर किया था। [45][46] FET अवधारणा को बाद में 1930 के दशक में जर्मन इंजीनियर ओस्कर हेइल द्वारा और 1940 के दशक में विलियम शॉक्ले द्वारा भी दिया गया था।

1945 में जेफेट को हेनरिक वेल्कर द्वारा एकस्वीकृत कराया गया था।[47] 1952 में जेFET पर शॉक्ले के सैद्धांतिक उपचार के बाद, जॉर्ज सी डेसी और इयान एम रॉस द्वारा 1953 में एक कार्यशील व्यावहारिक जेFET बनाया गया था।[48]

1948 में बार्डीन ने MOSFET के पूर्वज का एकस्वीकृत कराया, एक इंसुलेटेड-गेटFET जिसमें एक उलटा परत होता है। बारडीन के पेटेंट के साथ-साथ व्युत्क्रम परत की अवधारणा आज सीएमओएस तकनीक का आधार बनती है।[49]


MOSFET (मॉस प्रतिरोधान्तरित्र)

File:Dawon Kahng.jpg
मोहम्मद अटाला (बाएं) और डॉन कहंग (दाएं) ने 1959 में बेल लैब्स में एमओएसएफईटी (एमओएस ट्रांजिस्टर) का आविष्कार किया।

अर्धचालक कंपनियों ने प्रारम्भ में अर्धचालक उद्योग के प्रारंभिक वर्षों में जंक्शन प्रतिरोधान्तरित्र पर ध्यान केंद्रित किया था। जंक्शन प्रतिरोधान्तरित्र अपेक्षाकृत भारी उपकरण था जिसका बड़े पैमाने पर उत्पादन करना मुश्किल था, और, इसे कई विशिष्ट अनुप्रयोगों तक सीमित कर दिया था। क्षेत्र-प्रभाव प्रतिरोधान्तरित्र (FET) को जंक्शन प्रतिरोधान्तरित्र के संभावित विकल्प के रूप में सिद्धांतित किया गया था, लेकिन शोधकर्ताओं को प्रांरम्भ में FET को ठीक से काम करने के लिए नहीं मिला, मुख्य रूप से परेशानी सतह राज्य बाधा के कारण जो बाहरी विद्युत क्षेत्र को सामग्री में प्रवेश करने से रोकता था।[50]

1950 के दशक में, मिस्र के इंजीनियर मोहम्मद अटाला ने बेल लैब्स में सिलिकॉन अर्धचालक की सतह के गुणों की जांच की, जहां उन्होंने अर्धचालक उपकरण रचना की एक नई विधि का प्रस्ताव दिया, जिसमें सिलिकॉन ऑक्साइड की एक रोधक परत के साथ सिलिकन पटलिका विलेपन की गई ताकि बिजली विश्वसनीय रूप से संचालन में प्रवेश कर सकता है। नीचे सिलिकॉन, सतह पर काबू पाने में कहा गया है कि बिजली को अर्धचालक परत तक पहुंचने से रोकता है। इसे सतही निष्क्रियता के रूप में जाना जाता है, एक ऐसी विधि जो अर्धचालक उद्योग के लिए महत्वपूर्ण हो गई क्योंकि बाद में इसने सिलिकॉन एकीकृत परिपथों के बड़े पैमाने पर उत्पादन को संभव बनाया गया था।[51][52] उन्होंने 1957 में अपने निष्कर्ष प्रस्तुत किए थे।[53] अपनी सतह पास होने की विधि पर निर्माण, उन्होंने धातु -ऑक्साइड -अर्धचालक (एमओएस) प्रक्रिया विकसित की थी।[51]उन्होंने प्रस्तावित किया कि एमओएस (MOS) प्रक्रिया का उपयोग पहले काम करने वाले सिलिकॉन फेट का निर्माण करने के लिए किया जा सकता है, जिसे उन्होंने अपने कोरियाई सहयोगी डावन काहंग की मदद से निर्माण करना प्रांरम्भ किया था।[51]

मेटल-ऑक्साइड-अर्धचालक क्षेत्र-प्रभाव प्रतिरोधान्तरित्र ( MOSFET), या मॉस प्रतिरोधान्तरित्र, का आविष्कार मोहम्मद अटाला और डॉन कहंग ने 1959 में किया था।[4][5] MOSFET पहला सही मायने में सघन प्रतिरोधान्तरित्र था जिसे छोटा किया जा सकता था और व्यापक उपयोग के लिए बड़े पैमाने पर उत्पादित किया जा सकता था।[50]एक स्व-संरेखित सीएमओएस प्रक्रिया में, एक प्रतिरोधान्तरित्र का निर्माण होता है जहां गेट परत (पॉलीसिलिकॉन या धातु) एक प्रसार परत को पार करती है।[54]: p.1 (see Fig. 1.1)  इसकी उच्च मापनीयता,[55] और द्विध्रुवीय जंक्शन प्रतिरोधान्तरित्र की तुलना में बहुत कम बिजली की खपत और उच्च घनत्व के साथ,[56] MOSFET ने उच्च-घनत्व एकीकृत परिपथ का निर्माण करना संभव बना दिया, [6] एकल आईसी. में 10,000 से अधिक प्रतिरोधान्तरित्र के एकीकरण की अनुमति दी थी।[57]

सीएमओएस (पूरक मॉस) का आविष्कार 1963 में फेयरचाइल्ड अर्धचालक में चिह-तांग साह और फ्रैंक वानलास द्वारा किया गया था।[58] एक फ्लोटिंग-गेट MOSFET की पहली रिपोर्ट 1967 में डॉन कांग और साइमन सेज़ द्वारा बनाई गई थी।[59] डबल-गेट MOSFET का पहली बार 1984 में इलेक्ट्रोटेक्निकल लेबोरेटरी के शोधकर्ता तोशीहिरो सेकिगावा और युताका हयाशी द्वारा प्रदर्शित किया गया था।[60][61] फिनफेट (फिन क्षेत्र-प्रभाव प्रतिरोधान्तरित्र), एक प्रकार का 3D नॉन-प्लानर मल्टी-गेट MOSFET, जिसकी उत्पत्ति 1989 में हिताची सेंट्रल रिसर्च लेबोरेटरी में दीघ हिसामोटो और उनकी टीम के शोध से हुई थी। [62][63]

महत्व

प्रतिरोधान्तरित्र व्यावहारिक रूप से सभी आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स में प्रमुख सक्रिय घटक हैं। इस प्रकार कई लोग प्रतिरोधान्तरित्र को 20 वीं शताब्दी के सबसे महान आविष्कारों में से एक मानते हैं।[64]

बेल लैब्स में पहले प्रतिरोधान्तरित्र के आविष्कार को 2009 में आई ईईई (IEEE) माइलस्टोन नाम दिया गया था। [65]आई ईईई (IEEE) मील के पत्थर की सूची में 1948 में जंक्शन प्रतिरोधान्तरित्र और 1959 में MOSFET के आविष्कार भी शामिल हैं।[66]

MOSFET (मेटल-ऑक्साइड-सेमिकंडक्टर फील्ड-इफेक्ट प्रतिरोधान्तरित्र), जिसे मॉस प्रतिरोधान्तरित्र के रूप में भी जाना जाता है, अब तक सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला प्रतिरोधान्तरित्र है, जिसका उपयोग संगणक और  इलेक्ट्रानिकी [52]से लेकर संचार प्रौद्योगिकी जैसे स्मार्टफोन में किया जाता है।[67] MOSFET (मेटल-ऑक्साइड-सेमिकंडक्टर फील्ड-इफेक्ट प्रतिरोधान्तरित्र) को सबसे महत्वपूर्ण प्रतिरोधान्तरित्र माना जाता है,[68] संभवतः इलेक्ट्रानिकी में सबसे महत्वपूर्ण आविष्कार,[69] और आधुनिक इलेक्ट्रानिकी का जन्म माना जाता है।[70] एमओएस प्रतिरोधान्तरित्र 20वीं सदी के उत्तरार्ध से आधुनिक अंकीय इलेक्ट्रानिकी का मूलभूत निर्माण खंड रहा है, जिसने अंकीय युग का मार्ग प्रशस्त किया है।[71]यूएस एकस्वीकृत और ट्रेडमार्क कार्यालय ने इसे "एक अभूतपूर्व आविष्कार कहा जिसने दुनिया भर में जीवन और संस्कृति को बदल दिया" है।[67]आज के समाज में इसका महत्व अत्यधिक स्वचालित प्रक्रिया (अर्धचालक प्रणाली  संरचना) का उपयोग करके बड़े पैमाने पर उत्पादित होने की क्षमता पर निर्भर करता है जो आश्चर्यजनक रूप से कम प्रति प्रतिरोधान्तरित्र लागत प्राप्त करता है। MOSFET 2018 तक निर्मित 13 से अधिक सेक्सटिलियन के साथ अब तक की सबसे अधिक उत्पादित कृत्रिम वस्तुएं हैं।[72]

हालांकि कई उद्योग हर साल एक अरब से अधिक व्यक्तिगत रूप से पैक (असतत के रूप में जाना जाता है) एमओएस प्रतिरोधान्तरित्र का उत्पादन करती हैं,[73] प्रतिरोधान्तरित्र का विशाल बहुमत अब डायोड के साथ एकीकृत परिपथ (अक्सर आईसी, माइक्रोचिप्स या बस चिप्स के लिए छोटा), पूर्ण इलेक्ट्रॉनिक परिपथ का उत्पादन करने के लिए प्रतिरोधक, कैपेसिटर और अन्य इलेक्ट्रॉनिक घटक में उत्पादित किया जाता है। एक लॉजिक गेट में लगभग बीस प्रतिरोधान्तरित्र होते हैं जबकि एक उन्नत सूक्ष्मप्रक्रमक, 2021 तक, 39 बिलियन प्रतिरोधान्तरित्र ( MOSFET) का उपयोग कर सकता है।[74]

प्रतिरोधान्तरित्र की कम लागत, सुनम्यता और विश्वसनीयता ने इसे एक सर्वव्यापी उपकरण बना दिया है। प्रतिरोधान्तरित्रित मेक्ट्रोनिक परिपथ ने उपकरणों और मशीनरी को नियंत्रित करने में विद्युत यांत्रिक उपकरणों को बदल दिया है। मानक सूक्ष्म नियंत्रक का उपयोग करना अक्सर आसान और सस्ता होता है और उसी प्रकार्य को नियंत्रित करने के लिए एक समान यांत्रिक प्रणाली को अभिकल्पना करने की तुलना में नियंत्रण कार्य करने के लिए अभिकलित्र क्रमादेश लिखना होता है

सरलीकृत ऑपरेशन

एक डार्लिंगटन प्रतिरोधान्तरित्र ने खोला ताकि वास्तविक प्रतिरोधान्तरित्र चिप (छोटा वर्ग) अंदर देखा जा सके।एक डार्लिंगटन प्रतिरोधान्तरित्र एक ही चिप पर प्रभावी रूप से दो प्रतिरोधान्तरित्र है।एक प्रतिरोधान्तरित्र दूसरे की तुलना में बहुत बड़ा है, लेकिन दोनों बड़े पैमाने पर एकीकरण में प्रतिरोधान्तरित्र की तुलना में बड़े हैं क्योंकि यह विशेष उदाहरण बिजली अनुप्रयोगों के लिए है।
एन -पी -एन द्विध्रुवी प्रतिरोधान्तरित्र के लेबल दिखाने के लिए एक साधारण परिपथ आरेख

प्रतिरोधान्तरित्र अपने सीमावर्ती की एक जोड़ी के बीच लगाए गए छोटे संकेत का उपयोग सीमावर्ती के दूसरे जोड़े पर एक बहुत बड़े संकेत को नियंत्रित करने के लिए कर सकता है। इस विशेषता को लाभ कहा जाता है। यह मजबूत प्रक्षेपण संकेत, वोल्टेज या प्रवाह उत्पन्न कर सकता है, जो कमजोर निविष्ट संकेत के समानुपाती होता है और इस प्रकार, यह एक प्रवर्धक के रूप में कार्य कर सकता है। वैकल्पिक रूप से, प्रतिरोधान्तरित्र का उपयोग विद्युत रूप से नियंत्रित स्विच के रूप में परिपथ में चालू या बंद करने के लिए किया जा सकता है, जहां वर्तमान की मात्रा अन्य परिपथ तत्वों द्वारा निर्धारित की जाती है।[75]

दो प्रकार के प्रतिरोधान्तरित्र होते हैं, जिनमें परिपथ में उनका उपयोग करने के तरीके में थोड़ा अंतर होता है। द्विध्रुवीय प्रतिरोधान्तरित्र में आधार, संग्राही और उत्सर्जक लेबल वाले परिपथ होते हैं। आधार परिपथ पर छोटा प्रवाह (जो कि आधार और उत्सर्जक के बीच बह रहा है) संग्राही और उत्सर्जक सीमावर्ती के बीच बहुत बड़े धारा को नियंत्रित या स्विच कर सकता है। क्षेत्र-प्रभाव प्रतिरोधान्तरित्र (FET) के लिए, सीमावर्ती को गेट, स्रोत और अपवाहिका लेबल किया जाता है, और गेट पर वोल्टेज स्रोत और अपवाहिका के बीच धारा को नियंत्रित कर सकता है।

छवि, परिपथ में एक विशिष्ट द्विध्रुवी प्रतिरोधान्तरित्र का प्रतिनिधित्व करती है। धारा के आधार पर उत्सर्जक और संग्राही सीमावर्ती के बीच एक चार्ज प्रवाह होता है। क्योंकि आंतरिक रूप से आधार और उत्सर्जक संपर्क एक अर्धचालक डायोड की तरह व्यवहार करते हैं, आधार और उत्सर्जक के बीच वोल्टता पात विकसित होता है जबकि आधार धारा मौजूद होता है। इस वोल्टेज की मात्रा उस सामग्री पर निर्भर करती है जिस पर प्रतिरोधान्तरित्र बनाया जाता है और इसे वी इन (वीबीेई ) के रूप में संदर्भित किया जाता है।[76]

प्रतिरोधान्तरित्र एक स्विच के रूप में

BJT एक इलेक्ट्रॉनिक स्विच के रूप में उपयोग किया जाता है, ग्राउंड-एमिटर कॉन्फ़िगरेशन में

प्रतिरोधान्तरित्र को आमतौर पर अंकीय परिपथ में इलेक्ट्रॉनिक स्विच के रूप में उपयोग किया जाता है, जो या तो चालू या बंद स्थिति में हो सकता हैl दोनों उच्च-शक्ति अनुप्रयोगों जैसे स्विच-मोड बिजली की आपूर्ति और कम-शक्ति अनुप्रयोगों जैसे लॉजिक गेट्स के लिए उपयोग किये जाते है। इस अनुप्रयोगके लिए महत्वपूर्ण मापदण्ड में वर्तमान स्विच, वोल्टेज नियंत्रित, और स्विचिंग गति शामिल है, जो वृद्धि और गिरावट के समय की विशेषता है।[76]

स्विचिंग परिपथ में, लक्ष्य जितना संभव हो, अनुकरण करना है, आदर्श स्विच जिसमें खुले परिपथ के गुण बंद होने पर, शॉर्ट परिपथ चालू होने पर, और दोनों स्तिथि के बीच एक तात्कालिक परिवर्तन होता है। मापदंडों को इस तरह चुना जाता है कि "ऑफ" प्रक्षेपण रिसाव धाराओं तक सीमित है जो कनेक्टेड परिपथिकी को प्रभावित करने के लिए बहुत छोटा है, "ऑन" अवस्था में प्रतिरोधान्तरित्र का प्रतिरोध परिपथिकी को प्रभावित करने के लिए बहुत छोटा है, और दोनों स्तिथि के बीच परिवर्तन काफी तेज है हानिकारक प्रभाव नहीं होता है।[76]

भूसंपर्कित उत्सर्जक प्रतिरोधान्तरित्र परिपथ में, जैसे लाइट-स्विच परिपथ दिखाया गया है, जैसे आधार वोल्टेज बढ़ता है, उत्सर्जक और संग्राही धाराएं तेजी से बढ़ती हैं। संग्राही से उत्सर्जक तक प्रतिरोध कम होने के कारण संग्राही वोल्टेज गिरता है। यदि संग्राही और उत्सर्जक के बीच वोल्टेज अंतर शून्य (या शून्य के करीब) था, तो संग्राही वर्तमान केवल लोड प्रतिरोध (प्रकाश बल्ब) और आपूर्ति वोल्टेज द्वारा सीमित होता है। इसे संतृप्ति कहा जाता है क्योंकि धारा संग्राही से उत्सर्जक की ओर स्वतंत्र रूप से प्रवाहित होती है। संतृप्त होने पर, स्विच चालू कहा जाता है।[77]

अनुप्रयोगों को स्विच करने के लिए द्विध्रुवी प्रतिरोधान्तरित्र के उपयोग के लिए प्रतिरोधान्तरित्र को पूर्वाग्रह करने की आवश्यकता होती है ताकि वह बंद स्तिथि और संतृप्ति क्षेत्र में अपने अंतक क्षेत्र के बीच संचालित हो, इसके लिए पर्याप्त आधार ड्राइव प्रवाह की आवश्यकता होती है। जैसा कि प्रतिरोधान्तरित्र वर्तमान लाभ प्रदान करता है, यह संग्राही में अपेक्षाकृत बड़े प्रवाह के स्विचिंग को आधार सीमावर्ती में बहुत छोटे धारा द्वारा स्विच करने की सुविधा देता है। इन धाराओं का अनुपात प्रतिरोधान्तरित्र के प्रकार के आधार पर भिन्न होता है, और यहां तक कि एक विशेष प्रकार के लिए, संग्राही वर्तमान के आधार पर भिन्न होता है। प्रकाश-स्विच परिपथ के उदाहरण में, जैसा कि दिखाया गया है, प्रतिरोधान्तरित्र को संतृप्त करने के लिए पर्याप्त आधार वर्तमान प्रदान करने के लिए रोकनेवाला को चुना जाता है।[76]आधार प्रतिरोधक मान की गणना आपूर्ति वोल्टेज, प्रतिरोधान्तरित्र C-E जंक्शन वोल्टता पात, संग्राही धारा और प्रवर्धन गुणक बीटा से की जाती है।[78]

प्रतिरोधान्तरित्र एक प्रवर्धक के रूप में

एम्पलीफायर परिपथ, वोल्टेज-डिवाइडर पूर्वाग्रह परिपथ के साथ सामान्य-एमिटर कॉन्फ़िगरेशन

उभयनिष्ठ उत्सर्जक प्रवर्धक को अभिकल्पना किया गया है ताकि वोल्टेज ( Vin ) में एक छोटा सा परिवर्तन प्रतिरोधान्तरित्र के आधार के माध्यम से छोटे प्रवाह को बदल दे, जिसका वर्तमान प्रवर्धन परिपथ के गुणों के साथ संयुक्त होता है, जिसका अर्थ है कि Vin में छोटे दोलन से Vout में बड़े बदलाव होते हैं।[76]

एकल प्रतिरोधान्तरित्र प्रवर्धक के विभिन्न विन्यास संभव हैं, कुछ वर्तमान लाभ, वोल्टेज लाभ, और कुछ दोनों प्रदान करते है।

भ्रमणिश्रावित्र से लेकर टीवी तक, बड़ी संख्या में उत्पादों में ध्वनि प्रजनन, रेडियो प्रसारण और संकेत संसाधन के लिए प्रवर्धक शामिल हैं। पहले असतत-प्रतिरोधान्तरित्र श्रव्य प्रवर्धक ने मुश्किल से कुछ सौ मिलीवाट की आपूर्ति की, लेकिन बिजली और श्रव्य निष्ठा धीरे-धीरे बढ़ गई क्योंकि बेहतर प्रतिरोधान्तरित्र उपलब्ध हो गए और प्रवर्धक शिल्प ज्ञान विकसित हुआ था।[76]

कुछ सौ वाट तक के आधुनिक प्रतिरोधान्तरित्र श्रव्य प्रवर्धक आम और अपेक्षाकृत सस्ते हैं।

निर्वात नली के साथ तुलना

प्रतिरोधान्तरित्र विकसित होने से पहले, निर्वात (इलेक्ट्रॉन) नली (या यूके में "थर्मिओनिक वाल्व" या सिर्फ "वाल्व") इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में मुख्य सक्रिय घटक थे।

लाभ

अधिकांश अनुप्रयोगों में प्रतिरोधान्तरित्र को निर्वात नली को बदलने की अनुमति देने वाले प्रमुख लाभ हैं:

  • कोई कैथोड तापिक नहीं (जो नलिका की विशेषता नारंगी चमक पैदा करता है), बिजली की खपत को कम करता है, नलिका तापिक वार्म-अप के रूप में देरी को समाप्त करता है, और कैथोड विषाक्तता और कमी से प्रतिरक्षा करता है।
  • बहुत छोटा आकार और वजन, उपकरण आकार को कम करना।
  • एकल एकीकृत परिपथ के रूप में बड़ी संख्या में अत्यंत छोटे प्रतिरोधान्तरित्र का निर्माण किया जा सकता है।
  • केवल कुछ कोशिकाओं की बैटरी के साथ संगत कम प्रचालन वोल्टता।
  • अधिक ऊर्जा दक्षता वाले परिपथ आमतौर पर संभव होते हैं। विशेष रूप से कम-शक्ति अनुप्रयोगों (उदाहरण के लिए, वोल्टेज प्रवर्धन) के लिए, ऊर्जा की खपत नलिका की तुलना में बहुत कम हो सकती है।
  • पूरक उपकरण उपलब्ध हैं, पूरक सहित अभिकल्पना लचीलापन प्रदान करते हैं
  • यांत्रिक झटके और कंपन के प्रति बहुत कम संवेदनशीलता, शारीरिक कठोरता प्रदान करना और झटके से प्रेरित नकली संकेतों को वस्तुतः समाप्त करना (उदाहरण के लिए, ऑडियो अनुप्रयोगों में माइक्रोफ़ोनिक्स)।
  • एक कांच के लिफाफे के टूटने, रिसाव, गैस निष्क्रमण और अन्य प्रकृति क्षति के लिए अतिसंवेदनशील नहीं है।

सीमाएँ

प्रतिरोधान्तरित्र की निम्नलिखित सीमाएँ हो सकती हैं:

  • उनके पास निर्वात नलिका के निर्वात द्वारा वहन की जाने वाली उच्च इलेक्ट्रॉन गतिशीलता का अभाव है, जो उच्च-शक्ति, उच्च-आवृत्ति संचालन के लिए वांछनीय है - जैसे कि कुछ ओवर-द-एयर  दूरदर्शन प्रेषित्र में उपयोग किया जाता है और यात्रा तरंग नलिका में  प्रवर्धक के रूप में उपयोग किया जाता है।
  • प्रतिरोधान्तरित्र और अन्य ठोस अवस्था उपकरण बहुत ही संक्षिप्त विद्युत और थर्मल घटनाओं से क्षति के लिए अतिसंवेदनशील होते हैं, जिसमें हैंडलिंग में इलेक्ट्रोस्टैटिक निर्वहन भी शामिल है। निर्वात नलिका विद्युत रूप से बहुत अधिक ऊबड़-खाबड़ होते हैं।
  • वे विकिरण और ब्रह्मांडीय किरणों के प्रति संवेदनशील हैं (अंतरिक्ष यान उपकरणों के लिए विशेष विकिरण-कठोर चिप्स का उपयोग किया जाता है)।
  • ऑडियो अनुप्रयोगों में, प्रतिरोधान्तरित्र में निचले-हार्मोनिक विरूपण की कमी होती है - तथाकथित नलिका ध्वनि - जो निर्वात नलिका की विशेषता है, और कुछ द्वारा पसंद की जाती है।[79]

प्रकार

वर्गीकरण

प्रतिरोधान्तरित्र द्वारा वर्गीकृत किया जाता है,

  • संरचना: MOSFET (IGFET), BJT, JFET इंसुलेटेड-गेट द्विध्रुवी प्रतिरोधान्तरित्र (IGBT), अन्य प्रकार[which?]।
  • अर्धचालक सामग्री (डोपेंट्स):
    • मेटालोइड्स,जर्मेनियम (पहली बार 1947 में इस्तेमाल किया गया) और सिलिकॉन (पहली बार 1954 में इस्तेमाल किया गया) -इन अनाकार, पॉलीक्रिस्टलाइन और मोनोक्रिस्टलाइन रूप।
    • यौगिक गैलियम आर्सेनाइड (1966) और सिलिकॉन कार्बाइड (1997)।
    • मिश्र धातु सिलिकॉन-जर्मेनियम (1989)
    • कार्बन ग्राफीन (2004 के बाद से चल रहे शोध) का आवंटन, आदि (अर्धचालक सामग्री देखें)।
  • विद्युत ध्रुवीयता (सकारात्मक और नकारात्मक): NPN, PNP (BJTs), N-चैनल, P-चैनल (FETs)।
  • अधिकतम पावर रेटिंग: कम, मध्यम, उच्च।
  • अधिकतम परिचालन आवृत्ति: कम, मध्यम, उच्च, रेडियो (RF),सूक्ष्म तरंगआवृत्ति (एक सामान्य-एमिटर या सामान्य-स्रोत परिपथ में एक प्रतिरोधान्तरित्र की अधिकतम प्रभावी आवृत्ति शब्द द्वारा निरूपित की जाती है fT, लाभ के लिए एक संक्षिप्त नाम- बैंडविड्थ उत्पाद#प्रतिरोधान्तरित्र | संक्रमण आवृत्ति- संक्रमण की आवृत्ति आवृत्ति है जिस पर प्रतिरोधान्तरित्र एकता वोल्टेज लाभ प्राप्त करता है)
  • आवेदन: स्विच, सामान्य उद्देश्य, ऑडियो, उच्च वोल्टेज, सुपर-बीटा, मिलान जोड़ी।
  • फिजिकल पैकेजिंग: होल-होल तकनीक | होल मेटल, थ्रू-होल प्लास्टिक, सतह-माउंट टेक्नोलॉजी | सतह माउंट, बॉल ग्रिड एरे, पावर मॉड्यूल (पैकेजिंग देखें)।
  • प्रवर्धन कारक hFE, βF (प्रतिरोधान्तरित्र बीटा)[80] या gm (ट्रांसकॉन्डक्टेंस)।
  • काम करने का तापमान: चरम तापमान प्रतिरोधान्तरित्र और पारंपरिक तापमान प्रतिरोधान्तरित्र (−55 to 150 °C (−67 to 302 °F))।चरम तापमान प्रतिरोधान्तरित्र में उच्च तापमान प्रतिरोधान्तरित्र (ऊपर) शामिल हैं 150 °C (302 °F)) और कम तापमान प्रतिरोधान्तरित्र (नीचे) −55 °C (−67 °F))।उच्च तापमान प्रतिरोधान्तरित्र जो थर्मल रूप से स्थिर संचालित करते हैं 250 °C (482 °F) इंटरपेनिट्रेटिंग अर्ध-क्रिस्टलीय संयुग्मित पॉलिमर और उच्च कांच-संक्रमण तापमान इन्सुलेट पॉलिमर को सम्मिश्रण करने की एक सामान्य रणनीति द्वारा विकसित किया जा सकता है।[81]

इसलिए, एक विशेष प्रतिरोधान्तरित्र को सिलिकॉन, सतह-माउंट, BJT, NPN, कम-शक्ति, उच्च-आवृत्ति स्विच के रूप में वर्णित किया जा सकता है।

स्मृती-विज्ञान (मनमोनिक्स )

प्रतिरोधान्तरित्र के प्रकार को याद रखने के लिए सुविधाजनक स्मृति चिन्ह (एक विद्युत प्रतीक द्वारा दर्शाया गया) में तीर की दिशा शामिल है। BJT  के लिए, एन-पी-एन  प्रतिरोधान्तरित्र चिन्ह पर, तीर "नॉट पॉइंट इनएन" ("Not Point iN) होगा। पी-एन-पी प्रतिरोधान्तरित्र प्रतीक पर, तीर "गर्व से इंगित करता है"। हालांकि यह MOSFET-आधारित प्रतिरोधान्तरित्र प्रतीकों पर लागू नहीं होता है क्योंकि तीर आमतौर पर उल्टा होता है (यानी एन-पी-एन (n-p-n) बिंदुओं के अंदर तीर)।

क्षेत्र-प्रभाव प्रतिरोधान्तरित्र (FET)

एक FET और उसके संचालन Id-Vg वक्र।सबसे पहले, जब कोई गेट वोल्टेज लागू नहीं किया जाता है, तो चैनल में कोई उलटा इलेक्ट्रॉन नहीं होते हैं, इसलिए प्रणाली को बंद कर दिया जाता है।जैसे -जैसे गेट वोल्टेज बढ़ता है, चैनल में उलटा इलेक्ट्रॉन घनत्व बढ़ता है, वर्तमान बढ़ता है, और इस प्रकार प्रणाली चालू हो जाता है।

क्षेत्र-प्रभाव प्रतिरोधान्तरित्र जिसे कभी-कभी एकध्रुवीय प्रतिरोधान्तरित्रकहा जाता है, चालन के लिए या तो इलेक्ट्रॉनों (in p-चैनल FET में) या छेद (पी-चैनल FET में) का उपयोग करता है। FET के चार सीमावर्ती को स्रोत, गेट, ड्रेन और बॉडी (सब्सट्रेट) नाम दिया गया है। अधिकांश FET पर, बॉडी पैकेज के अंदर के स्रोत से जुड़ी होती है, और इसे निम्नलिखित विवरण के लिए माना जाएगा।

FET में, ड्रेन-टू-सोर्स करंट एक निर्देशन चैनल के माध्यम से प्रवाहित होता है जो स्रोत क्षेत्र को ड्रेन क्षेत्र से जोड़ता है। विद्युत क्षेत्र द्वारा चालकता भिन्न होती है जो तब उत्पन्न होती है जब गेट और स्रोत सीमावर्ती के बीच वोल्टेज लगाया जाता है, इसलिए नाली और स्रोत के बीच बहने वाली धारा को गेट और स्रोत के बीच लगाए गए वोल्टेज द्वारा नियंत्रित किया जाता है। गेट -सोर्स वोल्टेज के रूप में (VGS) बढ़ा हुआ है, नाली -स्रोत वर्तमान (IDS) के लिए तेजी से बढ़ता है VGS नीचे दहलीज, और फिर मोटे तौर पर द्विघात दर पर: (IDS ∝ (VGS − VT)2, कहाँ पे VT थ्रेशोल्ड के ऊपर अंतरिक्ष-चार्ज-सीमित क्षेत्र में दहलीज वोल्टेज है जिस पर नाली की धारा आरम्भ   होती है)[82]।आधुनिक उपकरणों  उदाहरण के लिए, 65 एनएम प्रौद्योगिकी नोड पर में द्विघात व्यवहार नहीं देखा जाता है।

संकीर्ण बैंडविड्थ पर कम शोर के लिए, FET का उच्च इनपुट प्रतिरोध लाभप्रद है।

FET को दो परिवारों में बांटा गया है - जंक्शन FET (JFET) और इंसुलेटेड गेट FET (IGFET)। IGFET को आमतौर पर मेटल-ऑक्साइड-सेमीकंडक्टर FET ( MOSFET) के रूप में जाना जाता है, जो धातु (गेट), ऑक्साइड (इन्सुलेशन) और अर्धचालक की परतों से इसके मूल निर्माण को दर्शाता है। आईजीFET के विपरीत, जेFET गेट चैनल के साथ एक पी-एन (n-p) डायोड बनाता है जो स्रोत और नालियों के बीच स्थित होता है। कार्यात्मक रूप से, यह एन-चैनल (n-channel) JFET को निर्वात नलिका ट्रायोड के ठोस-अवस्था के बराबर बनाता है, जो इसी तरह, अपने ग्रिड और कैथोड के बीच एक डायोड बनाता है। इसके अलावा, दोनों उपकरण  ह्रासमान में काम करते हैं, उन दोनों में एक उच्च इनपुट प्रतिबाधा है, और वे दोनों एक इनपुट वोल्टेज के नियंत्रण में धारा का संचालन करते हैं।

मेटल-सेमिकंडक्टर FETs (MESFETs) JFETs हैं जिसमें रिवर्स-बायस्ड | रिवर्स बायस्ड p-n जंक्शन को मेटल-सेमिकंडक्टर जंक्शन द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। ये, और HEMTs (उच्च-इलेक्ट्रॉन-मोबिलिटी प्रतिरोधान्तरित्र, या HFETs), जिसमें बहुत अधिक वाहक गतिशीलता के साथ एक दो-आयामी इलेक्ट्रॉन गैस का उपयोग चार्ज परिवहन के लिए किया जाता है, विशेष रूप से बहुत उच्च आवृत्तियों (कई GHz) में उपयोग के लिए उपयुक्त हैं।

FETs को आगे की कमी-मोड और एन्हांसमेंट-मोड प्रकारों में विभाजित किया जाता है, यह इस बात पर निर्भर करता है कि चैनल शून्य गेट-टू-सोर्स वोल्टेज के साथ चालू या बंद है या नहीं। एन्हांसमेंट मोड के लिए, चैनल शून्य पूर्वाग्रह पर बंद है, और एक गेट क्षमता चालन को बढ़ा सकती है। कमी मोड के लिए, चैनल शून्य पूर्वाग्रह पर है, और एक गेट क्षमता (विपरीत ध्रुवीयता की) चैनल को कम कर सकती है, चालन को कम कर सकती है। या तो मोड के लिए, एक अधिक सकारात्मक गेट वोल्टेज एन-चैनल उपकरणों के लिए एक उच्च वर्तमान और पी-चैनल उपकरणों के लिए एक कम वर्तमान से मेल खाता है। लगभग सभी JFET घटते हैं क्योंकि डायोड जंक्शन पूर्वाग्रह को आगे बढ़ाते हैं और यदि वे एन्हांसमेंट-मोड प्रणाली थे, तो आचरण करेंगे, जबकि अधिकांश IGFET एन्हांसमेंट-मोड प्रकार हैं।

मेटल-ऑक्साइड-अर्धचालक क्षेत्र-प्रभाव प्रतिरोधान्तरित्र (MOSFET)

मेटल-ऑक्साइड-अर्धचालक क्षेत्र-प्रभाव प्रतिरोधान्तरित्र ( MOSFET), जिसे मेटल-ऑक्साइड-सिलिकॉन प्रतिरोधान्तरित्र (मॉसप्रतिरोधान्तरित्र, या MOS) के रूप में भी जाना जाता है, जिसे भी जाना जाता है,[6]एक प्रकार का क्षेत्र-प्रभाव प्रतिरोधान्तरित्र है जो एक अर्धचालक के नियंत्रित ऑक्सीकरण द्वारा निर्मित होता है, आमतौर पर सिलिकॉन।इसमें एक अछूता गेट है, जिसका वोल्टेज प्रणाली की चालकता को निर्धारित करता है।लागू वोल्टेज की मात्रा के साथ चालकता को बदलने की इस क्षमता का उपयोग इलेक्ट्रॉनिक संकेतों को बढ़ाने या स्विच करने के लिए किया जा सकता है। MOSFET अब तक का सबसे आम प्रतिरोधान्तरित्र है, और अधिकांश आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स का मूल बिल्डिंग ब्लॉक है।[71] MOSFET दुनिया के सभी प्रतिरोधान्तरित्र का 99.9% है।[83]

द्विध्रुवी जंक्शन प्रतिरोधान्तरित्र (BJT)

द्विध्रुवी प्रतिरोधान्तरित्र का नाम इसलिए रखा गया है क्योंकि वे बहुसंख्यक और अल्पसंख्यक दोनों वाहकों का उपयोग करके संचालित होते हैं। द्विध्रुवीय जंक्शन प्रतिरोधान्तरित्र बड़े पैमाने पर उत्पादित होने वाला पहला प्रकार का प्रतिरोधान्तरित्र दो जंक्शन डायोड का एक संयोजन है और दो एन-प्रकार अर्धचालकों (p-n-p) के बीच सैंडविच P-टाइप सेमीकंडक्टर की एक पतली परत से बना है। प्रतिरोधान्तरित्र या N-टाइप सेमीकंडक्टर की एक पतली परत दो P-टाइप सेमीकंडक्टर्स (एक p-n-p प्रतिरोधान्तरित्र) के बीच सैंडविच होती है। यह निर्माण दो पी-एन जंक्शनों का उत्पादन करता है: एक बेस-एमिटर जंक्शन और एक बेस-कलेक्टर जंक्शन, जो कि अर्धचालक के एक पतले क्षेत्र द्वारा अलग किया जाता है जिसे बेस क्षेत्र के रूप में जाना जाता है। (एक हस्तक्षेप करने वाले अर्धचालक क्षेत्र को साझा किए बिना दो जंक्शन डायोड एक साथ वायर्ड एक प्रतिरोधान्तरित्र नहीं बनाएंगे)।

BJTs में तीन टर्मिनल हैं, जो अर्धचालक की तीन परतों के अनुरूप हैं - एक एमिटर, एक आधार और एक कलेक्टर। वे एम्पलीफायरों में उपयोगी होते हैं क्योंकि एमिटर और कलेक्टर पर धाराएं अपेक्षाकृत छोटे आधार वर्तमान द्वारा नियंत्रित होती हैं।[84] सक्रिय क्षेत्र में संचालित एक n-p-n प्रतिरोधान्तरित्र में, एमिटर-बेस जंक्शन आगे पक्षपाती है (जंक्शन पर इलेक्ट्रॉनों और छेद पुनर्संयोजन), और बेस-कलेक्टर जंक्शन रिवर्स पक्षपाती है (इलेक्ट्रॉनों और छेद पर बनते हैं, औरजंक्शन से दूर जाएं), और इलेक्ट्रॉनों को आधार क्षेत्र में इंजेक्ट किया जाता है।क्योंकि आधार संकीर्ण है, इनमें से अधिकांश इलेक्ट्रॉन रिवर्स-बायस्ड बेस-कलेक्टर जंक्शन में फैल जाएंगे और कलेक्टर में बह जाएंगे;शायद इलेक्ट्रॉनों का एक-सौवां हिस्सा आधार में पुन: संयोजन करेगा, जो आधार वर्तमान में प्रमुख तंत्र है। साथ ही, आधार को हल्के से डोप किया जाता है (एमिटर और कलेक्टर क्षेत्रों की तुलना में), पुनर्संयोजन दर कम होती है, जिससे आधार क्षेत्र में फैलने के लिए अधिक वाहक की अनुमति होती है।आधार को छोड़ने वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या को नियंत्रित करके, कलेक्टर में प्रवेश करने वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या को नियंत्रित किया जा सकता है।[84]कलेक्टर करंट बेस करंट से लगभग β (सामान्य-एमिटर करंट गेन) है।यह आमतौर पर छोटे-सिग्नल प्रतिरोधान्तरित्र के लिए 100 से अधिक होता है, लेकिन उच्च-शक्ति अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किए गए प्रतिरोधान्तरित्र में छोटा हो सकता है।

फील्ड-इफेक्ट प्रतिरोधान्तरित्र (नीचे देखें) के विपरीत, BJT एक कम-इनपुट-इम्पीडेंस प्रणाली है।इसके अलावा, बेस-एमिटर वोल्टेज के रूप में (V)BE) बेस-एमिटर करंट में वृद्धि हुई है और इसलिए कलेक्टर-एमिटर करंट (i)CE) शॉक्ले डायोड मॉडल और एबर्स-मोल मॉडल के अनुसार तेजी से बढ़ाएं।इस घातीय संबंध के कारण, BJT में FET की तुलना में अधिक ट्रांसकॉन्डक्शन होता है।

द्विध्रुवी प्रतिरोधान्तरित्र को प्रकाश के संपर्क में आने के लिए आचरण करने के लिए बनाया जा सकता है क्योंकि आधार क्षेत्र में फोटॉनों का अवशोषण एक फोटोक्यूरेंट उत्पन्न करता है जो आधार वर्तमान के रूप में कार्य करता है;कलेक्टर करंट फोटोक्यूरेंट से लगभग β गुना है।इस उद्देश्य के लिए डिज़ाइन किए गए उपकरणों में पैकेज में एक पारदर्शी खिड़की है और इसे फोटोट्रांसिस्टर्स कहा जाता है।

MOSFET और BJT का उपयोग

MOSFET अब तक डिजिटल सर्किट के साथ-साथ एनालॉग सर्किट दोनों के लिए सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला प्रतिरोधान्तरित्रहै, [85]जो दुनिया के सभी प्रतिरोधान्तरित्रके 99.9% के लिए जिम्मेदार है। [83]द्विध्रुवी जंक्शन प्रतिरोधान्तरित्र (BJT) पहले 1950 से 1960 के दशक के दौरान सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला प्रतिरोधान्तरित्र था। 1970 के दशक में MOSFET के व्यापक रूप से उपलब्ध होने के बाद भी, BJT कई एनालॉग परिपथ जैसे कि एम्पलीफायरों के लिए पसंद का प्रतिरोधान्तरित्र बना रहा, क्योंकि उनकी अधिक से अधिक रैखिकता, जब तक कि MOSFET प्रणाली (जैसे पावर MOSFET, एलडीएमओएस और RFसीएमओएस) ने उन्हें अधिकांश शक्ति के लिए बदल दिया।1980 के दशक में इलेक्ट्रॉनिक अनुप्रयोग।एकीकृत परिपथ में, MOSFET के वांछनीय गुणों ने उन्हें 1970 के दशक में डिजिटल परिपथ के लिए लगभग सभी बाजार हिस्सेदारी पर कब्जा करने की अनुमति दी।असतत MOSFETs (आमतौर पर पावर MOSFETs) को प्रतिरोधान्तरित्र अनुप्रयोगों में लागू किया जा सकता है, जिसमें एनालॉग परिपथ, वोल्टेज नियामक, एम्पलीफायरों, पावर ट्रांसमीटर और मोटर ड्राइवर शामिल हैं।

अन्य प्रतिरोधान्तरित्र प्रकार

Aveiro विश्वविद्यालय में पुर्तगाली फुटपाथ पर बनाया गया प्रतिरोधान्तरित्र प्रतीक
  • क्षेत्र-प्रभाव प्रतिरोधान्तरित्र (FET):
    • मेटल-ऑक्साइड-सेमिकंडक्टर फील्ड-इफेक्ट प्रतिरोधान्तरित्र (MOSFET), जहां गेट अवरोधक की उथली परत द्वारा अछूता है
      • p-टाइप एमओएस (p-type MOS) (पीएमओ) (PMOS)
      • n-टाइप एमओएस (n-type MOS) (एनएमओ) (NMOS)
      • पूरक (कॉम्प्लिमेंटरी) मॉस (MOS) (CMOS)
        • RF सीएमओएस, पावर इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए
      • मल्टी-गेट फील्ड-इफेक्ट प्रतिरोधान्तरित्र (MUGFET)
        • फिन फील्ड-इफेक्ट प्रतिरोधान्तरित्र (FinFET), स्रोत/नाली क्षेत्र ने सिलिकॉन सतह पर पंखों को आकार दिया
        • गाफेट, फिनफेट के समान लेकिन नैनोवायर का उपयोग पंखों के बजाय किया जाता है, नैनोवायर लंबवत रूप से ढेर हो जाते हैं और गेट द्वारा 4 पक्षों पर घिरे होते हैं
        • MBCFET, GAAFET का एक संस्करण जो सैमसंग द्वारा बनाए गए नैनोवायर के बजाय नैनोसेट का उपयोग करता है
      • थिन-फिल्म प्रतिरोधान्तरित्र, लिक्विड-क्रिस्टल डिस्प्ले में उपयोग किया जाता है। एलसीडी और ओएलईडी डिस्प्ले
      • फ्लोटिंग-गेट MOSFET (एफजीएमओएस), गैर-वाष्पशील भंडारण के लिए
      • पावर MOSFET, पावर इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए
        • लेटरल डिफ्यूज्ड मोस (LDMOS)
    • कार्बन नैनोट्यूब फील्ड-इफेक्ट प्रतिरोधान्तरित्र (CNFET), जहां चैनल सामग्री को कार्बन नैनोट्यूब द्वारा बदल दिया जाता है
    • जंक्शन गेट फील्ड-इफेक्ट प्रतिरोधान्तरित्र (JFET), जहां गेट एक रिवर्स-बायस्ड पी-एन जंक्शन द्वारा अछूता है
    • मेटल-सेमिकंडक्टर फील्ड-इफेक्ट प्रतिरोधान्तरित्र (MESFET), एक पी-एन जंक्शन के बजाय एक शोट्की जंक्शन के साथ JFET के समान
      • उच्च-इलेक्ट्रॉन-मोबिलिटी प्रतिरोधान्तरित्र (एचइएमटी) (HEMT)
    • उल्टे-टी फील्ड-इफेक्ट प्रतिरोधान्तरित्र (ITFET)
    • फास्ट-रिवर्स एपिटैक्सियल डायोड फील्ड-इफेक्ट प्रतिरोधान्तरित्र (फ्रेडफेट) (FREDFET)
    • कार्बनिक क्षेत्र-प्रभाव प्रतिरोधान्तरित्र (OFET), जिसमें अर्धचालक एक कार्बनिक यौगिक है
    • बैलिस्टिक प्रतिरोधान्तरित्र (असंतोष)
    • फेट्स पर्यावरण को समझते थे
      • आयन-संवेदनशील क्षेत्र-प्रभाव प्रतिरोधान्तरित्र (ISFET), समाधान में आयन सांद्रता को मापने के लिए,
      • इलेक्ट्रोलाइट-ऑक्साइड-सेमिकंडक्टर फील्ड-इफेक्ट प्रतिरोधान्तरित्र (EOSFET), न्यूरोचिप,
      • डिऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड फील्ड-इफेक्ट प्रतिरोधान्तरित्र (DNAFET)।
  • द्विध्रुवी जंक्शन प्रतिरोधान्तरित्र (BJT):
    • हेटेरोजंक्शन बाइपोलर प्रतिरोधान्तरित्र, कई सौ गीगाहर्ट्ज तक, आधुनिक अल्ट्राफास्ट और RF परिपथ में आम
    • शोट्की प्रतिरोधान्तरित्र
    • हिमस्खलन प्रतिरोधान्तरित्र
    • डार्लिंगटन प्रतिरोधान्तरित्र दो प्रतिरोधान्तरित्र के वर्तमान लाभ के उत्पाद के बराबर एक उच्च वर्तमान लाभ प्रदान करने के लिए एक साथ जुड़े दो BJT हैं
    • इंसुलेटेड-गेट द्विध्रुवी प्रतिरोधान्तरित्र (IGBTS) एक उच्च इनपुट प्रतिबाधा देने के लिए एक मध्यम-शक्ति IGFET का उपयोग करते हैं, इसी तरह एक पावर BJT से जुड़े हैं। पावर डायोड अक्सर विशिष्ट उपयोग के आधार पर कुछ नलिकाओं के बीच जुड़े होते हैं। IGBTS विशेष रूप से भारी शुल्क वाले औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं। आसिया ब्राउन बोवेरी (एबीबी) (ABB) 5SNA2400E170100,[86] तीन-चरण बिजली की आपूर्ति के लिए इरादा, घरों में तीन एन-पी-एन IGBTएस एक मामले में 38 को 140 से 190 मिमी और वजन किलो का वजन।प्रत्येक IGBT को 1,700 वोल्ट पर रेट किया गया है और 2,400 एम्पीयर को संभाल सकता है
    • फोटोट्रांसिस्टर।
    • एमिटर-स्विच्ड बाइपोलर प्रतिरोधान्तरित्र (ईएसबीटी) एक उच्च-वोल्टेज द्विध्रुवी प्रतिरोधान्तरित्र का एक अखंड विन्यास है और कैस्कोड टोपोलॉजी में एक कम-वोल्टेज पावर एमओएसFET है।इसे 2000 के दशक में स्टमाइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स द्वारा पेश किया गया था,[87] और 2012 के आसपास कुछ साल बाद छोड़ दिया।[88]
    • एकाधिक-एमिटर प्रतिरोधान्तरित्र, प्रतिरोधान्तरित्र-ट्रांसिस्टर लॉजिक और इंटीग्रेटेड करंट मिरर्स में उपयोग किया जाता है
    • मल्टीपल-बेस प्रतिरोधान्तरित्र, शोर वातावरण में बहुत कम-स्तरीय संकेतों को बढ़ाने के लिए उपयोग किया जाता है जैसे कि रिकॉर्ड प्लेयर या रेडियो फ्रंट एंड के पिकअप।प्रभावी रूप से, यह समानांतर में प्रतिरोधान्तरित्र की एक बहुत बड़ी संख्या है, जहां आउटपुट पर, सिग्नल को रचनात्मक रूप से जोड़ा जाता है, लेकिन यादृच्छिक शोर को केवल स्टोचैस्टिक रूप से जोड़ा जाता है।[89]
  • टनल फील्ड-इफेक्ट प्रतिरोधान्तरित्र, जहां यह एक बाधा के माध्यम से क्वांटम टनलिंग को संशोधित करके स्विच करता है।
  • डिफ्यूजन प्रतिरोधान्तरित्र, डोपेंट्स को अर्धचालक सब्सट्रेट में फैलने से गठित BJT और FET दोनों हो सकते हैं।
  • यूनिजंक्शन ट्रांसस्टोर, का उपयोग सरल पल्स जनरेटर के रूप में किया जा सकता है।इसमें प्रत्येक छोर (टर्मिनल बेस 1 और बेस 2) पर ओमिक संपर्कों के साथ पी-प्रकार या एन-प्रकार के अर्धचालक का मुख्य निकाय शामिल है।विपरीत अर्धचालक प्रकार के साथ एक जंक्शन तीसरे टर्मिनल (एमिटर) के लिए शरीर की लंबाई के साथ एक बिंदु पर बनता है।
  • सिंगल-इलेक्ट्रॉन प्रतिरोधान्तरित्र (सेट), दो टनलिंग जंक्शनों के बीच एक गेट द्वीप से मिलकर बनता है।टनलिंग करंट को संधारित्र के माध्यम से गेट पर लागू एक वोल्टेज द्वारा नियंत्रित किया जाता है।[90]
  • नैनोफ्लुइडिक प्रतिरोधान्तरित्र, उप-माइक्रोस्कोपिक, पानी से भरे चैनलों के माध्यम से आयनों के आंदोलन को नियंत्रित करता है।[91]
  • मल्टीगेट प्रणाली:
    • टेट्रोड प्रतिरोधान्तरित्र
    • पेंटोड प्रतिरोधान्तरित्र
    • ट्रिगेट प्रतिरोधान्तरित्र (इंटेल द्वारा प्रोटोटाइप)
    • ड्यूल-गेट फील्ड-इफेक्ट प्रतिरोधान्तरित्र में कैस्कोड में दो गेट्स के साथ एक ही चैनल होता है, जो उच्च-आवृत्ति वाले एम्पलीफायरों, मिक्सर और ऑसिलेटर के लिए अनुकूलित एक कॉन्फ़िगरेशन होता है।
  • जंक्शनलेस नैनोवायर प्रतिरोधान्तरित्र (JNT), एक विद्युत रूप से पृथक शादी की अंगूठी से घिरे सिलिकॉन के एक साधारण नैनोवायर का उपयोग करता है जो तार के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह को गेट करने का काम करता है।
  • वैक्यूम-चैनल प्रतिरोधान्तरित्र, जब 2012 में, नासा और दक्षिण कोरिया में नेशनल नैनोफैब सेंटर को केवल 150 नैनोमीटर में केवल 150 नैनोमीटर में एक प्रोटोटाइप वैक्यूम-चैनल प्रतिरोधान्तरित्र बनाने की सूचना मिली थी, तो मानक सिलिकॉन अर्धचालक प्रसंस्करण का उपयोग करके सस्ते में निर्मित किया जा सकता है, संचालित हो सकता है, संचालित हो सकता है,शत्रुतापूर्ण वातावरण में भी उच्च गति, और एक मानक प्रतिरोधान्तरित्र के रूप में सिर्फ उतनी ही शक्ति का उपभोग कर सकता है।[92]
  • जैविक इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिरोधान्तरित्र।
  • सोलरिस्टोर (सौर सेल प्रतिरोधान्तरित्र से), एक दो-टर्मिनल गेट-कम स्व-संचालित फोटोट्रांसिस्टर।

प्रणाली पहचान

प्रतिरोधान्तरित्र उपकरणों को नामित करने के लिए तीन प्रमुख पहचान मानकों का उपयोग किया जाता है। प्रत्येक में, अल्फ़ान्यूमेरिक उपसर्ग उपकरण के प्रकार के लिए सुराग प्रदान करता है।

संयुक्त इलेक्ट्रॉन उपकरण इंजीनियरिंग परिषद (जेईडीईसी)

जेईडीईसी (JEDEC) पार्ट नंबरिंग योजना 1960 के दशक में संयुक्त राज्य अमेरिका में विकसित हुई थी। जेईडीईसी ईआईए-370 प्रतिरोधान्तरित्र उपकरण नंबर आमतौर पर 2 एन (2N) से आरम्भ होते हैं, जो तीन- सीमावर्ती  उपकरण को दर्शाता है। डुअल-गेट फील्ड-इफेक्ट प्रतिरोधान्तरित्र चार सीमावर्ती उपकरण हैं, और 3 एन (3N) से आरम्भ होते हैं। उपसर्ग के बाद दो-, तीन- या चार-अंकीय संख्या होती है, जिसका उपकरण के गुणों से कोई लेना-देना नहीं है, हालांकि कम संख्या वाले शुरुआती उपकरण जर्मेनियम उपकरण होते हैं। उदाहरण के लिए, 2N3055 एक सिलिकॉन एन-पी-एन (n-p-n) पावर प्रतिरोधान्तरित्र है, 2N1301 एक पी-एन-पी (p-n-p)जर्मेनियम स्विचिंग प्रतिरोधान्तरित्र है। एक अक्षर प्रत्यय, जैसे "N", कभी-कभी एक नए संस्करण को इंगित करने के लिए उपयोग किया जाता है, लेकिन शायद ही कभी समूह प्राप्त करते हैं।

जेईडीईसी (JEDEC) उपसर्ग तालिका
उपसर्ग प्रकार और उपयोग
1N दो-टर्मिनल उपकरण, जैसे डायोड
2N थ्री-टर्मिनल उपकरण, जैसे प्रतिरोधान्तरित्र या सिंगल-गेट क्षेत्र-प्रभाव प्रतिरोधान्तरित्र
3N फोर-टर्मिनल उपकरण, जैसे कि डुअल-गेट क्षेत्र-प्रभाव प्रतिरोधान्तरित्र

जापानी औद्योगिक मानक (जे आई एस) (JIS)

जापान में, JIS सेमीकंडक्टर पदनाम (|JIS-C-7012), 2S से शुरू होने वाले प्रतिरोधान्तरित्र उपकरणों को लेबल करता है, [96] जैसे, 2SD965, लेकिन कभी-कभी "2S" उपसर्ग को पैकेज पर चिह्नित नहीं किया जाता है-एक 2SD965 केवल चिह्नित किया जा सकता है D965 और 2SC1815 को आपूर्तिकर्ता द्वारा केवल C1815 के रूप में सूचीबद्ध किया जा सकता है। इस श्रृंखला में कभी-कभी प्रत्यय होते हैं, जैसे आर, ओ, बीएल, लाल, नारंगी, नीले, आदि के लिए खड़े होते हैं, जैसे कि सख्त एचएफई (लाभ) समूहों को दर्शाने के लिए।

जे आई एस (JIS) प्रतिरोधान्तरित्र उपसर्ग तालिका
उपसर्ग प्रकार और उपयोग
2SA उच्च आवृत्ति p–n–p BJT
2SB श्रव्य आवृत्तिपी p–n–p BJT
2SC उच्च आवृत्ति n–p–n BJT
2SD श्रव्य आवृत्ति n–p–n BJT
2SJ P-चैनल FET (JFET और MOSFET दोनों)
2SK N-चैनल FET (JFET और MOSFET दोनों)

यूरोपीय इलेक्ट्रॉनिक घटक निर्माता समिति (ईईसीए) (EECA)

यूरोपीय इलेक्ट्रॉनिक कंपोनेंट मैन्युफैक्चरर्स एसोसिएशन (ईईसीए) (EECA) एक नंबरिंग योजना का उपयोग करता है जो प्रो इलेक्ट्रॉन से विरासत में मिली थी जब इसे 1983 में ईईसीए के साथ मिला दिया गया था। यह योजना दो अक्षरों से शुरू होती है: पहला अर्धचालक प्रकार (जर्मेनियम के लिए ए, सिलिकॉन के लिए बी, और GaAs जैसी सामग्री के लिए सी), दूसरा अक्षर इच्छित उपयोग को दर्शाता है (A डायोड के लिए, सी सामान्य प्रयोजन प्रतिरोधान्तरित्र के लिए, आदि)। तीन-अंकीय अनुक्रम संख्या (या औद्योगिक प्रकारों के लिए एक अक्षर और दो अंक) इस प्रकार है।शुरुआती उपकरणों के साथ इसने केस प्रकार का संकेत दिया। प्रत्यय का उपयोग एक अक्षर के साथ किया जा सकता है (उदाहरण के लिए "C" का अर्थ अक्सर उच्च hFE होता है, जैसे: BC549C [97]) या अन्य कोड लाभ दिखाने के लिए अनुसरण कर सकते हैं (जैसे BC327-25) या वोल्टेज रेटिंग (जैसे BUK854-800A[93])। अधिक सामान्य उपसर्ग हैं:

EECA transistor prefix table
Prefix Type and usage Example Equivalent Reference
AC जर्मेनियम, लघु-संकेत AF प्रतिरोधान्तरित्र AC126 NTE102A
AD जर्मेनियम, AF पावर प्रतिरोधान्तरित्र AD133 NTE179
AF जर्मेनियम, लघु-संकेत RF प्रतिरोधान्तरित्र AF117 NTE160
AL जर्मेनियम, RF पावर प्रतिरोधान्तरित्र ALZ10 NTE100
AS जर्मेनियम, स्विचिंग प्रतिरोधान्तरित्र ASY28 NTE101
AU जर्मेनियम, पावर स्विचिंग प्रतिरोधान्तरित्र AU103 NTE127
BC सिलिकॉन, छोटे सिग्नल प्रतिरोधान्तरित्र ("सामान्य उद्देश्य") BC548 2N3904 Datasheet
BD सिलिकॉन, पावर प्रतिरोधान्तरित्र BD139 NTE375 Datasheet
BF सिलिकॉन, RF (उच्च आवृत्ति) BJT या FET BF245 NTE133 Datasheet
BS सिलिकॉन, स्विचिंग प्रतिरोधान्तरित्र (BJT या MOSFET) BS170 2N7000 Datasheet
BL सिलिकॉन, उच्च आवृत्ति, उच्च शक्ति (ट्रांसमीटर के लिए) BLW60 NTE325 Datasheet
BU सिलिकॉन, उच्च वोल्टेज (CRT क्षैतिज विक्षेपण सर्किट के लिए) BU2520A NTE2354 Datasheet
CF गैलियम आर्सेनाइड, स्मॉल-सिग्नल माइक्रोवेव प्रतिरोधान्तरित्र ([:hi:मेसफेट]MESFET)  CF739 — Datasheet
CL गैलियम आर्सेनाइड, माइक्रोवेव पावर प्रतिरोधान्तरित्र (FET) CLY10 — Datasheet

एकायत्‍त

उपकरणों के निर्माताओं में उनकी एकायत्‍त संख्या प्रणाली उदाहरण के लिए CK722 हो सकती है। चूंकि उपकरण दूसरे स्थान पर हैं, एक निर्माता का उपसर्ग (जैसे MPF102 में MPF, जो मूल रूप से एक मोटोरोला FET को दर्शाता है) अब एक अविश्वसनीय संकेतक है जिसने उपकरण बनाया है। कुछ एकायत्‍त नामकरण योजनाएं अन्य नामकरण योजनाओं के कुछ हिस्सों को अपनाती हैं, उदाहरण के लिए, एक PN2222A एक प्लास्टिक के मामले में एक (संभवतः फेयरचाइल्ड अर्धचालक) 2N2222A है (लेकिन PN108 एक BC108 का प्लास्टिक संस्करण है, जबकि PN100 के लिए असंबंधित है,अन्य XX100 उपकरण)।

सैन्य भाग संख्या को कभी -कभी उनके कोड जैसे कि ब्रिटिश सैन्य सीवी नामकरण प्रणाली सौंपे जाते हैं।

बड़ी संख्या में समान भागों को खरीदने वाले निर्माता उन्हें घर की संख्या के साथ आपूर्ति कर सकते हैं, एक विशेष क्रय विनिर्देश की पहचान कर सकते हैं और जरूरी नहीं कि एक मानकीकृत पंजीकृत संख्या के साथ एक उपकरण हो। उदाहरण के लिए, एक एचपी भाग 1854,0053 एक (JEDEC) 2N2218 प्रतिरोधान्तरित्र है[94][95] जिसे CV नंबर भी सौंपा गया है: CV7763[96]

नामकरण समस्याएं

कई स्वतंत्र नामकरण योजनाओं के साथ, और उपकरणों पर मुद्रित होने पर भाग संख्याओं का संक्षिप्त नाम, कभी-कभी अस्पष्टता होती है। उदाहरण के लिए, दो अलग-अलग उपकरणों को "J176" (एक J176 कम-शक्ति वाला JFET, दूसरा उच्च-शक्ति वाला MOSFET 2SJ176) चिह्नित किया जा सकता है।

जैसा कि पुराने "थ्रू-होल" प्रतिरोधान्तरित्र को सतह-माउंट कोष्ठित समकक्ष दिए जाते हैं, उन्हें कई अलग-अलग भाग संख्याएं दी जाती हैं क्योंकि निर्माताओं के पास पिनआउट व्यवस्थाओं में विविधता का सामना करने के लिए उनके उपकरण होते हैं और दोहरे या मिलान वाले n–p–n + p–n–p के विकल्प होते है पैक में उपकरण होते है। इसलिए भले ही मूल उपकरण (जैसे कि 2N3904) को एक मानक प्राधिकरण द्वारा सौंपा गया हो, और वर्षों से इंजीनियरों द्वारा जाना जाता हो, नए संस्करण उनके नामकरण में मानकीकृत से बहुत दूर हैं।

निर्माण

अर्धचालक सामग्री

अर्धचालक सामग्री विशेषताएँ
अर्धचालक सामग्री संधि अग्र वोल्टता @ 25 °C, V इलेक्ट्रॉन गतिशीलता
@ 25 °C, m2/(V·s) 		छेद गतिशीलता
@ 25 °C, m2/(V·s) 		अधिकतम संधि तापमान, °C
Ge 0.27 0.39 0.19 70 to 100
Si 0.71 0.14 0.05 150 to 200
GaAs 1.03 0.85 0.05 150 to 200
अल-सी संधि 0.3 — — 150 to 200

पहले BJT जर्मेनियम (Ge) से बनाए गए थे। सिलिकॉन (Si) प्रकार वर्तमान में प्रबल होते हैं लेकिन कुछ उन्नत सूक्ष्म तरंग और उच्च-प्रदर्शन संस्करण अब मिश्रित अर्धचालक सामग्री गैलियम आर्सेनाइड (GaAs) और अर्धचालक मिश्र धातु सिलिकॉन-जर्मेनियम (SiGe) को नियोजित करते हैं। एकल तत्व अर्धचालक सामग्री (जीई और सी) को मौलिक के रूप में वर्णित किया गया है।

प्रतिरोधान्तरित्र बनाने के लिए उपयोग की जाने वाली सबसे आम अर्धचालक सामग्री के लिए अनियंत्रित मापदंड आसन्न तालिका में दिए गए हैं। ये मापदंड तापमान, विद्युत क्षेत्र, अशुद्धता स्तर, तनाव और विविध अन्य कारकों में वृद्धि के साथ अलग-अलग होते है।

संधि अग्र वोल्टता BJT के उत्सर्जक-आधार संधि पर लगाया जाने वाला वोल्टेज है, जो आधार प्रणाली को एक निर्दिष्ट धारा बनाता है। संधि अग्र वोल्टता बढ़ने पर धारा तेजी से बढ़ता है। तालिका में दिए गए मान 1 mA की धारा के लिए विशिष्ट हैं (समान मान अर्धचालक डायोड पर लागू होते हैं)। संधि अग्र वोल्टता जितना कम होगा, उतना ही बेहतर होगा, क्योंकि इसका मतलब है कि प्रतिरोधान्तरित्र को "ड्राइव" करने के लिए कम बिजली की आवश्यकता होती है। किसी दिए गए धारा के लिए संधि अग्र वोल्टता तापमान में वृद्धि के साथ घटता है। एक विशिष्ट सिलिकॉन संधि के लिए, परिवर्तन -2.1 mV/°C होता है।[97] कुछ  परिपथ में ऐसे परिवर्तनों की भरपाई के लिए विशेष क्षतिपूर्ति तत्वों (सेंसिस्टर) का उपयोग किया जाना चाहिए होता है ।

MOSFET के माध्यम में चलायमान वाहक का घनत्व माध्यम बनाने वाले विद्युत क्षेत्र और चैनल में अशुद्धता स्तर जैसी कई अन्य घटनाओं का एक कार्य है। MOSFET विद्युत व्यवहार को नियंत्रित करने के लिए, कुछ अशुद्धियों, जिन्हें डोपेंट कहा जाता है, को MOSFET बनाने में जानबूझकर पेश किया जाता है।

इलेक्ट्रॉन गतिशीलता और छेद गतिशीलता स्तम्भ औसत गति दिखाते हैं कि सामग्री में लागू 1 वोल्ट प्रति मीटर के विद्युत क्षेत्र के साथ अर्धचालक सामग्री के माध्यम से इलेक्ट्रॉन और छेद फैलते हैं। सामान्य तौर पर, इलेक्ट्रॉन की गतिशीलता जितनी अधिक होगी, प्रतिरोधान्तरित्र उतनी ही तेजी से काम कर सकता है। तालिका इंगित करती है कि इस संबंध में Ge, Si से बेहतर सामग्री है। हालांकि, सिलिकॉन और गैलियम आर्सेनाइड की तुलना में Ge में चार प्रमुख कमियां हैं:

  1. इसका अधिकतम तापमान सीमित है।
  2. इसमें अपेक्षाकृत उच्च रिसाव वर्तमान है।
  3. यह उच्च वोल्टेज का सामना नहीं कर सकता है।
  4. यह एकीकृत परिपथ बनाने के लिए कम उपयुक्त है।

चूंकि इलेक्ट्रॉन गतिशीलता सभी अर्धचालक पदार्थों के लिए छेद गतिशीलता से अधिक है, एक द्विध्रुवीय एन-पी-एन प्रतिरोधान्तरित्र समकक्ष पी-एन-पी प्रतिरोधान्तरित्र की तुलना में तेज होता है। गैलियम आर्सेनाइड में तीन अर्धचालकों की सबसे अधिक इलेक्ट्रॉन गतिशीलता होती है। यही कारण है कि उच्च आवृत्ति अनुप्रयोगों में गैलियम आर्सेनाइड का उपयोग किया जाता है। यही कारण है कि उच्च आवृत्ति अनुप्रयोगों में गैलियम आर्सेनाइड (GaAs) का उपयोग किया जाता है। एक अपेक्षाकृत हाल ही में[when?]FET विकास, उच्च-इलेक्ट्रॉन-गतिशीलता प्रतिरोधान्तरित्र (एचईएमटी), में एल्यूमीनियम गैलियम आर्सेनाइड (AlGaAs) -गैलियम आर्सेनाइड (GaAs) का एक हेटरोस्ट्रक्चर (विभिन्न अर्धचालक पदार्थों के बीच संधि) होता है, जिसमें इलेक्ट्रॉन की GaAs-धातु बाधा संधि की गतिशीलता दोगुनी होती है। शोर के कारण, एचईएमटी का उपयोग उपग्रह प्रापक में लगभग 12 गीगाहर्ट्ज आवृत्तियों पर काम कर रहे हैं। गैलियम नाइट्राइड और एल्युमिनियम गैलियम नाइट्राइड (AlGaN/GaN एचइएमटीs) पर आधारित एच ई एम् टी अभी भी उच्च इलेक्ट्रॉन गतिशीलता प्रदान करते हैं और विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए विकसित किए जा रहे हैं।

अधिकतम संधि तापमान मान विभिन्न निर्माताओं की आंकड़ा पत्रक से लिए गए  अनुप्रस्थ काट का प्रतिनिधित्व करते हैं। यह तापमान अधिक नहीं होना चाहिए या प्रतिरोधान्तरित्र क्षतिग्रस्त हो सकता है।

अल-सी संधि उच्च गति (एल्यूमीनियम-सिलिकॉन) धातु-अर्धचालक बाधा डायोड को संदर्भित करता है, जिसे आमतौर पर स्कॉटकी डायोड के रूप में जाना जाता है। इसे तालिका में शामिल किया गया है क्योंकि कुछ सिलिकॉन पावर आईजीFET में निर्माण प्रक्रिया के हिस्से के रूप में स्रोत और नाली के बीच एक परजीवी रिवर्स स्कॉटकी डायोड बनता है। यह डायोड एक उपद्रव हो सकता है, लेकिन कभी-कभी इसका उपयोग परिपथ में किया जाता है।

संकुलन

मिश्रित असतत प्रतिरोधान्तरित्र
सोवियत KT315B प्रतिरोधान्तरित्र

असतत प्रतिरोधान्तरित्र व्यक्तिगत रूप से संकुलन किए गए प्रतिरोधान्तरित्र या अवेष्ठित प्रतिरोधान्तरित्र चिप्स (मर जाते हैं) हो सकते हैं।

प्रतिरोधान्तरित्र कई अलग-अलग अर्धचालकपैकेज में आते हैं (चित्र देखें)। दो मुख्य श्रेणियां थ्रू-होल (या लीड) और सतह-माउंट हैं, जिन्हें सतह-माउंट उपकरण (एसएमडी) (SMD) के रूप में भी जाना जाता है। बॉल ग्रिड ऐरे (बीजीए) (BGA) नवीनतम सतह-माउंट पैकेज है। इसमें लीड के स्थान पर नीचे की तरफ  झालन "बॉल्स" होते हैं। क्योंकि वे छोटे होते हैं और छोटे  अंतःसंबंध होते हैं, एसएमडी में बेहतर उच्च आवृत्ति विशेषताएं होती हैं लेकिन कम बिजली मूल्य होती है।

प्रतिरोधान्तरित्र संपुष्टि कांच, धातु, चीनी मिट्टी या प्लास्टिक से बने होते हैं। संपुष्टि अक्सर विद्युत् रेटिंग और आवृत्ति विशेषताओं को निर्धारित करता है। विद्युत् प्रतिरोधान्तरित्र में बड़े संपुष्टि होते हैं जिन्हें बेहतर शीतन के लिए ऊष्माशोषी से जोड़ा जा सकता है। इसके अतिरिक्त, अधिकांश विद्युत् प्रतिरोधान्तरित्र में संग्राही या निकासन भौतिक रूप से धातु के बाड़े से जुड़ा होता है। दूसरी ओर, कुछ सतह पर लगे सूक्ष्म तरंग प्रतिरोधान्तरित्र रेत के दाने जितने छोटे होते हैं।

अक्सर एक दिया गया प्रतिरोधान्तरित्र प्रकार कई पैकेजों में उपलब्ध होता है। प्रतिरोधान्तरित्र पैकेज मुख्य रूप से मानकीकृत हैं, लेकिन सीमावर्ती के लिए प्रतिरोधान्तरित्र के कार्यों का समनुदेशन नहीं है: अन्य प्रतिरोधान्तरित्र प्रकार पैकेज के सीमावर्ती को अन्य कार्यों को समनुदेश कर सकते हैं। यहां तक ​​​​कि एक ही प्रतिरोधान्तरित्रर प्रकार के लिए सीमावर्ती समनुदेशन अलग-अलग हो सकता है (आमतौर पर एक प्रत्यय पत्र द्वारा भाग संख्या, BC212L and BC212K)) द्वारा इंगित किया जाता है।

आजकल अधिकांश प्रतिरोधान्तरित्र एसएमटी पैकेजों की एक विस्तृत श्रृंखला में आते हैं, इसकी तुलना में, उपलब्ध थ्रू-होल पैकेजों की सूची अपेक्षाकृत छोटी है, यहाँ वर्णमाला क्रम में सबसे आम थ्रू-होल प्रतिरोधान्तरित्र पैकेजों की एकलघुसूचीयन है: एटीवी (ATV), ई-लाइन (E-line), MRT, HRT, SC-43, SC-72, TO-3, TO-18, TO-39, TO-92, TO-126, TO220, TO247, TO251, TO262, ZTX851.।

अवेष्ठित प्रतिरोधान्तरित्रर चिप्स (डाई) को मिश्रण उपकरणों में समन्वायोजित किया जा सकता है। [103] 1960 के दशक का आईबीएम एसएलटी मॉड्यूल ग्लास अक्रियकृत प्रतिरोधान्तरित्र (और डायोड) डाई का उपयोग करते हुए ऐसे मिश्रण परिपथ मापदंड का एक उदाहरण है। चिप्स के रूप में असतत प्रतिरोधान्तरित्र के लिए अन्य पैकेजिंग तकनीकों में प्रत्यक्ष चिप संलग्न (डीसीए) (DCA) और चिप-ऑन-बोर्ड (सीओबी) (COB) शामिल हैं।[98]

नम्य प्रतिरोधान्तरित्र

शोधकर्ताओं ने कार्बनिक क्षेत्र-प्रभाव प्रतिरोधान्तरित्र सहित कई प्रकार के नम्य प्रतिरोधान्तरित्र बनाए हैं।[99][100][101]नम्य प्रतिरोधान्तरित्र कुछ प्रकार के नम्य प्रदर्शित करना और अन्य नम्य इलेक्ट्रॉनिक्स में उपयोगी होते हैं।

यह भी देखें

  • ऊर्जा अंतराल
  • डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक्स
  • विसरित जंक्शन ट्रांजिस्टर
  • मूर की विधि
  • ऑप्टिकल ट्रांजिस्टर
  • अर्धचालक डिवाइस मॉडलिंग
  • ट्रांजिस्टर काउंट
  • ट्रांजिस्टर मॉडल
  • Transresistance
  • बड़े पैमाने पर एकीकरण


संदर्भ

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अग्रिम पठन

Books
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  • Amos SW, James MR (1999). Principles of Transistor Circuits. Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-4427-3.
  • Riordan, Michael & Hoddeson, Lillian (1998). Crystal Fire. W.W Norton & Company Limited. ISBN 978-0-393-31851-7. The invention of the transistor & the birth of the information age
  • Warnes, Lionel (1998). Analogue and Digital Electronics. Macmillan Press Ltd. ISBN 978-0-333-65820-8.
  • The Power Transistor - Temperature and Heat Transfer; 1st Ed; John McWane, Dana Roberts, Malcom Smith; McGraw-Hill; 82 pages; 1975; ISBN 978-0-07-001729-0. (archive)
  • Transistor Circuit Analysis - Theory and Solutions to 235 Problems; 2nd Ed; Alfred Gronner; Simon and Schuster; 244 pages; 1970. (archive)
  • Transistor Physics and Circuits; R.L. Riddle and M.P. Ristenbatt; Prentice-Hall; 1957.
Periodicals
Databooks


बाहरी संबंध

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