Junction Transistor Questions in Hindi

(A) एक $NPN$ ट्रांजिस्टर में,एमिटर $N-$प्रकार का,बेस $P-$प्रकार का और कलेक्टर $N-$प्रकार का होता है। जब इसे एम्पलीफायर के रूप में उपयोग किया जाता है,तो एमिटर-बेस जंक्शन फॉरवर्ड बायस में होता है और कलेक्टर-बेस जंक्शन रिवर्स बायस में होता है। $N-$प्रकार के एमिटर में इलेक्ट्रॉन बहुसंख्यक आवेश वाहक होते हैं,जो बेस में इंजेक्ट किए जाते हैं। बेस क्षेत्र पतला होने के कारण,इनमें से अधिकांश इलेक्ट्रॉन बेस से होकर गुजरते हैं और कलेक्टर द्वारा एकत्र कर लिए जाते हैं। इस प्रकार,इलेक्ट्रॉन एमिटर से बेस की ओर और फिर बेस से कलेक्टर की ओर गति करते हैं।

(C) एक कॉमन एमिटर $(CE)$ ट्रांजिस्टर एम्पलीफायर में,इनपुट सिग्नल को बेस और एमिटर के बीच लागू किया जाता है,और आउटपुट को कलेक्टर और एमिटर के बीच लिया जाता है।
जब इनपुट सिग्नल वोल्टेज बढ़ता है,तो बेस करंट बढ़ता है,जिससे कलेक्टर करंट में वृद्धि होती है।
कलेक्टर सर्किट में लोड रेसिस्टर पर वोल्टेज ड्रॉप के कारण,आउटपुट वोल्टेज कम हो जाता है।
इसके विपरीत,जब इनपुट सिग्नल वोल्टेज कम होता है,तो कलेक्टर करंट कम हो जाता है,जिससे आउटपुट वोल्टेज बढ़ जाता है।
इनपुट और आउटपुट सिग्नल के बीच इस विपरीत संबंध के कारण $\pi$ रेडियन का कलांतर (phase shift) उत्पन्न होता है,जो $180^o$ के बराबर है।

(A) एक ऑसिलेटर एक ऐसा सर्किट है जो बिना किसी इनपुट सिग्नल के एक निरंतर,दोहराव वाला,अल्टरनेटिंग वेवफॉर्म उत्पन्न करता है।
यह पॉजिटिव फीडबैक वाले एम्पलीफायर के रूप में कार्य करता है।
इस विन्यास में,आउटपुट सिग्नल का एक हिस्सा मूल सिग्नल के साथ समान कला (in phase) में इनपुट में वापस भेजा जाता है।
यह पॉजिटिव फीडबैक इनपुट को सुदृढ़ करता है,जिससे सर्किट को अनिश्चित काल तक दोलन (oscillations) बनाए रखने की अनुमति मिलती है,बशर्ते कि बार्कहौसेन मानदंड (लूप गेन $A\beta = 1$ और फेज़ शिफ्ट $360^{\circ}$ या $0^{\circ}$) पूरा हो।

(D) एक मानक ट्रांजिस्टर विन्यास (जैसे प्रवर्धन के लिए उपयोग किया जाने वाला सक्रिय क्षेत्र) में,उत्सर्जक-आधार जंक्शन को फॉरवर्ड-बायस्ड किया जाता है ताकि आवेश वाहक उत्सर्जक से आधार में प्रवाहित हो सकें।
इसके विपरीत,संग्राहक-आधार जंक्शन को रिवर्स-बायस्ड किया जाता है ताकि आधार क्षेत्र को पार करने वाले आवेश वाहकों को संग्रहित किया जा सके।
इसलिए,सही विन्यास उत्सर्जक-आधार जंक्शन के लिए फॉरवर्ड-बायस्ड और संग्राहक-आधार जंक्शन के लिए रिवर्स-बायस्ड है।

(D) दिया गया है कि संग्राहक धारा $i_c = 24 \, mA$ है।
चूंकि उत्सर्जक (emitter) से उत्सर्जित $80\%$ इलेक्ट्रॉन संग्राहक तक पहुँचते हैं,इसलिए संबंध है: $i_c = 0.80 \times i_e$।
$i_c$ का मान रखने पर: $24 = 0.80 \times i_e$।
उत्सर्जक धारा के लिए हल करने पर: $i_e = \frac{24}{0.80} = 30 \, mA$।
ट्रांजिस्टर के लिए किरचॉफ के धारा नियम का उपयोग करने पर: $i_e = i_b + i_c$।
आधार धारा ज्ञात करने के लिए सूत्र को व्यवस्थित करने पर: $i_b = i_e - i_c$।
मान रखने पर: $i_b = 30 \, mA - 24 \, mA = 6 \, mA$।
अतः,आधार धारा $6 \, mA$ है।

(B) एक $NPN$ ट्रांजिस्टर के चालन (सक्रिय क्षेत्र में कार्य करने) के लिए,उत्सर्जक-आधार जंक्शन का अग्र-अभिनत (forward-biased) होना और कलेक्टर-आधार जंक्शन का पश्च-अभिनत (reverse-biased) होना आवश्यक है।
$NPN$ ट्रांजिस्टर में,आधार $P$-प्रकार का होता है और उत्सर्जक तथा कलेक्टर $N$-प्रकार के होते हैं।
$1$. उत्सर्जक-आधार जंक्शन को अग्र-अभिनत करने के लिए,$N$-प्रकार के उत्सर्जक का विभव $P$-प्रकार के आधार से कम होना चाहिए (अर्थात,उत्सर्जक आधार के सापेक्ष ऋणात्मक होना चाहिए)।
$2$. कलेक्टर-आधार जंक्शन को पश्च-अभिनत करने के लिए,$N$-प्रकार के कलेक्टर का विभव $P$-प्रकार के आधार से अधिक होना चाहिए (अर्थात,कलेक्टर आधार के सापेक्ष धनात्मक होना चाहिए)।
इसलिए,ट्रांजिस्टर तब चालन करता है जब कलेक्टर धनात्मक होता है और उत्सर्जक आधार के सापेक्ष ऋणात्मक होता है।

(D) एक ट्रांजिस्टर के लिए,$\alpha$ (कॉमन-बेस करंट गेन) को कलेक्टर करंट $(I_C)$ और एमिटर करंट $(I_E)$ के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है,अर्थात $\alpha = \frac{I_C}{I_E}$। चूंकि $I_E = I_C + I_B$,इसलिए $I_C < I_E$ होता है,जिससे $\alpha < 1$ प्राप्त होता है।
$\beta$ (कॉमन-एमिटर करंट गेन) को कलेक्टर करंट $(I_C)$ और बेस करंट $(I_B)$ के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है,अर्थात $\beta = \frac{I_C}{I_B}$। चूंकि बेस करंट $I_B$,कलेक्टर करंट $I_C$ की तुलना में बहुत छोटा होता है,इसलिए $\beta$ आमतौर पर $1$ से काफी बड़ा होता है।
अतः,सही संबंध $\alpha < 1$ और $\beta > 1$ है।

(B) एक ट्रांजिस्टर में, कॉमन एमिटर $(CE)$ कॉन्फ़िगरेशन का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है क्योंकि यह उच्च करंट गेन $(\beta)$ और उच्च वोल्टेज गेन दोनों प्रदान करता है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च पावर गेन प्राप्त होता है。
कॉमन बेस $(CB)$ कॉन्फ़िगरेशन में, करंट गेन $(\alpha)$ $1$ से कम होता है。
कॉमन कलेक्टर $(CC)$ कॉन्फ़िगरेशन में, करंट गेन अधिक होता है, लेकिन वोल्टेज गेन $1$ से कम होता है。
इसलिए, प्रवर्धन (amplification) उद्देश्यों के लिए कॉमन एमिटर कॉन्फ़िगरेशन को प्राथमिकता दी जाती है。

(B) कॉमन-बेस करंट गेन $\alpha$ और कॉमन-एमिटर करंट गेन $\beta$ के बीच का संबंध निम्नलिखित सूत्र द्वारा दिया जाता है:
$\beta = \frac{\alpha}{1 - \alpha}$
यहाँ $\alpha = 0.98$ दिया गया है,इसलिए सूत्र में मान रखने पर:
$\beta = \frac{0.98}{1 - 0.98}$
$\beta = \frac{0.98}{0.02}$
$\beta = 49$
अतः,$\beta$ का मान $49$ है।

(B) कॉमन बेस कॉन्फ़िगरेशन में,करंट गेन $\alpha$ को कलेक्टर करंट $I_C$ और एमिटर करंट $I_E$ के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है।
दिया गया है: $\alpha = \frac{I_C}{I_E} = 0.96$.
कॉमन एमिटर कॉन्फ़िगरेशन में करंट गेन,जिसे $\beta$ द्वारा दर्शाया जाता है,$\alpha$ से इस प्रकार संबंधित है:
$\beta = \frac{\alpha}{1 - \alpha}$.
दी गई मान रखने पर:
$\beta = \frac{0.96}{1 - 0.96} = \frac{0.96}{0.04}$.
$\beta = 24$.
अतः,कॉमन एमिटर कॉन्फ़िगरेशन में अधिकतम करंट गेन $24$ होगा।

(C) दिया गया है: करंट गेन $\alpha = 0.96$ और एमिटर करंट $I_e = 7.2 \, mA$ है।
कॉमन-बेस कॉन्फ़िगरेशन में,करंट गेन $\alpha$ को $\alpha = \frac{I_c}{I_e}$ के रूप में परिभाषित किया जाता है।
इसलिए,कलेक्टर करंट $I_c = \alpha \times I_e = 0.96 \times 7.2 \, mA = 6.912 \, mA$ है।
ट्रांजिस्टर के लिए किरचॉफ के करंट नियम के अनुसार,$I_e = I_c + I_b$ होता है।
अतः,बेस करंट $I_b = I_e - I_c$ होगा।
$I_b = 7.2 \, mA - 6.912 \, mA = 0.288 \, mA$ है।
दो दशमलव स्थानों तक पूर्णांकित करने पर,$I_b \approx 0.29 \, mA$ प्राप्त होता है।

(D) एक ट्रांजिस्टर में,संग्राहक (collector) को उत्सर्जक (emitter) से आने वाले अधिकांश आवेश वाहकों (charge carriers) को एकत्र करने के लिए डिज़ाइन किया जाता है। इस प्रक्रिया में काफी गर्मी उत्पन्न होती है,इसलिए इस गर्मी को प्रभावी ढंग से नष्ट करने के लिए संग्राहक को सबसे बड़े सतह क्षेत्र के साथ बनाया जाता है।
आधार (base) मध्य का क्षेत्र है,जिसे बहुत पतला और हल्का डोप किया जाता है ताकि आवेश वाहक न्यूनतम पुनर्संयोजन (recombination) के साथ उत्सर्जक से संग्राहक तक गुजर सकें।
उत्सर्जक मध्यम आकार का और भारी डोप किया हुआ होता है ताकि वह आवेश वाहकों की आपूर्ति कर सके।
आकार की तुलना करने पर: संग्राहक $({l_3})$ सबसे बड़ा है,आधार $({l_2})$ सबसे छोटा है,और उत्सर्जक $({l_1})$ मध्यम आकार का है।
इसलिए,सही संबंध ${l_3} > {l_1} > {l_2}$ है।

(D) दिया गया है कि संग्राहक धारा $i_C = 10 \,mA$ है।
चूंकि उत्सर्जक से उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों का $90\%$ संग्राहक तक पहुँचता है,हमारे पास संबंध $i_C = 0.90 \times i_E$ है।
$i_C$ का मान रखने पर,हमें मिलता है $10 = 0.90 \times i_E$।
इसलिए,$i_E = \frac{10}{0.9} \approx 11.11 \,mA$। विकल्पों के अनुसार निकटतम पूर्णांक लेने पर,$i_E = 11 \,mA$।
ट्रांजिस्टर के लिए किरचॉफ के धारा नियम का उपयोग करते हुए,$i_E = i_B + i_C$।
मान रखने पर,$11 = i_B + 10$।
अतः,$i_B = 11 - 10 = 1 \,mA$।

(A) कॉमन एमिटर कॉन्फ़िगरेशन में करंट गेन $\beta$ को कलेक्टर करंट में परिवर्तन $\Delta I_C$ और बेस करंट में परिवर्तन $\Delta I_B$ के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है।
सूत्र: $\beta = \frac{\Delta I_C}{\Delta I_B}$
दिया गया है: $\beta = 80$ और $\Delta I_B = 250 \ \mu A$।
कलेक्टर करंट में परिवर्तन $\Delta I_C$ ज्ञात करने के लिए,हम सूत्र को पुनर्व्यवस्थित करते हैं:
$\Delta I_C = \beta \times \Delta I_B$
$\Delta I_C = 80 \times 250 \ \mu A$
अतः,कलेक्टर करंट में परिवर्तन $80 \times 250 \ \mu A$ है।

(B) बाइपोलर जंक्शन ट्रांजिस्टर में,उत्सर्जक (Emitter) को भारी रूप से डोप किया जाता है ताकि वह बड़ी संख्या में आवेश वाहक (charge carriers) प्रदान कर सके। संग्राहक (Collector) को मध्यम रूप से डोप किया जाता है ताकि वह बिजली के अपव्यय को संभाल सके। आधार (Base) को बहुत पतला बनाया जाता है और इसे सबसे कम डोप किया जाता है ताकि उत्सर्जक से इंजेक्ट किए गए अधिकांश आवेश वाहक आधार में पुनर्संयोजित (recombine) हुए बिना संग्राहक तक पहुँच सकें। इसलिए,आधार सबसे कम डोप्ड क्षेत्र है।

(B) ट्रांजिस्टर में, पावर गेन को करंट गेन $(\beta)$ और वोल्टेज गेन $(A_v)$ के गुणनफल के रूप में परिभाषित किया जाता है।
$Common \text{ } Emitter$ $(CE)$ विन्यास में, करंट गेन $(\beta)$ और वोल्टेज गेन दोनों $1$ से काफी अधिक होते हैं।
चूंकि $CE$ विन्यास उच्च करंट गेन और उच्च वोल्टेज गेन दोनों प्रदान करता है, इसलिए यह उच्च पावर गेन देता है।
अतः, ट्रांजिस्टर जब $Common \text{ } Emitter$ विन्यास में उपयोग किए जाते हैं, तो वे अच्छा पावर प्रवर्धन प्रदान करते हैं।

(D) दिया गया है: ट्रांसफर अनुपात (धारा लाभ) $\beta = 50$,इनपुट प्रतिरोध $R_i = 1 \; k\Omega = 1000 \; \Omega$,और पीक इनपुट वोल्टेज $V_i = 0.01 \; V$ है।
सबसे पहले,ओम के नियम का उपयोग करके पीक इनपुट धारा $i_b$ की गणना करें: $i_b = \frac{V_i}{R_i} = \frac{0.01 \; V}{1000 \; \Omega} = 10^{-5} \; A$ है।
कलेक्टर धारा $i_c$ और बेस धारा $i_b$ के बीच संबंध $\beta = \frac{i_c}{i_b}$ द्वारा दिया जाता है।
इसलिए,कलेक्टर धारा का पीक मान $i_c = \beta \times i_b = 50 \times 10^{-5} \; A = 500 \times 10^{-6} \; A = 500 \; \mu A$ होगा।

(B) कॉमन-एमिटर करंट गेन $\beta$ और कॉमन-बेस करंट गेन $\alpha$ के बीच का संबंध इस सूत्र द्वारा दिया जाता है: $\alpha = \frac{\beta}{1 + \beta}$.
दिया गया है $\beta = 99$।
सूत्र में मान रखने पर:
$\alpha = \frac{99}{1 + 99} = \frac{99}{100} = 0.99$.
अतः,$\alpha$ का मान $0.99$ है।

(D) कॉमन एमिटर $(CE)$ एम्पलीफायर कॉन्फ़िगरेशन में,ट्रांजिस्टर को सक्रिय क्षेत्र (active region) में संचालित किया जाना चाहिए।
सक्रिय क्षेत्र के लिए,बेस-एमिटर जंक्शन फॉरवर्ड-बायस्ड होना चाहिए और कलेक्टर-बेस जंक्शन रिवर्स-बायस्ड होना चाहिए।
इसलिए,कथन $(a)$ सही है।
इसके अलावा,एक $CE$ एम्पलीफायर में,इनपुट सिग्नल को बेस-एमिटर सर्किट में लागू किया जाता है,जो बेस-एमिटर जंक्शन पर लागू $DC$ बायस वोल्टेज के साथ श्रेणीक्रम में होता है।
इसलिए,कथन $(c)$ भी सही है।
अतः,$(a)$ और $(c)$ दोनों सही हैं।

(A) एक ट्रांजिस्टर में,आधार क्षेत्र को उत्सर्जक (emitter) और संग्राहक (collector) क्षेत्रों की तुलना में जानबूझकर बहुत पतला और कम डोपिंग वाला बनाया जाता है।
यह डिज़ाइन यह सुनिश्चित करता है कि उत्सर्जक से आधार में इंजेक्ट किए गए अधिकांश आवेश वाहक (charge carriers) आधार से होकर संग्राहक क्षेत्र तक पहुँच सकें,इससे पहले कि उनका पुनर्संयोजन (recombination) हो सके।
इसलिए,एक $PNP$ ट्रांजिस्टर में,$N$-प्रकार के आधार की चौड़ाई $P$-प्रकार के उत्सर्जक और संग्राहक क्षेत्रों की चौड़ाई से बहुत छोटी होती है।

(C) कॉमन एमिटर एम्पलीफायर का वोल्टेज गेन $(A_v)$,करंट गेन $(\beta)$ और रेजिस्टेंस गेन का गुणनफल होता है।
सबसे पहले,$\beta = \frac{\alpha}{1 - \alpha}$ संबंध का उपयोग करके करंट गेन $\beta$ की गणना करें:
$\beta = \frac{0.99}{1 - 0.99} = \frac{0.99}{0.01} = 99$.
इसके बाद,रेजिस्टेंस गेन की गणना करें,जो लोड प्रतिरोध $(R_L)$ और इनपुट इम्पीडेंस $(R_i)$ का अनुपात है:
रेजिस्टेंस गेन $= \frac{R_L}{R_i} = \frac{10 \ k\Omega}{1 \ k\Omega} = 10$.
अंत में,वोल्टेज गेन की गणना करें:
$A_v = \beta \times \text{रेजिस्टेंस गेन} = 99 \times 10 = 990$.

(B) दिए गए सर्किट आरेख में,$NPN$ ट्रांजिस्टर का एमिटर टर्मिनल ग्राउंड से जुड़ा है,जो इनपुट सर्किट (बेस और एमिटर के बीच) और आउटपुट सर्किट (कलेक्टर और एमिटर के बीच) दोनों के लिए सामान्य है। चूंकि एमिटर इनपुट और आउटपुट के बीच का सामान्य टर्मिनल है,इसलिए इस विन्यास को कॉमन एमिटर एम्पलीफायर सर्किट के रूप में जाना जाता है।

(B) एक ट्रांजिस्टर में,$Emitter$ (एमिटर) वह खंड है जिसे भारी रूप से डोप किया जाता है। भारी डोपिंग का उद्देश्य बड़ी संख्या में बहुसंख्यक आवेश वाहक प्रदान करना है,जिन्हें फिर $Base$ (बेस) क्षेत्र में इंजेक्ट किया जाता है। $Base$ हल्का डोप किया हुआ और पतला होता है,जबकि $Collector$ (कलेक्टर) मध्यम रूप से डोप किया जाता है। इसलिए,सही विकल्प $B$ है।

(C) दिया गया है,करंट एम्प्लीफिकेशन फैक्टर $\alpha = 0.8$ है।
कॉमन एमिटर कॉन्फ़िगरेशन के लिए,करंट गेन $\beta$,$\alpha$ से $\beta = \frac{\alpha}{1 - \alpha}$ सूत्र द्वारा संबंधित है।
$\alpha$ का मान रखने पर:
$\beta = \frac{0.8}{1 - 0.8} = \frac{0.8}{0.2} = 4$।
हम जानते हैं कि करंट गेन $\beta$ को कलेक्टर करंट में परिवर्तन $\Delta I_c$ और बेस करंट में परिवर्तन $\Delta I_b$ के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है:
$\beta = \frac{\Delta I_c}{\Delta I_b}$।
दिया गया है कि $\Delta I_b = 6 \, mA$,इसलिए $\Delta I_c$ की गणना इस प्रकार की जा सकती है:
$\Delta I_c = \beta \times \Delta I_b = 4 \times 6 \, mA = 24 \, mA$।
अतः,कलेक्टर करंट में परिवर्तन $24 \, mA$ है।

(A) ट्रांजिस्टर में,धाराओं के बीच संबंध $\Delta i_e = \Delta i_c + \Delta i_b$ द्वारा दिया जाता है।
दिया गया है कि $\alpha = \frac{\Delta i_c}{\Delta i_e} = 0.98$ और $\Delta i_e = 2\, mA$ है।
सबसे पहले,कलेक्टर धारा में परिवर्तन की गणना करें: $\Delta i_c = \alpha \times \Delta i_e = 0.98 \times 2 = 1.96\, mA$।
अब,बेस धारा में परिवर्तन की गणना करें: $\Delta i_b = \Delta i_e - \Delta i_c$।
$\Delta i_b = 2\, mA - 1.96\, mA = 0.04\, mA$।

(B) $NPN$ ट्रांजिस्टर में,एमिटर धारा $(I_E)$,बेस धारा $(I_B)$ और कलेक्टर धारा $(I_C)$ का योग होती है,जिसे $I_E = I_B + I_C$ के रूप में व्यक्त किया जाता है।
चूंकि एमिटर से इंजेक्ट किए गए इलेक्ट्रॉनों का एक छोटा हिस्सा बेस क्षेत्र में होल्स के साथ पुनर्संयोजन (recombination) करता है,इसलिए बेस धारा $(I_B)$ शून्य नहीं होती है।
अतः,कलेक्टर धारा $I_C = I_E - I_B$ द्वारा प्राप्त होती है।
चूंकि $I_B > 0$ है,इसलिए यह सिद्ध होता है कि $I_C < I_E$।

(B) दिए गए परिपथ आरेख से,आधार-उत्सर्जक (base-emitter) लूप में $9 \text{ V}$ की बैटरी और आधार प्रतिरोध $R_b$ है।
आधार-उत्सर्जक लूप के लिए किरचॉफ का वोल्टेज नियम लागू करने पर (आदर्श ट्रांजिस्टर के लिए आधार-उत्सर्जक वोल्टेज $V_{BE} \approx 0 \text{ V}$ मानते हुए):
$V_b = i_b \times R_b$
यहाँ $V_b = 9 \text{ V}$ और $i_b = 35 \mu A = 35 \times 10^{-6} \text{ A}$ दिया गया है।
$R_b = \frac{V_b}{i_b} = \frac{9}{35 \times 10^{-6}} \Omega$
$R_b = \frac{9}{35} \times 10^6 \Omega \approx 0.25714 \times 10^6 \Omega$
$R_b \approx 257.14 \times 10^3 \Omega = 257.14 \text{ k}\Omega$.
निकटतम पूर्णांक में लेने पर,हमें $257 \text{ k}\Omega$ प्राप्त होता है।

(D) एक ट्रांजिस्टर के लिए,धाराओं में परिवर्तन के बीच का संबंध इस समीकरण द्वारा दिया जाता है: $\Delta I_e = \Delta I_c + \Delta I_b$.
दिया गया है: $\Delta I_e = 8.0\, mA$ और $\Delta I_c = 7.8\, mA$.
इन मानों को समीकरण में रखने पर: $8.0\, mA = 7.8\, mA + \Delta I_b$.
आधार धारा में परिवर्तन के लिए हल करने पर: $\Delta I_b = 8.0\, mA - 7.8\, mA = 0.2\, mA$.
परिणाम को माइक्रोएम्पियर $(\mu A)$ में बदलने पर: $0.2\, mA = 0.2 \times 10^3\, \mu A = 200\, \mu A$.

(B) कॉमन-एमिटर ट्रांजिस्टर विन्यास में,करंट गेन $\beta$ को कलेक्टर करंट $(I_c)$ और बेस करंट $(I_b)$ के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है।
गणितीय रूप से,$\beta = \frac{I_c}{I_b}$ होता है।
अतः,सही विकल्प $B$ है।

(B) यूनिपोलर ट्रांजिस्टर एक ऐसा उपकरण है जिसमें विद्युत धारा का चालन केवल एक प्रकार के आवेश वाहक (या तो इलेक्ट्रॉन या होल) के कारण होता है।
$FET$ (फील्ड इफेक्ट ट्रांजिस्टर) एक यूनिपोलर उपकरण है क्योंकि इसमें धारा का प्रवाह केवल एक प्रकार के बहुसंख्यक आवेश वाहक द्वारा होता है।
इसके विपरीत,$PNP$ और $NPN$ ट्रांजिस्टर बाइपोलर जंक्शन ट्रांजिस्टर $(BJT)$ होते हैं क्योंकि उनके धारा चालन में इलेक्ट्रॉन और होल दोनों शामिल होते हैं।

(A) कॉमन एमिटर कॉन्फ़िगरेशन में,प्रत्यावर्ती धारा लाभ $\beta$ (जिसे फॉरवर्ड करंट गेन भी कहा जाता है) को कलेक्टर करंट में परिवर्तन $\Delta I_C$ और बेस करंट में परिवर्तन $\Delta I_B$ के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है,जबकि कलेक्टर-एमिटर वोल्टेज $V_{CE}$ को स्थिर रखा जाता है।
गणितीय रूप से,इसे इस प्रकार व्यक्त किया जाता है: $\beta = \left( \frac{\Delta I_C}{\Delta I_B} \right)_{V_{CE}}$.
चूंकि यह दो धाराओं का अनुपात है,इसलिए $\beta$ एक विमाहीन राशि है। बेस करंट में एक छोटा सा परिवर्तन कलेक्टर करंट में काफी बड़े परिवर्तन का कारण बनता है,जो ट्रांजिस्टर प्रवर्धन (amplification) का मूल सिद्धांत है।

(B) एक ट्रांजिस्टर में,एमिटर करंट $i_e$,बेस करंट $i_b$ और कलेक्टर करंट $i_c$ का योग होता है:
$i_e = i_b + i_c$
दोनों पक्षों को $i_c$ से विभाजित करने पर:
$\frac{i_e}{i_c} = \frac{i_b}{i_c} + 1$
हम जानते हैं कि $\alpha = \frac{i_c}{i_e}$ (इसलिए $\frac{i_e}{i_c} = \frac{1}{\alpha}$) और $\beta = \frac{i_c}{i_b}$ (इसलिए $\frac{i_b}{i_c} = \frac{1}{\beta}$).
इन मानों को प्रतिस्थापित करने पर:
$\frac{1}{\alpha} = \frac{1}{\beta} + 1$
$\frac{1}{\alpha} = \frac{1 + \beta}{\beta}$
अतः,$\alpha = \frac{\beta}{1 + \beta}$.

(B) $NPN$ ट्रांजिस्टर में,एमिटर इलेक्ट्रॉनों के साथ भारी रूप से डोप किया जाता है। जब एमिटर-बेस जंक्शन फॉरवर्ड बायस्ड होता है,तो विभव अवरोध (potential barrier) कम हो जाता है। यह एमिटर में मौजूद बहुसंख्यक आवेश वाहकों (इलेक्ट्रॉनों) को बेस क्षेत्र में प्रवेश करने की अनुमति देता है। इसलिए,इलेक्ट्रॉन एमिटर से बेस की ओर गति करते हैं।

(A) $CB$ मोड में आउटपुट प्रतिरोध $(R_{out})$ को उत्सर्जक (emitter) धारा को स्थिर रखते हुए कलेक्टर वोल्टेज में परिवर्तन $(\Delta V_C)$ और कलेक्टर धारा में परिवर्तन $(\Delta I_C)$ के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है।
दिया गया है: $\Delta V_C = 0.5\,V$ और $\Delta I_C = 0.05\,mA = 0.05 \times 10^{-3}\,A$.
सूत्र का उपयोग करते हुए: $R_{out} = \frac{\Delta V_C}{\Delta I_C}$.
मान रखने पर: $R_{out} = \frac{0.5}{0.05 \times 10^{-3}} = \frac{0.5}{5 \times 10^{-5}} = 0.1 \times 10^5 = 10^4\,\Omega$.
चूंकि $10^4\,\Omega = 10 \times 10^3\,\Omega = 10\,k\Omega$.
अतः, आउटपुट प्रतिरोध $10\,k\Omega$ है।

(A) एक ट्रांजिस्टर में,एमिटर करंट $I_e$,कलेक्टर करंट $I_c$ और बेस करंट $I_b$ का योग होता है,इसलिए $\Delta I_e = \Delta I_c + \Delta I_b$।
दिया गया है: $\Delta I_c = 8.2 \, mA$ और $\Delta I_e = 8.3 \, mA$।
सबसे पहले,बेस करंट में परिवर्तन ज्ञात करें: $\Delta I_b = \Delta I_e - \Delta I_c = 8.3 \, mA - 8.2 \, mA = 0.1 \, mA$।
फॉरवर्ड करंट गेन $h_{fe}$ (जिसे $\beta$ भी कहा जाता है) को स्थिर कलेक्टर-एमिटर वोल्टेज पर कलेक्टर करंट में परिवर्तन और बेस करंट में परिवर्तन के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है: $h_{fe} = \frac{\Delta I_c}{\Delta I_b}$।
मान रखने पर: $h_{fe} = \frac{8.2 \, mA}{0.1 \, mA} = 82$।

(B) दिया गया है: करंट गेन $\beta = 100$,कलेक्टर करंट में परिवर्तन $\Delta I_c = 1\, mA$ है।
हम जानते हैं कि कॉमन-एमिटर कॉन्फ़िगरेशन में करंट गेन $\beta = \frac{\Delta I_c}{\Delta I_b}$ के रूप में परिभाषित होता है।
इसलिए,बेस करंट में परिवर्तन $\Delta I_b = \frac{\Delta I_c}{\beta} = \frac{1\, mA}{100} = 0.01\, mA$ होगा।
एमिटर,कलेक्टर और बेस करंट के बीच संबंध $\Delta I_e = \Delta I_c + \Delta I_b$ है।
मान रखने पर,हमें $\Delta I_e = 1\, mA + 0.01\, mA = 1.01\, mA$ प्राप्त होता है।
अतः,एमिटर करंट में परिवर्तन $1.01\, mA$ है।

(A) कॉमन बेस $(CB)$ एम्पलीफायर कॉन्फ़िगरेशन में,इनपुट सिग्नल को एमिटर और बेस के बीच लगाया जाता है और आउटपुट को कलेक्टर और बेस के बीच लिया जाता है।
चूंकि बेस इनपुट और आउटपुट दोनों सर्किट के लिए कॉमन होता है,इसलिए इनपुट वोल्टेज और आउटपुट वोल्टेज सिग्नल समान कला (phase) में होते हैं।
अतः,इनपुट सिग्नल वोल्टेज और आउटपुट वोल्टेज के बीच का कलांतर $0$ होता है।

(B) दिया गया है कि कलेक्टर धारा $I_C = 10\, mA$ है।
चूंकि उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों का $90\%$ कलेक्टर तक पहुँचता है,इसलिए कलेक्टर धारा उत्सर्जक धारा $(I_E)$ का $90\%$ है।
अतः,$I_C = 0.90 \times I_E$।
$I_C$ का मान रखने पर: $10\, mA = 0.90 \times I_E$।
$I_E$ के लिए हल करने पर: $I_E = \frac{10}{0.90} = 11.11\, mA$।
संबंध $I_E = I_B + I_C$ का उपयोग करके,हम आधार धारा $I_B$ ज्ञात कर सकते हैं:
$I_B = I_E - I_C = 11.11\, mA - 10\, mA = 1.11\, mA$।
दिए गए विकल्पों के साथ तुलना करने पर,सही कथन यह है कि उत्सर्जक धारा $11.1\, mA$ है।

(D) $CE$ विन्यास में ट्रांजिस्टर के लिए,वोल्टेज गेन $(A_v)$ का सूत्र $A_v = \beta \times \frac{R_L}{R_i}$ है,जहाँ $\beta$ करंट गेन है,$R_L$ लोड प्रतिरोध है और $R_i$ इनपुट प्रतिरोध है।
पावर गेन $(A_p)$ का सूत्र $A_p = \beta^2 \times \frac{R_L}{R_i}$ है।
अतः,पावर गेन और वोल्टेज गेन का अनुपात:
$\frac{A_p}{A_v} = \frac{\beta^2 \times (R_L / R_i)}{\beta \times (R_L / R_i)} = \beta$.
इस प्रकार,सही विकल्प $D$ है।

(B) हम जानते हैं कि एमिटर धारा,कलेक्टर धारा और बेस धारा का योग होती है:
$I_{E} = I_{C} + I_{B}$
दोनों पक्षों को $I_{C}$ से विभाजित करने पर:
$\frac{I_{E}}{I_{C}} = 1 + \frac{I_{B}}{I_{C}}$
चूँकि $\alpha = \frac{I_{C}}{I_{E}}$,इसलिए $\frac{1}{\alpha} = \frac{I_{E}}{I_{C}}$ होता है।
चूँकि $\beta = \frac{I_{C}}{I_{B}}$,इसलिए $\frac{1}{\beta} = \frac{I_{B}}{I_{C}}$ होता है।
इन मानों को समीकरण में रखने पर:
$\frac{1}{\alpha} = 1 + \frac{1}{\beta}$
$\frac{1}{\beta}$ के लिए हल करने पर:
$\frac{1}{\beta} = \frac{1}{\alpha} - 1 = \frac{1 - \alpha}{\alpha}$
अतः,$\beta = \frac{\alpha}{1 - \alpha}$.

(D) कॉमन एमिटर कॉन्फ़िगरेशन में,करंट गेन $A_i$ को निम्नलिखित सूत्र द्वारा दिया जाता है:
$A_i = \frac{-h_{fe}}{1 + h_{oe} R_L}$
दिया गया है:
$h_{fe} = 50$
$h_{oe} = 25 \ \mu A/V = 25 \times 10^{-6} \ S$
$R_L = 1 \ k\Omega = 10^3 \ \Omega$
मान रखने पर:
$A_i = \frac{-50}{1 + (25 \times 10^{-6}) \times 10^3}$
$A_i = \frac{-50}{1 + 0.025}$
$A_i = \frac{-50}{1.025}$
$A_i \approx -48.78$

(C) दिया गया है: इनपुट वोल्टेज $V_{in} = 1 \, mV = 10^{-3} \, V$, करंट गेन $\beta = 100$, इनपुट प्रतिरोध $R_{in} = 1 \, k\Omega = 10^3 \, \Omega$, और लोड प्रतिरोध $R_L = 10 \, k\Omega = 10^4 \, \Omega$.
वोल्टेज गेन $A_v = \beta \times \frac{R_L}{R_{in}}$.
$A_v = 100 \times \frac{10 \, k\Omega}{1 \, k\Omega} = 100 \times 10 = 1000$.
आउटपुट वोल्टेज $V_{out} = A_v \times V_{in}$.
$V_{out} = 1000 \times 10^{-3} \, V = 1 \, V$.

(C) $1$. बेस-एमिटर लूप के लिए किरचॉफ का वोल्टेज नियम $(KVL)$ लागू करने पर:
$V_{BB} - I_B R_B - V_{BE} = 0$
$5 \, V - I_B (8.6 \, k\Omega) - 0.7 \, V = 0$
$I_B = \frac{5 - 0.7}{8.6 \times 10^3} = \frac{4.3}{8.6 \times 10^3} = 0.5 \times 10^{-3} \, A = 0.5 \, mA$.
$2$. कलेक्टर करंट $(I_C)$ की गणना करने पर:
$I_C = \beta I_B = 100 \times 0.5 \, mA = 50 \, mA = 0.05 \, A$.
$3$. कलेक्टर-एमिटर लूप के लिए $KVL$ लागू करने पर:
$V_{CC} - I_C R_L - V_{CE} = 0$
$18 \, V - (0.05 \, A)(100 \, \Omega) - V_{CE} = 0$
$18 \, V - 5 \, V - V_{CE} = 0$
$V_{CE} = 13 \, V$.