सक्रिय क्षेत्र (active region) में कार्य करने वाले BJT के लिए निम्नलिखित में से कौन सा सत्य है?

Question

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The correct answer is A: एमिटर जंक्शन फॉरवर्ड बायस्ड होता है, कलेक्टर जंक्शन रिवर्स बायस्ड होता है. एक बाइपोलर जंक्शन ट्रांजिस्टर (BJT) सक्रिय क्षेत्र में तब कार्य करता है जब एमिटर-बेस (EB) जंक्शन फॉरवर्ड-बायस्ड हो और कलेक्टर-बेस (CB) जंक्शन रिवर्स-बायस्ड हो। यह कॉन्फ़िगरेशन ट्रांजिस्टर को एक एम्पलीफायर के रूप में कार्य करने की अनुमति देता है, जहाँ कलेक्टर करंट को एमिटर इंजेक्शन करंट द्वारा नियंत्रित किया जाता है।

Step-by-Step Solution & Concepts:
एक बाइपोलर जंक्शन ट्रांजिस्टर (BJT) सक्रिय क्षेत्र में तब कार्य करता है जब एमिटर-बेस (EB) जंक्शन फॉरवर्ड-बायस्ड हो और कलेक्टर-बेस (CB) जंक्शन रिवर्स-बायस्ड हो। यह कॉन्फ़िगरेशन ट्रांजिस्टर को एक एम्पलीफायर के रूप में कार्य करने की अनुमति देता है, जहाँ कलेक्टर करंट को एमिटर इंजेक्शन करंट द्वारा नियंत्रित किया जाता है।

Working Principle: सक्रिय क्षेत्र में, फॉरवर्ड-बायस्ड EB जंक्शन बेस में बहुसंख्यक वाहकों (majority carriers) को इंजेक्ट करता है। पतली बेस चौड़ाई और CB जंक्शन पर रिवर्स बायस के कारण, ये वाहक बेस-कलेक्टर डिप्लीशन क्षेत्र से होकर कलेक्टर में चले जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप कलेक्टर करंट $I_C \approx \alpha I_E$ प्राप्त होता है। CB जंक्शन पर रिवर्स बायस एक मजबूत विद्युत क्षेत्र बनाता है जो वाहकों को कलेक्ट करता है।

Key Formulas: $I_C = \beta I_B + (1 + \beta) I_{CEO}$ — कॉमन एमिटर कॉन्फ़िगरेशन में कलेक्टर करंट संबंध; $\alpha = \frac{I_C}{I_E}$ — कॉमन बेस करंट गेन; $\beta = \frac{I_C}{I_B}$ — कॉमन एमिटर करंट गेन

Key Points: सक्रिय क्षेत्र रैखिक प्रवर्धन (linear amplification) के लिए संचालन का प्राथमिक मोड है।; फॉरवर्ड बायसिंग के कारण EB जंक्शन कम प्रतिरोध पथ के रूप में कार्य करता है।; रिवर्स बायसिंग के कारण CB जंक्शन उच्च प्रतिरोध पथ के रूप में कार्य करता है।; इस क्षेत्र में ट्रांजिस्टर एक वोल्टेज-नियंत्रित करंट स्रोत के रूप में कार्य करता है।

Advantages: उच्च रैखिक गेन प्रदान करता है।; सैचुरेशन क्षेत्र की तुलना में न्यूनतम सिग्नल विरूपण (distortion)।

Disadvantages: यदि सही ढंग से बायस न किया जाए तो उच्च शक्ति का क्षय।; यदि $V_{CE}$ बड़ा हो तो थर्मल रनअवे के प्रति संवेदनशील।

Applications: स्मॉल सिग्नल एम्पलीफायर्स।; रैखिक वोल्टेज रेगुलेटर।; एनालॉग सिग्नल प्रोसेसिंग।

Additional Info: सैचुरेशन क्षेत्र: EB और CB दोनों जंक्शन फॉरवर्ड बायस्ड होते हैं।. कट-ऑफ क्षेत्र: EB और CB दोनों जंक्शन रिवर्स बायस्ड होते हैं।. रिवर्स एक्टिव क्षेत्र: EB जंक्शन रिवर्स बायस्ड होता है, CB जंक्शन फॉरवर्ड बायस्ड होता है।

Answer: A सही है — BJT के लिए सक्रिय क्षेत्र में एम्पलीफायर के रूप में कार्य करने हेतु, एमिटर जंक्शन का फॉरवर्ड-बायस्ड होना और कलेक्टर जंक्शन का रिवर्स-बायस्ड होना आवश्यक है।

Exam Tip: इस निमोनिक को याद रखें: एक्टिव = फॉरवर्ड/रिवर्स (FR), सैचुरेशन = फॉरवर्ड/फॉरवर्ड (FF), कट-ऑफ = रिवर्स/रिवर्स (RR)। यह अनुक्रम सभी चार क्षेत्रों के लिए बायस स्थितियों को याद रखने में मदद करता है।

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Option B: दोनों जंक्शन फॉरवर्ड बायस्ड होते हैं

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Option C: दोनों जंक्शन रिवर्स बायस्ड होते हैं

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Option D: एमिटर जंक्शन रिवर्स बायस्ड होता है, कलेक्टर जंक्शन फॉरवर्ड बायस्ड होता है

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