शोट्की ट्रांजिस्टर

शॉट्की ट्रांजिस्टर एक ट्रांजिस्टर और शोट्की डायोड का एक संयोजन है जो अत्यधिक इनपुट करंट को मोड़कर ट्रांजिस्टर को संतृप्त होने से रोकता है। इसे शॉट्की-क्लैम्प्ड ट्रांजिस्टर भी कहा जाता है।

तंत्र
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।

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। 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।

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।

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 ($V_{CE(sat)}$) बेस-एमिटर वोल्टेज से कम है $V_{BE}$ (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।

इतिहास
1956 में, रिचर्ड बेकर ने ट्रांजिस्टर को संतृप्त होने से बचाने के लिए कुछ अलग डायोड क्लैंप सर्किट का वर्णन किया। 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। 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। 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।

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

 * शोट्की बाधा

बाहरी संबंध

 * Schottky-Barrier Diode Doubles the Speed of TTL Memory & Logic - computerhistory.org