शोट्की ट्रांजिस्टर

शोट्की ट्रांजिस्टर एक ट्रांजिस्टर और 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
मानक ट्रांजिस्टर-ट्रांजिस्टर तर्क (टीटीएल) ट्रांजिस्टर को संतृप्त स्विच के रूप में उपयोग करता है। संतृप्त ट्रांजिस्टर दृढ़ता 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 संग्रहीत आवेश बनाता है। जब ट्रांजिस्टर को चालू से बंद करने की आवश्यकता होती है, तो संग्रहित आवेश 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। 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
जब फॉरवर्ड बायस्ड होता है, तो शॉट्की डायोड का वोल्टेज ड्रॉप एक मानक 0.25 V बनाम 0.6 V सिलिकॉन डायोड से बहुत कम होता है। 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। सामान्यतः, 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 प्रारम्भ कर देता है। ट्रांजिस्टर को इस प्रकार डिज़ाइन किया गया है कि इसका संग्राहक संतृप्ति वोल्टेज ($V_{CE(sat)}$) बेस-एमिटर वोल्टेज $V_{BE}$ (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 परिपथ का वर्णन किया।परिपथ अब बेकर क्लैंप के रूप में जाने जाते हैं। उन क्लैंप सर्किटों में से एक में सिलिकॉन ट्रांजिस्टर को परिपथ कॉन्फ़िगरेशन में क्लैंप करने के लिए एकल जर्मेनियम डायोड का उपयोग किया गया था जो कि शोट्की ट्रांजिस्टर के समान है। यह परिपथ जर्मेनियम डायोड पर निर्भर करता था जिसमें सिलिकॉन डायोड की तुलना में कम फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रॉप होता था।

1964 में, जेम्स आर. बियार्ड ने शोट्की ट्रांजिस्टर के लिए पेटेंट किया था। अपने पेटेंट में शोट्की डायोड ने संग्राहक आधार ट्रांजिस्टर जंक्शन पर आगे के पूर्वाग्रह को कम करके ट्रांजिस्टर को संतृप्त होने से रोक दिया, इस प्रकार अल्पसंख्यक वाहक अन्तःक्षेपण को नगण्य मात्रा में कम कर दिया था। डायोड को एक ही डाई पर भी एकीकृत किया जा सकता था, इसमें सघन विन्यास था, इसमें कोई अल्पसंख्यक वाहक आवेश स्टोरेज नहीं था, और यह पारंपरिक जंक्शन डायोड से तेज़ था। उनके पेटेंट ने यह भी दिखाया कि कैसे शोट्की ट्रांजिस्टर का उपयोग डीटीएल परिपथ में 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 प्रस्तुत किया। बाद में इसे 74LS, 74AS, 74ALS, 74F TTL लॉजिक फैमिली में भी सम्मिलित किया गया था।

यह भी देखें

 * शोट्की बाधा

बाहरी संबंध

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