BJT হিসাবে সুইচ

BJT এর সুইচ হিসাবে সংজ্ঞা

একটি BJT (বাইপোলার জাংশন ট্রানজিস্টর) হল এমন একটি ডিভাইস যা বেস-এমিটার কারেন্ট নিয়ন্ত্রণ করে এমিটার-কলেক্টর রেজিস্টেন্স পরিবর্তন করে একটি সুইচ হিসাবে কাজ করে।

একটি সুইচ 'OFF' অবস্থায় একটি ওপেন সার্কিট (অসীম রেজিস্টেন্স) এবং 'ON' অবস্থায় একটি শর্ট সার্কিট (শূন্য রেজিস্টেন্স) তৈরি করে। একইভাবে, একটি বাইপোলার জাংশন ট্রানজিস্টরে, বেস-এমিটার কারেন্ট নিয়ন্ত্রণ করে এমিটার-কলেক্টর রেজিস্টেন্স প্রায় অসীম বা প্রায় শূন্য করা যায়।

একটি ট্রানজিস্টরের বৈশিষ্ট্যগুলোতে তিনটি অঞ্চল রয়েছে। তারা হল:

• কাটঅফ অঞ্চল

• একটিভ অঞ্চল

• স্যাচুরেশন অঞ্চল

একটিভ অঞ্চলে, কলেক্টর কারেন্ট (IC) একটি বিস্তৃত পরিসরে কলেক্টর-এমিটার ভোল্টেজ (VCE) এর জন্য ধ্রুবক থাকে। এই ধ্রুবক কারেন্ট ট্রানজিস্টর এই অঞ্চলে চলাকালীন উল্লেখযোগ্য শক্তি হারায়। একটি আদর্শ সুইচ যখন OFF থাকে, তখন কারেন্ট শূন্য হওয়ায় শক্তি হার হয় না।

একইভাবে, যখন সুইচ ON থাকে, সুইচের মধ্যে ভোল্টেজ শূন্য হয়, ফলে শক্তি হার আবার হয় না। যখন আমরা একটি BJT কে একটি সুইচ হিসাবে পরিচালনা করতে চাই, তখন এটি এমনভাবে পরিচালনা করতে হবে যাতে ON এবং OFF অবস্থায় শক্তি হার প্রায় শূন্য বা খুব কম হয়।

এটি শুধুমাত্র যখন ট্রানজিস্টর বৈশিষ্ট্যের মার্জিনাল অঞ্চলে পরিচালিত হয়, তখনই সম্ভব। কাটঅফ অঞ্চল এবং স্যাচুরেশন অঞ্চল হল ট্রানজিস্টর বৈশিষ্ট্যের দুটি মার্জিনাল অঞ্চল। এটি উভয় npn এবং pnp ট্রানজিস্টরের জন্য প্রযোজ্য।

চিত্রে, যখন বেস কারেন্ট শূন্য, তখন কলেক্টর কারেন্ট (IC) একটি বিস্তৃত পরিসরে কলেক্টর-এমিটার ভোল্টেজ (VCE) এর জন্য খুব ছোট ধ্রুবক মান ধরে রাখে। তাই যখন ট্রানজিস্টর বেস কারেন্ট ≤ 0 এ পরিচালিত হয়, তখন কলেক্টর কারেন্ট (IC ≈ 0) খুব ছোট, ফলে ট্রানজিস্টর OFF অবস্থায় থাকে, কিন্তু একই সাথে, ট্রানজিস্টর সুইচের মধ্যে শক্তি হার IC × VCE খুব ছোট IC এর কারণে উল্লেখযোগ্য নয়।

ট্রানজিস্টরটি আউটপুট রেজিস্টেন্স RC এর সিরিজে সংযুক্ত হয়। ফলে, আউটপুট রেজিস্টেন্সের মধ্যে দিয়ে কারেন্ট হয়

যদি ট্রানজিস্টর I B3 বেস কারেন্ট দিয়ে পরিচালিত হয়, যার জন্য কলেক্টর কারেন্ট IC1, তাহলে IC যদি IC1 এর চেয়ে কম হয়, তাহলে ট্রানজিস্টর স্যাচুরেশন অঞ্চলে পরিচালিত হয়। এখানে, IC1 এর চেয়ে কম যেকোনো কলেক্টর কারেন্টের জন্য, কলেক্টর-এমিটার ভোল্টেজ (VCE < VCE1) খুব ছোট হবে। তাই এই অবস্থায়, ট্রানজিস্টর দিয়ে প্রবাহিত কারেন্ট লোড কারেন্টের মতো উচ্চ হবে, কিন্তু ট্রানজিস্টরের মধ্যে ভোল্টেজ (VCE < VCE1) খুব কম হবে, ফলে ট্রানজিস্টরে শক্তি হার উল্লেখযোগ্য নয়।

ট্রানজিস্টরটি একটি ON সুইচ হিসাবে কাজ করে। তাই ট্রানজিস্টরকে একটি সুইচ হিসাবে ব্যবহার করার জন্য আমাদের নিশ্চিত করতে হবে যে, প্রয়োগ করা বেস কারেন্ট যথেষ্ট উচ্চ হয় যাতে ট্রানজিস্টর স্যাচুরেশন অঞ্চলে থাকে, কলেক্টর কারেন্টের জন্য। তাই, উপরোক্ত ব্যাখ্যা থেকে আমরা সিদ্ধান্ত করতে পারি যে, বাইপোলার জাংশন ট্রানজিস্টর শুধুমাত্র তখনই সুইচ হিসাবে কাজ করে যখন এটি তার বৈশিষ্ট্যের কাটঅফ এবং স্যাচুরেশন অঞ্চলে পরিচালিত হয়। সুইচিং প্রয়োগে, একটিভ অঞ্চল বা বৈশিষ্ট্যের একটিভ অঞ্চল এড়িয়ে চলা হয়। আমরা ইতিমধ্যে বলেছি, ট্রানজিস্টর সুইচের শক্তি হার খুব কম, কিন্তু শূন্য নয়। তাই, এটি একটি আদর্শ সুইচ নয়, কিন্তু নির্দিষ্ট প্রয়োগের জন্য একটি সুইচ হিসাবে গৃহীত হয়।

ট্রানজিস্টরকে একটি সুইচ হিসাবে বেছে নেওয়ার সময়, এর রেটিং বিবেচনা করুন। ON অবস্থায়, ট্রানজিস্টর সম্পূর্ণ লোড কারেন্ট হ্যান্ডেল করতে হবে। যদি এই কারেন্ট নিরাপদ কলেক্টর-এমিটার কারেন্ট ক্ষমতার চেয়ে বেশি হয়, তাহলে ট্রানজিস্টর অতিরিক্ত তাপ প্রযুক্ত ধ্বংস হতে পারে। OFF অবস্থায়, ট্রানজিস্টর লোডের ওপেন সার্কিট ভোল্টেজ সহ্য করতে হবে যাতে ব্রেকডাউন না হয়। তাপ নিয়ন্ত্রণের জন্য একটি উপযুক্ত হিট সিঙ্ক অপরিহার্য। প্রতিটি ট্রানজিস্টর একটি সসীম সময়ের মধ্যে OFF থেকে ON অবস্থায় পরিবর্তন করে।

যদিও সুইচিং সময় খুব ছোট, প্রায় কয়েক মাইক্রোসেকেন্ডের কম, তবুও এটি শূন্য নয়। ON সুইচ পর্যায়ে, কারেন্ট (IC) বৃদ্ধি পায় এবং কলেক্টর-এমিটার ভোল্টেজ (VCE) শূন্যের দিকে হ্রাস পায়। এমন একটি মুহূর্ত থাকে যখন কারেন্ট এবং ভোল্টেজ তাদের সর্বোচ্চ মানে থাকে, ফলে শীর্ষ শক্তি হার ঘটে। এটি যখন ON থেকে OFF এ সুইচ করা হয়, তখনও ঘটে। এই স্থানান্তর পর্যায়ে সর্বোচ্চ শক্তি হার ঘটে, কিন্তু সংক্ষিপ্ত স্থানান্তর সময়ের কারণে শক্তি হার মাঝারি পরিমাণে হয়। কম ফ্রিকোয়েন্সিতে, তাপ উৎপাদন নিয়ন্ত্রণযোগ্য, কিন্তু উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সিতে, উল্লেখযোগ্য শক্তি হার এবং তাপ ঘটে।

এটি লক্ষণীয় যে, তাপ উৎপাদন শুধুমাত্র ট্রানজিস্টরের ট্রানজিয়েন্ট অবস্থায় ঘটে না, স্থিতিশীল ON বা OFF অবস্থায়ও ঘটে, কিন্তু স্থিতিশীল অবস্থায় তাপের পরিমাণ খুব কম এবং উল্লেখযোগ্য নয়।