ট্রানজিস্টর কিভাবে কাজ করে?
ট্রানজিস্টর কিভাবে কাজ করে?
ট্রানজিস্টরের সংজ্ঞা
ট্রানজিস্টর হল একটি অর্ধপরিবাহী ডিভাইস, যা ইলেকট্রনিক সিগন্যালগুলিকে আম্প্লিফাই বা সুইচ করতে ব্যবহৃত হয়।
বিভিন্ন ধরনের ট্রানজিস্টর উপলব্ধ থাকলেও, আমরা সাধারণ এমিটার মোডে NPN ট্রানজিস্টরের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করব। এই ধরনের এমিটার অঞ্চলটি খুব ভারীভাবে ডোপ করা এবং প্রশস্ত, যাতে অনেক মুক্ত ইলেকট্রন (মেজরিটি ক্যারিয়ার) থাকে।
কলেক্টর অঞ্চলটি প্রশস্ত এবং মধ্যম ডোপ করা, তাই এতে এমিটারের তুলনায় কম মুক্ত ইলেকট্রন থাকে। বেস অঞ্চলটি খুব পাতলা এবং হালকা ডোপ করা, যাতে খুব কম সংখ্যক হোল (মেজরিটি ক্যারিয়ার) থাকে। এখন, আমরা এমিটার এবং কলেক্টরের মধ্যে একটি ব্যাটারি সংযোগ করি। ট্রানজিস্টরের এমিটার টার্মিনালটি ব্যাটারির নেগেটিভ টার্মিনালের সাথে সংযুক্ত করা হয়। তাই এমিটার-বেস জংশন ফরওয়ার্ড বাইয়াস হয়, এবং বেস-কলেক্টর জংশন রিভার্স বাইয়াস হয়। এই শর্তে, ডিভাইস দিয়ে কোনো বিদ্যুৎ প্রবাহিত হবে না। ডিভাইসের প্রকৃত কাজের আগে আমরা NPN ট্রানজিস্টরের নির্মাণ এবং ডোপিং বিষয়গুলি মনে করি। এখানে এমিটার অঞ্চলটি প্রশস্ত এবং খুব ভারীভাবে ডোপ করা। তাই ট্রানজিস্টরের এই অঞ্চলে মেজরিটি ক্যারিয়ার (মুক্ত ইলেকট্রন) এর ঘনত্ব খুব বেশি।
অন্যদিকে, বেস অঞ্চলটি খুব পাতলা, এটি কয়েক মাইক্রোমিটারের পরিমাণ, যেখানে এমিটার এবং কলেক্টর অঞ্চল মিলিমিটারের পরিমাণ। মধ্যবর্তী p-ধরনের লেয়ারের ডোপিং খুব কম, এবং ফলে এই অঞ্চলে খুব কম সংখ্যক হোল থাকে। কলেক্টর অঞ্চলটি প্রশস্ত, এবং ডোপিং মধ্যম, তাই এই অঞ্চলে মধ্যম সংখ্যক মুক্ত ইলেকট্রন থাকে।
এমিটার এবং কলেক্টরের মধ্যে প্রয়োগ করা ভোল্টেজ দুই জায়গায় পড়ে। প্রথমত, এমিটার-বেস জংশনে সিলিকন ট্রানজিস্টরে প্রায় 0.7 ভোল্টের ফরওয়ার্ড ব্যারিয়ার পটেনশিয়াল থাকে। বাকি ভোল্টেজ বেস-কলেক্টর জংশনে রিভার্স ব্যারিয়ার হিসেবে পড়ে।
যে কোনো ভোল্টেজ ডিভাইসের মধ্যে থাকুক, এমিটার-বেস জংশনের ফরওয়ার্ড ব্যারিয়ার পটেনশিয়াল সর্বদা 0.7 ভোল্ট থাকে এবং বাকি সোর্স ভোল্টেজ বেস-কলেক্টর জংশনে রিভার্স ব্যারিয়ার পটেনশিয়াল হিসেবে পড়ে।
এটি বোঝায় যে কলেক্টর ভোল্টেজ ফরওয়ার্ড ব্যারিয়ার পটেনশিয়ালকে অতিক্রম করতে পারে না। তাই, এমিটারের মুক্ত ইলেকট্রনগুলি বেসে প্রবেশ করতে পারে না। ফলে, ট্রানজিস্টরটি একটি অফ সুইচের মতো আচরণ করে।
NB: – এই শর্তে ট্রানজিস্টর কোনো বিদ্যুৎ পরিবহন করে না, তাই বাহ্যিক রেজিস্টেন্সে কোনো ভোল্টেজ পতন হবে না, ফলে সম্পূর্ণ সোর্স ভোল্টেজ (V) জংশনে পড়ে, যা উপরের চিত্রে দেখানো হয়েছে।
এখন আমরা দেখি যদি ডিভাইসের বেস টার্মিনালে ধনাত্মক ভোল্টেজ প্রয়োগ করি তবে কী ঘটে। এই অবস্থায়, বেস-এমিটার জংশন একটি ফরওয়ার্ড ভোল্টেজ পায় এবং নিশ্চিতভাবে ফরওয়ার্ড পটেনশিয়াল ব্যারিয়ার অতিক্রম করতে পারে, ফলে মেজরিটি ক্যারিয়ার, অর্থাৎ এমিটার অঞ্চলের মুক্ত ইলেকট্রনগুলি জংশন পার হয়ে বেস অঞ্চলে আসে, যেখানে তারা খুব কম সংখ্যক হোল পায় যাতে পুনর্মিলিত হতে পারে।
তবে জংশনের মধ্যে বিদ্যুৎ ক্ষেত্রের কারণে এমিটার অঞ্চল থেকে মুক্ত ইলেকট্রনগুলি গতিশক্তি পায়। বেস অঞ্চলটি এত পাতলা যে এমিটার থেকে আসা মুক্ত ইলেকট্রনগুলি পুনর্মিলিত হওয়ার যথেষ্ট সময় পায় না এবং ফলে রিভার্স বাইয়াস দুর্বল অঞ্চল পার হয়ে শেষমেশ কলেক্টর অঞ্চলে আসে। যেহেতু বেস-কলেক্টর জংশনে রিভার্স ব্যারিয়ার উপস্থিত, তাই বেস অঞ্চলের মুক্ত ইলেকট্রনগুলি (মাইনরিটি ক্যারিয়ার) কলেক্টরে প্রবাহিত হওয়ার পথ রোধ করে না।
এইভাবে, ইলেকট্রনগুলি এমিটার থেকে কলেক্টরে প্রবাহিত হয় এবং ফলে কলেক্টর থেকে এমিটার বিদ্যুৎ প্রবাহ শুরু হয়। বেস অঞ্চলে কিছু হোল থাকার কারণে এমিটার অঞ্চল থেকে আসা কিছু ইলেকট্রন এই হোলগুলির সাথে পুনর্মিলিত হয় এবং বেস বিদ্যুৎ অবদান রাখে। এই বেস বিদ্যুৎ কলেক্টর থেকে এমিটার বিদ্যুৎের তুলনায় খুব কম।
এমিটার অঞ্চল থেকে কিছু ইলেকট্রন বেস বিদ্যুতে অবদান রাখে, তবে বেশিরভাগ ইলেকট্রন কলেক্টর দিয়ে প্রবাহিত হয়। এমিটার বিদ্যুৎ হল বেস এবং কলেক্টর বিদ্যুতের সমষ্টি। তাই, এমিটার বিদ্যুৎ হল বেস এবং কলেক্টর বিদ্যুতের যোগফল।
এখন আমরা প্রয়োগ করা বেস ভোল্টেজ বাড়িয়ে দেখি। এই অবস্থায় এমিটার-বেস জংশনে বেশি ফরওয়ার্ড ভোল্টেজ প্রয়োগের কারণে এমিটার অঞ্চল থেকে বেশি সংখ্যক মুক্ত ইলেকট্রন বেস অঞ্চলে আসে এবং বেশি গতিশক্তি সহ প্রবাহিত হয়। এটি কলেক্টর বিদ্যুতে প্রোপরশনাল বৃদ্ধি ঘটায়। এইভাবে, একটি ছোট বেস সিগন্যাল নিয়ন্ত্রণ করে, আমরা একটি বড় কলেক্টর সিগন্যাল নিয়ন্ত্রণ করতে পারি। এটিই হল ট্রানজিস্টরের বেসিক কাজের নীতি।
