09.02.01 – ට්‍රාන්සිස්ටර

0
637

ද්විධ්‍රැව සන්ධි ට්‍රාන්සිස්ටර

  • අර්ධ සන්නායක ස්පටික දෙපසින් සමාන වර්ගයේ භාහ්‍ය අර්ධ සන්නායක ප්‍රදේශ ද මැද ඉතා තුනී ප්‍රතිවිරුද්ධ භාහිය අර්ධ සන්නායක ප්‍රදේශයක් ද ඇතිවන අයුරින් මාත්‍රණය කිරීමෙන් ද්විධ්‍රැව ට්‍රාන්සිස්ටර සාදා ගනී.
  • මේවායේ කුහර සහ නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝන දෙවර්ගයම  වාහක ලෙස ක්‍රියා කරන නිසා ද්වීධ්‍රැව ට්‍රාන්සිස්ටර යන නම ලබා දී ඇත.
  • ට්‍රාන්සිස්ටරයේ ප්‍රධාන අග්‍ර තුනක් ඇත.
  1. විමෝචකය (E)
    සමාන ලෙස මාත්‍රණය කරන ලද ප්‍රදේශ දෙකෙන් අනෙකට වඩා මදක් වැඩියෙන් මාත්‍රණය කරන ලද ප්‍රදේශයට සම්බන්ධ අග්‍රය විමෝචකය නම් වේ .
  2. සංග්‍රාහකය (C)
    සමාන ලෙස මාත්‍රණය කළ ප්‍රදේශ දෙකෙන් අනෙකට වඩා මඳක් අඩුවෙන් මාත්‍රණය කළ ප්‍රදේශයට සම්බන්ධ අග්‍රය සංග්‍රාහකය නම් වේ.
  3. පාදම (B)
    මැද පවතින ප්‍රතිවිරුද්ධ වර්ගයෙන් මාත්‍රණය කරන ලද ප්‍රදේශයට සම්බන්ධ අග්‍රය පාදම වේ. මෙය ඉතා තුනී වේ.

ද්වීධ්‍රැව ට්‍රාන්සිස්ටර npn සහ pnp ලෙස  ප්‍රධාන ආකාර දෙකකි.

npn Transistorpnp Transistor
දෙපස n වර්ගයේ අර්ධ සන්නායක තිබියදී මැද ඉතා තුනී p වර්ගයේ අර්ධ සන්නායක ප්‍රදේශයක් ඇති කිරීමෙන් npn ට්‍රාන්සිස්ටර සාදා ගනී.
 
මෙහිදී විමෝචකය සහ සංග්‍රාහකයේ බහුතර වාහකය නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝන වේ. නමුත් විමෝචකයේ මාත්‍රන  මට්ටම සංග්‍රහකයේ මාත්‍රන මට්ටමට වඩා මදක් වැඩිය.
 
පාදමෙහි බහුතර වාහකය නිදහස් කුහර වේ. මෙය ඉතා තුනී ස්ථරයක් බැවින් නිදහස් කුහර සාන්ද්‍රනය සාපේක්ෂව අඩුය.
 
සමස්තයක්  ලෙස නිදහස් කුහර වලට වඩා නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝන සාන්ද්‍රණය වැඩි නිසා සමස්ත ට්‍රාන්සිස්ටරයේ බහුතර වාහකය ලෙස සැලකෙන්නේ නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝනයි.
දෙපස p වර්ගයේ අර්ධ සන්නායක තිබියදී මැද ඉතා තුනී p වර්ගයේ අර්ධ සන්නායක ප්‍රදේශයක් ඇති කිරීමෙන් pnp ට්‍රාන්සිස්ටර සාදා ගනී.
 
 මෙහිදී විමෝචකය සහ සංග්‍රාහකයේ බහුතර වාහක නිදහස් කුහර වේ. නමුත් විමෝචකය මාත්‍රන මට්ටම සංග්‍රාහකයේ මාත්‍රන මට්ටමට වඩා මඳක් වැඩිය.
 
පාදමෙහි බහුතර වාහකය නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝන වේ. මෙය ඉතා තුනී ස්ථරයක් බැවින් නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝන සාන්ද්‍රනය සාපේක්ෂව අඩුය.
 
සමස්තයක්  ලෙස නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝන වලට වඩා නිදහස් කුහර සාන්ද්‍රණය වැඩි නිසා සමස්ත ට්‍රාන්සිස්ටරයේ බහුතර වාහකය ලෙස සැලකෙන්නේ නිදහස් කුහරය.

නිදහස් කුහර සමග සැසඳූ විට නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝන වල සංචරණ වේගය ඉහළ නිසා npn ට්‍රාන්සිස්ටර  වඩා වේගවත්ව ප්‍රතිචාර දක්වයි  එබැවින් ඒවා බහුලව භාවිතා වේ. විෂය නිර්දේශය තුළ දී npn ට්‍රාන්සිස්ටර පිළිබඳව අධ්‍යනය කරයි.

ට්‍රාන්සිස්ටර පරිපථ සදහා යොදන සංකේත

  • අග්‍රය, විභවය හෝ  අග්‍ර දෙකක් අතර විභව අන්තරය හෝ නිරූපණය කිරීමට ඉංග්‍රීසි කැපිටල් අකුරු භාවිත කෙරෙයි.

VB : පාදම විභවය
VE : විමෝචකයේ විභවය
VC : සංග‍්‍රාහකයේ විභවය
VBE : E ට සාපේක්ෂව B හි විභවය හෙවත් B සහ E අතර විභව අන්තරය
VCE : E ට  සාපේක්ෂව C හි විභවය හෙවත් C සහ E අතර විභව අන්තරය
VBC : C ට  සාපේක්ෂව B හි විභවය හෙවත් B සහ C අතර විභව අන්තරය

Q: පාදමේ විභවය o.8V, විමෝචකයේ විභවය 0.1V සහ සංග්‍රාහකයේ විභවය 5V නම් VBE සහ VCB  සොයා එනයින් VCE  සොයන්න.

  • ඉංග්‍රීසි සිම්පල් අකුරු මගින් අග්‍රය විභවයේ වෙනස් වීම මගින් හෝ අග්‍ර දෙකක් අතර වීභව අන්තරයේ වෙනස් වීම හෝ නිරූපණය කෙරේ.

ΔVB/vB : පාදමේ විභවයේ වෙනස් වීමග
ΔVE/vE : විමෝචකයේ විභවයේ වෙනස් වීම
ΔVC/vC : සංග‍්‍රාහකයේ විභවයේ වෙනස් වීම
ΔVBE/vBE : E ට සාපේක්ෂව B හි විභවයේ වෙනස් වීම හෙවත් B සහ E අතර විභව අන්තරයේ වෙනස් වීම.
ΔVCE/vCE : E ට සාපේක්ෂව C හි විභවයේ වෙනස් වීම හෙවත් E සහ C අතර විභව අන්තරයේ වෙනස් වීම.
ΔVBC/vBC : C ට සාපේක්ෂව B හි විභවයේ වෙනස් වීම හෙවත් C සහ B අතර විභව අන්තරයේ වෙනස් වීම.

ට්‍රාන්සිස්ටරයක පැවතුම් අවස්ථා

  • ප්‍රධාන වශයෙන් ට්‍රාන්සිස්ටරයක පැවතුම් අවස්ථා තුනකි.
  1. කපාහැරි අවස්ථාව
  2. ක්‍රියාකාරී /රේඛීය / වර්ධක අවස්ථාව
  3. සංතෘප්ත අවස්ථාව

ට්‍රාන්සිස්ටර නැඹුරු කිරීම

  1. කපාහැරි අවස්ථාව – මෙහිදී BC හා BE සන්ධි දෙකම පසු නැඹුරු අවස්ථාවේ පවතී.
  2. ක්‍රියාකාරී අවස්ථාව – මෙහිදී BC සන්ධිය පසු නැඹුරු වන අතර BE සන්ධිය පෙර නැඹුරු වේ.
  3. සන්තෘප්ත අවස්ථාව – මෙහිදී BC හා BE සන්ධි දෙකම  පෙර නැඹුරු අවස්ථාවේ පවතී.

ක්‍රියාකාරී අවස්ථාවට එන සේ පරිපථය නැඹුරු කිරීම

BE-පෙර නැඹුරු
BC-පසු නැඹුරු  

  • E ට සාපේක්ෂව B ට වැඩි විභවයක් ලබාදීමෙන් BE පෙර නැඹුරු කර ඇත.
  • B ට සාපේක්ෂව වැඩි විභවයක් C ට ලබාදීමෙන් BC සන්ධිය පසු නැඹුරු වී ඇත.
  • BE සන්ධිය පෙර නැඹුරු වී ඇති නිසා n ප්‍රදේශයේ ඇති බහුතර වාහක වන නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝ p ප්‍රදේශයට ගමන් කරයි මෙම ඉලෙක්ට්‍රෝන වලට අනුරූප ධාරාව IE ය.
  • මෙම ඉලෙක්ට්‍රෝන වලින් 1% පමණ ඉතා කුඩා ප්‍රමාණයක් p ප්‍රදේශයේ දී කුහර සමග ප්‍රතිසංයෝජනය වේ.
  • p ප්‍රදේශය තුළ විද්‍යුත් උදාසීන බව රැක ගැනීමට  ඉලෙක්ට්‍රෝන සමග සංයෝජනය වන කුහර සංඛ්‍යාවට සමාන ඉලෙක්ට්‍රෝන සංඛ්‍යාවක් B අග්‍රය හරහා බාහිර පරිපථයට ගලා යයි. ඊට අනුරූප ධාරාව IB ය.
  • p ප්‍රදේශයට පැමිණි ඉලෙක්ට්‍රෝන බහුතරය අනෙක්  n ප්‍රදේශයට ගමන් කර බාහිර පරිපථය  සම්පූර්ණ කරයි. ඊට අනුරූප ධාරාව IB ය.
  • පාදම සිහින්ව සහ අඩු මාත්‍රන මට්ටමකින් ඇති නිසා විමෝචකයේ සිට එන වාහක වලින් වැඩි ප්‍රමාණයක් සංග්‍රාහකය වෙත යොමු කෙරේ.
  • ට්‍රාන්සිස්ටර දෙවර්ගයම සඳහා,

Q: ට්‍රාන්සිස්ටරයක විමෝචක ධාරාව 1.5 mA ද පාදම ධාරාව 1.5 A ද වේ නම්, සංග්‍රාහක ධාරාව සොයන්න.

ට්‍රාන්සිස්ටරයක පරිපථ වින්‍යාසය

  • ට්‍රාන්සිස්ටරයක භාවිතා වන වින්‍යාස  තුනක් පවතී. ඒවා නම්, 
  1. පොදු විමෝචක
  2. පොදු පාදම
  3. පොදු සංග්‍රාහක

පොදු විමෝචක වින්‍යාසය

  • ප්‍රදාන ධාරාව       – IB
  • ප්‍රතිදාන ධාරාව     – IC
  • ධාරා  ලාභය          =   IB/ IC = 99/1
  • මෙහි වෝල්ටීයතා ලාභය, ධාරා ලාභය හා ක්ෂමතා ලාභය  ඉතා ඉහළ වේ.
  • වර්ධක පරිපථ ලෙසත් ස්වීචී කරන පරිපථ ලෙසත් භාවිත වේ.
  • ප්‍රදාන හා ප්‍රතිදාන වෝල්ටීයතා තරංග ආකෘති අතර 900 කලා වෙනසක් පවතී.

පොදු පාදම වින්‍යාසය

  • ප්‍රදාන ධාරාව       – IE
  • ප්‍රතිදාන ධාරාව     – IC
  • ධාරා  ලාභය          – IC/ IE = 99/100=0.99
  • මෙහි වෝල්ටීයතා ලාභය, ධාරා ලාභය හා ක්ෂමතා ලාභය  අඩු අගයන් ගනී.
  • ප්‍රදාන හා ප්‍රතිදාන වෝල්ටීයතා තරංග ආකෘති අතර  කලා වෙනසක් නො පවතී.

පොදු සංග්‍රාහක වින්‍යාසය

  • ප්‍රදාන ධාරාව          – IB
  • ප්‍රතිදාන ධාරාව       – IE
  • ධාරා  ලාභය            – IE/ IB = 100/1=100
  • මෙහි වෝල්ටීයතා ලාභය 1ට අඩු අගයකි. ධාරා ලාභය ඉතා ඉහල අගයක් හා ක්ෂමතා ලාභය මධ්‍යස්ථ  අගයන් ගනී.
  • ප්‍රදාන හා ප්‍රතිදාන වෝල්ටීයතා තරංග ආකෘති අතර  කලා වෙනසක් නො පවතී.

ට්‍රාන්සිස්ටරයක පොදු විමෝචක වින්‍යාස ලාක්ෂණික

  • ට්‍රාන්සිස්ටරයක අග්‍ර වලට විවිධ වෝල්ටීයතා ලබා දෙමින්  ට්‍රාන්සිස්ටරය තුලින් ගලන ධාරාව ලබා දෙන වෝල්ටීයතාවට එදිරිව ප්‍රස්තාර ගත කලවිට ට්‍රාන්සිස්ටරයක ලාක්ෂණික වක්‍ර ලබා ගත හැක.
    ට්‍රාන්සිස්ටරයක එවැනි ලාක්ෂණික තුනක් සැලකිය හැක.
  1. ප්‍රදාන ලාක්ෂණිකය
  2. ප්‍රතිදාන ලාක්ෂණිකය
  3. සංක්‍රාමන ලාක්ෂණිකය
  • පොදු විමෝචක ට්‍රාන්සිස්ටරයක් සදහා මෙම ලාක්ෂණික පරික්ෂා කිරීමට පහත පරිපථය යොදාගත හැක.

ප්‍රදාන ලාක්ෂණිකය

  • IB හා VBE  අතර විචලනය දැක්වෙන වක්‍රය ප්‍රදාන ලාක්ෂණිකය යනුවෙන් හැඳින්වේ.
  • VCC නියතව තබා VBE ශූන්‍යයේ සිට ක්‍රමයෙන් වැඩි කරගෙන යාමේදී එය එක්තරා අගයකට එළඹෙන තෙක් IB හි අගය ශුන්‍යය හෝ ඉතා කුඩා වේ.
  • මෙම අගය ට්‍රාන්සිස්ටරයක් සඳහා දනටි වෝල්ටීයතාවය ලෙස හැදින්වේ.
  • සිලිකන් ට්‍රාන්සිස්ටරයක් සඳහා දනටි වෝල්ටීයතාවය 0.7V පමණ වන අතර ජර්මේනියම් ට්‍රාන්සිස්ස්ටරයක් සඳහා දනටි වෝල්ටීයතාවය 0.3V පමණ වේ.
  • ට්‍රාන්සිස්ස්ටරයක ප්‍රදාන ලාක්ෂණිකය ඩයෝඩයක IV ලාක්ෂණිකයට සෑම අතින්ම සමානය.

ප්‍රතිදාන ලාක්ෂණිකය

  • VBE හාපාදම ධාරාව (IB) විවිධ අගයන්හි නියතව තිබියදී IC හා VCE අතර විචලනයක් දැක්වෙන වක්‍රය ප්‍රතිදාන ලාක්ෂණිකය වේ.

සංක්‍රාමන ලාක්ෂණිකය

  • සංග්‍රාහක ධාරාව (IC) හා පාදම ධාරාව (IB) අතර විචලනයක් දැක්වෙන වක්‍රය සංක්‍රාමන ලාක්ෂණිකය යනුවෙන් හැදින්වේ.
  • මෙම වක්‍රය ප්‍රධාන වශයෙන් කොටස් තුනකින් සමන්විතය.
  • වක්‍රයේ මුලින් ම පිහිටි කපා හැරි ප්‍රදේශයේ දී IB ශුන්‍ය හෝ ඉතා කුඩා වන අතර, IC ද ශුන්‍ය හෝ ඉතා කුඩා වේ. සංක්‍රාමන ලාක්ෂණික වක්‍රයෙහි මැද පිහිටි ක්‍රියාකාරී ප්‍රදේශයේදී සංග්‍රාහක ධාරාව පාදම ධාරාව සමග බොහෝ දුරට රේඛීය විචලනයක් පෙන්වයි.
  • එවිට, IC =ß IB යන සම්බන්ධය තෘප්ත වේ.
  • ß යනු ට්‍රාන්සිස්ටරයේ සරල ධාරා ලාභය වේ.
  • වක්‍රය අග කොටසේ පිහිටි සන්තෘප්ත ප්‍රදේශයේ දී IB  වැඩි කළ ද, IC වැඩි වනුයේ ඉතා සුළු වශයෙනි. එනම් IB වැඩි කළ ද, IC ආසන්නව  නියත අගයක පවතී.

npn ට්‍රාන්සිස්ටර  නැඹුරු කිරීමේ පරිපථ

ප්‍රභව දෙකක් මගින්  විභවය බෙදීම

  • වෝල්ටීයතා දෙකක් භාවිතයෙන් මෙහිදී ට්‍රාන්සිස්ටරය ක්‍රියාකාරී අවස්ථාවට නැඹුරු කෙරේ.

එක් වෝල්ටියතා ප්‍රභවයක් මගින් විභවය බෙදීම

  • බොහෝ අවස්තාවල මෙම පරිපථය ඉහත පරිදි නිරූපණය කරනවා දක්නට ලැබේ. එම පරිපථයම පහත පරිදීද දැක්විය හැකිය

විභව භාජක ක්‍රමය

  • මෙහි දී සුදුසු ප්‍රමාණයන්ගේ ප්‍රතිරෝධ භාවිතයෙන් ට්‍රාන්සිස්ටරය ක්‍රියාකාරි අවස්තාවට නැඹුරු  කෙරේ

වර්ධක පරිපථ වල භාවිතය

  • පොදු විමෝචක වින්‍යාසය භාවිතා කරයි.
  • එම වින්‍යාසයේ දී ධාරා ලාභයක් මෙන්ම ක්ෂමතා ලාභයක් ද ඇත.
  • ද්වාර හා ස්විච සදහා ට්‍රාන්සිස්ටරයේ කැපීගිය හා සංතෘප්ත අවස්තා භාවිත කළත් මෙහිදී ක්‍රියාකාරී කලාපය යොදාගනී.
  • ක්‍රියාකාරී කලාපයට ගෙන ඒමට B-E  පෙර නැඹුරු කළ යුතුය. එනම් VB>VE , B-C පසු නැඹුරු කළ  යුතුයි. VC>VB විය යුතුයි.
  • මෙම ද්වීධ්‍රැව සන්ධි ට්‍රාන්සිස්ටර ධාරා වර්ධක වේ. එබැවින් වර්ධනය කරගත් ධරාවක් ලබාගැනේ.
  • IB ට Input ධාරාව දුන් විට IC=βIB ලෙස වර්ධනය වූ ප්‍රතිදාන ධාරාවක් IC  ට ලබාගත හැක.
  • කුඩා ධාරාවක් වඩාත් වර්ධනය වූ  ධාරාවක් බවට පත්කළ හැක. (ඉහත රූපය බලන්න)
  • තවද සංග්‍රාහකය අසල විභවය වර්ධනය වූත්  180° කලා වෙනසක් සහිත වෝල්ටීයතා විචලනයක් ලබාගත හැක.
  • මයික්‍රෝෆෝනයක් මගින් ලබාදෙන කුඩා ධාරවක් ට්‍රාන්සිස්ටරයට ලබාදුන් විට ට්‍රාන්සිස්ටරය මගින් එය වඩා වර්ධනය වූ ධාරාවක් බවට හැරවේ. එම වර්ධනය වූ ධාරාව ශබ්ද විකාශන යන්ත්‍රයකට ලබාදී වඩා වර්ධනය වූ ශබ්දයක් ශ්‍රවණය කල හැක.
  • ඉහත ප්‍රස්තාරයේ IB ට එදිරිව  IC ගේ විචලනය දක්වා ඇත.
  • ඉහත ප්‍රස්තාරයේ අනුක්‍රමනය = IC/IB වේ.
  • එමනිසා අනුක්‍රමනයෙන් ධාරා ලාභය β ලැබේ.
  • එනම් මිලිඇම්පියර් ගණයේ ධාරාව මිලිඇම්පියර් ප්‍රමාණයේ ධාරාවක් ලෙසට β ප්‍රමාණයකින් වර්ධනය කිරීමට ට්‍රාන්සිස්ටරයට හැකියාව ඇත.
  • අපට වර්ධනය කරගත යුතු කුඩා ධාරාව පාදමට  සැපයේ. මෙහිදී මෙම විචලනය වන ධාරාව නිසා පාදමේ විභවය සංග්‍රාහකයේ විභවයට වඩා වැඩි වී ට්‍රාන්සිස්ටරය සංතෘප්ත අවස්තාවට පත් නොවීමට C හි විභවය සැකසීමට, සුදුසු +Vcc අගයන් හා ප්‍රතිරෝධයන් තෝරා ගැනීමට වග බලාගත යුතුය.
  • ට්‍රාන්සිස්ටරය වර්ධක පරිපථයක් ලෙස භාවිත වන අවස්ථාවේ ක්‍රියාකාරී විධියේම පවත්වා ගැනීම අනිවාර්යවේ.
  • ට්‍රාන්සිස්ටරයේ VBE ට එදිරිව IB හි ප්‍රස්තාරය ඉහත දැක්වේ.
  • 50µA – 150µA අතර විචලනය වන විචල්‍යය ධාරාවක් පාදමට සැපයේ. ඊට අනුකූලව පාදමේ විභවයේ විචලනය ද පෙන්නුම් කෙරේ. මෙහි Q ලක්ෂ්‍යය ට්‍රාන්සිස්ටරයේ නිෂ්පාදකයා විසින් දිය යුතුයි. නැත්තම් පාඨාංක ඇසුරින්  ප්‍රස්තාරයක් ඇඳ  ගණනය කල යුතුයි.
  • Vcc ඇසුරින් RB ප්‍රතිරෝධයක් යොදා  B-E නැඹුරු කර සරල ධාරා තත්ත්වයේ නැඹුරුව ඇති කල හැකිය.
  • Q ලක්ෂ්‍යය ට අදාල VBE =0.7v යන්න සහ Q ලක්ෂය ට  IB නිෂ්පාදකයා ගෙන් දැනගෙන RB සෙවිය යුතුවේ
  • ප්‍රදානය පැත්තට කර්චොෆ් නියමය යෙදූවිට ;

Q: සැපයුම් වෝල්ටීයතාව 12V වන ට්‍රාන්සිස්ටරයක පාදම ප්‍රතිරෝධය 9 M   වේ. පාදම ධාරාවේ අගය සොයන්න. (VBE = 0.7V යැයි සලකන්න.)

  • RB සාමාන්‍යයෙන් විශාල ප්‍රතිරෝධයකි.
  • දැන් සංඥාව යෙදුවහොත් IB විචලනය අනුව βIB විචලනයක් IC ට ලැබේ

ප්‍රතිදාන පැත්තට කර්චොෆ් නියමය යෙදීමෙන්,

Q: අප විසින් ලබා දෙන ලද සැපයුම් වෝල්ටීයතාව 15V ද RC හි අගය 1k  ද වේ නම්, සංග‍්‍රාහකය හරහා ධාරාව 2 mA වන අවස්ථාවේදී සංග‍්‍රාහකයේ වෝල්ටීයතාව සොයන්න. (විමෝචකය භූගත කර ඇතැයි සලකන්න)

  • මෙය ට්‍රාන්සිස්ටරයේ සරල ධාරා භාර රේඛාවයි. VCC  හා  RC තීරණය කල විට මේ රේඛාව ඇඳිය හැකිය. ඒවා තීරණය කල විට මෙය ඕනැම විටක ක්‍රියාත්මක වන්නේ රේඛාව මත ලක්ෂ්‍යයක පමණී.
  • මීට අදාල භාර රේඛාව මත ලක්ෂය නිවාත ලක්ෂ්‍යයයි.( Quiestcient point )
  • මෙම Q ට අදාල IB අගය නැඹුරු කිරීමේදී අපි තෝරාගත්  IB ය.
  • IB විචලනයත් සමග IC හි විචලනය ඉහත ප්‍රස්තාරයේ හොඳින් දැක්වේ. C හි වෝල්ටීයතාවයේ කලා වෙනස නිසා ධාරාව ඉහල අගයක් ගන්නා විට, VC හි විභවය පහල අගයක් ගෙන වැඩි විභව අන්තරයක් ප්‍රතිරෝධය හරහා පිහිටයි.
  • මයික්‍රෆෝනයකින්  ලබා දෙන කුඩා ධාරාවක් ට්‍රාන්සිස්ටරයට ලබා දුන් විට ට්‍රාන්සිස්ටරයේ ක්‍රියාත්මක වන ආකාරය සලකා බලමු.
  • C1 කන්ඩෙන්සරයක් හරහා input එක ලබා දෙන්නේ ට්‍රාන්සිස්ටරයට සරල ධාරාවක් ඇතුල් නොවී විචලනය වන ධාරාව පමණක් ආදානය ලෙස ලබා දීමටයි.
  • C2 කන්ඩෙන්සරය මගින් ස්පීකරයට සරල ධාරාවන් ඇතුලු වීම වලකයි.

Q: ට්‍රාන්සිස්ටරය වර්ධක පරිපථයක යොදවා ඇති ආකාරය මෙහි දැක්වේ.

Q: ට්‍රාන්සිස්ටරය වර්ධක පරිපථයක යොදවා ඇති ආකාරය මෙහි දැක්වේ.
IB=100µA හා VBE=0.7V වේ.

  1. RB ගණනය කරන්න.
  2. සරල ධාරා තත්ව යටතේ ට්‍රාන්සිස්ටරයේ ධාරා ලාභය (β අගය) 100 නම් IC සොයන්න.
  3. ට්‍රාන්සිස්ටරයේ රේඛීය ක්‍රියාකාරිත්වය සඳහා තිබිය යුතු VCE අගය 5V වේ නම්, RL  අගය ගණනය කරන්න.

ට්‍රාන්සිස්ටරය ස්විචයක් ලෙස භාවිතය

  • ට්‍රාන්සිස්ටරයක තවත් වැදගත් භාවිතයක් වනුයේ එය ඉලෙක්ට්‍රොනික ස්විචයක් ලෙස විද්‍යුත් පරිපථවල යොදා ගැනීමයි.
  • ට්‍රාන්සිස්ටරයක් ස්විචයක් ලෙස භාවිතා කිරීමට හේතු වන කාරණා කීපයකි,
    •    ක්ෂණිකව on/off කළ හැකි වීම.
    • ස්විච රාශියක්  එකවර පාලනය කළ හැකි වීම.
    • ස්විචීකරණය දුරස්ථව සිදු කළ හැකි වීම.
  • Vin = 0 නම්, ධාරාව ශුන්‍ය වේ. එවිට ස්විචය විවෘත (off) අවස්ථා වේ පවතී. මෙවිට ට්‍රාන්සිස්ටරය කපා හැරි ප්‍රදේශයේ පවතී.
  • Vin > 0 නම්, IB ධාරාවක් ඇති වේ  එවිට IC ධාරාවක්ද ඇති වේ. එවිට ස්විචය සංවෘත (on) අවස්ථා වේ පවතී. මෙවිට ට්‍රාන්සිස්ටරය සංවෘත ප්‍රදේශයේ පවතී
Switch off
Switch on

සන්ධි ක්ෂේත්‍ර ආචරණ ට්‍රාන්සිස්ටරය (JFET)

  • JFET හි සංකලමය රූප සටහනක් පහත රූපයේ දක්වා ඇත. සිලින්ඩරාකාර  වර්ගයේ අර්ධ සන්නායකයක පෘෂ්ඨය වටා කොටසක් p වර්ගයේ අර්ධ සන්නායකයක් වන පරිදි මාත්‍රණය කර ඇත.
  • මේ අයුරින් ට්‍රාන්සිස්ටරයේ නාලිය (Channel) ලෙස හඳුන්වනු ලබන n අර්ධ සන්නායක කොටස සහ p අර්ධ සන්නායක කොටස අතර p-n  සන්ධියක් ඇති වේ.
  • නාලියේ දෙ කෙළවරට සොරොව්ව (D) සහ ප්‍රභවය (S) ලෙස හඳුන්වන සන්නායක අග්‍ර දෙක ඕමීය ස්පර්ශයක් ඇති වන පරිදි සම්බන්ධ කර ඇති අතර p කොටසට දොරටුව (G) සන්නායක අග්‍රය ද ඒ අයුරින් ම සම්බන්ධ කර ඇත.
  • මෙම JFET ට්‍රාන්සිස්ටරය, චැනලය n වර්ගයේ අර්ධ සන්නායකයක් වන nJFET ලෙස ද චැනලය p වර්ගයේ සන්නායකයක් වන විට pJFET ලෙස ද හැඳින් වේ.
  • මේවායේ පරිපථ සංකේත පහත රූපයේ පෙන්වා ඇත. G හි ඇති ඊතල හිසේ දිශාව මගින් nJFET සහ pJFET වෙන්කර හඳුනාගත හැකි ය. D, S සහ G අග්‍ර අප විසින් කලින් සාකච්ඡා කරන ලද ද්වි ධ්‍රැව සන්ධි ට්‍රාන්සිස්ටරයේ C, E සහ B අග්‍රවලට පිළිවෙලින් අනුරූප වේ.
  • VGS = 0.5 V වූ විට nJFET හි p-n සන්ධිය හරහා පෙර නැඹුරු ධාරාවක් ගැලීම ආරම්භ වේ. ඵය nJFET හි ප්‍රයෝජනවත් ක්‍රියාකාරීත්වයට හිතකර නො වන නිසා සැම විට ම VGS < 0.5 V වන පරිදි p-n සන්ධිය නැඹුරු කළ යුතු වේ.
  • එ විට p-n සන්ධිය හරහා ගලන්නේ අල්පතර වාහක වලින් සිදු කරනු ලබන ඉතා කුඩා (-uA) පසු නැඹුරු ධාරාවක් පමණි. මෙසේ VGS≤0න් ලෙස නැඹුරු කරන ලද  පරිපථයක් පහත රූපයේ පෙන්වා ඇත.
  • pJFET සඳහා ඉහත VG වෝල්ටීයතා අගයයන් ප්‍රතිවිරුද්ධ විය යුතු ය.
  • දැන් මෙම පරිපථය භාවිත කර nJFET හි ක්‍රියාකාරීත්වය විමසා බලමු. පළමුව VGS = 0 අවස්ථාව සළකන්න. එ විට p-n සන්ධිය නැඹුරු කිරීමකින් තොර වේ.
  • දැන්  සහ  අග්‍ර අතර VDS විභව අන්තරයක් යෙදු විට චැනලය තුලින් ID ධාරාවක් ගලයි.  VDS > 0නම් D සිට S දෙසට ද  VDS < 0 නම් S සිට D දෙසට ද ID ධාරාව ගලයි. භාවිතයේ දී සෑම විටම VDS > 0 වේ.
  • VDS හි අගය වැඩි කළ විට ගලන ID ධාරාව ද වැඩි වේ. එහෙත් එක්තරා ප්‍රමාණයකට VDS වැඩි කළ පසු තව දුරටත් ID ධාරාව වැඩිවීම නැවතී එය එක්තරා උපරිම සංතෘප්ත අගයකට පත් වේ.
  • මෙයට හේතුව අර්ධ සන්නායකයක් වූ චැනලයේ ඇති සීමිත වාහක සංඛ්‍යාවට ඊට වඩා වැඩි ධාරාවක් සඳහා දායක විය නොහැකි වීමයි.
  • VGS = 0 වූ විට VDS සමඟ ID වෙනස් වන ආකාරය පහත රූපයේ VGS = 0 ට අදාල වක්‍රයෙන් පෙන්නුම් කරයි. මේ අවස්ථාවේ ID ලබාගන්නා උපරිම අගය IDSS ලෙස හැඳින්වේ.
  • දැන් VGS ඍණ කළ විට සිදුවන වෙනස සළකා බලමු. මේ අවස්ථාවේ දී p-n සන්ධිය පසු නැඹුරුවට පත් වේ. එක්තරා අවස්ථාවක දී පළල් වූ හීන ස්ථරය හේතුවෙන් චැනලය සම්පුර්ණයෙන් ම වැසී යයි .
  • මේ අවස්ථාවේ දී VGS ලබාගන්නා අගය VGS(off) ලෙස හැඳින් වේ. මෙම අගය කෙනෙහුම් වැසීම් වෝල්ටීයතාවVP, ලෙස ද හැඳින් වේ.
  • VGS ≤ VGS(off)  නම්, VDS  කො පමණ වැඩි කළ ද ID ශුන්‍ය වේ. මෙම අවස්ථාවේ දී ඉතා කුඩා කාන්දු ධාරාවක් පමණක් ගලයි.
  • nJFET සඳහා VGS(off) අගය -3 V සහ  -10 V අතර පවතින අතර pJFET සඳහා එය 3 V සහ 10 V අතර පවතී. IDSS අගය සාමාන්‍යයෙන් 10 mA පමණ වේ.
  • FET නිෂ්පාදකයන් විසින් තමන් නිපදවනු ලබන ට්‍රාන්සිස්ටර සඳහා VGS(off) සහ IDSS අගයන් ප්‍රකාශ කරනු ලබයි. FET යොදා ගනීමින් කරනු ලබන පරිපථ නිර්මාණයේ දී මෙම දත්තයන් යොදා ගැනේ.
  • පහත රූපය නිරීක්ෂණය කිරීමේ දී දෙන ලද VGS අගයක දී, VDS මත ID ධාරාවේ වෙනස්වීම යම් රටාවකට අනුව සිදුවන බව පෙනී යයි. මෙයින් ලබා දෙන්නේ ක්ෂේත්‍ර ආචරණ ට්‍රාන්සිස්ටරයක ප්‍රතිදාන ලාක්ෂණිකයි.
  • මේවා ප්‍රතිදාන ධාරා – වෝල්ටීයතා ලාක්ෂණික (Current-voltage characteristics) ලෙස ද හැඳින් වේ. BJT සඳහා ලබාගත් ප්‍රතිදාන ලාක්ෂණික (IC  vs VCE) සමඟ මෙය සන්සන්දනය කරන්න. FET ප්‍රතිදාන ලාක්ෂණිකවල කලාප තුනක් හඳුනාගත හැකි ය.
  • ID ආසන්න වශයෙන් නියත ව පවත්නා කලාපය, සංතෘප්ත කලාපය (Saturation region) ලෙස හැඳින් වේ. මෙම කලාපය ධාරා ප්‍රභව (Current source) කලාපය ලෙස ද හඳුන්වනු ලබයි. එයට හේතුව මෙම කලාපයේ ක්‍රියාත්මක වන පරිදි නැඹුරු කරන ලද FET පරිපථයක් ධාරා ප්‍රභවයක් ලෙස භාවිත කළ හැකි වීම යි. FET වර්ධක ද ක්‍රියාත්මක වන්නේ මෙම කලාපයේ ය.
  • ID ආසන්න වශයෙන් VDS ට සමානුපාතික වන 0 ≤ VDS < VDS(sat) කලාපය ඕමීය හෙවත් රේඛීය කලාපය (Ohmic region) ලෙස හඳුන්වනු ලබයි. එයට හේතුව මෙම කලාපයේ දී FET සරල ප්‍රතිරෝධයක් ලෙස (ID ∝ VDS) ක්‍රියා කර ඕම්ගේ නියමය පිළිපැදීම යි. ඒ අනුව VGS හි විවිධ අගයන් සඳහා (විවිධ අනුක්‍රමණවලට අනුරූප ව) ප්‍රතිරෝධයේ අගය ද වෙනස් වේ. එ මඟින් FET භාවිත කර වෝල්ටීයතාවය සමඟ වෙනස් වන ප්‍රතිරෝධයක් නිර්මාණය කළ හැකි වේ. සංගෘහිත පරිපථවල ප්‍රතිරෝධ නිර්මාණයේ දී භාවිතා කරන්නේ මෙම මූල ධර්මයයි.
  • කපා හරින කලාපය (Cut-off region) තුළ VGS ≤ VGS(off) වේ. එවිට චැනලය හරහා ගලායන්නේ කාන්දු ධාරාවක් පමණි. VDS අගය සෑම විටම එහි උපරිමය වන VDS(max) අගයට වඩා අඩු විය යුතුය. එක් එක් VGS අගය සඳහා ID හි උපරිම අගය වෙනස් වන ආකාරය පහත රූපයේ පෙන්වා ඇත. මේවායින් දැක්වෙන්නේ JFET හි පැවරුම් ලාක්ෂණිකයි
(Transfer characteristics)

ඉදිරියේදී ප්‍රශ්න ඇතුලත් වන්නේ මෙතනටයි.

ඔබේ අදහස් හා ප්‍රශ්න ඇතුළත් කරන්න.