ఎలక్ట్రికల్ మరియు ఎలక్ట్రానిక్స్ డొమైన్‌లోని ప్రధాన పరికరం నియంత్రిత వాల్వ్, ఇది పంపులు, గొట్టాలు మరియు ఇతరుల నుండి నీటి ప్రవాహాన్ని నియంత్రించే నాజిల్ మాదిరిగానే ఎక్కువ ప్రవాహాన్ని నియంత్రించడానికి బలహీనమైన సిగ్నల్‌ను అనుమతిస్తుంది. ఒక కాలంలో, ఎలక్ట్రికల్ డొమైన్‌లో అమలు చేయబడిన ఈ నియంత్రిత వాల్వ్ వాక్యూమ్ గొట్టాలు. వాక్యూమ్ గొట్టాల అమలు మరియు వినియోగం మంచివి, కానీ దీనితో ఉన్న సమస్య పెద్దది మరియు భారీ విద్యుత్ శక్తి వినియోగం, ఇది వేడి వలె పంపిణీ చేయబడింది, ఇది ట్యూబ్ జీవిత కాలాన్ని కత్తిరించింది. ఈ సమస్యకు పరిహారంగా, ట్రాన్సిస్టర్ మొత్తం విద్యుత్ మరియు ఎలక్ట్రానిక్స్ పరిశ్రమ యొక్క అవసరాలకు తగిన మంచి పరిష్కారాన్ని అందించిన పరికరం. ఈ పరికరాన్ని 1947 సంవత్సరంలో “విలియం షాక్లీ” కనుగొన్నారు. మరింత చర్చించడానికి, ఏమిటో తెలుసుకునే వివరణాత్మక అంశంలోకి ప్రవేశిద్దాం ట్రాన్సిస్టర్ , అమలు చేస్తోంది ట్రాన్సిస్టర్ ఒక స్విచ్ , మరియు అనేక లక్షణాలు.
ట్రాన్సిస్టర్ అంటే ఏమిటి?
ట్రాన్సిస్టర్ మూడు-టెర్మినల్ సెమీకండక్టర్ పరికరం అనువర్తనాలను మార్చడానికి, బలహీనమైన సంకేతాల విస్తరణకు మరియు వేలాది మరియు మిలియన్ల ట్రాన్సిస్టర్ల పరిమాణంలో ఒకదానితో ఒకటి అనుసంధానించబడి చిన్న ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్ / చిప్‌లో పొందుపరచబడి, ఇది కంప్యూటర్ జ్ఞాపకాలను చేస్తుంది. ట్రాన్సిస్టర్ స్విచ్, ఇది సర్క్యూట్ తెరవడానికి లేదా మూసివేయడానికి ఉపయోగించబడుతుంది, అంటే ట్రాన్సిస్టర్ సాధారణంగా తక్కువ వోల్టేజ్ అనువర్తనాల కోసం మాత్రమే ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాల్లో స్విచ్గా ఉపయోగించబడుతుంది. శక్తి వినియోగం. కటాఫ్ మరియు సంతృప్త ప్రాంతాలలో ఉన్నప్పుడు ట్రాన్సిస్టర్ స్విచ్గా పనిచేస్తుంది.
BJT ట్రాన్సిస్టర్ల రకాలు
సాధారణంగా, ఒక ట్రాన్సిస్టర్ రెండు PN జంక్షన్లను కలిగి ఉంటుంది, ఈ జంక్షన్లు N- రకం లేదా P- రకాన్ని శాండ్‌విచ్ చేయడం ద్వారా ఏర్పడతాయి సెమీకండక్టర్ వ్యతిరేక రకం సెమీకండక్టర్ పదార్థాల జత మధ్య పదార్థం.
బైపోలార్ జంక్షన్ ట్రాన్సిస్టర్లను రకాలుగా వర్గీకరించారు
- NPN
- పిఎన్‌పి
ట్రాన్సిస్టర్‌కు మూడు టెర్మినల్స్ ఉన్నాయి, అవి బేస్, ఉద్గారిణి , మరియు కలెక్టర్. ఉద్గారిణి భారీగా డోప్డ్ టెర్మినల్ మరియు ఇది ఎలక్ట్రాన్లను బేస్ ప్రాంతంలోకి విడుదల చేస్తుంది. బేస్ టెర్మినల్ తేలికగా డోప్ చేయబడి, ఉద్గారిణి-ఇంజెక్ట్ చేసిన ఎలక్ట్రాన్లను కలెక్టర్‌లోకి పంపిస్తుంది. కలెక్టర్ టెర్మినల్ మధ్యంతర డోప్ చేయబడింది మరియు బేస్ నుండి ఎలక్ట్రాన్లను సేకరిస్తుంది.
పైన చూపిన విధంగా P- రకం డోప్డ్ సెమీకండక్టర్ పొర మధ్య రెండు N- రకం డోప్డ్ సెమీకండక్టర్ పదార్థాల కూర్పు NPN రకం ట్రాన్సిస్టర్. అదేవిధంగా, PNP- రకం ట్రాన్సిస్టర్లు పైన చూపిన విధంగా N- రకం డోప్డ్ సెమీకండక్టర్ పొర మధ్య రెండు P- రకం డోప్డ్ సెమీకండక్టర్ పదార్థాల కూర్పు. NPN మరియు PNP ట్రాన్సిస్టర్ రెండింటి పనితీరు ఒకేలా ఉంటుంది కాని వాటి పక్షపాతం మరియు విద్యుత్ సరఫరా ధ్రువణత విషయంలో తేడా ఉంటుంది.
స్విచ్గా ట్రాన్సిస్టర్
సర్క్యూట్ ఉపయోగిస్తే స్విచ్గా బిజెటి ట్రాన్సిస్టర్ h, అప్పుడు ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క పక్షపాతం, NPN లేదా PNP గా క్రింద చూపిన I-V లక్షణాల వక్రతలకు రెండు వైపులా ట్రాన్సిస్టర్‌ను ఆపరేట్ చేయడానికి ఏర్పాటు చేయబడింది. ట్రాన్సిస్టర్‌ను మూడు మోడ్‌లు, యాక్టివ్ రీజియన్, సంతృప్త ప్రాంతం మరియు కట్-ఆఫ్ రీజియన్‌లో ఆపరేట్ చేయవచ్చు. క్రియాశీల ప్రాంతంలో, ట్రాన్సిస్టర్ యాంప్లిఫైయర్‌గా పనిచేస్తుంది. ట్రాన్సిస్టర్ స్విచ్ వలె, ఇది రెండు ప్రాంతాలలో పనిచేస్తుంది మరియు అవి సంతృప్త ప్రాంతం (పూర్తిగా ఆన్) మరియు కట్-ఆఫ్ ప్రాంతం (పూర్తిగా ఆఫ్). ది స్విచ్ సర్క్యూట్ రేఖాచిత్రంగా ట్రాన్సిస్టర్ ఉంది
స్విచ్గా ట్రాన్సిస్టర్
ఎన్‌పిఎన్ మరియు పిఎన్‌పి ట్రాన్సిస్టర్లు రెండూ స్విచ్‌లుగా పనిచేస్తాయి. కొన్ని అనువర్తనాలు పవర్ ట్రాన్సిస్టర్‌ను స్విచింగ్ సాధనంగా ఉపయోగించుకుంటాయి. ఈ స్థితిలో, ఈ ట్రాన్సిస్టర్‌ను నడపడానికి మరొక సిగ్నల్ ట్రాన్సిస్టర్‌ను ఉపయోగించాల్సిన అవసరం ఉండకపోవచ్చు.
ట్రాన్సిస్టర్ల ఆపరేటింగ్ మోడ్‌లు
పై లక్షణాల నుండి మనం గమనించవచ్చు, వక్రరేఖల దిగువన ఉన్న పింక్ షేడెడ్ ప్రాంతం కట్-ఆఫ్ ప్రాంతాన్ని సూచిస్తుంది మరియు ఎడమ వైపున నీలం ప్రాంతం ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క సంతృప్త ప్రాంతాన్ని సూచిస్తుంది. ఈ ట్రాన్సిస్టర్ ప్రాంతాలు ఇలా నిర్వచించబడ్డాయి
కట్-ఆఫ్ ప్రాంతం
ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క ఆపరేటింగ్ పరిస్థితులు సున్నా ఇన్పుట్ బేస్ కరెంట్ (IB = 0), జీరో అవుట్పుట్ కలెక్టర్ కరెంట్ (Ic = 0), మరియు గరిష్ట కలెక్టర్ వోల్టేజ్ (VCE), దీని ఫలితంగా పెద్ద క్షీణత పొర ఏర్పడుతుంది మరియు పరికరం ద్వారా ప్రవాహం ప్రవహించదు.
అందువల్ల ట్రాన్సిస్టర్ “పూర్తిగా-ఆఫ్” కి మార్చబడుతుంది. కాబట్టి బైపోలార్ ట్రాన్సిస్టర్‌ను స్విచ్గా ఉపయోగిస్తున్నప్పుడు మేము కట్-ఆఫ్ ప్రాంతాన్ని నిర్వచించవచ్చు, ఎన్‌పిఎన్ ట్రాన్సిస్టర్ల జంక్షన్లను రివర్స్ బయాస్డ్, విబి<0.7v and Ic=0. Similarly, for PNP transistors, the emitter potential must be –ve with respect to the base of the transistor.
కట్-ఆఫ్ మోడ్
బైపోలార్ ట్రాన్సిస్టర్‌ను స్విచ్గా ఉపయోగిస్తున్నప్పుడు “కట్-ఆఫ్ రీజియన్” లేదా “ఆఫ్ మోడ్” ను మనం నిర్వచించవచ్చు, రెండు జంక్షన్లు రివర్స్ బయాస్డ్, IC = 0 మరియు VB<0.7v. For a PNP transistor, the Emitter potential must be -ve with respect to the base terminal.
కట్-ఆఫ్ ప్రాంత లక్షణాలు
కట్-ఆఫ్ ప్రాంతంలోని లక్షణాలు:
- బేస్ మరియు ఇన్పుట్ టెర్మినల్స్ రెండూ గ్రౌన్దేడ్ చేయబడ్డాయి, అంటే ‘0’v
- బేస్-ఉద్గారిణి జంక్షన్ వద్ద వోల్టేజ్ స్థాయి 0.7v కన్నా తక్కువ
- బేస్-ఉద్గారిణి జంక్షన్ రివర్స్ బయాస్డ్ స్థితిలో ఉంది
- ఇక్కడ, ట్రాన్సిస్టర్ ఓపెన్ స్విచ్ వలె పనిచేస్తుంది
- ట్రాన్సిస్టర్ పూర్తిగా ఆఫ్‌లో ఉన్నప్పుడు, అది కట్-ఆఫ్ ప్రాంతంలోకి కదులుతుంది
- బేస్-కలెక్టర్ జంక్షన్ రివర్స్ బయాస్డ్ స్థితిలో ఉంది
- కలెక్టర్ టెర్మినల్‌లో ప్రస్తుత ప్రవాహం ఉండదు అంటే Ic = 0
- ఉద్గారిణి-కలెక్టర్ జంక్షన్ వద్ద వోల్టేజ్ విలువ మరియు అవుట్పుట్ టెర్మినల్స్ వద్ద ‘1’
సంతృప్త ప్రాంతం
ఈ ప్రాంతంలో, ట్రాన్సిస్టర్ పక్షపాతంతో ఉంటుంది, తద్వారా గరిష్ట మొత్తంలో బేస్ కరెంట్ (IB) వర్తించబడుతుంది, దీని ఫలితంగా గరిష్ట కలెక్టర్ కరెంట్ (IC = VCC / RL) మరియు తరువాత కనీస కలెక్టర్-ఉద్గారిణి వోల్టేజ్ (VCE ~ 0) డ్రాప్. ఈ స్థితిలో, క్షీణత పొర సాధ్యమైనంత చిన్నదిగా మారుతుంది మరియు ట్రాన్సిస్టర్ ద్వారా ప్రవహించే గరిష్ట విద్యుత్తు. అందువల్ల ట్రాన్సిస్టర్ “పూర్తిగా ఆన్” అవుతుంది.
సంతృప్త మోడ్
బైపోలార్ ఎన్‌పిఎన్ ట్రాన్సిస్టర్‌ను స్విచ్గా ఉపయోగిస్తున్నప్పుడు “సంతృప్త ప్రాంతం” లేదా “ఆన్ మోడ్” యొక్క నిర్వచనం, రెండు జంక్షన్లు ముందుకు పక్షపాతంతో ఉంటాయి, ఐసి = గరిష్ట మరియు విబి> 0.7 వి. PNP ట్రాన్సిస్టర్ కోసం, ఉద్గారిణి సంభావ్యత బేస్‌కు సంబంధించి + ve అయి ఉండాలి. ఇది ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క స్విచ్గా పనిచేయడం .
సంతృప్త ప్రాంత లక్షణాలు
ది సంతృప్త లక్షణాలు అవి:
- బేస్ మరియు ఇన్పుట్ టెర్మినల్స్ రెండూ Vcc = 5v కి అనుసంధానించబడి ఉన్నాయి
- బేస్-ఉద్గారిణి జంక్షన్ వద్ద వోల్టేజ్ స్థాయి 0.7v కంటే ఎక్కువ
- బేస్-ఉద్గారిణి జంక్షన్ ముందుకు పక్షపాత స్థితిలో ఉంది
- ఇక్కడ, ట్రాన్సిస్టర్ క్లోస్డ్ స్విచ్ వలె పనిచేస్తుంది
- ట్రాన్సిస్టర్ పూర్తిగా ఆఫ్‌లో ఉన్నప్పుడు, అది సంతృప్త ప్రాంతంలోకి కదులుతుంది
- బేస్-కలెక్టర్ జంక్షన్ ముందుకు పక్షపాత స్థితిలో ఉంది
- కలెక్టర్ టెర్మినల్‌లో ప్రస్తుత ప్రవాహం Ic = (Vcc / RL)
- ఉద్గారిణి-కలెక్టర్ జంక్షన్ వద్ద వోల్టేజ్ విలువ మరియు అవుట్పుట్ టెర్మినల్స్ వద్ద ‘0’
- కలెక్టర్-ఉద్గారిణి జంక్షన్ వద్ద వోల్టేజ్ ‘0’ అయినప్పుడు, దీని అర్థం ఆదర్శ సంతృప్త స్థితి
అదనంగా, ది ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క స్విచ్ పని ఈ క్రింది విధంగా వివరంగా వివరించవచ్చు:
ట్రాన్సిస్టర్ ఒక స్విచ్ - NPN
ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క మూల అంచు వద్ద అనువర్తిత వోల్టేజ్ విలువను బట్టి, మారే కార్యాచరణ జరుగుతుంది. ఉద్గారిణి మరియు మూల అంచుల మధ్య ~ 0.7V ఉన్న మంచి వోల్టేజ్ ఉన్నప్పుడు, అప్పుడు కలెక్టర్ వద్ద ఉద్గారిణి అంచుకు వోల్టేజ్ ప్రవాహం సున్నా. కాబట్టి, ఈ స్థితిలో ట్రాన్సిస్టర్ ఒక స్విచ్ వలె పనిచేస్తుంది మరియు కలెక్టర్ ద్వారా ప్రవహించే ప్రవాహాన్ని ట్రాన్సిస్టర్ కరెంట్‌గా పరిగణిస్తారు.
అదే విధంగా, ఇన్పుట్ టెర్మినల్ వద్ద వోల్టేజ్ వర్తించనప్పుడు, అప్పుడు ట్రాన్సిస్టర్ కట్-ఆఫ్ ప్రాంతంలో పనిచేస్తుంది మరియు ఓపెన్ సర్క్యూట్ వలె పనిచేస్తుంది. ఈ స్విచ్చింగ్ పద్ధతిలో, ఇది రిఫరెన్స్ పాయింట్‌గా పనిచేసే స్విచింగ్ పాయింట్‌తో అనుసంధానించబడిన లోడ్. కాబట్టి, ట్రాన్సిస్టర్ ‘ఆన్’ స్థితికి మారినప్పుడు, సోర్స్ టెర్మినల్ నుండి లోడ్ ద్వారా భూమికి ప్రవాహం ప్రవహిస్తుంది.
స్విచ్ వలె NPN ట్రాన్సిస్టర్
ఈ మార్పిడి పద్ధతి గురించి స్పష్టంగా తెలుసుకోవడానికి, ఒక ఉదాహరణను పరిశీలిద్దాం.
ఒక ట్రాన్సిస్టర్ 50kOhm యొక్క బేస్ రెసిస్టెన్స్ విలువను కలిగి ఉందని ume హించుకోండి, కలెక్టర్ అంచు వద్ద నిరోధకత 0.7kOhm మరియు అనువర్తిత వోల్టేజ్ 5V మరియు బీటా విలువను 150 గా పరిగణిస్తుంది. బేస్ అంచు వద్ద, 0 మరియు 5V మధ్య మారుతున్న సిగ్నల్ వర్తించబడుతుంది . 0 మరియు 5V అయిన ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ విలువలను సవరించడం ద్వారా కలెక్టర్ అవుట్పుట్ గమనించబడుతుంది. కింది రేఖాచిత్రాన్ని పరిశీలించండి.
ఎప్పుడు విఇది= 0, అప్పుడు నేనుసి= విDC/ ఆర్సి
IC = 5 / 0.7
కాబట్టి, కలెక్టర్ టెర్మినల్ వద్ద కరెంట్ 7.1 ఎంఏ
బీటా విలువ 150 కాబట్టి, ఇబి = ఐసి / β
ఇబి = 7.1 / 150 = 47.3 µA
కాబట్టి, బేస్ కరెంట్ 47.3 µA
పై విలువలతో, కలెక్టర్ టెర్మినల్ వద్ద కరెంట్ యొక్క అత్యధిక విలువ 7.1 mA కండిషన్ కలెక్టర్ నుండి ఉద్గారిణి వోల్టేజ్ సున్నా మరియు బేస్ కరెంట్ విలువ 47.3 µA. అందువల్ల, బేస్ అంచు వద్ద ఉన్న కరెంట్ విలువ 47.3 aboveA పైన పెరిగినప్పుడు, NPN ట్రాన్సిస్టర్ సంతృప్త ప్రాంతంలోకి కదులుతుందని నిరూపించబడింది.
ట్రాన్సిస్టర్‌కు 0V ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ ఉందని అనుకోండి. దీని అర్థం బేస్ కరెంట్ ‘0’ మరియు ఉద్గారిణి జంక్షన్ గ్రౌన్దేడ్ అయినప్పుడు, ఉద్గారిణి మరియు బేస్ జంక్షన్ ఫార్వార్డ్ బయాస్ కండిషన్‌లో ఉండవు. కాబట్టి, ట్రాన్సిస్టర్ ఆఫ్ మోడ్‌లో ఉంది మరియు కలెక్టర్ అంచు వద్ద వోల్టేజ్ విలువ 5 వి.
Vc = Vcc - (IcRc)
= 5-0
విసి = 5 వి
ట్రాన్సిస్టర్‌కు 5 వి ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ ఉందని అనుకోండి. ఇక్కడ, బేస్ అంచు వద్ద ఉన్న ప్రస్తుత విలువను ఉపయోగించడం ద్వారా తెలుసుకోవచ్చు కిర్చోఫ్ యొక్క వోల్టేజ్ సూత్రం .
Ib = (Vi - Vbe) / Rb
సిలికాన్ ట్రాన్సిస్టర్ పరిగణించబడినప్పుడు, దీనికి Vbe = 0.7V ఉంటుంది
కాబట్టి, ఇబి = (5-0.7) / 50
ఇబి = 56.8µA
అందువల్ల, బేస్ అంచు వద్ద ఉన్న కరెంట్ విలువ 56.8 aboveA పైన పెరిగినప్పుడు, NPN ట్రాన్సిస్టర్ 5V ఇన్పుట్ కండిషన్ వద్ద సంతృప్త ప్రాంతంలోకి కదులుతుందని నిరూపించబడింది.
ట్రాన్సిస్టర్ ఒక స్విచ్ - PNP
పిఎన్‌పి మరియు ఎన్‌పిఎన్ ట్రాన్సిస్టర్ల రెండింటికి మారే కార్యాచరణ సమానంగా ఉంటుంది, అయితే వైవిధ్యం ఏమిటంటే పిఎన్‌పి ట్రాన్సిస్టర్‌లో, ప్రవాహం యొక్క ప్రవాహం బేస్ టెర్మినల్ నుండి ఉంటుంది. ఈ మార్పిడి ఆకృతీకరణ ప్రతికూల గ్రౌండ్ కనెక్షన్ల కోసం ఉపయోగించబడుతుంది. ఇక్కడ, ఉద్గారిణి అంచుకు అనుగుణంగా బేస్ అంచుకు ప్రతికూల బయాస్ కనెక్షన్ ఉంది. బేస్ టెర్మినల్ వద్ద వోల్టేజ్ ఎక్కువ -ve అయినప్పుడు, అప్పుడు బేస్ కరెంట్ ప్రవాహం ఉంటుంది. స్పష్టంగా చెప్పాలంటే, చాలా తక్కువ లేదా -ve వోల్టేజ్ కవాటాలు ఉన్నప్పుడు, ఇది ట్రాన్సిస్టర్‌ను ఓపెన్-సర్క్యూట్ చేయకపోతే షార్ట్ సర్క్యూట్‌గా చేస్తుంది లేదా లేకపోతే అధిక ఇంపెడెన్స్ .
ఈ రకమైన కనెక్షన్‌లో, లోడ్ స్విచింగ్ అవుట్‌పుట్‌తో పాటు రిఫరెన్స్ పాయింట్‌తో ఉంటుంది. PNP ట్రాన్సిస్టర్ ఆన్ స్థితిలో ఉన్నప్పుడు, మూలం నుండి లోడ్ చేయడానికి మరియు తరువాత ట్రాన్సిస్టర్ ద్వారా భూమికి ప్రస్తుత ప్రవాహం ఉంటుంది.
స్విచ్గా పిఎన్‌పి ట్రాన్సిస్టర్
NPN ట్రాన్సిస్టర్ స్విచ్చింగ్ ఆపరేషన్ మాదిరిగానే, PNP ట్రాన్సిస్టర్ ఇన్పుట్ కూడా బేస్ అంచు వద్ద ఉంది, అయితే ఉద్గారిణి టెర్మినల్ ఒక స్థిర వోల్టేజ్‌కు సంబంధించి ఉంటుంది మరియు కలెక్టర్ టెర్మినల్ ఒక లోడ్ ద్వారా భూమికి అనుసంధానించబడి ఉంటుంది. దిగువ చిత్రం సర్క్యూట్ గురించి వివరిస్తుంది.
ఇక్కడ బేస్ టెర్మినల్ ఎల్లప్పుడూ ఉద్గారిణి అంచుకు అనుగుణంగా ప్రతికూల బయాస్ స్థితిలో ఉంటుంది మరియు అది ప్రతికూల వైపు కనెక్ట్ అయ్యే బేస్ మరియు ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ యొక్క సానుకూల వైపు ఉద్గారిణి. దీని అర్థం ఉద్గారానికి బేస్ వద్ద వోల్టేజ్ ప్రతికూలంగా ఉంటుంది మరియు కలెక్టర్ నుండి ఉద్గారిణి వద్ద వోల్టేజ్ సానుకూలంగా ఉంటుంది. కాబట్టి, ఉద్గారిణి వోల్టేజ్ బేస్ మరియు కలెక్టర్ టెర్మినల్స్ కంటే సానుకూల స్థాయిని కలిగి ఉన్నప్పుడు ట్రాన్సిస్టర్ వాహకత ఉంటుంది. అందువల్ల, బేస్ వద్ద ఉన్న వోల్టేజ్ ఇతర టెర్మినల్స్ కంటే ప్రతికూలంగా ఉండాలి.
కలెక్టర్ మరియు బేస్ ప్రవాహాల విలువను తెలుసుకోవడానికి, మాకు ఈ క్రింది వ్యక్తీకరణలు అవసరం.
Ic = Ie - Ib
Ic = β. ఒకటి
ఎక్కడ Ub = Ic / β
ఈ మార్పిడి పద్ధతి గురించి స్పష్టంగా తెలుసుకోవడానికి, ఒక ఉదాహరణను పరిశీలిద్దాం.
లోడ్ సర్క్యూట్‌కు 120 mA అవసరమని మరియు ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క బీటా విలువ 120 అని అనుకోండి. అప్పుడు ట్రాన్సిస్టర్ సంతృప్త మోడ్‌లో ఉండటానికి అవసరమైన ప్రస్తుత విలువ
Ib = Ic / β
= 120 mAmps / 100
Ib = 1 mAmp
కాబట్టి, 1 mAmp యొక్క బేస్ కరెంట్ ఉన్నప్పుడు, ట్రాన్సిస్టర్ పూర్తిగా ON స్థితిలో ఉంటుంది. ఆచరణాత్మక పరిస్థితులలో, సరైన ట్రాన్సిస్టర్ సంతృప్తత కోసం సుమారు 30-40 శాతం ఎక్కువ విద్యుత్తు అవసరం. దీని అర్థం పరికరానికి అవసరమైన బేస్ కరెంట్ 1.3 mAmps.
డార్లింగ్టన్ ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క ఆపరేషన్ మారడం
కొన్ని సందర్భాల్లో, లోడ్ వోల్టేజ్ లేదా కరెంట్ యొక్క ప్రత్యక్ష మార్పిడికి BJT పరికరంలో ప్రస్తుత విద్యుత్తు యొక్క ప్రస్తుత లాభం చాలా తక్కువ. ఈ కారణంగా, స్విచింగ్ ట్రాన్సిస్టర్లు ఉపయోగించబడతాయి. ఈ స్థితిలో, స్విచ్ యొక్క ఆన్ మరియు ఆఫ్ కోసం ఒక చిన్న ట్రాన్సిస్టర్ పరికరం చేర్చబడుతుంది మరియు అవుట్పుట్ ట్రాన్సిస్టర్‌ను నియంత్రించడానికి కరెంట్ యొక్క పెరిగిన విలువ.
సిగ్నల్ లాభం పెంచడానికి, రెండు ట్రాన్సిస్టర్లు “కాంప్లిమెంటరీ గెయిన్ కాంపౌండింగ్ కాన్ఫిగరేషన్” మార్గంలో అనుసంధానించబడి ఉన్నాయి. ఈ కాన్ఫిగరేషన్‌లో, రెండు ట్రాన్సిస్టర్ల ఉత్పత్తి యొక్క ఫలితం యాంప్లిఫికేషన్ కారకం.
డార్లింగ్టన్ ట్రాన్సిస్టర్
డార్లింగ్టన్ ట్రాన్సిస్టర్లు ప్రారంభ ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క లాభం విలువ రెండవ ట్రాన్సిస్టర్ పరికరం యొక్క లాభ విలువతో గుణించబడే విధంగా అనుసంధానించబడిన రెండు బైపోలార్ పిఎన్‌పి మరియు ఎన్‌పిఎన్ రకాల ట్రాన్సిస్టర్‌లతో ఇవి సాధారణంగా చేర్చబడతాయి.
ఇది కనీస బేస్ కరెంట్ విలువకు కూడా గరిష్ట ప్రస్తుత లాభాలను కలిగి ఉన్న సింగిల్ ట్రాన్సిస్టర్‌గా పరికరం పనిచేసే ఫలితాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది. డార్లింగ్టన్ స్విచ్ పరికరం యొక్క మొత్తం ప్రస్తుత లాభం PNP మరియు NPN ట్రాన్సిస్టర్ల రెండింటి యొక్క ప్రస్తుత లాభ విలువల యొక్క ఉత్పత్తి మరియు ఇది ఇలా ప్రాతినిధ్యం వహిస్తుంది:
β = β1 × β2
పై పాయింట్లతో, డార్లింగ్టన్ ట్రాన్సిస్టర్లు గరిష్టంగా β మరియు కలెక్టర్ ప్రస్తుత విలువలను కలిగి ఉంటాయి, ఇవి ఒకే ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క మార్పిడికి సంబంధించినవి.
ఉదాహరణకు, ఇన్పుట్ ట్రాన్సిస్టర్ ప్రస్తుత లాభ విలువ 100 మరియు రెండవది 50 యొక్క లాభం విలువను కలిగి ఉన్నప్పుడు, మొత్తం ప్రస్తుత లాభం
β = 100 × 50 = 5000
కాబట్టి, లోడ్ కరెంట్ 200 mA అయినప్పుడు, బేస్ టెర్మినల్ వద్ద డార్లింగ్టన్ ట్రాన్సిస్టర్‌లో ప్రస్తుత విలువ 200 mA / 5000 = 40 µAmps, ఇది ఒకే పరికరం కోసం గత 1 mAmp తో పోల్చినప్పుడు గొప్ప క్షీణత.
డార్లింగ్టన్ కాన్ఫిగరేషన్స్
డార్లింగ్టన్ ట్రాన్సిస్టర్‌లో ప్రధానంగా రెండు కాన్ఫిగరేషన్ రకాలు ఉన్నాయి మరియు అవి
డార్లింగ్టన్ ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క స్విచ్ కాన్ఫిగరేషన్ రెండు పరికరాల కలెక్టర్ టెర్మినల్స్ ప్రారంభ ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క ఉద్గారిణి టెర్మినల్‌తో అనుసంధానించబడిందని చూపిస్తుంది, ఇది రెండవ ట్రాన్సిస్టర్ పరికరం యొక్క మూల అంచుతో కనెక్షన్‌ను కలిగి ఉంది. కాబట్టి, మొదటి ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క ఉద్గారిణి టెర్మినల్ వద్ద ప్రస్తుత విలువ రెండవ ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క ఇన్పుట్ కరెంట్ వలె ఏర్పడుతుంది, తద్వారా ఇది ఆన్ కండిషన్‌లో ఉంటుంది.
మొదటిది అయిన ఇన్పుట్ ట్రాన్సిస్టర్ దాని ఇన్పుట్ సిగ్నల్ ను బేస్ టెర్మినల్ వద్ద పొందుతుంది. ఇన్పుట్ ట్రాన్సిస్టర్ సాధారణ మార్గంలో విస్తరించబడుతుంది మరియు ఇది తదుపరి అవుట్పుట్ ట్రాన్సిస్టర్లను నడపడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. రెండవ పరికరం సిగ్నల్‌ను పెంచుతుంది మరియు ఇది ప్రస్తుత లాభం యొక్క గరిష్ట విలువకు దారితీస్తుంది. డార్లింగ్టన్ ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క కీలకమైన లక్షణాలలో ఒకటి సింగిల్ బిజెటి పరికరానికి సంబంధించినప్పుడు దాని గరిష్ట ప్రస్తుత లాభం.
గరిష్ట వోల్టేజ్ మరియు ప్రస్తుత మార్పిడి లక్షణాల సామర్థ్యంతో పాటు, ఇతర అదనపు ప్రయోజనం దాని గరిష్ట మార్పిడి వేగం. ఈ స్విచ్చింగ్ ఆపరేషన్ పరికరాన్ని ఇన్వర్టర్ సర్క్యూట్లు, డిసి మోటర్, లైటింగ్ సర్క్యూట్లు మరియు స్టెప్పర్ మోటార్ రెగ్యులేషన్ ప్రయోజనాల కోసం ప్రత్యేకంగా ఉపయోగించడానికి అనుమతిస్తుంది.
ట్రాన్సిస్టర్‌ను స్విచ్గా అమలు చేసేటప్పుడు సాంప్రదాయ సింగిల్ బిజెటి రకాల కంటే డార్లింగ్టన్ ట్రాన్సిస్టర్లను ఉపయోగించుకునేటప్పుడు పరిగణనలోకి తీసుకోవలసిన వైవిధ్యం ఏమిటంటే, బేస్ మరియు ఉద్గారిణి జంక్షన్ వద్ద ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ ఎక్కువగా ఉండాలి, ఇది సిలికాన్ రకం పరికరానికి దాదాపు 1.4 వి, రెండు పిఎన్ జంక్షన్ల సిరీస్ కనెక్షన్ కారణంగా.
ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క సాధారణ ప్రాక్టికల్ అప్లికేషన్స్ కొన్ని స్విచ్
ట్రాన్సిస్టర్‌లో, బేస్ సర్క్యూట్లో కరెంట్ ప్రవహిస్తే తప్ప, కలెక్టర్ సర్క్యూట్లో కరెంట్ ప్రవహించదు. ఈ ఆస్తి ట్రాన్సిస్టర్‌ను స్విచ్గా ఉపయోగించడానికి అనుమతిస్తుంది. బేస్ మార్చడం ద్వారా ట్రాన్సిస్టర్‌ను ఆన్ లేదా ఆఫ్ చేయవచ్చు. ట్రాన్సిస్టర్‌లచే నిర్వహించబడే స్విచింగ్ సర్క్యూట్ల యొక్క కొన్ని అనువర్తనాలు ఉన్నాయి. ఇక్కడ, ట్రాన్సిస్టర్ స్విచ్‌ను ఉపయోగిస్తున్న కొన్ని అనువర్తనాలను వివరించడానికి నేను NPN ట్రాన్సిస్టర్‌గా భావించాను.
లైట్-ఆపరేటెడ్ స్విచ్
ట్రాన్సిస్టర్‌ను స్విచ్గా ఉపయోగించడం ద్వారా, ప్రకాశవంతమైన వాతావరణంలో బల్బును వెలిగించడం మరియు చీకటిలో ఆపివేయడం ద్వారా సర్క్యూట్ రూపొందించబడింది లైట్-డిపెండెంట్ రెసిస్టర్ (LDR) సంభావ్య డివైడర్లో. పర్యావరణం చీకటిగా ఉన్నప్పుడు LDR యొక్క ప్రతిఘటన అధికమవుతుంది. అప్పుడు ట్రాన్సిస్టర్ ఆఫ్ చేయబడుతుంది. LDR ప్రకాశవంతమైన కాంతికి గురైనప్పుడు, దాని నిరోధకత తక్కువ విలువకు పడిపోతుంది, దీని ఫలితంగా ఎక్కువ సరఫరా వోల్టేజ్ వస్తుంది మరియు ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క బేస్ కరెంట్‌ను పెంచుతుంది. ఇప్పుడు ట్రాన్సిస్టర్ ఆన్ చేయబడింది, కలెక్టర్ కరెంట్ ప్రవహిస్తుంది మరియు బల్బ్ వెలిగిపోతుంది.
హీట్-ఆపరేటెడ్ స్విచ్
వేడి-పనిచేసే స్విచ్ యొక్క సర్క్యూట్లో ఒక ముఖ్యమైన భాగం థర్మిస్టర్. థర్మిస్టర్ ఒక రకమైన నిరోధకం ఇది పరిసర ఉష్ణోగ్రతను బట్టి స్పందిస్తుంది. ఉష్ణోగ్రత తక్కువగా ఉన్నప్పుడు దాని నిరోధకత పెరుగుతుంది మరియు దీనికి విరుద్ధంగా ఉంటుంది. థర్మిస్టర్‌కు వేడిని వర్తించినప్పుడు, దాని నిరోధకత పడిపోతుంది మరియు బేస్ కరెంట్ పెరుగుతుంది, తరువాత కలెక్టర్ కరెంట్‌లో ఎక్కువ పెరుగుదల ఉంటుంది మరియు సైరన్ వీస్తుంది. ఈ ప్రత్యేక సర్క్యూట్ ఫైర్ అలారం వ్యవస్థగా అనుకూలంగా ఉంటుంది .
హీట్-ఆపరేటెడ్ స్విచ్
అధిక వోల్టేజ్‌ల కేసులో DC మోటార్ కంట్రోల్ (డ్రైవర్)
ట్రాన్సిస్టర్‌కు వోల్టేజ్ వర్తించదని పరిగణించండి, అప్పుడు ట్రాన్సిస్టర్ ఆఫ్ అవుతుంది మరియు దాని ద్వారా కరెంట్ ప్రవహించదు. అందువల్ల రిలే ఆఫ్ స్థితిలో ఉంది. DC మోటారుకు శక్తి రిలే యొక్క సాధారణంగా క్లోజ్డ్ (NC) టెర్మినల్ నుండి తినిపించబడుతుంది, కాబట్టి రిలే ఆఫ్ స్థితిలో ఉన్నప్పుడు మోటారు తిరుగుతుంది. ట్రాన్సిస్టర్ BC548 యొక్క బేస్ వద్ద అధిక వోల్టేజ్ యొక్క అనువర్తనం ట్రాన్సిస్టర్‌ను ఆన్ చేయడానికి మరియు రిలే కాయిల్‌ను శక్తివంతం చేస్తుంది.
ప్రాక్టికల్ ఉదాహరణ
ఇక్కడ, ట్రాన్సిస్టర్‌ను పూర్తిగా ON కండిషన్‌లోకి తీసుకురావడానికి అవసరమైన బేస్ కరెంట్ యొక్క విలువను మనం తెలుసుకోబోతున్నాము, ఇక్కడ ఇన్పుట్ విలువను 5v కి పెంచినప్పుడు లోడ్‌కు 200mA కరెంట్ అవసరం. అలాగే, Rb విలువను తెలుసుకోండి.
ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క మూల ప్రస్తుత విలువ
Ib = Ic / β పరిగణించండి β = 200
Ib = 200mA / 200 = 1mA
ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క మూల నిరోధక విలువ Rb = (Vin - Vbe) / Ib
Rb = (5 - 0.7) / 1 × 10-3
Rb = 4.3kΩ
మోటార్లు, రిలేలు, లేదా లైట్లు వంటి వోల్టేజ్ పరికరాల యొక్క భారీ కరెంట్ లేదా అధిక విలువను ఇంటర్‌ఫేసింగ్ వంటి బహుళ అనువర్తనాలలో ట్రాన్సిస్టర్ స్విచ్‌లు విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి, డిజిటల్ ఐసిలు లేదా AND గేట్లు లేదా OR వంటి తార్కిక గేట్లలో ఉపయోగించబడతాయి. అలాగే, లాజిక్ గేట్ నుండి పంపిణీ చేయబడిన అవుట్పుట్ + 5 వి అయితే, నియంత్రించాల్సిన పరికరానికి 12v లేదా సరఫరా వోల్టేజ్ యొక్క 24v కూడా అవసరం.
లేదా DC మోటర్ వంటి లోడ్ కొన్ని నిరంతర పప్పుల ద్వారా దాని వేగాన్ని పర్యవేక్షించాల్సి ఉంటుంది. సాంప్రదాయ యాంత్రిక స్విచ్‌లతో పోలిస్తే ఈ ఆపరేషన్ వేగంగా మరియు సరళంగా ఉండటానికి ట్రాన్సిస్టర్ స్విచ్‌లు అనుమతిస్తాయి.
స్విచ్‌కు బదులుగా ట్రాన్సిస్టర్‌ను ఎందుకు ఉపయోగించాలి?
స్విచ్ స్థానంలో ట్రాన్సిస్టర్‌ను అమలు చేస్తున్నప్పుడు, కనీస బేస్ కరెంట్ కూడా కలెక్టర్ టెర్మినల్‌లో అధిక లోడ్ కరెంట్‌ను నియంత్రిస్తుంది. స్విచ్ స్థానంలో ట్రాన్సిస్టర్లను ఉపయోగించి, ఈ పరికరాలకు రిలేలు మరియు సోలేనోయిడ్‌లతో మద్దతు ఉంది. ఒకవేళ అధిక స్థాయి ప్రవాహాలు లేదా వోల్టేజ్‌లను నియంత్రించాల్సి వచ్చినప్పుడు, డార్లింగ్టన్ ట్రాన్సిస్టర్లు ఉపయోగించబడతాయి.
మొత్తంగా, సారాంశంగా, ట్రాన్సిస్టర్‌ను స్విచ్గా పనిచేసేటప్పుడు వర్తించే కొన్ని షరతులు
- BJT ని స్విచ్గా ఉపయోగించుకునేటప్పుడు, అసంపూర్తిగా లేదా పూర్తి పరిస్థితులలో పనిచేయాలి.
- ట్రాన్సిస్టర్‌ను స్విచ్గా ఉపయోగిస్తున్నప్పుడు, బేస్ కరెంట్ యొక్క కనీస విలువ పెరిగిన కలెక్టర్ లోడ్ కరెంట్‌ను నియంత్రిస్తుంది.
- రిలేలు మరియు సోలేనోయిడ్‌లుగా మారడానికి ట్రాన్సిస్టర్లను అమలు చేస్తున్నప్పుడు, ఫ్లైవీల్ డయోడ్‌లను ఉపయోగించడం మంచిది.
- వోల్టేజ్ లేదా ప్రవాహాల యొక్క పెద్ద విలువలను నియంత్రించడానికి, డార్లింగ్టన్ ట్రాన్సిస్టర్లు ఉత్తమంగా పనిచేస్తాయి.
మరియు, ఈ వ్యాసం ట్రాన్సిస్టర్, ఆపరేటింగ్ ప్రాంతాలు, ఒక స్విచ్, లక్షణాలు, ఆచరణాత్మక అనువర్తనాలు వంటి సమగ్ర మరియు స్పష్టమైన సమాచారాన్ని అందించింది. తెలుసుకోవలసిన ఇతర కీలకమైన మరియు సంబంధిత అంశం ఏమిటి డిజిటల్ లాజిక్ ట్రాన్సిస్టర్ స్విచ్ మరియు దాని పని, సర్క్యూట్ రేఖాచిత్రం?
