பொது உமிழ்ப்பான் டிரான்சிஸ்டரின் நிலைச் சிறப்பியல்புகள்

பொது உமிழ்ப்பான் டிரான்சிஸ்டரின் நிலைச் சிறப்பியல்புகள்

மின் சுற்றுகளில் டிரான்சிஸ்டரைச் சிறப்பாகப் பயன்படுத்துவதற்கு உள்ளீடு மின்தடை, வெளியீடு மின்தடை மற்றும் டிரான்சிஸ்டரின் மின்னோட்டப் பெருக்கம் போன்ற குறிப்பிட்ட சில பண்புகளைத் தெரிந்துகொள்வது மிக முக்கியமாகும். NPN டிரான்சிஸ்டரில் பொது உமிழ்ப்பான் அமைப்பில் நிலை சிறப்பியல்பு பண்புகளை அறிய உதவும் மின்சுற்று படம் 9.30இல் தரப்பட்டுள்ளது. V_BB மற்றும் V∝. ஆகிய சார்புபடுத்தும் மின்னழுத்தங்கள் முறையே அடிவாய் உமிழ்ப்பான் மற்றும் ஏற்பான்-உமிழ்ப்பான் சந்திகளுக்கு அளிக்கப்பட்டுள்ளன. அடிவாய்-உமிழ்ப்பான் சந்தி மின்னழுத்தம் V_BE எனவும் ஏற்பான் - உமிழ்ப்பான் சந்தி மின்னழுத்தம் V எனவும் குறிப்பிடப்பட்டுள்ளன. மின்தடைமாற்றிகள் R₁ மற்றும் R₂ ஆகியவை முறையே அடிவாய் மற்றும் ஏற்பான் மின்னோட்டங்களை மாற்றப் பயன் படுத்தப்படுகின்றன.

படம் 9.30 பொது உமிழ்ப்பான் நிலை அமைப்பில் NPN டிரான்சிஸ்டரின் நிலைச் சிறப்பியல்பு

BJT யின் நிலைச் சிறப்பியல்புகள்

1. உள்ளீடு சிறப்பியல்பு

2. வெளியீடு சிறப்பியல்பு

3. பரிமாற்றுச் சிறப்பியல்பு ஆகியவை ஆகும்.

1. உள்ளீடு சிறப்பியல்பு

உள்ளீடு சிறப்பியல்பு வரை கோடுகள், ஏற்பான் உமிழ்ப்பான் மின்னழுத்த வேறுபாடு மாறிலியாக உள்ள போது அடிவாய் மின்னோட்டம் (I_g) மற்றும் அடிவாய் - உமிழ்ப்பான் மின்னழுத்த வேறுபாடு (V_BE) ஆகியவற்றிற்கு இடையே உள்ள தொடர்பினைத் (V_CE) தருகிறது இது படம் 9.31இல் காட்டப்பட்டுள்ளது.

முதலில், ஏற்பான் உமிழ்ப்பான் மின்னழுத்த வேறுபாடு (V_CE) குறிப்பிட்ட ஒரு மதிப்பில் இருக்குமாறு செய்யப்படுகிறது (சந்தியைப் பின்னோக்கு சார்பில் வைக்க , இது 0.7V க்கு அதிகமாக இருத்தல் வேண்டும்). பின்பு அடிவாய் உமிழ்ப்பான் மின்னழுத்த வேறுபாடு (V_BE) தகுந்த படிகளாக அதிகரிக்கப்பட்டு அவற்றிற்குரிய அடிவாய் மின்னோட்டம் (I_B) பதிவு செய்யப்படுகிறது. (V_BE) ஐ X-அச்சிலும். (I_B) ஐ, Y-அச்சிலும் வைத்து வரைபடம் வரையப்படுகிறது. இச்செய்முறை V_CE யின் பல்வேறு மதிப்புக்களுக்குத் திரும்பச் செய்யப்படுகிறது.

படம் 9.31 பொது உமிழ்ப்பான் நிலை அமைப்பில் உள்ள NPN டிரான்சிஸ்டரின் உள்ளீடு சிறப்பியல்பு

வரைபடத்திலிருந்து பின்வரும் முடிவுகள் பெறப்படுகின்றன.

இந்த வளைகோடு சாதாரண p-n சந்தி டையோடின் முன்னோக்குச் சார்பு சிறப்பியல்பினைப் போன்று உள்ளது. பயன் தொடக்க மின்னழுத்தம் அல்லது வளைவுப் பகுதி மின்னழுத்தம் (V_K) என்னும் மின்னழுத்தத்திற்குக் கீழே அடிவாய் மின்னோட்டம் மிகச் சிறிய அளவில் அமையும். இம்மின்னழுத்த மதிப்பு சிலிக்கான்டிரான்சிஸ்டருக்கு 0.7V எனவும் ஜெர்மானியம் டிரான்சிஸ்டருக்கு 0.3V எனவும் அமையும். பயன்தொடக்க மின்னழுத்தத்திற்கு அதிகமான மின்னழுத்தங்களில், அடிவாய் - உமிழ்ப்பான் மின்னழுத்தத்தைப் பொருத்து அடிவாய் மின்னோட்டமும் அதிகரிக்கும்.

* ஏற்பான் உமிழ்ப்பான் மின்னழுத்த வேறுபாடு அதிகரிக்கும்போது, அடிவாய் மின்னோட்டம் குறைவதைக் கவனிக்க வேண்டும். இது வளைகோட்டை வெளிப்புறத்தை நோக்கி நகர்த்தும். இதற்குக் காரணம் ஏற்பான் - உமிழ்ப்பான் மின்னழுத்த வேறுபாடு அதிகரித்தால் இயக்கமில்லாப் பகுதியின் அகலம் அதிகரித்து, அதன் மூலம் அடிவாயின் அகலம் குறைவதால் அடிவாய்மின்னோட்டமும் குறையும்

உள்ளீடு மின்னெதிர்ப்பு

ஏற்பான் - உமிழ்ப்பான் மின்னழுத்த வேறுபாடு (V_CE) மாறிலியாக உள்ளபோது அடிவாய் - உமிழ்ப்பான் மின்னழுத்த வேறுபாட்டில் (ΔV_BE) ஏற்பட்ட மாறுபாட்டிற்கும் அடிவாய் மின்னோட்டத்தில் (ΔI_B) ஏற்பட்ட மாறுபாட்டிற்கும் இடைப்பட்ட விகிதம் உள்ளீடு மின்னெதிர்ப்பு (r₁) எனப்படும். உள்ளீடு மின்னெதிர்ப்பானது வளைகோட்டின் அடிப்பகுதியில் நேர்போக்காக அமையாது.

பொது உமிழ்ப்பான் நிலை அமைப்பில் உள்ள ஒரு டிரான்சிஸ்டருக்கு உள்ளீடு மின்னெதிர்ப்பு அதிகமாக இருக்கும்.

2. வெளியீடு சிறப்பியல்புகள்

மாறாத உள்ளீடு மின்னோட்டத்தில் (I_B)  ஏற்பான் மின்னோட்டத்தில் ஏற்படும் மாறுபாட்டிற்கும் (ΔI_C) அதற்குரிய ஏற்பான்-உமிழ்ப்பான் மாறுபாட்டிற்கும் (ΔV_CE) உள்ள தொடர்பினை வெளியீடு சிறப்பியல்பு அளிக்கிறது. இதனைப் படம் 9.32-இல் காணலாம்

முதலில், அடிவாய் மின்னோட்டம் (I_B) குறிப்பிட்ட ஒரு மதிப்பில் வைக்கப்படுகிறது. பின்பு உரிய படிகளில் ஏற்பான்-உமிழ்ப்பான் மின்னழுத்த வேறுபாடு அதிகரிக்கப்பட்டு அதற்குரிய ஏற்பான் மின்னோட்டம் பதிவு செய்யப்படுகிறது. (V_CE) ஐ X-அச்சிலும் I_C ஐ y-அச்சிலும் கொண்டு வரைபடம் ஒன்று வரையப்படுகிறது. இச்செயல்முறை வெவ்வேறு I_B மதிப்புகளுக்குச் செய்யப்படுகிறது. சிறப்பு வளைகோட்டில் உள்ள நான்கு முக்கிய பகுதிகள் கீழே கொடுக்கப்பட்டுள்ளது.

படம் 9.32 பொது உமிழ்ப்பான் நிலை அமைப்பிலுள்ள NPN டிரான்சிஸ்டரின் வெளியீட்டு சிறப்பியல்பு

(i) தெவிட்டிய பகுதி

V_CEஆனது 0 V ஐவிட அதிகரிக்கும் போது I_C ஆனது I_B ஐ பொருத்து ஒரு தெவிட்டிய மதிப்புவரை அதிகரிக்கும். (ஓம் விதிக்கு உட்படும் பகுதி OA) இது வளைவுப் பகுதி மின்னழுத்தம் எனப்படும். டிரான்சிஸ்டர்கள் எப்போதும் இந்த மின்னழுத்தத்திற்கு அதிகமான மின்னழுத்தங்களிலேயே செயல்படுகின்றன.

(ii) வெட்டுப்பகுதி

அடிவாய் மின்னோட்டத்தைச் (I_B) சுழி மதிப்பாகக் கொண்ட பிறகும்கூட சிறிய அளவு ஏற்பான் மின்னோட்டம் (I_C) பாயும். இதற்கு காரணம் ஏற்பான்- அடிவாய் சந்தியிலுள்ள சிறுபான்மை ஊர்திகள் ஆகும். இது பரப்புக் கசிவு மின்னோட்டம் (I_CEO) ஆகும். இந்தப்பகுதி வெட்டுப்பகுதி என அழைக்கப்படுகிறது. ஏனெனில் இங்கு உண்மையான ஏற்பான் மின்னோட்டம் நிறுத்தப்படுவதே ஆகும்.

(iii) செயல்படும் பகுதி

இப்பகுதியில் உமிழ்ப்பான் அடிவாய் பகுதி, முன்னோக்குச் சார்பிலும் ஏற்பான் - அடிவாய் பகுதி, பின்னோக்குச் சார்பிலும் வைக்கப்படுகின்றன. இப்பகுதியில் செயல்படும் டிரான்சிஸ்டர்கள் மின்னழுத்தம், மின்னோட்டம் மற்றும் மின்திறன் பெருக்கத்திற்குப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

(iv) முறிவுப் பகுதி

உற்பத்தியாளரால் குறிப்பிடப்பட்ட மதிப்பைவிட ஏற்பான் உமிழ்ப்பான் மின்னழுத்த வேறுபாடு (V_CE)அதிகரிக்கப்படும் போது, ஏற்பான் மின்னோட்டம் (I_C) மிகப்பெரிய அளவு அதிகரித்து டிரான்சிஸ்டரின் சந்திகள் முறிவடையும். இந்தச் சரிவு முறிவு டிரான்சிஸ்டரைச் சேதமடையச் செய்யும்.

வெளியீடு மின்னெதிர்ப்பு

அடிவாய் மின்னோட்டம் (I_B) மாறாதபோது, ஏற்பான்- உமிழ்ப்பான் மின்னழுத்த வேறுபாட்டில் ஏற்படும் மாறுபாட்டிற்கும் (ΔV_CE) அதற்குரிய ஏற்பான் மின்னோட்டத்தில் (ΔI_C) ஏற்பட்ட மாறுபாட்டிற்கும் இடையே உள்ள விகிதம் வெளியீடு மின்னெதிர்ப்பு (r₀) எனப்படும்.

பொது உமிழ்ப்பான் நிலையிலுள்ள டிரான்சிஸ்டரின் வெளியீடு மின்னெதிர்ப்பு மிகக்குறைவு ஆகும்.

3. மின்னோட்ட பரிமாற்று சிறப்பியல்பு

இது ஏற்பான்- உமிழ்ப்பான் மின்னழுத்த V_CE வேறுபாடு மாறிலியாக உள்ள போது அடிவாய் மின்னோட்டத்தைப் பொருத்து (I_B) ஏற்பான் மின்னோட்டத்தில் I_C ஏற்படும் மாறுபாட்டைத் தருகிறது. இதனைப் படம் 9.33 இல் காணலாம். I_B ஆனது சுழியாக இருக்கும்போதுகூட சிறிய அளவு 1. பாய்கிறது. இது பொது உமிழ்ப்பான் கசிவு மின்னோட்டம் (I_CEO) எனப்படும். இதற்குக் காரணம் சிறுபான்மை ஊர்திகளின் பாய்வு ஆகும்.

முன்னோக்கு மின்னோட்டப் பெருக்கம்

ஏற்பான் - உமிழ்ப்பான் மின்னோட்டம் (V_CE) மாறாத நிலையில் ஏற்பான் மின்னோட்டத்தில் ஏற்பட்ட மாறுபாட்டிற்கும் (ΔI_C) அடிவாய் மின்னோட்டத்தில் ஏற்பட்ட மாறுபாட்டிற்கும் (ΔI_B)  உள்ள தகவு, முன்னோக்கு மின்னோட்டப் பெருக்கம், (β) எனப்படும்.

இதன் மதிப்பு மிக அதிகமாக இருக்கும். பொதுவாக இதன் நெடுக்கம் 50லிருந்து 200 வரை இருக்கும். இது உற்பத்தியாளரால் குறிப்பிடப்பட்டு, டிரான்சிஸ்டிரின் வடிவமைப்பைப் பொருத்திருக்கும். β - வின் மதிப்பு 1000 அளவிற்கு அதிகம் கொண்ட டிரான்சிஸ்டர்களும் உண்டு.

படம் 9.33 பொது உமிழ்ப்பான் நிலை அமைப்பிலுள்ள NPN டிரான்சிஸ்டரின் மின்னோட்ட பரிமாற்றுச் சிறப்பியல்பு

a மற்றும் β ஆகியவற்றிற்கு இடையேயுள்ள தொடர்பு

பொது அடிவாய் வடிவமைப்பில் மின்னோட்டப் பெருக்கம் மற்றும் பொது உமிழ்ப்பான் மின்னோட்ட பெருக்கம் β ஆகியவற்றிற்கு இடையேயுள்ள தொடர்பு பின்வருமாறு தரப்படுகிறது.

α = β / 1+ β

(or) β = α / 1 - α

எடுத்துக்காட்டு 9.6

பொது உமிழ்ப்பான் நிலையில் ஒரு டிரான்சிஸ்டரின் வெளியீடு சிறப்பியல்பு படத்தில் தரப்பட்டுள்ளது. V_CE =15V எனில் I_C-யின் மதிப்பைக் கணக்கிடுக. மேலும் V_CE யின் மதிப்பு 10 V ஆக மாற்றப்படும் போது -யின் மதிப்பைக் கணக்கிடுக

V_CE = 15 V எனில், I_C = 1.5 μA

V_CE -யின் மதிப்பு 10 Vஆக மாற்றப்பட்டால், I_C = 1.4Μa

குறிப்பு

டிரான்சிஸ்டரின் செயல்படும். பகுதியில் ஏற்பான்  மின்னோட்டமானது ஏற்பான் - உமிழப்பான் மின்னழுத்த வேறுபாட்டைச் சார்ந்து இருக்காது.

எடுத்துக்காட்டு 9.7

படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ள மின்சுற்றில் உள்ளீடு மின்ன ழுத்தம் V_t = 20 V, V_BE = 0 V மற்றும் V_CE = 0 V எனில் , I_g I_C மற்றும் வின் மதிப்புகள் யாவை?