সৃজনশীলঃ ‘চিত্রে, IE=3 mA…’ ফৌজদারহাট ক্যাডেট কলেজ ২০২৬ – অর্ধপরিবাহী ও ইলেকট্রনিক্স, পদার্থবিজ্ঞান, পদার্থবিজ্ঞান ২য় পত্র (এইচএসসি)

পূর্ণ তরঙ্গ রেকটিফায়ার: যে রেকটিফায়ারের মাধ্যমে ইনপুট এসি (AC) সিগন্যালের ধনাত্মক ও ঋণাত্মক উভয় অর্ধ-চক্রকেই ডিসি (DC) তে রূপান্তর করা যায়, তাকে পূর্ণ তরঙ্গ রেকটিফায়ার বলে। নিচে বহুল ব্যবহৃত ব্রিজ রেকটিফায়ারের বর্তনী চিত্র দেওয়া হলো:

[সৃজনশীল প্রশ্নোত্তরের অনুরূপ]

এখানে,

নিঃসারক প্রবাহ,

$I_E=1.92\mathrm{mA}$

পিঠ প্রবাহ, $I_B=0.08\mathrm{mA}$

প্রবাহ লাভ, $\beta =$ ?

আমরা জানি, 

$I_E=I_B+I_C$ 

বা, $I_C=I_E-I_B$

$=(1.92-0.08)\mathrm{mA}$ 

$=1.84\mathrm{mA}$

আবার, প্রবাহ লাভ, $\beta =\frac{I_C}{I_B}=\frac{1.84}{0.08}=23$ (Ans.)

উদ্দীপকে উল্লিখিত ডিভাইসটি কমন বেস ট্রানজিস্টর। কমন বেস (CB) বিন্যাসে প্রবাহ লাভ এর কম হওয়ায় এটি সুইচ হিসেবে তেমন কার্যকর নয়। সুইচ হিসেবে ট্রানজিস্টরের ক্ষেত্রে কমন ইমিটার বিন্যাসটিই মূলত অত্যন্ত জনপ্রিয়।

ট্রানজিস্টর সুইচ হিসেবে ব্যবহারের গাণিতিক বিশ্লেষণ
একটি n-p-n ট্রানজিস্টরকে যখন সুইচ হিসেবে ব্যবহার করা হয়, তখন এটি মূলত দুটি অবস্থায় কাজ করে: নিঃশেষিত অঞ্চল (Cut-off region) এবং সম্পৃক্ত অঞ্চল (Saturation region)। যেকোনো আদর্শ সুইচকে 'অন' (On) করলে সেটি একটি সর্ট সার্কিট (short circuit) এবং 'অফ' (Off) করলে একটি ওপেন সার্কিট (Open circuit) তৈরি হয়। এছাড়া নিমিষেই এই আদর্শ সুইচ 'অফ' অবস্থা থেকে 'অন' অবস্থায় বা 'অন' অবস্থা থেকে 'অফ' অবস্থায় চলে যেতে পারে।

একটি ট্রানজিস্টর আদর্শ সুইচের শর্তগুলো সঠিকভাবে পূরণ না করলেও সুইচ' হিসেবে বিভিন্ন ইলেট্রনিক বর্তনীতে এর বহুল ব্যবহার রয়েছে।
ট্রানজিস্টরে বেস বর্তনীতে তড়িৎ প্রবাহ না চালালে কালেক্টর বর্তনীতে কোনো তড়িৎ প্রবাহ চলে না। সুতরাং ট্রানজিস্টরকে সুইচ হিসেবে বব্যবহার করা যায় যা বেস প্রবাহের পরিবর্তন ঘটিয়ে 'অন' 'অফ' করা যেতে পারে। চিত্র নং (ক) এ একটি n-p-n ট্রানজিস্টর সাধারণ এমিটার সংযোগে দেখানো হয়েছে।

এটি একটি সুইচ বর্তনী হিসেবে কাজ করে। ট্রানজিস্টর ব্যবহার করে বিভিন্ন ধরনের সুইচ তৈরি করা সম্ভব। যেমন: (ক) অলোক চালিত সুইচ (খ) শব্দ চালিত সুইচ (গ) তাপ চালিত সুইচ।

কার্যনীতি: চিত্রে $V_i=$ ইনপুট ভোল্টেজ, $V_0=$ আউটপুট ভোল্টেজ, $V_{\mathrm{CE}}$ = কালেক্টর ও এমিটারের মধ্যে বিভব পার্থক্য।

(i) যখন $V_i=0$, তখন বেস এমিটার জাংশনে কোনো ভোল্টেজ থাকে না, অর্থাৎ $V_{\mathrm{BE}}=0$ হয়। ফলে বেস কারেন্ট $I_B=0$ হয়। এখন যেহেতু $I_B=0$, সুতরাং কালেক্টর কারেন্ট $I_C=0$ । চিত্র (ক) হতে আমরা পাই, $V_0=V_S-I_C{R}_L$ ..................(i)

এখন যেহেতু $I_C=0$, যখন $V_i=0$

$\therefore V_0=V_S,V_S=$ সরবরাহ ভোল্টেজ

(ii) $V_i$ কে আস্তে আস্তে বৃদ্ধি করলে এবং যতক্ষণ পর্যন্ত $V_i>V_1$, ততক্ষণ বেস কারেন্ট $I_B$ খুবই সামান্য বৃদ্ধি পায়; $I_C$ ও সামান্য বৃদ্ধি পায়। এই অবস্থায় ট্রানজিস্টরটি বিচ্ছিন্ন বা অফ (Cut-off) রয়েছে বলা হয়। তখন $I_C=0$

(iii) এখন $V_i$ বৃদ্ধি পেয়ে $V_2$ হলে, কালেক্টর কারেন্ট উল্লেখযোগ্য পরিমাণ বৃদ্ধি পায় এবং সে অবস্থায় $R_L$ এর মধ্যে বিভব পতন প্রায় সবরাহ ভোল্টেজ $V_S$ এর সমান হয়। সমীকরণ (i) অনুসারে তখন $V_0=$ 0 হয়। ইনপুট ভোল্টেজ $V_i$ এর মান $V_2$ এর বেশি হলে $I_C$ এর তেমন একটা পরিবর্তন ঘটে না বিধায় আউটপুট ভোল্টেজ $V_0$ এর ওপর কোনো প্রভাব পড়ে না। এই অবস্থায় ট্রানজিস্টরটি সম্পৃক্ত (Saturated) হয়েছে বলা হয়।

সুতরাং দেখা যায় যে ইনপুট ভোল্টেজ পরিবতণ করে ট্রানজিস্টরটি দুটি অবস্থানে পরিবর্তন করা যায়। একটি বিচ্ছিন্ন (cut off) অবস্থা ( $V_0=V_s$ ) এবং অন্যটি সম্পৃক্ত (Saturated) অবস্থা ( $V_0=0$ )। ট্রানজিস্টরের এই চালু এবং বন্ধ (on and off) অবস্থা ডিজিটাল কম্পিউটারে ব্যবহৃত হয়। একটি ট্রানজিস্টর প্রতি সেকেন্ডে বহু লক্ষবার অবস্থা পরিবর্তন করতে পারে। এক সুইচের আউটপুটকে অন্য সুইচের ইনপুট হিসেবে ব্যবহার করা যায় এবং বহু সংখ্যক সুইচকে যুক্ত করে অতি দুততার সঙ্গে জটিল গাণিতিক হিসাব সম্পন্ন করা যায়।