বাইপোলার জাংশন ট্রানজিস্টরের ভৌত গঠন

২৩ শে জুন, ২০১৭ রাত ২:৪১

বাইপোলার জাংশন ট্রানজিস্টরের ভৌত গঠন:
npn ট্রানজিস্টর:
দুটি n-টাইপ সেমিকন্ডাকটর অঞ্চলের মাঝে একটি p-টাইপ সেমিকন্ডাকটরের পাতলা স্তর স্থাপন করলে দুটি p-n জাংশন সৃষ্টি হয় এবং এভাবে একটি npn ট্রানজিস্টর গঠিত হয়। ট্রানজিস্টরের তিনটি অঞ্চল থাকে। সমজাতীয় অঞ্চল দুটি হলো কালেকটর এবং ইমিটার অঞ্চল এবং বিপরীত ধর্মী অঞ্চল হলো বেস, যেমন: একটি npn ট্রানজিস্টরে বেস হলো p-টাইপ অঞ্চল এবং n-টাইপ অঞ্চল দুটি হলো কালেকটর ও ইমিটার। ট্রানজিস্টরের তিন প্রকার অঞ্চল হতে তিনটি সংযোগ টার্মিনাল Emitter, Collector এবং Base বের করা হয়। ট্রানজিস্টরের কালেকটর এবং বেসের মধ্যবর্তী জাংশনকে কালেকটর-বেস জাংশন এবং ইমিটার এবং বেসের মধ্যবর্তী জাংশনকে ইমিটার-বেস জাংশন বলা হয়।
pnp ট্রানজিস্টর: চিত্র
দুটি p-টাইপ সেমিকন্ডাকটর অঞ্চলের মাঝে একটি n-টাইপ সেমিকন্ডাকটরের পাতলা স্তর স্থাপন করলে দুটি p-n জাংশন সৃষ্টি হয় এবং এভাবে একটি pnp ট্রানজিস্টর গঠিত হয়। ট্রানজিস্টরের তিনটি অঞ্চল থাকে। সমজাতীয় অঞ্চল দুটি হলো কালেকটর এবং ইমিটার অঞ্চল এবং বিপরীত ধর্মী অঞ্চল হলো বেস। যেমন pnp ট্রানজিস্টরে বেস হলো n-টাইপ অঞ্চল এবং p-টাইপ অঞ্চল দুটি হলো কালেকটর ও ইমিটার। ট্রানজিস্টরের তিন প্রকার অঞ্চল হতে তিনটি সংযোগ টার্মিনাল Emitter, Collector এবং Base বের করা হয়। ট্রানজিস্টরের কালেকটর এবং বেসের মধ্যবর্তী জাংশনকে কালেকটর-বেস জাংশন এবং ইমিটার এবং বেসের মধ্যবর্তী জাংশনকে ইমিটার-বেস জাংশন বলা হয়।
>>>চিত্র দেওয়া আছে
ট্রানজিস্টরের টার্মিনালসমূহের নামকরণ:
একটি ট্রানজিস্টরের অভ্যন্তরে ডোপ্‌ড সেমিকন্ডাকটরের তিনটি স্তর থাকে। সমধর্মী সেমিকন্ডাকটরের দুটি প্রসস্ত স্তর দুই প্রান্তে অবস্থান করে এবং মাঝখানে বিপরীতধর্মী সেমিকন্ডাকটরের একটি পাতলা স্তর থাকে যা পার্শ্ববর্তী দুটি স্তরের সাথে দুটি পিএন জাংশন তৈরী করে। মাঝখানের পাতলা স্তর হতে একটি ধাতব সংযোগ টার্মিনাল বের করা হয় যা ‘Base’ নামে অভিহিত এবং দুই পার্শ্বের দুটি স্তর হতে অনুরূপ দুটি ধাতব সংযোগ টার্মিনাল বের করা হয় যার একটি ‘Emitter’ এবং অন্যটি ‘Collector’ নামে অভিহিত।
ইমিটার:
ইমিটারকে সর্বদা বেসের তুলায় ফরওয়ার্ড বায়াস দেয়া হয় এবং এটি প্রচুর সংখ্যক মেজরিটি কেরিয়ার বেস স্তরে সরবরাহ করে থাকে। অর্থাত একটি পিএনপি ট্রানজিস্টরের বেস-ইমিটার জাংশনে সর্বদা ফরওয়ার্ড বায়াস দেয়া হয় এবং পি-টাইপ ইমিটার লেয়ার প্রচুর সংখ্যক হোল বেস স্তরে সরবরাহ করে। অনুরূপভাবে, একটি এনপিএন ট্রানজিস্টরের বেস-ইমিটার জাংশনেও সর্বদা ফরওয়ার্ড বায়াস দেয়া হয় এবং এন-টাইপ ইমিটার লেয়ার প্রচুর সংখ্যক মুক্ত ইলেকট্রন বেস স্তরে সরবরাহ করে। ট্রানজিস্টরের স্তর সমূহের মধ্যে ইমিটার সর্বাপেক্ষা অধিক কারেন্ট প্রবাহ করে একারনে ইমিটার লেয়ারে অতি উচ্চ ডোপিং করা হয়।
কালেকটর:
কালেকটর স্তর ইমিটারের বিপরীত প্রান্তে অবস্থান করে। ইহাতে সর্বদা রিভার্স বায়াস প্রদান করা হয়। ইহা বেস-কালেকটর জাংশন হতে মেজরিটি চার্জ কেরিয়ার সংগ্রহ করে বাহিরের বর্তনীতে কারেন্ট প্রবাহ ঘটায়, একারণে এই স্তরকে কালেকটর বলা হয়। সাধারণতঃ কালেকটর স্তরটি বেস ও ইমিটারের তুলনায় অধিক প্রসস্ত করা হয় এবং এই স্তরে ইমিটারের তুলনায় হালকা ডোপিং দেয়া হয়। কারণ এই স্তরে অধিক পাওয়ার অপচয় হয়ে থাকে।
বেস:
একটি ট্রানজিস্টরের গাঠনিক কাঠামোর অভ্যন্তরভাগের হালকা ডোপিংকৃত সর্বাপেক্ষা পাতলা (সাধারণতঃ 10 – 6 মিটার) স্তরটিকে বেস বলা হয়। ইহা কালেকটর ও ইমিটারের তুলনায় বিপরীতধর্মী সেমিকন্ডাকটর দ্বারা নির্মিত। বেস স্তর তার দুই পার্শ্বের ইমিটার ও কালেকটরের সাথে দুটি পিএন জাংশন তৈরী করে। বেস-ইমিটার জাংশনে ফরওয়ার্ড বায়াস প্রদান করা হয় যা ইমিটার সার্কিটে লো-রেজিস্ট্যান্স সৃষ্টি করে আবার বেস-কালেকটর জাংশনে রিভার্স বায়াস প্রদান করা হয় যা কালেকটর সার্কিটে হাই রেজিস্ট্যান্স প্রদান করে।
ট্রানজিস্টর একশন বুঝার আগেই যে বিষয়গুলি পূনরায় জেনে নেয়া দরকার:
একটি ট্রানজিস্টরের তিনটি স্তর থাকে ইমিটার, বেস এবং কালেকটর।
বেস স্তর সর্বাপেক্ষা পাতলা, ইমিটার স্তর মাঝারি এবং কালেকটর সর্বাপেক্ষা প্রসস্ত স্তর।
ইমিটার স্তরে অতি উচ্চ ডোপিং করা হয় যেন এটি অধিক সংখ্যক মেজরিটি কেরিয়ার বেস স্তরে সরবরাহ করতে পারে।
বেস স্তরে হালকা ডেপিং করা হয় ও কালেকটর স্তরে প্রয়োজন অনুযায়ী ডোপিং করা হয়।
একটি ট্রানজিস্টরে দুটি পিএন জাংশন থাকে যা দুটি ডায়োড ব্যাক-টু-ব্যাক সংযোগের মত, বেস ও ইমিটারের মধ্যবর্তী জাংশনকে বেস-ইমিটার জাংশন এবং বেস ও কালেকটরের মধ্যবর্তী জাংশনকে বেস-কালেকটর জাংশন বলা হয়।
বেস-ইমিটার জাংশনকে সর্বদা ফরওয়ার্ড বায়াস এবং বেস-কালেকটর জাংশনকে সর্বদা রিভার্স বায়াস প্রদান করা হয়।
বেস-ইমিটার জাংশনের রেজিস্ট্যান্স বেস-কালেকটর জাংশনের তুলনায় কম হয়ে থাকে তাই বেস-ইমিটার জাংশনে খুব অল্প পরিমানে ফরওয়ার্ড বায়াস আর বেস-কালেকটর জাংশনে উচ্চ রিভার্স বায়াস প্রয়োগ করা হয়।
ড্রিফ্‌ট কারেন্ট: যখন P-টাইপ অথবা এন টাইপ সেমিকন্ডাকটরের দুই পার্শ্বে বাহ্যিক কোন বৈদ্যূতিক ফিল্ড প্রয়োগ করা হয় তখন পি টাইপে হোল এবং এন-টাইপে ইলেকট্রন প্রবাহ দ্বারা কারেন্ট কন্ডাকশন ঘটে। হোল প্রবাহ ইলেকট্রন প্রবাহের বিপরীত দিকে হয়, আর এই ধরণের কারেন্ট প্রবাহকে ড্রিফ্ট কারেন্ট হয়।
ডিফিউশন কারেন্ট: সেমিকন্ডাকটর পদার্থের ক্রিস্টাল তলকে যদি কোথাও বেশী ইলেকট্রন অথবা হোলের কনসেনট্রেশন ঘটানো হয় তবে চার্জ কেরিয়ার উচ্চ কনসেনট্রেশন হতে নিম্ন কনসেনট্রেশন অঞ্চলে বিক্ষিপ্তভাবে গমন করে একটি কারেন্ট প্রবাহের সৃষ্টি করে একে ডিফিউশন কারেন্ট বলা হয়। ডিফিউশন কারেন্টের জন্য কোন বাহ্যিক ভোল্টেজের প্রয়োজন হয় না।
ট্রানজিস্টরের অপারেশন/একটিভ মোডে কারেন্ট প্রবাহের কৌশল:
npn ট্রানজিস্টরের ক্ষেত্রে:
দুটি ভোল্টেজ সোর্স (VBE এবং VCB) ট্রানজিস্টরের একটিভ মোড অপারেশনের জন্য প্রয়োজনীয় বায়াস দেয়ার কাজে সংযুক্ত করা হয়েছে। VBE সোর্স বেজ-ইমিটার জাংশনে ফরওয়ার্ড বায়াস প্রদান করে এবং সোর্স VCB বেজ কালেকটর জাংশনে রিভার্স বায়াস প্রদান করে।
বেস-ইমিটার জাংশনটি ফরওয়ার্ড বায়াস হওয়ার কারনে n টাইপ ইমিটার অঞ্চল হতে প্রচুর ইলেকট্রন (মেজররিটি কেরিয়ার) বেস-ইমিটার জাংশন অতিক্রম করে p টাইপ বেস অঞ্চলে ডিফিউজ হয় ফলে ইমিটার কারেন্ট IE প্রবাহিত হয়। বেস স্তরটি খুব পাতলা ও হালকা ডোপিংকৃত p টাইপ সেমিকন্ডাকটর হওয়ার কারনে এতে খুব সামান্য পরিমান মেজরিটি কেরিয়ার (হোল) বিদ্যমান। এই অল্প সংখ্যক হোল হতে কিছু সংখ্যক হোল ইমিটার অঞ্চলে স্থানান্তরিত হয়ে বেস কারেন্ট iB1 প্রবাহিত হয়। বেস স্তরের অবশিষ্ট সামান্য সংখ্যক হোল আগত প্রচুর সংখ্যক ইলেকট্রন হতে খুব সামান্য কিছু ইলেকট্রনের সাথে মিলিত হয়ে ইলেকট্রন-হোল রিকম্বিনেশন ঘটে, একারনেও খুব সামান্য পরিমান বেস কারেন্ট iB2 প্রবাহিত হয়, অর্থাত বেস কারেন্ট iB এর দুটি উপাদান iB1 এবং iB2। বেস স্তরে আগত অবশিষ্ট প্রচুর ইলেকট্রন বেস স্তরের জন্য মাইনরিটি কেরিয়ার হিসাবে বিবেচিত। আমরা জানি রিভার্স বায়াসে মাইনরিটি কেরিয়ারের জন্য পিএন জাংশনের মধ্য দিয়ে কারেন্ট প্রবাহ হয়। বেস-কালেকটর জাংশনটি রিভার্স বায়াস হওয়ার কারনে p টাইপ বেস অঞ্চল হতে প্রচুর ইলেকট্রন (মাইনরিটি কেরিয়ার) বেস-কালেকটর জাংশন অতিক্রম করে n টাইপ কালেকটর অঞ্চলে গৃহীত হয় এবং VCB সোর্সের পজেটিভ টার্মিনাল দ্বারা আকৃষ্ট হয়ে বহিস্থঃ বর্তনীতে কারেন্ট IC প্রবাহ ঘটায়। এভাবে npn ট্রানজিস্টরে ইলেকট্রন প্রবাহের মাধ্যমে কারেন্ট প্রবাহিত হয়, খুব সামান্য বেস কারেন্ট যা হোল প্রবাহের জন্য সৃষ্ট তা অগ্রাহ্য করা হয়েছে। চিত্রে তীর চিহ্ন দ্বারা IE , IB , IC এর কনভেনশনাল কারেন্ট প্রবাহের দিক দেখানো হয়েছে ইলেকট্রন প্রবাহের দিক তার বিপরীত দিকে। ট্রানজিস্টরের বেস পয়েন্টে KCL প্রয়োগ করলে আমরা পাই,
IE = IB + IC ………………. (i)
অর্থাত, একটি ট্রানজিস্টরের সকল কারেন্ট ইমিটার টার্মিনাল দিয়ে নিঃসরিত হয়।
[Microelectronic Circuits – Sedra/Smith]
pnp ট্রানজিস্টরের ক্ষেত্রে:
দুটি ভোল্টেজ সোর্স (VEB এবং VBC) ট্রানজিস্টরের একটিভ মোড অপারেশনের জন্য প্রয়োজনীয় বায়াস দেয়ার কাজে সংযুক্ত করা হয়েছে। VEB সোর্স বেজ-ইমিটার জাংশনে ফরওয়ার্ড বায়াস প্রদান করে এবং সোর্স VBC বেজ কালেকটর জাংশনে রিভার্স বায়াস প্রদান করে।
বেস-ইমিটার জাংশনটি ফরওয়ার্ড বায়াস হওয়ার কারনে p টাইপ ইমিটার অঞ্চল হতে প্রচুর হোল (মেজররিটি কেরিয়ার) বেস-ইমিটার জাংশন অতিক্রম করে n টাইপ বেস অঞ্চলে ডিফিউজ হয় ফলে ইমিটার কারেন্ট IE প্রবাহিত হয়। বেস স্তরটি খুব পাতলা ও হালকা ডোপিংকৃত n টাইপ সেমিকন্ডাকটর হওয়ার কারনে এতে খুব সামান্য পরিমান মেজরিটি কেরিয়ার (ইলেকট্রন) বিদ্যমান। এই অল্প সংখ্যক ইলেকট্রন হতে কিছু সংখ্যক ইলেকট্রন ইমিটার অঞ্চলে স্থানান্তরিত হয়ে বেস কারেন্ট iB1 প্রবাহিত হয়। বেস স্তরের অবশিষ্ট সামান্য সংখ্যক ইলেকট্রন আগত প্রচুর সংখ্যক হোল হতে খুব সামান্য সংখ্যক হোলের সাথে মিলিত হয়ে ইলেকট্রন-হোল রিকম্বিনেশন ঘটে, একারনেও খুব সামান্য পরিমান বেস কারেন্ট iB2 প্রবাহিত হয়, অর্থাত বেস কারেন্ট IB এর দুটি উপাদান iB1 এবং iB2। বেস স্তরে আগত অবশিষ্ট প্রচুর হোল বেস স্তরের জন্য মাইনরিটি কেরিয়ার হিসাবে বিবেচিত। আমরা জানি রিভার্স বায়াসে মাইনরিটি কেরিয়ারের জন্য পিএন জাংশনের মধ্য দিয়ে কারেন্ট প্রবাহ হয়। বেস-কালেকটর জাংশনটি রিভার্স বায়াস হওয়ার কারনে n টাইপ বেস অঞ্চল হতে প্রচুর হোল (মাইনরিটি কেরিয়ার) বেস-কালেকটর জাংশন অতিক্রম করে p টাইপ কালেকটর অঞ্চলে গৃহীত হয় এবং VBC সোর্সের নেগেটিভ টার্মিনাল দ্বারা আকৃষ্ট হয়ে বহিস্থঃ বর্তনীতে কারেন্ট IC প্রবাহ ঘটায়। এভাবে pnp ট্রানজিস্টরে হোল প্রবাহের মাধ্যমে কারেন্ট প্রবাহিত হয়, খুব সামান্য বেস কারেন্ট যা ইলেকট্রন প্রবাহের জন্য সৃষ্ট তা অগ্রাহ্য করা হয়েছে। চিত্রে তীর চিহ্ন দ্বারা IE , IB , IC এর কনভেনশনাল কারেন্ট প্রবাহের দিক দেখানো হয়েছে ইহা হোল প্রবাহের দিক। ট্রানজিস্টরের বেস পয়েন্টে KCL প্রয়োগ করলে আমরা পাই,
IE = IB + IC ………………. (ii)
অর্থাত, একটি ট্রানজিস্টরের সকল কারেন্ট ইমিটার টার্মিনাল দিয়ে নিঃসরিত হয়।
[Microelectronic Circuits – Sedra/Smith]
সূত্র:
Principles of Electronics – V. K. Mehta
Microelectronic Circuits – Sedra/Smit
Wikipedia
************ঈদ স্পেশাল অফার ৬০% ছাড়*************
>অটোক্যাড টুডি এবং থ্রিডি মাএ : ২৮০০ টাকা (প্রফেশনাল অটোক্যাড)
বিঃদ্রঃ- অফার ব্যতীত ভর্তি হলে কোর্স ফী ৭০০০ টাকা | অফার শুদু মাত্র অটোক্যাড কোর্স এর উপর |
>২৩ জুন ২০১৭ইং. এর পর কোর্স ফী ৭০০০ টাকা |
যোগাযোগের জন্য ঠিকানাঃ
বাড়ি # ০৪ রোড # - ০১, সেক্টর # ১০
উত্তরা মডেল টাউন , ঢাকা - ১২৩০
ইমেইলঃ [email protected]
হটলাইনঃ ০১৬৩০৩৩৩৬৬৬

০ টি +০/-০