ট্রানজিস্টর কী এবং এটি কীসের জন্য ব্যবহৃত হয়: প্রকার, ইতিহাস এবং ব্যবহার

ইনফরমটেক ডিজিটাল » মানে » ট্রানজিস্টর কী এবং এটি কীসের জন্য ব্যবহৃত হয়: প্রকার, ইতিহাস এবং ব্যবহার

আজ যদি আপনি আপনার পকেটে মোবাইল ফোন রাখেন, একটি ছোট আকারের স্টেরিও সিস্টেমে গান শোনেন, বা একটি অতি-পাতলা কম্পিউটার থেকে ইন্টারনেটে সংযুক্ত হন , তবে এর কৃতিত্ব একটি ছোট কিন্তু শক্তিশালী আবিষ্কারের: ট্রানজিস্টর। ১৯৪০-এর দশকের শেষের দিকে এর আবির্ভাবের পর থেকে, এই সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইসটি আধুনিক ইলেকট্রনিক্সের ক্ষুদ্রাকরণ এবং ক্ষমতার চালিকাশক্তি হিসেবে কাজ করেছে। এই প্রবন্ধে, আমরা বিস্তারিতভাবে ব্যাখ্যা করব ট্রানজিস্টর কী এবং এটি কী কাজে ব্যবহৃত হয় , এটি অভ্যন্তরীণভাবে কীভাবে কাজ করে, এর বিভিন্ন প্রকারভেদ, কোন প্যারামিটারগুলো সত্যিই গুরুত্বপূর্ণ, এবং কেন এর ইতিহাস প্রযুক্তিতে একটি যুগান্তকারী পরিবর্তন এনেছিল।

যদিও এর মৌলিক সংজ্ঞা একটি বাক্যেই সংক্ষেপে বলা যায়, এর পরিধি বিশাল: একটি ট্রানজিস্টর তৃতীয় একটি টার্মিনালে প্রয়োগ করা সংকেতের প্রতিক্রিয়ায় দুটি টার্মিনালের মধ্যে তড়িৎ প্রবাহকে নিয়ন্ত্রণ বা পরিবর্তন করে । এই কারণেই এটি বাড়ির স্পিকার থেকে শুরু করে মেডিকেল স্ক্যানার পর্যন্ত বিভিন্ন ক্ষেত্রে অ্যামপ্লিফায়ার , সুইচ , অসিলেটর বা এমনকি রেকটিফায়ার হিসেবে কাজ করে । চলুন, বিষয়টি ধাপে ধাপে আলোচনা করা যাক।

ট্রানজিস্টর কী?

ট্রানজিস্টর শব্দটি ইংরেজি 'ট্রান্সফার রেজিস্টর ' থেকে এসেছে। বাস্তবে, এটি একটি সেমিকন্ডাক্টর উপাদান যার অন্তত তিনটি টার্মিনাল থাকে এবং তৃতীয় টার্মিনালে কী ঘটছে তার উপর নির্ভর করে যেকোনো দুটি টার্মিনালের মধ্যে কম বা বেশি তড়িৎ প্রবাহিত হতে পারে। চ্যানেলের তড়িৎ প্রবাহ বা পরিবাহিতার উপর এই নিয়ন্ত্রণই এটিকে দুর্বল সংকেত বিবর্ধন করতে বা খুব দ্রুত সুইচ হিসেবে কাজ করতে সক্ষম করে।

এর চিরায়ত রূপে, বাইপোলার জাংশন ট্রানজিস্টর (BJT)-এর একটি এমিটার, বেস এবং কালেক্টর থাকে । বেসের মধ্য দিয়ে প্রবেশ করা একটি ক্ষুদ্র তড়িৎপ্রবাহ এমিটার ও কালেক্টরের মধ্যকার একটি অনেক বড় তড়িৎপ্রবাহকে নিয়ন্ত্রণ করে। ফিল্ড-ইফেক্ট ট্রানজিস্টর (FET)-এর ক্ষেত্রে, গেটে ভোল্টেজ প্রয়োগের মাধ্যমে নিয়ন্ত্রণ সাধিত হয়, যা সোর্স ও ড্রেনের মধ্যবর্তী একটি চ্যানেলের পরিবাহিতা পরিবর্তন করে, যার ইনপুট ইম্পিড্যান্স অত্যন্ত বেশি ।

এগুলি প্রধানত সিলিকন থেকে তৈরি করা হয় , যদিও জার্মেনিয়াম, গ্যালিয়াম আর্সেনাইড (GaAs), বা সিলিকন-জার্মেনিয়াম সংকর ধাতুতেও এগুলি পাওয়া যায়, যা ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট (মাইক্রোচিপ)-এর মধ্যে ব্যাপকভাবে সন্নিবেশিত থাকে অথবা পৃথক উপাদান হিসেবে প্যাকেজ করা হয়। এদের প্যাকেজিং সাধারণত একটি প্লাস্টিক বা ধাতব আবরণ এবং তিনটি পিনসহ সম্পূর্ণ বায়ুরোধীভাবে সিল করা থাকে এবং এগুলি প্রায় সমস্ত আধুনিক ইলেকট্রনিক্সের মৌলিক সক্রিয় উপাদান।

কিছু গুরুত্বপূর্ণ ইতিহাস

সলিড-স্টেট সার্কিটে কারেন্ট নিয়ন্ত্রণের স্বপ্ন এর শিল্পায়নেরও আগে থেকে বিদ্যমান ছিল। ১৯২৫ সালে, জুলিয়াস এডগার লিলিয়েনফেল্ড কানাডায় এবং পরে মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে এমন কিছু ডিভাইসের জন্য পেটেন্ট নিবন্ধন করেন যা FET-এর পূর্বাভাস দিয়েছিল, কিন্তু ব্যবহারিক প্রয়োগের জন্য সেমিকন্ডাক্টর উপাদানগুলিতে প্রয়োজনীয় গুণমানের অভাব ছিল । ১৯৩৪ সালে, অস্কার হেইল ইউরোপে একই ধরনের কিছুর পেটেন্ট করেন এবং ক্রিস্টাল নিয়ে পরীক্ষা-নিরীক্ষা ব্যাপকভাবে ছড়িয়ে পড়ে। তা সত্ত্বেও, ১৯৪৭ সালের আগে বেল ল্যাবরেটরিতে জন বার্ডিন এবং ওয়াল্টার ব্র্যাটেইন একটি জার্মেনিয়াম ক্রিস্টালের উপর দুটি সোনার টিপ ব্যবহার করে সিগন্যাল গেইন পর্যবেক্ষণ করতে পারেননি।

পরবর্তী মাসগুলোতে, উইলিয়াম শকলি সেমিকন্ডাক্টর পদার্থবিদ্যায় আরও গভীরভাবে মনোনিবেশ করেন এবং বাইপোলার জংশন ট্রানজিস্টরের প্রস্তাব করেন , যার জন্য ১৯৪৮ সালে প্রথম পেটেন্টের আবেদন করা হয়েছিল। সেই একই বছর, ফ্রান্সে, হার্বার্ট মাতারে এবং হাইনরিখ ওয়েলকার স্বাধীনভাবে টেলিফোন নেটওয়ার্কের জন্য 'ট্রানজিস্ট্রন' তৈরি করেন। এর কিছুদিন পরেই, ১৯৫৩ সালে, ফিলকো প্রথম উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সির ট্রানজিস্টর (৬০ মেগাহার্টজ পর্যন্ত) উপস্থাপন করে এবং ১৯৫৪ সালে বেল ল্যাবসে (মরিস ট্যানেনবাউম) প্রথম কার্যকরী সিলিকন ট্রানজিস্টর তৈরি হয় , যার প্রথম বাণিজ্যিক মডেলটি টেক্সাস ইনস্ট্রুমেন্টস (গর্ডন টিল) দ্বারা উৎপাদিত হয়েছিল।

পরবর্তী প্রধান বিপ্লব ছিল মসফেট (MOSFET) , যা ১৯৬০ সালে ডাওন কাং এবং মার্টিন আতালা তৈরি করেন এবং যা প্রতি বর্গ সেন্টিমিটারে লক্ষ লক্ষ ট্রানজিস্টর সমন্বিত করার ক্ষেত্রে মূল ভূমিকা পালন করেছিল। এই মাইলফলকের স্বীকৃতিস্বরূপ, শক্লি, বার্ডিন এবং ব্র্যাটেইন তাদের গবেষণা এবং ট্রানজিস্টর প্রভাব আবিষ্কারের জন্য ১৯৫৬ সালে পদার্থবিজ্ঞানে নোবেল পুরস্কার লাভ করেন । তারপর থেকে, কম্পিউটারের ইতিহাসের সময়রেখায় ইলেকট্রনিক্স এক বিস্ফোরণের সাক্ষী হয়েছে : বহনযোগ্য রেডিও থেকে কম্পিউটার পর্যন্ত, এবং এর অন্তর্ভুক্ত হয়েছে টেলিযোগাযোগ ও চিকিৎসা।

গঠন, সংকেত এবং একটি BJT কীভাবে কাজ করে

একটি BJT তিনটি ডোপিং করা অঞ্চল নিয়ে গঠিত যা দুটি PN জংশন তৈরি করে : এমিটার, বেস এবং কালেক্টর। এগুলি NPN বা PNP হিসাবে নির্মিত হয় (মাঝের অক্ষরটি বেস টাইপ নির্দেশ করে), এবং প্রতিটি অঞ্চলের ডোপিং সাবধানে নিয়ন্ত্রণ করা হয়: সাধারণত, কালেক্টরের চেয়ে এমিটারকে বেশি ডোপ করা হয় । কার্যরত অবস্থায়, কালেক্টর কারেন্ট প্রায় বেস কারেন্টের সমানুপাতিক হয়, যা বিটা (β) প্যারামিটার বা কারেন্ট গেইন দ্বারা নির্ধারিত হয় ।

বেস এবং এমিটারের মধ্যে এটি একটি ফরোয়ার্ড-বায়াসড ডায়োডের মতো আচরণ করে , যার সাধারণ V _{_BE} ভোল্টেজ সিলিকনে ০.৬–০.৮ V এবং জার্মেনিয়ামে প্রায় ০.৪ V হয়ে থাকে। এই ডায়োডটি বেসকে নিয়ন্ত্রক হিসেবে কাজ করায়, যা এমিটার থেকে কালেক্টরে চার্জ বাহকের প্রবাহকে চালু বা বন্ধ করে। ধারণাগতভাবে, বেস ইলেকট্রন বা হোলের একটি "সংযোগ" নিয়ন্ত্রণ করে, যার ফলে একটি ছোট নিয়ন্ত্রক প্রবাহ আউটপুটে একটি বৃহত্তর প্রবাহকে পরিচালনা করে।

অপারেটিং মোড: সক্রিয়, কাট-অফ এবং স্যাচুরেশন

ট্রানজিস্টর তার সক্রিয় অঞ্চলে একটি রৈখিক বিবর্ধক (linear amplifier) ​​হিসেবে কাজ করতে পারে , যেখানে এটি বেস এক্সাইটেশনের (base excitation) সমানুপাতিক হারে তড়িৎ প্রবাহকে প্রবাহিত হতে দেয়। যদি বেস পর্যাপ্ত এক্সাইটেশন না পায়, তবে ডিভাইসটি সংযোগ বিচ্ছিন্ন করে দেয় এবং পরিবাহী হয় না। যদি এক্সাইটেশন বেশি হয়, তবে এটি স্যাচুরেট (saturate) হয় এবং সার্কিট দ্বারা অনুমোদিত সর্বোচ্চ তড়িৎ প্রবাহকে যেতে দেয়। এই বহুমুখিতা এটিকে একটি দ্রুত সুইচ (fast switch) বা দুর্বল-সংকেত বিবর্ধক (weak-signal amplifier) ​​হিসেবে উপযুক্ত করে তোলে।

সংক্ষেপে NPN বনাম PNP

একটি NPN ট্রানজিস্টরে, ইলেকট্রন সাধারণত কালেক্টর থেকে এমিটারের দিকে প্রবাহিত হয় এবং একটি পজিটিভ রেফারেন্সের সাহায্যে বেস কারেন্ট বাড়িয়ে ডিভাইসটি সক্রিয় করা হয়; একটি PNP ট্রানজিস্টরে, ব্যবহারিক দিকটি বিপরীত (এমিটার থেকে কালেক্টর), এবং বায়াসিং লজিকটি পরিপূরক হয়, যা অনেক অ্যানালগ বা সুইচিং স্টেজে প্রতিসম কনফিগারেশনের সুযোগ করে দেয়।

আপনি যে ধরণের ট্রানজিস্টরের মুখোমুখি হবেন

এই পরিবারটি ব্যাপক, কিন্তু এদের সকলেরই বিদ্যুৎ প্রবাহ নিয়ন্ত্রণের মূলনীতি একই। নিচে সবচেয়ে প্রচলিত কয়েকটি উল্লেখ করা হলো , সাথে কিছু ঐতিহাসিক উদাহরণও রয়েছে যা জেনে রাখা দরকার:

• সময়মত যোগাযোগ করুনদুটি জার্মেনিয়াম টিপস সহ অগ্রণী (১৯৪৭)। তৈরি করা কঠিন, ভঙ্গুর এবং কোলাহলপূর্ণ, কিন্তু এটি প্রথমবারের মতো এর সুবিধা প্রদর্শন করেছিল। আজ এটি একটি জাদুঘরের টুকরো।
• বাইপোলার জংশন ট্রানজিস্টর (BJT)একটি একক অর্ধপরিবাহী স্ফটিকের উপর ক্লাসিক NPN/PNP ট্রানজিস্টর, দাতা অমেধ্য (আর্সেনিক, ফসফরাস) বা গ্রহণকারী অমেধ্য (অ্যালুমিনিয়াম, ইন্ডিয়াম, গ্যালিয়াম) দিয়ে ডোপ করা। এটি একটি বর্তমান-নিয়ন্ত্রিত ডিভাইস.
• ফিল্ড-ইফেক্ট ট্রানজিস্টর (FETs): JFET (জংশন গেট PN), IGFET এবং মোসফেট (মরিচা দ্বারা উত্তাপিত দরজা)। তারা ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রিত, খুব উচ্চ ইনপুট প্রতিবন্ধকতা সহ; বৃহৎ-স্কেল ইন্টিগ্রেশনের ভিত্তিপ্রস্তর।
• ফটোট্রান্সিস্টর: আলো-সংবেদনশীল, যেখানে আলোকসজ্জা একটি বেস কারেন্ট হিসেবে কাজ করে; এর জন্য উপযুক্ত দূরবর্তী সনাক্তকরণ তড়িৎ চৌম্বকীয় বিকিরণ দ্বারা।
• আমি জি বি টি: ইনসুলেটেড গেট বাইপোলার, ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয় শক্তি BJT এবং MOSFET এর সুবিধা একত্রিত করে।
• ডার্লিংটন দম্পতিএকই প্যাকেজের মধ্যে দুটি ক্যাসকেডেড BJT ব্যাপকভাবে বৃদ্ধি করে বিশ্বব্যাপী লাভ.

পার্থক্য তৈরি করে এমন পরামিতি এবং উপকরণ

ট্রানজিস্টর বাছাই করার সময়, এর ধরণই একমাত্র গুরুত্বপূর্ণ বিষয় নয়; এর বৈদ্যুতিক প্যারামিটারগুলোও অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ : ব্রেকডাউন ভোল্টেজ (কালেক্টর-এমিটার, বেস-এমিটার, কালেক্টর-বেস), সর্বোচ্চ ক্ষমতা, তাপ অপচয়, অপারেটিং ফ্রিকোয়েন্সি , β (ট্রান্সফর্ম-এমিটার β), এবং অভ্যন্তরীণ ডায়নামিক রেজিস্ট্যান্স। স্মল-সিগন্যাল BJT-তে, β-এর মান সাধারণত ১০০ থেকে ৩০০-এর মধ্যে থাকে। সিলিকনে VBE _{(ট্রান্সফর্ম-} এমিটার ভোল্টেজ) তাপমাত্রার সাথে প্রায় −২.১ mV/°C হারে হ্রাস পায় , তাই কিছু ডিজাইনে থার্মাল সেন্সর বা ক্ষতিপূরণ ব্যবস্থা অন্তর্ভুক্ত করা হয়।

উপাদানও একটি গুরুত্বপূর্ণ বিষয়: জার্মেনিয়াম সিলিকনের চেয়ে বেশি গতিশীলতা প্রদান করে, কিন্তু এর লিকেজ এবং সহনীয় তাপমাত্রা তুলনামূলকভাবে খারাপ; সিলিকন তার দৃঢ়তা এবং সহজে তৈরির সুবিধার কারণে প্রাধান্য পায়; GaAs তার ইলেকট্রনিক গতিশীলতার জন্য উচ্চ কম্পাঙ্কে বিশেষভাবে কার্যকর। HEMT-এর মতো ডিভাইস , যা অত্যন্ত কম নয়েজ এবং উচ্চ গতিসম্পন্ন, GaAs/AlGaAs দিয়ে তৈরি এবং প্রায় ১২ গিগাহার্টজ কম্পাঙ্কের স্যাটেলাইট রিসিভারে ও নাইট্রাইডের সাথে পরবর্তী প্রজন্মের বিদ্যুৎ সরবরাহ ব্যবস্থায় ব্যবহৃত হয়।

একটি BJT কল্পনা করার আরেকটি কার্যকর উপায় হলো এবার্স-মল মডেল : দুটি ডায়োড, যার একটি ফরওয়ার্ড-বায়াসড বেস-এমিটার এবং অন্যটি রিভার্স-বায়াসড বেস-কালেক্টর। এটি বুঝতে সাহায্য করে যে কেন একটি সাধারণ VBE (০.৬-০.৮ V Si) দেখা যায় _এবং লিনিয়ার অঞ্চলের বাইরে এটি কীভাবে আচরণ করে। JFET এবং MOSFET-এর ক্ষেত্রে গেট ভোল্টেজই প্রধান: একটি JFET-GS-এ গেটকে আরও নেগেটিভ করলে চ্যানেলটি পিঞ্চ অফ হয়ে যায়; MOSFET-এর ক্ষেত্রে, আদর্শগতভাবে গেট কোনো ডিসি কারেন্ট টানে না , এবং সিগন্যাল সোর্স ও ড্রেনের মধ্যে চ্যানেল কন্ডাকট্যান্স নিয়ন্ত্রণ করে।

সর্বাধিক ব্যবহৃত অ্যামপ্লিফায়ার কনফিগারেশন

BJT-এর ক্ষেত্রে সাধারণত তিনটি ক্লাসিক টপোলজির কথা ভাবা হয়। প্রতিটি টপোলজি ভিন্ন ভিন্ন গুণকে (ভোল্টেজ, কারেন্ট বা ইম্পিড্যান্স) অপ্টিমাইজ করে , আর একারণেই এগুলো এখনও সব বই এবং প্রজেক্টে দেখা যায়।

• সাধারণ নির্গমনকারীফেজ ইনভার্সন সহ ভোল্টেজ এবং কারেন্ট লাভ; এটি ওয়ার্কহর্স। একটি ইমিটার রেজিস্টার স্থিতিশীল করে এবং, যদি একটি ক্যাপাসিটরের সাথে ব্রিজ করা হয়, তাহলে এটি AC গেইন পুনরুদ্ধার করে।
• সাধারণ সংগ্রাহক (ইমিটার ফলোয়ার): ভোল্টেজ বৃদ্ধি ১ এর কাছাকাছি, উচ্চ ইনপুট প্রতিবন্ধকতা এবং কম আউটপুট; ইম্পিডেন্স অ্যাডাপ্টার হিসেবে আদর্শ।
• সাধারণ ভিত্তি: বর্তমান লাভ, ফেজ ইনভার্সন ছাড়াই এবং খুব কম ইনপুট প্রতিবন্ধকতাএটি কম প্রতিবন্ধকতা সংকেত উৎসের সাথে জ্বলজ্বল করে, যেমন নির্দিষ্ট সেটআপে গতিশীল মাইক্রোফোন।

একটি ব্যবহারিক উদাহরণ (বিভাজক সহ পোলারাইজড কমন এমিটার)

কল্পনা করুন আপনি V দিয়ে একটি মঞ্চ ডিজাইন করেছেন_CC=২০ ভী, আমি_CQ=১০ এমএ, ভি_{সিইকিউ}=8 V এবং β=100। যদি আপনি নির্গমনকারী ভোল্টেজ V এর 1/10 এর কাছাকাছি সেট করেন_CC (2 V), তুমি পাবে R_E≈২০০ ΩR-এর পতন_C হবে V_RC=V_CC−ভি_CE−ভি_E=১০ ভী, I সহ_C=১০ mA, তারপর R_C=১ kΩভিত্তিটি V তে থাকে_B=V_E+V_BE≈2,7 V. যদি আপনি বেস কারেন্টের প্রায় দশ গুণ কারেন্ট দিয়ে ডিভাইডারটির আকার দেন, তাহলে আপনি পাবেন R₂≤ ২ কিলোΩ এবং, V অনুপাতে_CC, R₁≈১২.৮ কিলোΩ.

ক্ষুদ্র সংকেতের জন্য, 10 mA-তে অভ্যন্তরীণ এমিটারের ডায়নামিক রেজিস্ট্যান্স (r _{_e}) হলো ~26 mV/I ≈ 2,6 Ω, যা একটি আনুমানিক আদর্শ ভোল্টেজ গেইন A_{_v} ≈ −RC _/ r _{_e} ≈ −385 প্রদান করে। কালেক্টরে 5 kΩ লোড থাকলে, কার্যকরী আউটপুট ইম্পিড্যান্স প্রায় 830 Ω হয় এবং গেইন কমে ≈ −319-এ নেমে আসে। বেসে অনুভূত ইম্পিড্যান্স হলো r _{_e} · β ≈ 260 Ω, এবং ডিভাইডার ও বেসকে সমান্তরালে বিবেচনা করলে মোট ইনপুট ইম্পিড্যান্স হলো ≈ 226 Ω। কাপলিং এবং এমিটার ক্যাপাসিটরগুলো এমনভাবে নির্বাচন করা হয় যাতে অপারেটিং ব্যান্ডে তাদের রিঅ্যাকট্যান্স নগণ্য থাকে।

এই উদাহরণটি লোড লাইন এবং কিউ-পয়েন্টের ধারণাটিকে সংক্ষিপ্ত করে : আপনি এমন একটি স্থির বিন্দু (প্রায়শই RE ছাড়া VCE _≈VCC / 2 ₎ বেছে নেন যা প্রতিসম সিগন্যাল বিচ্যুতির সুযোগ দেয়। সেখান থেকে, আপনি অ্যাপ্লিকেশন অনুযায়ী গেইন, ইম্পিড্যান্স এবং স্ট্যাবিলিটি সামঞ্জস্য করেন _।

FET এবং MOSFET: ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রণ

FET-তে সরাসরি কোনো বেস কারেন্ট থাকে না, বরং একটি গেট ভোল্টেজ থাকে যা চ্যানেলের প্রস্থ নিয়ন্ত্রণ করে। মৌলিক JFET-টি N-টাইপ বা P-টাইপ উপাদানের একটি দণ্ড দিয়ে গঠিত, যার দুই প্রান্তে (ড্রেন ও সোর্স) ওহমিক কন্ট্যাক্ট এবং গেট গঠনকারী দুটি ডিফিউজ অঞ্চল থাকে। গেট ভোল্টেজ যত বেশি নেগেটিভ হয় (একটি N-টাইপ JFET-এর ক্ষেত্রে), চ্যানেল তত সরু হয়ে যায় এবং পরিবাহিতা বন্ধ হয়ে যায়।

অন্যদিকে, মসফেট (MOSFET) একটি অক্সাইড ডাইইলেকট্রিক দিয়ে গেটকে বিচ্ছিন্ন করে এবং বিপুল ইনপুট ইম্পিডেন্স অর্জন করে। ইন্টিগ্রেশনের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ এর উৎপাদন প্রক্রিয়ার সাথে এই বৈশিষ্ট্যটি মিলিত হয়েই ব্যাখ্যা করে কেন এটি আধুনিক চিপের রাজা এবং কেন এটি প্রজন্মের পর প্রজন্ম ধরে প্রসেসরকে চালিত করেছে : এটি প্রতি বর্গ সেন্টিমিটারে একাধিক স্তরে কয়েক লক্ষ থেকে কোটি কোটি আন্তঃসংযুক্ত ট্রানজিস্টরকে একীভূত করার সুযোগ দেয়।

ব্যবহারিক প্রয়োগ: দৈনন্দিন জীবন থেকে শিল্প পর্যন্ত

সবগুলোর তালিকা করা অসম্ভব, তবে সবচেয়ে প্রতিনিধিত্বমূলকগুলো মনে রাখা দরকার। অ্যামপ্লিফায়ার হিসেবে ট্রানজিস্টর রেডিও, টেলিভিশন এবং অডিও সরঞ্জামে সিগন্যালের শক্তি বৃদ্ধি করে। সুইচ হিসেবে এগুলো সুইচড-মোড পাওয়ার সাপ্লাই, মোটর কন্ট্রোলার এবং লাইটিং সিস্টেম নিয়ন্ত্রণ করে। অসিলেটরে এগুলো যোগাযোগের জন্য রেডিও ফ্রিকোয়েন্সি সিগন্যাল তৈরি করে। এবং অবশ্যই, কম্পিউটার, স্মার্টফোন এবং সব ধরনের ডিজিটাল ডিভাইসের ইন্টিগ্রেটেড সার্কিটের মূল ভিত্তি হলো এই ট্রানজিস্টরগুলো ।

পেশাগত ক্ষেত্রে টেলিযোগাযোগ , মেডিকেল ইলেকট্রনিক্স, শিল্প অটোমেশন এবং রোবোটিক্সে তাদের ভূমিকা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। ক্ষুদ্রতর ও অধিকতর কার্যকর সার্কিট তৈরির ক্ষমতা পণ্যের নকশা ও উৎপাদন ব্যবস্থায় বৈপ্লবিক পরিবর্তন এনেছে, যার ফলে আরও সহজে বহনযোগ্য, শক্তিশালী এবং শক্তি-সাশ্রয়ী সরঞ্জাম তৈরি হচ্ছে।

থার্মিডিয়ন ভালভের তুলনায় সুবিধা (এবং কেন এগুলি এখনও মাঝে মাঝে ব্যবহার করা হয়)

ট্রানজিস্টরের আগে ভ্যাকুয়াম টিউবেরই আধিপত্য ছিল। কিন্তু এগুলোর জন্য বিপজ্জনকভাবে উচ্চ ভোল্টেজের প্রয়োজন হতো , প্রচুর শক্তি খরচ হতো, আকার ও ওজনে ভারী ছিল (চ্যাসিস এবং ট্রান্সফর্মার), অতিরিক্ত গরম হওয়ার কারণে সহজেই বিকল হয়ে যেত এবং ফিলামেন্ট উত্তপ্ত হওয়ার কারণে কার্যক্ষম তাপমাত্রায় পৌঁছাতে অনেক সময় নিত। এছাড়াও, এগুলোতে মাইক্রোফোনিক সমস্যা ছিল এবং এগুলো উচ্চ ইম্পিড্যান্সে কাজ করত । ট্রানজিস্টর শুরু থেকেই কম বিদ্যুৎ খরচ, কম ভোল্টেজ, ক্ষুদ্র আকার, দৃঢ়তা এবং কম খরচ নিয়ে আসে।

একটি ঐতিহাসিক ঘটনা এই পার্থক্যটি তুলে ধরে: প্রথম দিকের ডিজিটাল কম্পিউটারগুলোর অন্যতম, এনিয়াক (ENIAC)-এর ওজন ছিল ৩০ টনেরও বেশি এবং প্রায় ১৮,০০০ ভ্যাকুয়াম টিউব চালাতে এটি প্রায় ২০০ কিলোওয়াট শক্তি খরচ করত, আর এতে প্রতিদিনই ত্রুটি দেখা দিত। তা সত্ত্বেও, ভ্যাকুয়াম টিউবগুলো নির্দিষ্ট কিছু ক্ষেত্রে টিকে ছিল: কিছু উচ্চ-ক্ষমতাসম্পন্ন রেডিও বা অডিও অ্যামপ্লিফায়ারে (তাদের উচ্চ মাত্রার রৈখিকতা এবং হারমোনিকসের বৈশিষ্ট্যের কারণে ), তড়িৎচুম্বকীয় স্পন্দনের বিরুদ্ধে সুরক্ষিত যন্ত্রপাতিতে এবং চরম ক্ষমতার প্রয়োগে। সময়ের সাথে সাথে, সলিড-স্টেট ইলেকট্রনিক্স এই ক্ষেত্রগুলোর অনেকগুলোই জয় করে নেয়।

নির্মাণ বৈশিষ্ট্য এবং বিবরণ

সাধারণত, একটি ডিসক্রিট ট্রানজিস্টর হলো তিনটি দৃশ্যমান টার্মিনালযুক্ত একটি সিল করা সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইস । এটিকে অ্যামপ্লিফায়ার, সুইচ, অসিলেটর বা রেকটিফায়ার হিসেবে কাজ করার জন্য বিভিন্ন ধাপে কনফিগার করা যায়। এর তাপীয় এবং লিকেজ বৈশিষ্ট্যের কারণে অনেক ডিজাইনে সিলিকনকেই বেশি পছন্দ করা হয়, তবে মাইক্রোওয়েভ বা অত্যন্ত উচ্চ-গতির অ্যাপ্লিকেশনের মতো নির্দিষ্ট কাজের জন্য জার্মেনিয়াম এবং কম্পাউন্ড ট্রানজিস্টর পরিবারও রয়েছে ।

BJT-এর ক্ষেত্রে, তাপমাত্রা বাড়লে ফরোয়ার্ড জাংশন ভোল্টেজ কমে যায় এবং লিকেজ কারেন্ট বেড়ে যেতে পারে, তাই তাপ নিঃসরণ এবং সর্বোচ্চ পাওয়ার রেটিং নির্বাচন করা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। পাওয়ার FET-এর ক্ষেত্রে, উৎপাদন প্রক্রিয়ার ফলে প্যারাসাইটিক ডায়োড (যেমন সোর্স ও ড্রেনের মাঝের স্কটকি ডায়োড) তৈরি হতে পারে, যা সার্কিট ডিজাইনের সময় বিবেচনা করতে হয়।

উপকরণের দ্রুত তুলনা

কিছু উপাদান কেন অন্যগুলোর চেয়ে দ্রুততর, তা জানতে চাইলে ইলেকট্রন এবং হোলের গতিশীলতার কথা বিবেচনা করুন । জার্মেনিয়ামের (Ge) গতিশীলতা বেশি, কিন্তু এর সর্বোচ্চ তাপমাত্রা কম, লিকেজ বেশি এবং উচ্চ ভোল্টেজ সহ্য করার ক্ষমতা কম ; সিলিকন (Si) একটি চমৎকার ভারসাম্য প্রদান করে এবং এর জাংশন তাপমাত্রা সাধারণত ১৫০-২০০ ডিগ্রি সেলসিয়াস থাকে; গ্যালিয়াম আর্সেনাইড (GaAs) উচ্চ কম্পাঙ্কের ক্ষেত্রে মানকে আরও উন্নত করে, যদিও এর নির্মাণ প্রক্রিয়া আরও বেশি শ্রমসাধ্য। একারণেই প্রতিটি উপাদান নিজ নিজ ক্ষেত্রে শ্রেষ্ঠত্ব অর্জন করেছে।

ডিজিটাল ব্যবহার: নিখুঁত সুইচ থেকে যুক্তিবিদ্যায়

ডিজিটাল সুইচিং-এ, একটি ট্রানজিস্টর কাটঅফ এবং স্যাচুরেশনের মধ্যে পর্যায়ক্রমে পরিবর্তিত হয়ে কাজ করে , যেখানে এটি আদর্শগতভাবে একটি খোলা বা বন্ধ সার্কিটের মতো আচরণ করে। এই সুইচিং গতি এবং কম বিদ্যুৎ খরচ লজিক গেট ও বাইনারি সিস্টেমকে সম্ভব করে তোলে এবং ক্যাসকেড পদ্ধতিতে সিপিইউ ও মেমোরি তৈরি করে। মসফেট (MOSFET) এবং সিএমওএস (CMOS) প্রযুক্তিতে স্থির বিদ্যুৎ খরচ অত্যন্ত কম, কারণ গেট ডিসি-তে পরিবাহী হয় না এবং শুধুমাত্র পরিবর্তনের সময়ই বিদ্যুৎ খরচ হয়।

ইনস্টলেশন এবং ডিভাইসে ব্যবহারিক সুবিধা

দৈনন্দিন ব্যবহারের জন্য ট্রানজিস্টরের রয়েছে ছোট আকার (যা সরঞ্জাম পরিবহন ও সংহত করা সহজ করে), দীর্ঘ জীবনকাল (যার জন্য কম রক্ষণাবেক্ষণের প্রয়োজন হয়), গতি (যা প্রসেসর এবং যোগাযোগ ব্যবস্থায় গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে), স্বল্প মূল্য (যা সিস্টেমের খরচ কমায়) এবং শক্তি সাশ্রয় (ন্যূনতম অপচয়)। একটি বাড়িতে, স্থিতিশীল ও নিয়ন্ত্রিত বিদ্যুৎ সরবরাহ থেকে শুরু করে অটোমেশন এবং শক্তি সাশ্রয় পর্যন্ত প্রতিটি ছোট বিষয়ই সহায়ক হয়।

প্রায়শই জিজ্ঞাসিত প্রশ্নাবলী যার উত্তর দেওয়া উচিত

ট্রানজিস্টর কি শুধু বিবর্ধনের জন্যই ব্যবহৃত হয়? না। এটি একটি অত্যন্ত নীরব ও অত্যন্ত দ্রুতগতির সুইচ , লজিক সার্কিটের একটি মূল উপাদান, একটি আলোক শনাক্তকারী (ফোটোট্রানজিস্টর), অথবা একটি অসিলেটরের অংশও বটে । এর বহুমুখী ব্যবহারই এর সবচেয়ে বড় সুবিধা।

আজ কোন কোন শিল্পে এটি অপরিহার্য? কার্যত সব শিল্পেই: টেলিযোগাযোগ ও নেটওয়ার্ক , চিকিৎসা সরঞ্জাম, মোটরগাড়ি শিল্প, জ্বালানি, উৎপাদন এবং ভোক্তা ইলেকট্রনিক্স। শক্তি, ক্ষুদ্রাকরণ এবং নিয়ন্ত্রণের সমন্বয় এর প্রভাবকে বহুগুণে বাড়িয়ে দিয়েছে।

কিছু লোক কেন "অন/অফ" নিয়ে কথা বলে? এটি বিদ্যুৎ প্রবাহ বিচ্ছিন্ন (বন্ধ) এবং সচল (সক্রিয় বা সম্পৃক্ত) অবস্থাকে বোঝানোর একটি প্রচলিত পদ্ধতি। বাস্তবে, এগুলো হলো সেই যৌক্তিক অবস্থা, যার মাধ্যমে বিদ্যুৎ প্রবাহকে চালু বা বন্ধ করা যায় ।

জন্মের সত্তর বছরেরও বেশি সময় পরেও ট্রানজিস্টর ইলেকট্রনিক্সের কেন্দ্রবিন্দুতে রয়েছে: জার্মেনিয়ামের প্রথম পয়েন্ট কন্টাক্ট থেকে শুরু করে সর্বশেষ প্রজন্মের মসফেট (MOSFET) পর্যন্ত হাজারো মাইলফলক অর্জিত হয়েছে, কিন্তু মূল ধারণাটি বদলায়নি: ক্রমশ ক্ষুদ্রতর স্থানের মধ্যে আরও শক্তিশালী, স্বচ্ছ সংকেত অথবা নির্ভরযোগ্য লজিক তৈরির জন্য বিদ্যুৎ প্রবাহকে নিখুঁতভাবে নিয়ন্ত্রণ করা।