Monday, March 5, 2018

ඉලෙක්ට්‍රෝනික්ස් IV (Electronics) - 3

ඉලෙක්ට්‍රොනික් උපාංගයක විදුලි ඒකක (සම්මත) ලකුණු කිරීම

ධාරාව ඉංග්‍රිසි අයි අකුරෙන්ද, වෝල්ටියතාව ඉංග්‍රිසි වී අකුරින්ද සලකුණු කළ යුතුය. සාමාන්‍යයෙන් ජවය ලකුණු කරන්නේ නැති වුවත්, අවශ්‍ය අවස්ථාවලදී එය ඉංග්‍රිසි පී අකුරින් සංඛේතවත් කළ යුතුය.

ඉහත අක්ෂර කැපිටල් අකුරින් ලිවිය යුත්තේ සලකා බලනු ලබන ඒකක ඩීසී අගයන් නම් පමණි (ඒ කියන්නේ, මෙම අගයන් කාලයත් සමඟ නිතර වෙනස් වන්නේ නැත).

ඉහත අක්ෂර සිම්පල් අකුරින් ලිවිය යුත්තේ සලකා බලනු ලබන ඒකක ඒසී අගයන් නම් පමණි (මෙම අගයන් කාලයත් සමඟ නිරන්තරයෙන්ම වෙනස් වේ). තවද, සලකා බලන්නේ එක් නිශ්චිත මොහොතක (මේ දැන්) තිබෙන අගයක් (instantaneous value) නම්, එවිටද සිම්පල් අකුරින් එය ලිවිය යුතුය.

තවද, I/i, V/v යන විදුලි ඒකක සංඛේතවත් කරන අක්ෂරවලට පසුව යටකුරු (subscript) ලෙස 1, 2, 3 ආදි ලෙස සංඛ්‍යාවක් හෝ a, b, c ආදි ලෙස අක්ෂරයක් තිබිය හැකිය (V1, Va, i3). ඉන් කරන්නේ පරිපථය තුල විවිධ තැන්වල ඇති විදුලි අගයන් පැටලීමෙන් තොරව වෙන් වෙන් වශයෙන් හඳුනා ගැනීම පහසු කිරීමයි. එකම ස්ථානයේ පවතින විදුලි ඒකකයේම වෙනස් කාලයන්වල පවතින අගයන්ද එලෙස වෙන් කොට හඳුනා ගැනීමටත් එසේ යටකුරු යෙදිය හැකියි. උදාහරණ ලෙස, යම් අවස්ථාවකදී පරිපථයේ යම් ස්ථානයක තිබූ ධාරාව i1 නම්, ඊට විනාඩියකට පසුව එම ධාරාව i2 ලෙස සටහන් කළ හැකිය.

තවද, සැපයුම් විදුලියේ (supply voltage) ධන අග්‍රය (ධන අග්‍රයේ ඇති විභවය) V+ මඟින්ද, එහි ඍන අග්‍රය (ඍන අග්‍රයේ විභවය) V- හෝ 0V හෝ GND මඟින්ද නිරූපණය කළ හැකිය. අවශ්‍ය නම්, සැපයුම් විභවය (එනම්, එහි ධන අග්‍රය) VS කියාද සංඛේතවත් කළ හැකිය.
   
එහෙත්, සමහරවිටක VS යන්න සංඥා වෝල්ටියතාව නිරූපණය සඳහාද යොදා ගැනේ. ඊට අමතරව සංඥා වෝල්ටියතාව VSIG ලෙසද සමහරුන් දක්වනවා.

ංඥා විදුලිය සාමාන්‍යයෙන් පරිපථයකට ඇතුලු කරන විදුලිය වේ. ඉන්පුට් පැත්තේ විදුලි ඒකක හැඟවීමට IN, in, i වැනි යටකුරු භාවිතා කළ හැකිය. උදාහරණ ලෙස, vin, vi ඉන්පුට් වෝල්ටියතාවන්ද, iin ඉන්පුට් ධාරාවද, rin, ri (හා zin, zi) ඉන්පුට් පරිපථය විසින් පෙන්වන ප්‍රතිරෝධ/සම්බාදක අගයන් වේ. මෙලෙසම, අවුට්පුට් පරිපථ කොටසේ විදුලි ඒකක OUT, out, o යන යටකුරුවලින් දැක්විය හැකිය (vout, VO, rout).

රිපථයක අවසානයේ ඇති මෝටර්, ස්පීකර්, ඇන්ටනා ආදී උපාංගයකින්/උපකරණයකින් සංඥාවල ගමන අවසන් වෙනවානෙ. මෙවන් උපාංග පොදුවේ භාරය (load) ලෙස හැඳින්වෙන බව ඔබ දන්නවා. ඉතිං, භාරයකට අවශ්‍ය කරන විදුලි ඒකක l, L යන යටකුරුවලින් දැක්විය හැකිය. ඒ අනුව IL යනු (මෝටරයක් වැනි) යම් භාරයක් ක්‍රියාකාරී වීම සඳහා අවශ්‍ය කරන ධාරාව (load current) වන අතර, VL යනු භාරයක් ක්‍රියාත්මක වීමට අවශ්‍ය වෝල්ටියතාව (load voltage) වේ.
  
වද, යම් ඒකකයක උපරිම අගය max (හෝ m), හෝ peak (හෝ pk හෝ p) යන යටකුරුවලින් දැක්විය හැකිය (Vm, Imax, Vp). එලෙසම, අවම අගය min යන යටකුරෙන් දැක්විය හැකියි (Imin). උදාහරණ ලෙස, මේ අනුව Imax යනු අදාල උපාංගයට සැපයිය හැකි උපරිම ඩීසී ධාරා ප්‍රමාණය වන අතර, imax යනු අදාල උපාංගයට සැපයිය හැකි උපරිම සංඥා/ඒසී ධාරා ප්‍රමාණය වේ.

යම් ඒකකයක සාමාන්‍යය/ඇවරේජ් අගය avg ලෙසද (Pavg), වර්ගමූල මධ්‍යන්‍ය අගය (root mean square) rms යන යටකුරුවලින්ද (Vrms) දැක්විය හැකිය. ඇවරේජ් හා ආර්එම්එස් අගයන් භාවිතා වන්නේ හැමවිටම විචලනය වන සංඥා සංඥා (ඒසී) සමඟයි. සමහර අවස්ථාවලදී avg, rms යන යටකුරු නැතිව නිකංම P, V ආදි ලෙස කැපිටල් අකුරෙන්ද එම අගයන් දැක්වේ. ඊට හේතුව avg, rms අගයන් යනු ඒසී විදුලිය ඩීසී යැයි සිතා ගත් විට ලැබෙන අගයන්නෙ (විදුලිය සම්බන්ද මුල් පාඩම් නැවත කියවා බලන්න).

වද, ඩයෝඩයක අනෝඩයට සම්බන්ධිත ඒකකය A (හෝ a) යන යටකුරෙන්ද, කැතෝඩයට සම්බන්ධිත ඒකකය K (හෝ k) යන යටකුරෙන්ද දැක්විය හැකිය (එවිට, කැතෝඩ වෝල්ටියතාව - VK, ඇනෝඩ වෝල්ටියතාව - VA).

වද, බයිපෝලර් ට්‍රාන්සිස්ටරයක බේසයට සම්බන්ධිත අගයන් ඉංග්‍රිසි බී අකුරෙන්ද, එමිටරයට සම්බන්ධිත අගයන් ඊ අකුරෙන්ද, කලෙක්ටරයට සම්බන්ධිත අගයන් සී අකුරෙන්ද යටකුරු වශයෙන් ලිවිය හැකිය. එවිට බේසය මත ඇති වෝල්ටියතාව හෙවත් බේස් වෝල්ටියතාව VB ලෙසද, කලෙක්ටර් වෝල්ටියතාව VC ලෙසද, එමිටර් වෝල්ටියතාව VE ලෙසද දැක්විය හැකියි. කැපිටල් V අකුරු යොදා ඇති නිසා ඒ දක්වා ඇත්තේ ඩීසී අගයන් බව පැහැදිලියිනෙ. බයස් වෝල්ටියතාවන් ඩීසී නිසා ඒ කියන්නේ එලෙස කැපිටල් අකුරින් දක්වා තියෙන්නේ ට්‍රාන්සිස්ටරයක අග්‍ර මත ඇති බයස් වෝල්ටියතාවන් වේ. එම වී අකුර සිම්පල් වූවා නම්, ඉන් අදහස් වනු ඇත්තේ සංඥා වෝල්ටියතාවන් වේ. එලෙසම ධාරාවන් ගැනද සිතිය යුතුය (උදාහරණ ලෙස, IC යනු කලෙක්ටරය හරහා යන ඩීසී ධාරාව හෙවත් ඩීසී කලෙක්ටර් ධාරාව වන අතර, iB යනු සංඥා බේසධාරාව වේ).

ඉහත VC ආදි ලෙස (තනි යටකුරක් සහිතව) දක්වා තිබෙන්නේ එම අග්‍රයේ වෝල්ටියතාවයි. එම අගයන් පරිපථයේ භූගත අග්‍රයට සාපෙක්ෂවයි ඒ දක්වා තිබෙන්නේ. එහෙත්, යම් තැනක/අග්‍රයක ඇති වෝල්ටියතාව එම පරිපථයේ තවත් තැනකට/අග්‍රයකට සාපේක්ෂව දක්වන විට, තවත් දෙවැනි යටකුරකින් එම සසඳන ස්ථානය දැක්විය යුතුය. උදාහරණයක් ලෙස, VCE යනු කලෙක්ටර් අග්‍රය මත වෝල්ටියතාව බව C යන පලමු යටකුර නිසා කියැවෙන අතර, දෙවැනියට ඇති E යටකුරෙන් හඟවන්නේ එම කලෙක්ටර් වෝල්ටියතාව එමිටරයට සාපෙක්ෂව දක්වා ඇති බවයි. ඒ අනුව, VCE = 5V නම්, ඉන් අදහස් වන්නේ එමිටරයට වඩා වෝල්ට් 5ක් වැඩිපුර කලෙක්ටරය මත තිබෙන බවයි; එවිට, උදාහරණයක් ලෙස, කලෙක්ටරයේ වෝල්ටියතාව (භූගතයට සාපේක්ෂව) වෝල්ට් 2.5 නම්, කලෙක්ටරය මත වෝල්ටියතාව (භූගතයට සාපෙක්ෂව) වෝල්ට් 2.5 + 5 = 7.5 වේ.

තවත් විටක ට්‍රාන්සිස්ටර් අග්‍රයක් හඟවන යටකුරක් දෙපාරක් ලියා තිබෙන අවස්ථා ඔබ දැක ඇති (VBB, VCC, VEE යන අවස්ථා 3). මෙයින් සංඛේතවත් කරන්නේ ට්‍රාන්සිස්ටරයේ ඒ ඒ අග්‍රවලට සපයා ඇති බයස් වෝල්ටියතාවන් වේ. ඇත්තටම මේවා හුදු සංඛේත පමණි. ට්‍රාන්සිස්ටරයක සෑම අග්‍රයක්ම යම් විදුලි සැපයුමකට සම්බන්දයිනෙ. ඉතිං, එම බයස් විදුලි වෝල්ටියතාව ධන හෝ ඍණ හෝ විය හැකියි. උදාහරණයක් ලෙස, කලෙක්ටරයට යම් ඩීසී විදුලියක් සම්බන්ද කරන විට එම වෝල්ටියතාව (විදුලි සැපයුම) VCC ලෙස සංඛේතවත් කරනවා.

තවද, ෆෙට් ට්‍රාන්සිස්ටරයක අග්‍ර තුන හඳුන්වන්නේ Gate, Source, Drain යන වචන තුනෙන් නිසා, එම අග්‍රවලට සම්බන්ධිත අගයන් ඉංග්‍රිසි ජී, එස්, ඩී ලෙස පිලිවෙලින් යටකුරු වශයෙන් ලිවිය හැකිය. එවිට, ඉහත බයිපෝලර් ට්‍රාන්සිස්ටර් ආශ්‍රයෙන් කතා කළ සියලු කරුණු එලෙසම මෙහිදිත් වලංගු වේ. VG, VS, VD වැනි සංඛේතද, VGS, VDS වැනි සංඛේතද, VDD, VSS වැනි සංඛේතද ගොඩනැඟිය හැකියි නේද?

VCC, VDD යන සංඛේත ඔබ නිතරම අයිසී සමඟද භාවිතා කරනු ඔබ දැක ඇති. එවිට, එම සංඛේතවලින් දක්වා තිබෙන අයිසී පින්වලට ධන සැපයුම් වෝල්ටියතාවක් ලබා දෙනවා ("අයිසී එකේ ධන අග්‍රය"). ඊට හේතුව අයිසී යනුද ට්‍රාන්සිස්ටර්වලින් සාදන ලද උපාංගයකි. ඉතිං අයිසී එකට විදුලිය සපයනවා යනු ඒ තුල ඇති ට්‍රාන්සිස්ටර්වලට විදුලිය සැපයීමකි. මූලිකවම බයිපෝලර් ට්‍රාන්සිස්ටර්වලින් සාදා ඇති අයිසී එකක් වන විට, VCC , ෆෙට් ට්‍රාන්සිස්ටර්වලින් සාදා ඇති විට VDD ලෙසද නම් කරනවා. මේ අනුව අපට පෙනෙනවා, VDD, VCC යනු VS (සැපයුම් වෝල්ටියතාව) වෙනුවට භාවිතා කළ හැකි තවත් සංඛේත දෙකක් බව.

ට්‍රාන්සිස්ටර් ක්‍රියාව

ට්‍රාන්සිස්ටර් ක්‍රියාව (transistor action) යනු ට්‍රාන්සිස්ටරයක් තුල සිදුවන භෞතික/විදුලිමය ක්‍රියාකාරිත්වයට කියන වචනයයි. එම ට්‍රාන්සිස්ටර් ක්‍රියාව තමයි අප සංඥා වර්ධනය සඳහාත්, වෙනත් රාජකාරි සඳහාත් යොදා ගන්නේ. එය විස්තර කිරීමට පෙර, බයස් කරපු ට්‍රාන්සිස්ටරයක් මත වෝල්ටියතා හා ධාරාවන් සම්මත ආකාරයෙන් ලකුණු කරමු. පීඑන්පී වුවත් එන්පීඑන් වුවත් එම ලකුණු කිරීම්වල වෙනසක් නැහැ නේද? එහෙත් වෝල්ටියතාවල ධන-ඍන බව හා ධාරාවන් ගලන දිශා වෙනස් බවද සිහිතබා ගන්න.

බේස්-එමිටර් සන්ධිය පෙරනැඹුරු නිසා, එම සන්ධිය හරහා ඉතා කුඩා ධාරාවක් ගලා යයි. එය බේස් ධාරාවයි (IB). බේස්-කලෙක්ටර් සන්ධිය පසුනැඹුරු නිසා එම සන්ධිය හරහා ධාරාවක් ගලා යෑමට බැහැ නේද? ඔව්. එහෙත් බේස් ධාරාව විසින් අපූරු දෙයක් සිදු කරයි. එනම්, (එන්පීඑන් ට්‍රාන්සිස්ටරයක) කලෙක්ටරයේ සිට එමිටරය දක්වා විශාල ධාරාවක් ගැලීමට සලස්වයි (පීඑන්පී එකකදී, එමිටරයේ සිට කලෙක්ටරය දක්වා එම ධාරාව ගමන් කරයි). මතක තබා ගන්න මෙම ධාරාව පෙරනැඹුරු වීමකදී ගලන සාමාන්‍ය ධාරාවක් නොවේ. බේස් ධාරාව නිසාම හටගත් ධාරාවකි.

ඔබ දන්නවා පසුනැඹුරුවකදී පීඑන් සන්ධියක් හරහා ධාරාවක් නොගලන්නේ සන්ධිය අවට හායිත පෙදෙසක් (යම් "පරිවාරක" කොටසක්) හටගන්නා නිසාය. එහෙත් ට්‍රාන්සිස්ටරය ක්‍රියාකාරි අවස්ථාවේදී, බේස් ධාරාව විසින් කලෙක්ටර්-බේස් හායිත පෙදෙස "අහෝසි කර දමනවා". දැනටමත් බේස්-එමිටර් සන්ධිය පෙරනැඹුරු නිසා එහි හායිත පෙදෙසක් නැත. එවිට, කලෙක්ටරය-බේසය-එමිටරය කිසි හායිත පෙදෙස් නැති නිකංම තනි සන්නායක කොටසක් මෙන් ක්‍රියාත්මක වෙනවා. කලෙක්ටරය-බේසය-එමිටරය යන "සන්නායකයේ" සන්නායකතාව (එනම්, ඕම් ගණන) තීරණය වන්නේ බේස් ධාරාව මතය. බේස් ධාරාව වැඩි වන්නට වන්නට එම සන්නායකතාව වැඩි වේ; ඒ කියන්නේ කලෙක්ටරයේ සිට එමිටරය දක්වා ගලන ධාරාව එන්න එන්නම වැඩි වේ.

ට්‍රාන්සිස්ටර් යන නම ඊට ලැබුණේද ඉහත ක්‍රියාවලිය නිසාය. ඉහත විස්තරය අනුව අපට මෙලෙස තර්ක කළ හැකිය. එනම්, ට්‍රාන්සිස්ටරය යනු රෙසිස්ටරයකි; කලෙක්ටර හා එමිටරය යනු එම රෙසිස්ටරයේ අග්‍ර දෙක වේ. එම රෙසිස්ටරයේ ප්‍රතිරෝධ අගය බේස් ධාරාවට (හෝ ඉන්පුට් ධාරාවට) අනුව පාලනය වේ. ඉන්පුට් සංඥාව අවුට්පුට් පැත්තට ගමන් කර අවුට්පුට් පැත්තේ ප්‍රතිරෝධය සංඥාවට අනුව විචලනය වේ යන අර්ථයෙන් ඉංග්‍රිසි වචන දෙක කෙටි කිරීමෙන් එම නම ලැබේ - transfer + resistor = transistor.

ඉහත ක්‍රියාවලිය තමයි ට්‍රාන්සිස්ටර් ක්‍රියාව කියන්නේ. කලෙක්ටරයේ සිට එමිටරය දක්වා ගලන ධාරාව අපි කලෙක්ටර් ධාරාව (IC) ලෙස හඳුන්වමු. කලෙක්ටර් ධාරාව සාමාන්‍යයෙන් බේස් ධාරාව මෙන් 100 ගුණයක් පමණ වේ (ඇත්තටම එය 50 ගුණයක පමණ සිට 400 ගුණයක් දක්වා විහිදී යයි). ඉතිං, කුඩා බේස් ධාරාවක් විචලනය කිරීමෙන් විශාල කලෙක්ටර් ධාරාවක් ඊට අනුරූපව විචලනය කළ හැකියි නේද? සංඥා වර්ධනයට පදනම එයයි.

නැවතත් එන්පීඑන් ට්‍රාන්සිස්ටරය බයස් කරපු රූපය බලන්න. එහි, කලෙක්ටරය හරහා ධාරාව ට්‍රාන්සිස්ටරයට ඇතුලු වේ. බේසය හරහාද ධාරාව ට්‍රාන්සිස්ටරය තුලට ධාරාව ඇතුලු වේ. එමිටරය හරහා ධාරාව ඉන් පිටතට එයි. විදුලි ධාරාවක් යම් තැනකදී අතුරුදහන් විය නොහැකියිනෙ. ඒ අනුව, ඇතුලට ආපු ධාරා සියල්ල පිටතට යා යුතුය. අපට ට්‍රාන්සිස්ටරයක් සම්බන්දයෙන් පහත දැක්වෙන ඉතා වැදගත් සබඳතාව මෙයින් ලබා ගත හැකිය.

එමිටර් ධාරාව = කලෙක්ටර් ධාරාව + බේස් ධාරාව
IE = IC + IB

ඉහත සබඳතාව එන්පීඑන් ට්‍රාන්සිස්ටරයට පමණක් නොව, පීඑන්පී එකටද පොදුය. මෙහිදී එමිටරයෙන් ට්‍රාන්සිස්ටරය තුලට ඇතුලු වන ධාරාව කලෙක්ටරය හා බේසය හරහා පිටතට යයි. එච්චරයි වෙනස. තවද, පෙරත් සඳහන් කළ ලෙසට බේස් ධාරාව කලෙක්ටර් ධාරාවට වඩා සිය ගුණයක් පමණ බෙහෙවින් කුඩාය (IB << IC). ඉතිං, බේස් ධාරාව නොසලකා හැරිය හැකිය. එවිට, කලෙක්ටර් ධාරාව දළ වශයෙන් එමිටර් ධාරාවට සමාන යැයි ගත හැකිය (IC IE). ඒ අනුව ඕනෑම බයිපෝලර් ට්‍රාන්සිස්ටරයක එමිටර් ධාරාව කිව්වත් කලෙක්ටර් ධාරාව කිව්වත් දෙකම එක බව මතක තබා ගන්න.

නෑම බයිපෝලර් ට්‍රාන්සිස්ටරයක් සම්බන්දයෙන් ඉතාම වැදගත් තවත් පරාමිතියක්/මිනුමක්ද අපට ලබා ගත හැකිය. එම පරාමිතිය ධාරා වර්ධනය (current gain) හෙවත් "ගේන් එක" ලෙස හැඳින්වෙන අතර, β (බීටා) යන සංඛේතයෙන් එය සාමාන්‍යයෙන් හැඳින්වේ. කලෙක්ටර් ධාරාව හා බේස් ධාරාව අතර අනුපාතය ධාරා වර්ධනයයි.

තවද, බයිපෝලර් යන විශේෂන පදයෙන් මෙම ට්‍රාන්සිස්ටර් හැඳින් වීමට හේතුව වනුයේ කුහර හා ඉලෙක්ට්‍රෝන යන ආරෝපන/වාහක වර්ග දෙකම ට්‍රාන්සිස්ටර් ක්‍රියාව සිදු කිරීමට දායක වන නිසාය. ඔබ ඉගෙන ගත්තා ඩයෝඩයේ ක්‍රියාකාරිත්වය සඳහා කුහර හා ඉලෙක්ට්‍රෝන යන දෙකම එක සේ සහභාගී වන අයුරු. බයිපෝලර් ට්‍රාන්සිස්ටරයත් ඉතිං එවැනි ඩයෝඩ දෙකක් ලෙස ආදර්ශනය කළ හැකි බව දුටුවනෙ. ඒ අනුව ඉදිරියේදී සලකා බලනු ලබන ෆෙට් ට්‍රාන්සිස්ටර් ගැන හිඟියක් මින් ලැබේ; එනම්, ෆෙට්වල වාහක වර්ග දෙකෙන් එකක් පමණක් සහභාගී වේ; එනිසා ෆෙට් ට්‍රාන්සිස්ටර් බයිපෝලර් නොවේ.

බයිපෝලර් ට්‍රාන්සිස්ටර් බයස් කිරීම

අප දැනටමත් ට්‍රාන්සිස්ටර් බයස් කරන එක් ක්‍රමයක් ඉගෙන ඇතත්, එලෙස බැටරි (ජව සැපයුම්) දෙකක් යොදා ගෙන බයස් කිරීම ප්‍රායෝගිකව සිදු කරන්නේ නැත. ඒ වෙනුවට තනි ජව සැපයුමකින් බයස් කළ හැකි ආකාර කිහිපයක්ම තිබේ. ඒවා එකින් එක දැන් විමසා බලමු.

1. ස්ථිර නැඹුරුව (fixed biasing)


ඉහත රූපය බලන විට පෙනෙනවා බේස්-එමිටර් සන්ධිය පෙරනැඹුරුද, බේස්-කලෙක්ටර් සන්ධිය පසුනැඹුරුද කර තිබෙන බව. එනම්, එමිටරය ජව සැපයුමේ භූගතයට සම්බන්ද නිසා එමිටරයේ වෝල්ටියතාව 0 වේ. ඊට සාපෙක්ෂව ධන වෝල්ටියතාවක් බේසයට සවි කර තිබෙන "බේස් රෙසිස්ටරය" (RB) හරහා බේසයට ලැබේ. එලෙසම, එම බේස් වෝල්ටියතාවට වඩා වැඩි වෝල්ටියතාවක් "කලෙක්ටර් රෙසිස්ටරය" (RC) හරහා කලෙක්ටරයට ලැබේ. දැන් අපට කරන්නට තිබෙන්නේ එලෙස සුදුසු වෝල්ටියතාවන් ලැබෙන පරිදි එම රෙසිස්ටර් අගයන් සෙවීමයි. මේ ගණනයන් සඳහා කර්චොෆ්ගේ වෝල්ටියතා නියමය හා ඕම් නියමය යොදා ගැනීමට සිදු වේ.

සිලිකන් එන්පීඑන් ට්‍රාන්සිස්ටරයක් සඳහා අප ගණනය කිරීම් සිදු කරන අයුරු බලමු. BE සන්ධිය පෙරනැඹුරු කළ යුතු අතර දැනටමත් එමිටරය භූගතයට සම්බන්ද නිසා, බේසය මත වෝල්ටියතාව 0.7ක් පැවතිය යුතුය (ජර්මේනියම් ට්‍රාන්සිස්ටරයක් ගතහොත් එම අගය වෝල්ට් 0.3ක් පමණ විය යුතුය). බේස් රෙසිස්ටරය පවතින්නේ ජව සැපයුමේ ධන අග්‍රය හා බේසය අතර නිසා, බේසයට විදුලිය එන්නේ ඒ හරහා නිසා, ඒ කියන්නේ ජව සැපයුමෙන් වෝල්ට් 0.7ක් බේස්-කලෙක්ටර් සන්ධිය/ඩයෝඩය දෙපස ඩ්‍රොප් වන්නට දී ඉතිරි විභවය බේස් රෙසිස්ටරය දෙපස ඩ්‍රොප් කර ගත යුතුය.

ඇත්තටම එමිටර්-බේස් සන්ධිය තවත් රෙසිස්ටරයක් (විශේෂිත රෙසිස්ටරයක්) ලෙස සැලකීම සුදුසුය (යම් වෝල්ටියතාවක් තමන් දෙපස ඩ්‍රොප් කර ගන්නා ඕනෑම උපාංගයක් රෙසිස්ටරයක් ලෙස සැලකිය හැකිය). එම විශේෂිත රෙසිස්ටරය RBE ලෙස සංඛේතවත් කරමු. එවිට ඔබට දැන් පෙනෙනවා RB හා RBE එක්ව සාදනුයේ ශ්‍රේණිගත රෙසිස්ටර් පද්ධතියක් බව.

බේස් රෙසිස්ටරය දෙපස ඩ්‍රොප් කර ගන්නා විභවය VS - 0.7 වේ. එයම VS - VB ලෙස ලිවිය හැකියි (රූපයේදී VS වෙනුවට VCC යනුවෙන් ලියා ඇත). දැන් අපට බේස් රෙසිස්ටරයේ අගය සෙවිය හැකියි ඉහත ලබා ගත් විභවය බේස් ධාරාවෙන් බෙදීමෙන්.

සාමාන්‍යයෙන් පරිපථ නිර්මාණය කිරීමේදී බේස් ධාරා අගය එකවර අපට සිතා ගත නොහැකිය. එහෙත් පරිපථයේ ඇති යම් ට්‍රාන්සිස්ටරයක් බයස් කිරීමේදී තැනට ගැලපෙන පරිදි කලෙක්ටර් ධාරාව නම් අප විසින් අපේ කැමැත්ත පරිදි නිගමනය කරනවා. කලෙක්ටර් ධාරාව මිලිඇම්පියර් 1ක්ද, 100ක්ද, ඇම්පියර් 4ක්ද ආදි ලෙස අපට අවශ්‍ය ප්‍රමාණය අප විසිනුයි නිගමනය කරන්නේ. ඉතිං, කලෙක්ටර් ධාරාව අප විසින් නිගමනය කළාට පසුව, ඒ මඟින් අපට හැකියි දැන් බේස් ධාරාවත් නිගමනය කරන්න මොකද බේස් ධාරාව හැමවිටම කලෙක්ටර් ධාරාව බීටා අගයෙන් බෙදූ විට ලැබෙන අගයයි ( β = IC/IB). එනිසා, බීටාද ඇතුලත් කර ඉහත සූත්‍රය කලෙක්ටර් ධාරාව ඇසුරින් පහත ආකාරයට සටහන් කළ හැකියි.

දැන් ඉතිරිව තිබෙන්නේ කලෙක්ටර් රෙසිස්ටරයේ අගය සෙවීමයි. එයත් එම තර්කනයම යොදා ගෙන සෙවිය හැකිය (කලෙක්ටරය හා එමිටරය යන අග්‍ර දෙපස වෝල්ටියතාවක් ඩ්‍රොප් වන නිසා එතැන රෙසිස්ටරයක් සේ ගෙන නැවත විභව බෙදුම් පද්ධතියක් ලබා ගත හැකියි). මෙහිදී කලෙක්ටර් අග්‍රය මත කොපමණ වෝල්ට් ගණනක් තිබිය යුතුදැයි දැනගැනීමට අවශ්‍ය වෙනවා. මෙම කලෙක්ටර් වෝල්ටියතාවත් කලෙක්ටර් ධාරාව සේම පරිපථයට අවශ්‍ය පරිදි අප විසිනුයි තීරණය කරන්නේ. එහෙත් මින් පෙරත් මා සඳහන් කළ පරිදි, එය සැපයුම් වෝල්ටියතාවෙන් අඩක් වන සේ (දැනට) තබමු. ඒ කියන්නේ VC = 0.5VS

මෙවිට, සැපයුම් වෝල්ටියතාවෙන් හරි අඩක් (හෝ අවශ්‍ය පරිදි වෙනත් ප්‍රමාණයක් හෝ) එමිටර්-කලෙක්ටර් අග්‍ර දෙපස ඩ්‍රොප් කළ පසු, ඉතිරි වෝල්ටියතාව වන VS - 0.5VS කලෙක්ටර් රෙසිස්ටරය හරහා ඩ්‍රොප් කර ගත යුතුයිනෙ. පොදුවේ එම විභව අන්තරය VS - VC ලෙස ලිවිය හැකියි.

දැන් කලෙක්ටර් රෙසිස්ටරයේ අගය සෙවීමට එම විභව අන්තරය එම ප්‍රතිරෝධය හරහා යන ධාරාවෙන් (එම ධාරාවමයි කලෙක්ටරය හරහා යන්නෙත්; එනිසා එය කලෙක්ටර් ධාරාවමයි) බෙදිය යුතුය.


ඉහත ආකාරයට ඉතාම පහසුවෙන් රෙසිස්ටර් අගයන් දෙක තීරණය කළ හැකිය. ඉහත ගණනය කිරීම්වලදී ඕම් නියමය යොදා ගෙන ඇත (යම් උපාංගයක් දෙපස ඇති වෝල්ටියතා වෙනස ඒ හරහා ගලන ධාරාවෙන් බෙදූ විට ප්‍රතිරෝධ අගය ලැබීම); කර්චොෆ්ගේ වෝල්ටියතා නියමයද යොදා ගෙන ඇත (යම් ජව සැපයුමකට සම්බන්දිත උපාංග ඇති විට, ඒ එක් එක් උපාංගය දෙපස ඩ්‍රොප් වන විභවයන් එකතු කළ විට ජව සැපයුමේ වෝල්ටියතාවට සමාන වීම).

හැමවිටම බේස් රෙසිස්ටරය මඟින් බේස් වෝල්ටියතාව නියත අගයක් ලෙස දිගටම පවත්වාගෙන යන නිසා මෙම බයස් ක්‍රමය "ස්ථිර" යැයි නම් කර තිබෙනවා. එහෙත් විවිධ හේතු නිසා ට්‍රාන්සිස්ටරය අභ්‍යන්තරයේ වෙනස්කම් කාලයත් සමඟ, තාපයත් සමඟ නිරන්තරයෙන්ම වෙනස් වේ. ට්‍රාන්සිස්ටරය එසේ වෙනස් වන විටත් බේස්හි ස්ථිර විභවය ඊට අනුව වෙනස් නොවේ. මෙය විශාල දෝෂයකි. එනිසා මෙම බයස් ක්‍රමයද එතරම් භාවිතා නොවේ (පසුවට මෙවැනි දෝෂ විස්තරාත්මකව විමසමු).
 

2 comments:

  1. බෝහෝම ස්තුතී..මහන්සි වෙලා හැමෝටම තේරෙන්න හැම දෙයක්ම සරලව ලස්සනට පැහැදිලි කරලා තියනවා..ඕනාවට ඒපාවට නැතිව පිරිසිදු මනසකින් ලියලා තිබෙන බව පැහැදිලි වෙන්නේ ඒක කියවනකොට සහ තේරෙනකොට නේ.. ඒ කියන්නේ කෙනෙකුගෙ මනස(දෙන කෙනාගේ) මොන වගේද කියලා තේරුම් ගන්නත් පුලුවන් දීලා තියන දේ දී ඇති සෝබාවය දිහා බැලුවහම... ඒක අද විතරක් නෙමෙයි හැම දාම කියනවා වගේ මුල ඉදන්ම දීලා තියනවා..වටිනාම දෙයක් ඒ දේ සොයන පිරිසට ලැබිලා තියනවා. නොමිලේ කියනවට වඩා පිරිසිදු දානයක් විදියට දැනෙනවා..මොකද නොමිලේ ඔනෙ තරම් තියනවා, මේවා ම උනත්..

    ReplyDelete
    Replies
    1. :) ඔබේ දිරි ගැන්වීම මා අගය කොට සලකනවා...

      Delete