1. बुनियादी अवधारणाएं और ट्रायोड्स के सिद्धांत
ट्रांजिस्टर, ट्रांजिस्टर परिवार के एक प्रमुख सदस्य के रूप में, इलेक्ट्रॉनिक सर्किट में एक अपरिहार्य भूमिका निभाता है।इसमें तीन बुनियादी भाग शामिल हैं: बेस, एमिटर और कलेक्टर।यहां, हम मुख्य रूप से एनपीएन ट्रांजिस्टर पर ध्यान केंद्रित करते हैं।एक एनपीएन ट्रांजिस्टर की मुख्य विशेषताओं को एक समान सर्किट द्वारा वर्णित किया जा सकता है, जिसमें आधार और एमिटर के बीच संबंध एक डायोड के बराबर है, और कलेक्टर और एमिटर के बीच संबंध को एक समायोज्य रोकनेवाला माना जा सकता है।इस अवरोधक का प्रतिरोध व्यापक रूप से भिन्न होता है, कुछ ओम से लेकर अनंत (ओपन सर्किट राज्य) तक।
गहराई से चर्चा करने से पहले, हमें एनपीएन ट्रांजिस्टर के विशिष्ट समीकरण को स्पष्ट करना चाहिए: आईसी = βib।इस समीकरण में, IB आधार से एमिटर तक करंट का प्रतिनिधित्व करता है, IC कलेक्टर से एमिटर तक करंट है, और β ट्रायोड का प्रवर्धन कारक है।यह कई उत्पादन प्रक्रिया के आधार पर एक निरंतर निर्धारित है, और इसका मूल्य आमतौर पर दसियों और सैकड़ों के बीच होता है।हालांकि, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि ट्रायोड कलेक्टर और एमिटर के बीच समकक्ष प्रतिरोध (आरसीई) को समायोजित करके इस प्रवर्धन प्रभाव को प्राप्त करता है।जब RCE को एक अत्यंत कम मूल्य के लिए समायोजित किया जाता है, लेकिन फिर भी IC = ,IB प्राप्त नहीं कर सकता है, तो हम इसे "संतृप्ति" राज्य कहते हैं;इसके विपरीत, जब आरसीई को एक उच्च उच्च मूल्य के लिए समायोजित किया जाता है, लेकिन फिर भी आईसी = ofib को प्राप्त नहीं कर सकता है, तो इसे "कट-ऑफ" राज्य कहा जाता है।आदर्श रूप से, ट्रांजिस्टर को प्रवर्धन क्षेत्र में काम करना चाहिए, अर्थात, आईसी = βib की स्थिति।
2. एनपीएन ट्रांजिस्टर निरंतर वर्तमान स्रोत निर्वहन सर्किट का निर्माण और विश्लेषण
इलेक्ट्रॉनिक सर्किट डिजाइन में, निरंतर वर्तमान स्रोतों का अनुप्रयोग महत्वपूर्ण है।एक पारंपरिक संधारित्र डिस्चार्ज सर्किट को एक उदाहरण के रूप में लेते हुए, डिस्चार्ज वर्तमान आईसी = यूसी/आर, जहां यूसी संधारित्र के वोल्टेज का प्रतिनिधित्व करता है।चूंकि समय के साथ संधारित्र वोल्टेज कम हो जाता है, पारंपरिक डिस्चार्ज करंट स्थिर नहीं होता है।हालांकि, एनपीएन ट्रांजिस्टर का उपयोग करके, हम एक निरंतर वर्तमान डिस्चार्ज सर्किट का निर्माण कर सकते हैं।
इस तरह के सर्किट डिजाइन में, संधारित्र का डिस्चार्ज करंट इसके वोल्टेज से स्वतंत्र है।उदाहरण के लिए, यह मानते हुए कि सर्किट का VE मान 4.3V है (5V माइनस 0.7V के रूप में गणना की गई), तो हम पा सकते हैं कि IC (कलेक्टर वर्तमान) IE (एमिटर करंट) के लगभग बराबर है, की गणना के रूप में विभाजित हैआरई (एमिटर रेसिस्टर)।यह गणना प्रक्रिया एक महत्वपूर्ण आधार पर आधारित है: ट्रायोड को प्रवर्धन क्षेत्र में काम करना चाहिए, अर्थात, आईसी = βib को संतुष्ट होना चाहिए।यह देखते हुए कि β का सामान्य मूल्य 100 बार के क्रम पर है, IE को IC के लगभग बराबर माना जा सकता है।
3. ट्रायोड सर्किट की समाधान प्रक्रिया
ट्रांजिस्टर सर्किटों को डिजाइन और विश्लेषण करते समय, हम आमतौर पर निम्नलिखित चरणों का पालन करते हैं: पहले यह मान लें कि ट्रांजिस्टर प्रवर्धन क्षेत्र में काम करता है और आईसी = βib और ic≈ie की शर्तों को पूरा करता है;फिर गणना परिणामों के आधार पर यूसीई (कलेक्टर और एमिटर के बीच वोल्टेज) को विपरीत रूप से काटें) यह निर्धारित करने के लिए उचित है कि क्या पिछली धारणाएँ सच हैं।उदाहरण के लिए, संधारित्र के पार वोल्टेज को मानते हुए 10 वी है, हम यूसीई की गणना 5.7 वी की गणना कर सकते हैं, जो बदले में आरसीई को 5.7k ओम का मान देता है।इसका मतलब यह है कि आरसीई को 5.7k ओम में समायोजित करके, ट्रांजिस्टर 1MA पर संधारित्र के डिस्चार्ज करंट को बनाए रख सकता है।इसी तरह, जब कैपेसिटर वोल्टेज 8V है, तो UCE 3.7V है और RCE 3.7K ओम है, ताकि डिस्चार्ज करंट अभी भी 1MA पर बनाए रखा जाए।
हालांकि, जब संधारित्र वोल्टेज एक निश्चित सीमा से नीचे गिरता है, जैसे कि 3V, हम पाएंगे कि UCE का परिकलित परिणाम एक नकारात्मक मान (-1.3V) बन जाता है, जो स्पष्ट रूप से अनुचित है।इससे पता चलता है कि भले ही आरसीई 0 ओम पर गिरता है, लेकिन आईसी = ofib की स्थिति को संतुष्ट नहीं किया जा सकता है।इसलिए, जब संधारित्र वोल्टेज 4.3V से नीचे गिरता है, तो ट्रांजिस्टर अब प्रवर्धन क्षेत्र में काम नहीं करेगा, लेकिन संतृप्ति क्षेत्र में प्रवेश करेगा।यह ध्यान देने योग्य है कि व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, कलेक्टर और एमिटर के बीच प्रतिरोध को 0 अंक तक कम नहीं किया जा सकता है, इसलिए यूसीई का सबसे कम मूल्य आमतौर पर केवल 0.2V तक कम हो सकता है।इस मान को संतृप्त ट्यूब वोल्टेज ड्रॉप यूसीई कहा जाता है।
4. निरंतर वर्तमान स्रोत चार्जिंग सर्किट में पीएनपी ट्रांजिस्टर का अनुप्रयोग
एनपीएन ट्रांजिस्टर से अलग, एक निरंतर वर्तमान स्रोत चार्जिंग सर्किट को लागू करने के लिए, हमें पीएनपी ट्रांजिस्टर का उपयोग करना चाहिए।पीएनपी ट्रांजिस्टर का कार्य सिद्धांत और संरचना एनपीएन से अलग हैं, लेकिन यह निरंतर वर्तमान स्रोत चार्जिंग सर्किट को साकार करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।एक पीएनपी ट्रांजिस्टर में, वर्तमान प्रवाह की दिशा एनपीएन ट्रांजिस्टर के विपरीत है, जो विभिन्न प्रकार के इलेक्ट्रॉनिक सर्किटों को डिजाइन करने में अधिक लचीलापन प्रदान करती है।