ഞാന് ട്രാന്സിസ്റ്ററിന്റെ തിയറിയിലേക്ക് കടക്കുന്നതേയില്ല.
ഒരു ട്രാന്സിസ്റ്റര് ചെയ്യുന്നതെന്താണ്? വളരെ സിമ്പിളാണത്. കിട്ടുന്ന ഒരു നിര്ദ്ദേശത്തിനനുസരിച്ച് അത് കറന്റിനെ കടത്തിവിടുകയോ കടത്തിവിടാതിരിക്കുകയോ ചെയ്യുന്നു.
എവിടെയാണ് നിര്ദ്ദേശം എത്തിക്കേണ്ടത്? ട്രാന്സിസ്റ്ററിന്റെ ബേസില്.
എന്തായിരിക്കണം, ആ നിര്ദ്ദേശത്തിന്റെ സ്വഭാവം? അതൊരു കറന്റിന്റെ രൂപത്തിലാണ് ബേസില് എത്തേണ്ടത്.
അങ്ങനെയൊരു കറന്റ് ബേസിലെത്തിയാല് ട്രാന്സിസ്റ്റര് അതിനോട് എങ്ങനെ പ്രതികരിക്കും? ആ കറന്റിന്റെ വലിപ്പത്തിനനുസരിച്ച് ട്രാന്സിസ്റ്ററിന്റെ എമിറ്ററിനും കളക്റ്ററിനും ഇടയിലുള്ള വൈദ്യുത പ്രവാഹം ക്രമീകരിക്കും.
കറന്റാവുമ്പോള് അതിനൊരു ദിശയുണ്ടാവുമല്ലോ. ഏത് ദിശയില് കറന്റ് ബേസിലൂടെ കടന്നുപോവണം എന്നറിയണമല്ലോ. അത് ട്രാന്സിസ്റ്റര് PNP ആണോ, NPN ആണോ എന്നതിനെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കും.
ശരി. ബേസിലൂടെ കടന്നുപോവുന്ന കറന്റ് ഏത് വഴിയാണ് സര്ക്യൂട്ട് പൂര്ത്തിയാക്കുക? ബേസില്നിന്ന് എമിറ്ററിലൂടെയാണ് ആ സര്ക്യൂട്ട് പൂര്ത്തിയാക്കപ്പെടുക.
മനസ്സിലായി. ബേസില് നിന്ന് എമിറ്ററിലൂടെ പൂര്ത്തിയാക്കപ്പെടുന്ന ഒരു കറന്റിന്റെ രൂപത്തിലാണ് ട്രാന്സിസ്റ്ററിന് നല്കുന്ന നിര്ദ്ദേശം. അതിന്റെ ദിശ തീരുമാനിക്കുന്നത് ഏത് തരം ട്രാന്സിസ്റ്ററിലാണ് നാം ഈ കൈക്രിയ നടത്തുന്നത് എന്നതിനെ ആശ്രയിച്ചാണ്. അല്ലേ? കറക്റ്റ്. അതുതന്നെ.
ഇത്രയുമാണ് ട്രാന്സിസ്റ്ററുകളെ സംബന്ധിച്ച് നാം മനസ്സിലാക്കേണ്ട അടിസ്ഥാന പ്രായോഗിക ധാരണകള്. ഇപ്രകാരം, ബേസ്-എമിറ്റര് സര്ക്യൂട്ടിലൂടെ ഒഴുകുന്ന കറന്റിന്റെ (ഇതിനെ ബേസ് കറന്റ് എന്നു വിളിക്കാം) എത്രമാത്രം മടങ്ങ് കറന്റിനെ കളക്റ്റര്-എമിറ്റര് സര്ക്യൂട്ടിലൂടെ (ഇതിനെ കളക്റ്റര് കറന്റ് എന്നും വിളിക്കാം) കടത്തിവിടും എന്നതാണ് ട്രാന്സിസ്റ്ററിന്റെ മികവ്.
ഇപ്രകാരം ബേസ് കറന്റ് ഡിറ്റക്റ്റ് ചെയ്ത് കളക്റ്റര് കറന്റിനെ നിയന്ത്രിക്കാവുന്ന ഒരു സംവിധാനമാണ് ട്രാന്സിസ്റ്ററെങ്കില്, ആ ട്രാന്സിസ്റ്ററിനെക്കൊണ്ട് നമുക്ക് പല പണികളും എടുപ്പിക്കാം. ഉദാഹരണത്തിന് ട്രാന്സിസ്റ്ററിനെ ഒരു സ്വിച്ചായി ഉപയോഗിക്കാം. സാധാരണ സ്വിച്ചുകളില് moving parts ഉണ്ടെങ്കില് ട്രാന്സിസ്റ്റര് സ്വിച്ചുകളില് അതുണ്ടാവില്ല. നാം ചെയ്യേണ്ടത് ഇത്രമാത്രം. ബേസിലേക്ക് ഒരു നിര്ദ്ദേശം (കറന്റിന്റെ രൂപത്തില്) നല്കുക. PNP ട്രാന്സിസ്റ്ററാണോ, NPN ട്രാന്സിസ്റ്ററാണോ എന്നതിന്റെ അടിസ്ഥാനത്തില് ആ നിര്ദ്ദേശം (ഇനി മുതല് ഈ നിര്ദ്ദേശത്തെ ഞാന് സിഗ്നല് എന്നു പറയും) സ്വീകരിച്ച് കളക്റ്റര് സര്ക്യൂട്ടിലൂടെ വൈദ്യുതി കടത്തിവിടണോ, വേണ്ടയോ എന്ന് ട്രാന്സിസ്റ്റര് തീരുമാനിക്കും. അതായത്, ട്രാന്സിസ്റ്ററിനെ ഒരു സ്വിച്ചായി നമുക്ക് ഉപയോഗപ്പെടുത്താം.
ഇനി, അതു മാത്രമല്ല. ബേസ് കറന്റിന് ആനുപാതികമായാണ് കളക്റ്റര് കറന്റ്. ബേസ് കറന്റില് വരുന്ന ചില്ലറ വ്യതിയാനങ്ങള് കളക്റ്റര് കറന്റില് വലിയ വ്യതിയാനങ്ങളുണ്ടാക്കും. അങ്ങനെയെങ്കില് ബേസില് നല്കുന്ന സിഗ്നലുകള് amplify ചെയ്ത കറന്റാണ് കളക്റ്റര് കറന്റായി നമുക്ക് ലഭ്യമാവുക. ഉദാഹരണത്തിന് ഒരു മൈക്രോഫോണ് ചെയ്യുന്നതെന്താണ്? ശബ്ദ തരംഗങ്ങളെ വൈദ്യുത തരംഗങ്ങളാക്കുകയല്ലേ? ആ വൈദ്യുത തരംഗങ്ങള് ട്രാന്സിസ്റ്ററിന്റെ ബേസിന് സിഗ്നലായി നല്കിയാല് എന്ത് സംഭവിക്കും? നമ്മുടെ ശബ്ദത്തിന്റെ ഏറ്റക്കുറച്ചിലിനനുസരിച്ച് കളക്റ്റര് കറന്റില് വലിയ വ്യതിയാനമുണ്ടാവും. കളക്റ്റര് കറന്റിന്റെ പാതയില് ഒരു ലൗഡ് സ്പീക്കര് വെച്ചാലോ? മൈക്രോഫോണ് ഉല്പ്പാദിപ്പിക്കുന്ന നേരിയ വൈദ്യുത വ്യതിയാനങ്ങള് വലിയ തോതില് കറന്റ് വ്യതിയാനങ്ങളാക്കി സ്പീക്കറിലൂടെ കടത്തിവിടപ്പെടും. അല്ലേ? അതാണ് ഉച്ചഭാഷിണികളില് സംഭവിക്കുന്നത്. അതായത്, ട്രാന്സിസ്റ്ററിനെ നമുക്ക് ഒരു ആംപ്ലിഫയറായും ഉപയോഗിക്കാം.
ഇവിടെ പറഞ്ഞ രണ്ട് സാദ്ധ്യതകളും (അതായത്, സ്വിച്ചായോ, ആമ്പ്ലിഫയറായോ) പ്രയോജനപ്പെടുത്തി വേറെയും നിരവധി സര്ക്യൂട്ടുകളുണ്ടാക്കാന് നാം ട്രാന്സിസ്റ്ററുകളെ പ്രയോജനപ്പെടുത്തുന്നു.
ഇതിവിടെ അവസാനിപ്പിക്കുകയല്ല. ഈ പറയുന്ന രീതി സ്വീകാര്യമാണോ എന്നറിയാന് പോസ് ചെയ്യുക മാത്രമാണ്. Practical circutis ലേക്ക് കടക്കുന്നതിനു മുമ്പ് ഈ അടിസ്ഥാന ധാരണയെങ്കിലും വേണ്ടതുണ്ട് എന്നു വിചാരിക്കുന്നു.
ഇങ്ങനെയൊരു സര്ക്യൂട്ടിന് കറന്റ് കടത്തിവിടാനാവുമോ? ഇല്ല. എന്തുകൊണ്ട്? ബേസ്-എമിറ്റര് സര്ക്യൂട്ട് ഫോര്വേഡ് ബയസിലാവാത്തതിനാല്. ഫോര്വേഡ് ബയസിലാക്കാന് ബേസിന് എമിറ്ററിനെ അപേക്ഷിച്ച് 0.7 V പൊട്ടന്ഷ്യലുണ്ടാവണം. (സിലിക്കോണ് ട്രാന്സിസ്റ്ററിന്റെ കാര്യത്തില്)
എന്നാല് അപ്പറഞ്ഞത്ര വോള്ട്ടേജ് ബേസില് ലഭ്യമാക്കാനുള്ള സൂത്രം നോക്കാം. ഒരു പൊട്ടന്ഷ്യല് ഡിവൈഡര് വെച്ച് നമുക്ക് ബേസിലെ വോള്ട്ടേജ് 0.7 ആക്കാം. നോക്കൂ, ഇങ്ങനെ:
ഇവിടെ എമിറ്ററിനെക്കാള് 0.7 വോള്ട്ട് ഉയര്ന്നിരിക്കണം ബേസ്. R1 കുറവും R2 കൂടുതലുമാണെങ്കില് ബേസിലെത്തുക പോസിറ്റീവ് വോള്ട്ടേജായിരിക്കും. മറിച്ചാണെങ്കിലോ? നെഗറ്റീവ് വോള്ട്ടേജുമായിരിക്കും.
അതായത്, R1, R2 എന്നീ പ്രതിരോധകങ്ങളുടെ മൂല്യം ക്രമീകരിച്ച് നമുക്ക് വേണ്ട വോള്ട്ടേജ് ബേസിലെത്തിക്കാം.
ഇത്തരമൊരു സര്ക്യൂട്ടിന് ഒരു കുഴപ്പമുണ്ട്. മലയില്നിന്നും ഉരുട്ടിവിട്ട കല്ലിന്റെ കാര്യം ഓര്മ്മയില്ലേ? അതുപോലെ, ബാഹ്യ സര്ക്യൂട്ടില് കറന്റിനെ ലിമിറ്റ് ചെയ്യാന് ആരെയെങ്കിലും നിയോഗിച്ചില്ലെങ്കില്, നിയന്ത്രണമില്ലാതെ ഉയര്ന്ന കറന്റ് ട്രാന്സിസ്റ്ററിലൂടെ ഒഴുകുകയും ട്രാന്സിസ്റ്ററിന്റെ കാര്യം കട്ടപ്പൊഹയാവുകയും ചെയ്യും. (ഒരോ ട്രാന്സിസ്റ്ററിനും താങ്ങാവുന്ന പരമാവധി കറന്റിന് ഒരു ലിമിറ്റുണ്ട്)
ഈ പ്രശ്നം പരിഹരിക്കാനായി, ബാഹ്യ സര്ക്യൂട്ടില് ഒരു ലിമിറ്റിങ്ങ് റസിസ്റ്റര്കൂടി ഘടിപ്പിക്കും. ഇതുപോലെ:
കൊള്ളാം. സംഗതി കലക്കി. പക്ഷെ, അതിനെന്തിനാണ് ഇടയിലൊരു ട്രാന്സിസ്റ്റര്? ചുമ്മാ ഒരു ബാറ്ററിയും സീരീസായി ഒരു R3യുമങ്ങ് കണക്റ്റ് ചെയ്താല് പോരായിരുന്നോ? അതാണിനി പറയാന് പോകുന്നത്.
ഇത്രയും നേരം മെനക്കെട്ട് നിര്മ്മിച്ച ഈ ട്രാന്സിസ്റ്റര് സര്ക്യൂട്ടിനെ ഒരു ആമ്പ്ലിഫയറായി രൂപാന്തരപ്പെടുത്തി നോക്കാം. ആമ്പ്ലിഫയര് എന്നു കേള്ക്കുമ്പോള് മനസ്സില് ഓടിയെത്തുന്ന മൈതാനപ്രസംഗം തന്നെയാവട്ടെ നമ്മുടെയും ഉദാഹരണം. അതായത്, ഒരു മൈക്രോഫോണ് ഉല്പ്പാദിപ്പിക്കുന്ന സിഗ്നലുകളെ ആമ്പ്ലിഫൈ ചെയ്ത് ഉയര്ന്ന വൈദ്യുത വ്യതിയാനങ്ങളാക്കി, ഒരു ലൗഡ് സ്പീക്കറിലൂടെ കടത്തിവിട്ട് നാട്ടുകാരുടെ സ്വൈരം കെടുത്തുക.
ചെയ്യുന്നത് ഇതാണ്. ബേസില് കൃത്യം ഫോര്വേഡ് ബയസിനാവശ്യമായ വോള്ട്ടേജ് എത്തിച്ചു. അതിനുമേല് മൈക്രോഫാണിന്റെ സിഗ്നലും കൂട്ടിക്കെട്ടി. അതോടെ, കൃത്യം ബേസ് ബയസില് പ്രസംഗകന്റെ ആക്രോശങ്ങള് സൂപ്പര് ഇംപോസ് ചെയ്ത വ്യതിയാനങ്ങള് കടന്നുവന്നു. പിന്നെ പറയേണ്ടല്ലോ. കളക്റ്റര് എമിറ്റര് സര്ക്യൂട്ടിലൂടെ സ്വൈരമായി കടന്നുപോയിക്കൊണ്ടിരുന്ന കറന്റിലും വലിയ വ്യതിയാനങ്ങള് വന്നു. ഈ വ്യതിയാനങ്ങളെ ലൗഡ് സ്പീക്കര് നാട്ടുകാരുടെ സ്വൈരം കെടുത്താനായി പുറത്തുവിട്ടു. സംഗതി സിമ്പിള്.
(പ്രായോഗികമായി, ഈ സര്ക്യൂട്ടിന് ചില കുഴപ്പങ്ങളുണ്ട്. ആലോചിച്ചാല് നിങ്ങള്ക്ക് പിടികിട്ടും.)
എന്റെ ഫിസിക്സ് പഠന ചിന്തകള് 