ট্রানজিস্টার পরিবর্ধকরণ সম্পর্কে প্রাথমিক প্রশ্ন

Question

ট্রানজিস্টার কীভাবে ভোল্টেজ বা স্রোতকে প্রশস্ত করতে পারে তা কি কেউ ব্যাখ্যা করতে পারেন? আমার মতে, পরিবর্ধনের অর্থ হল - আপনি ছোট কিছু প্রেরণ করেন, এটি আরও বড় আকারে আসে। উদাহরণস্বরূপ বলুন, আমি একটি শব্দ তরঙ্গ প্রশস্ত করতে চাই। আমি একটি শব্দ পরিবর্ধককে ফিস ফিস করে বলি এবং এটি প্রকাশিত হয় যে, 5 গুণ বড় (প্রশস্তকরণের উপর নির্ভর করে)

তবে আমি যখন ট্রানজিস্টার পরিবর্ধক ক্রিয়াকলাপটি পড়ি , সমস্ত পাঠ্য পুস্তক বলছে যেহেতু বেস কারেন্ট Δআইবিতে একটি ছোট পরিবর্তন হয়েছে তবে এমিটার কারেন্ট-এ একই পরিমাণে বৃহত পরিবর্তন রয়েছে, সেখানে প্রশস্তকরণ রয়েছে। কিন্তু পরিবর্ধন কোথায়? আমি এটি সংজ্ঞায়িত করার সাথে কি পরিবর্ধিত হচ্ছে? পরিবর্ধন শব্দটি সম্পর্কে আমার বোঝা কি ভুল? এবং কীভাবে নিম্ন প্রতিরোধ অঞ্চল থেকে একটি উচ্চ প্রতিরোধের অঞ্চলে স্রোত স্থানান্তর করা হচ্ছে?

আমি মনে করি ট্রানজিস্টর কীভাবে নির্মিত এবং স্রোতগুলি কীভাবে প্রবাহিত হবে তা আমি বুঝতে পেরেছি। সুতরাং যে কেউ ট্রানজিস্টর পরিবর্ধনের ক্রিয়াটি স্পষ্টভাবে ব্যাখ্যা করতে পারে এবং এটিকে প্রশস্তকরণ সম্পর্কে যা বুঝি তার সাথে এটি সম্পর্কিত করতে পারে।

Comments

@ChrisStratton এখানে পটভূমি সম্পর্কে প্রশ্ন electronics.stackexchange.com/q/24598/7364

— সবুজ Noob

আপনি কি নিজেকে জিজ্ঞাসা করেন কেন বইগুলি কেবল "কারেন্ট" এর পরিবর্তে বেস কারেন্টের পরিবর্তনের কথা বলে?

— 0x6d64

@ 0x6d64 আপনি কি আরও বিস্তৃত হতে পারেন?

— সবুজ নুব

এখানে বেশ কয়েকটি দরিদ্র উত্তর রয়েছে। প্রচুর বিভ্রান্তি, ট্রানজিস্টরগুলি

— কারেন্টকে প্রশস্ত করে

Answer 1

আমি পরিবর্ধনের সংজ্ঞা দিয়ে প্রথমে শুরু করব। সর্বাধিক সাধারণ পদ্ধতিতে পরিবর্ধন হ'ল দুটি মানের মধ্যে একটি অনুপাত মাত্র। এটি বোঝায় না যে আউটপুট মান ইনপুট মানের চেয়ে বেশি (যদিও এটি সর্বাধিক ব্যবহৃত হয়)। বর্তমান পরিবর্তনটি বড় বা ছোট হলে এটি গুরুত্বপূর্ণও নয়।

এখন চলুন ব্যবহৃত কিছু সাধারণ পরিবর্ধনের মানগুলিতে চলে যাই:

সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ (এবং প্রায় এক আপনার প্রশ্নের আলোচনা) হল । এটি β = I সি হিসাবে সংজ্ঞায়িত হয়েছে $\beta$ , যেখানেআমিসিটিবর্তমানের সংগ্রাহকের মধ্যে যাচ্ছি এবংআমিখবর্তমানের বেসেচলেছি। আমরা সূত্র একটু নতুন করে সাজানো, তাহলে আমরা কিনবোআমিগ=βআমি$\beta= \frac {I_c} {I_b}$$I_c$$I_b$$I_c=\beta I_b$ যা সূত্র সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত হয়। সেই সূত্রের কারণে, কিছু লোক বলে যে ট্রানজিস্টর বেস কারেন্টকে "প্রশস্ত করে তোলে"।

এখন কিভাবে এটি emitter স্রোতের সাথে সম্পর্কিত? আচ্ছা আমরা আরো সূত্র আছে আমরা যখন দ্বিতীয় সূত্র সঙ্গে যে সূত্র একত্রিত করা, আমরা পেতে β আমি খ + + আমি খ + + আমি ই = 0 । সেখান থেকে আমরা ইমিটার হিসাবে বর্তমান হিসাবে পেতে পারি - I e = β I b + I b = I b ( β + 1 ) (দ্রষ্টব্য আমি $I_c+I_b+I_e=0$$\beta I_b + I_b + I_e=0$$-I_e=\beta I_b + I_b= I_b (\beta + 1)$$I_e$ বর্তমানের প্রেরকটিতে প্রবেশ করছে, সুতরাং এটি নেতিবাচক)।

এর থেকে আপনি দেখতে পাচ্ছেন যে গণনার ক্ষেত্রে হ্যান্ডি হাতিয়ার হিসাবে ব্যবহার করে , আমরা ট্রানজিস্টরের বেস কারেন্ট এবং ট্রানজিস্টারের ইমিটার কারেন্টের মধ্যে সম্পর্ক দেখতে পারি। যেহেতু অনুশীলনে β শত থেকে কয়েক হাজারের মধ্যে রয়েছে, আমরা বলতে পারি যে "ছোট" বেস কারেন্টটি "প্রশস্ত" হয়ে "বৃহত" সংগ্রাহক কারেন্টে পরিণত হয় (যার ফলে "বড়" ইমিটারকে বর্তমান হয়)। মনে রাখবেন যে আমি এখন অবধি কোনও ডেল্টা নিয়ে কথা বলিনি। কারণ উপাদান হিসাবে ট্রানজিস্টারের পরিবর্তনের জন্য কারেন্টের প্রয়োজন হয় না। আপনি কেবল একটি ধ্রুবক ডিসি কারেন্টের সাথে বেসটি সংযুক্ত করতে পারেন এবং ট্রানজিস্টর ভাল কাজ করবে work যদি বর্তমানের পরিবর্তনের প্রয়োজন হয় তবে এটি '$\beta$$\beta$

এছাড়া ব্যবহৃত অন্য মান এবং এটি নাম । এটি কী তা এখানে: α = আমি $\alpha$ । যখন আমরা এটি পুনরায় সাজাই, আমরা দেখতে পাব যেআমিসি=αআইই। সুতরাংαহ'ল মান যার দ্বারা ইমিটার প্রবাহকে সংগ্রাহক স্রোত উত্পাদন করতে প্রসারিত করা হয়। এই ক্ষেত্রে, বিকাস আসলে আমাদের একটি ছোট আউটপুট দেয় (যদিও বাস্তবেα, 1 পাসে 0.98 বা উচ্চতর ভালো কিছু) কারণ হিসাবে আমরা কি জানেন, ইমিটার বিদ্যুৎ ট্রানজিস্টার বাইরে যাচ্ছে বেস বর্তমান এর সমষ্টি এবং সংগ্রাহক বর্তমান যা ট্রানজিস্টারে যাচ্ছে।$\alpha = \frac {I_c} {I_e}$$I_c= \alpha I_e$$\alpha$$\alpha$

Now I'll talk a bit about how transistor amplifies the voltage and current. The secret is: It doesn't. The voltage or current amplifier does! The amplifier itself is a bit more complex circuit which is exploiting properties of a transistor. It also has input node and output node. The voltage amplification is the ratio of voltage between those nodes $A_v = \frac {V_{out}}{V_{in}}$. The current amplification is ratio of currents between those two nodes: $A_i=\frac {I_{out}}{I_{in}}$. We also have power amplification which is the product of current and voltage amplification. Do note that the amplification can change depending on the nodes we chose to be input node and output node!

There are few more interesting values related to transistors which you can find here

সুতরাং সংক্ষেপে এই: আমাদের ট্রানজিস্টর যা কিছু করছে। ট্রানজিস্টার নিরাপদে ব্যবহার করার জন্য, ট্রানজিস্টর কী করছে তা আমাদের উপস্থাপন করতে সক্ষম হওয়া দরকার। ট্রানজিস্টারে ঘটতে থাকা প্রক্রিয়াগুলির প্রতিনিধিত্ব করার একটি উপায় হ'ল "পরিবর্ধন" শব্দটি ব্যবহার করা। সুতরাং পরিবর্ধন ব্যবহার করে, আমরা ট্রানজিস্টারে কী ঘটছে তা বুঝতে এড়াতে পারি (যদি আপনার কোনও সেমিকন্ডাক্টর পদার্থবিজ্ঞানের ক্লাস থাকে তবে আপনি তা শিখবেন) এবং কেবল কয়েকটি সমীকরণ রয়েছে যা প্রচুর ব্যবহারিক সমস্যার জন্য কার্যকর হবে useful

Comments

Thanks a lot for answering my earlier questions. But can you tell me why the author has introduced a 5 Kohm resistance in series while explaining voltage 'amplification'?? & where did he get the 20 ohm input resistance? Link

— Green Noob

Does't really answer where the amplification comes from.

— rhody

@rhody Back when I was looking at the question, I determined that the main issue is the use of terminology and therefore provided a terminological answer. Since OP already had a referece about transistors, there was no need to go into details explaining what actually happens.

— AndrejaKo

It is my understanding that amplification is when you increase the signal strength,which is based on the energy carried by the signal and measured in terms of Power(Watts). So an amplifier increases the power. A "voltage" amplifier boosts the signal voltage without lowering the current and this in turn boosts the output power. A "power" amplifier boosts both the AC voltage and the AC current so there is a significant power gain(more than a voltage amplifier).

— Mr X

@Mr X I explicitly disagree with your understanding. Namely, we have the "amplification" as an abstraction tool in general, and then we have practical uses of this tool. I explicitly decided not to try to muddy the water in this answer by referring to the practical uses, because I believe that it's very useful to first understand the abstraction tool on its own.

— AndrejaKo

Answer 2

Transistor does not amplify. Imagine sound waves hitting a microphone: what happens actually is that the sound signal does not pass into the microphone, but the microphone produces a signal corresponding to the sound signal; It is not the actual signal.

Remember that the actual signals in real world cannot be amplified or attenuated. Can you catch a sound or any other real world signal? No. They are as they are, we can only make a system which can work on the effect of the real world signal; sound waves hit on a microphone, light hits on a camera lens etc.

But when it comes to the case of a transistor, you apply an input signal to the base and you obtain a new signal corresponding to the input signal with greater amplitude in the collector. Keep in mind that this happens because a small change in the input side will correspond to a large change in the output side, due to the variation in the resistance. It is only an effect one to one. The output signal is totally a new signal of a grater amplitude, not the actual signal.

Comments

This doesn't answer the question at all.

— rhody

Actually the electrical wave and a considerable part of the charge carriers do pass from base to emmiter, hence, we could say the new signal is in part composed by the previous one. But this is quite phylosophical, when for us, signals are voltage levels, measurable, repeatable...

— Brethlosze

Answer 3

The signal is being amplified. Depending on the design of the transistor amplifier the actual base current may or may not be part of the output current. Don't get hung up on a definition of amplification that requires every input electron to get larger and then pass to the output...

Comments

Please explain?

— Green Noob

@GreenNoob - most transistor amplifiers have bias currents that ensure the circuit is operating linearly. With just the bias currents present, it will be true that emitter current is greater than base current, but this isn't very interesting since these currents are just constants. The books speak about changes in current b/c the signals we ordinarily think of amplifying are imposed as fluctuations on top of the bias currents.

— JustJeff

Answer 4

The working principle of a BJT (Bipolar Junction Transistor), which makes it a useful thing, is that it amplifies current. Throw a small current in, get a larger current out. The amplification factor is an important parameter of the transistor, and is called $h_{FE}$. A general purpose transistor may have an $h_{FE}$ of 100, for instance, sometimes higher. Power transistors have to do it with less, like 20 to 30.
So if I inject a 1 mA current in the base of my general purpose NPN transistor I'll get 100 mA of collector current. That's amplification, right? Current amplification.

How about voltage amplification? Well, let's add a couple of resistors. Resistors are cheap, but if you want to make money you can try to sell them expensive by calling them "voltage-to-current converters" :-).

We've added a base resistor, which will cause a base current of

$I_B = \dfrac{V_B - 0.7 V}{R_B}$

And we know that the collector current $I_C$ is a factor $h_{FE}$ higher, so

$I_C = \dfrac{h_{FE} \cdot (V_B - 0.7 V)}{R_B}$

Resistors are really great things, because next to "voltage-to-current converters" you an also use them as "current-to-voltage converters"! (we can charge even more for them!) Due to Ohm's Law:

$V_{RL} = R_L \cdot I_C$

and since $V_C = V_{CC} - V_{RL}$

we get

$V_C = V_{CC} - R_L \cdot \dfrac{h_{FE} \cdot (V_B - 0.7 V)}{R_B}$

or

$V_C = - \dfrac{h_{FE} \cdot R_L}{R_B} \cdot V_B + \left(\dfrac{h_{FE} \cdot R_L}{R_B} \cdot 0.7 V + V_{CC}\right)$

The term between the brackets is a constant which we're not interested in at the moment. The first term shows that $V_C$ is $V_B$ multiplied by some factor depending on three constants. Let's use concrete values: 100 for $h_{FE}$, 10 kΩ for $R_B$ and 1 kΩ for $R_C$. Then (again ignoring the constant factor)

$V_C = - \dfrac{h_{FE} \cdot R_L}{R_B} \cdot V_B = - \dfrac{100 \cdot 1k\Omega}{10 k\Omega} \cdot V_B = - 10 \cdot V_B$

So the output voltage is 10 times the input voltage plus a constant bias. Looks like we can use the transistor for voltage amplification as well.

Comments

In the strict physics sense, transistors do not amplify current, since even the bipolar transistor is controlled using the base emitter voltage, but I agree it's a convenient shorthand. amasci.com/amateur/transis.html

— Mister Mystère

@MisterMystère: a bipolar transistor in common emitter is controlled by base current, not voltage. It's the base current that causes an X times larger collector current. You're wrong.

— Joris Groosman

@JorisGroosman Ever heard of the textbook "Art of Electronics?" They teach bipolar transistors with voltage-input design philosophy, not current input. Author Win Hill specifically points out all the flaws in the hfe-based, current-input viewpoint, and shows how they're solved by seeing BJTs as voltage driven; ruled by the Ebers-Moll equation. He points out that current-input doesn't apply to diff amp, current mirror or cascode. Check out one of his forum responses about BJT voltage input versus current input: cr4.globalspec.com/comment/720374/Re-Voltage-vs-Current

— wbeaty

@wbeaty: Yes, I know AoE. Odd thing: since the 1950s engineers have calculated collector current as a function of base current is a gazillion of practical applications, and they all work! Current as a function of base voltage probably doesn't go beyond the blackboard.

— Joris Groosman

No,you don't know AOE, since they show why hfe DOESN'T work for analog design. Amps based in hfe will fail if temp drifts a couple of degrees. The authors push the voltage-based BJT design philosophy. As Win Hill points out, hfe doesn't explain voltage-input stages such as emitter-followers or diff amps. Op amps and their voltage inputs are hardly a blackboard-only concept. They worK, and are immune to vast changes in the hfe of the transistors involved. Yes, hfe is a useful concept, but without voltage-based signals and Ebers-Moll, a large part of modern analog design would fail.

— wbeaty

Answer 5

Amplifiy sound, and you're amplifying the energy-flow: the input watts of sound become larger output watts.

Note that an electrical transformer doesn't amplify. It can step up voltage, but it cant increase the watts.

Transistors (and any sort of valve or switch) can amplify. They do it by using a tiny wattage to control a power supply which can output a huge wattage. The large output comes from the power supply, while the input signal is valving the transistpr on and off.

If you have a giant hydraulic press, you can crush cars by touching a valve switch with your little finger. The valve amplified your finger motion to mash Chevys. But actually it was the hundreds-HP haudraulic supply which provided the increased wattage. With NPNs, same idea. Transistors are valves for flowing charge instead of flowing haudraulic fluid.

Comments

Nice explanation... To move it to the electrical domain, we can simply say the transistor is an "electrically-controlled resistor" inserted in series ("rheostat") or in parallel ("shunt") to the load. Thus it forms a voltage or current divider. To be more precise, we can only add that this "resistor" is non-linear, and it is controlled both by the side of the input source and the load. And also, the transistor is a passive, not active device (regarding the power).

— Circuit fantasist

From this "energy viewpoint", the transistor does not amplify; contrary, it attenuates the power of the source... it does not produce energy; it consumes energy.

— Circuit fantasist

reading all the answers of yours really helps me a lot, especially thanks to @wbeaty, your explaination is realllly nice!

Your car crush analogy is soooo much easier to understand than a water valve. Thanks!

— dval

Answer 6

What is my understanding is that for a transistor to amplify you need to bias it properly. Forward biasing of BE junction makes it a conducting diode so input resistance is less. Reverse biasing CE junction makes it non conducting diode so output resistance is high. And if Ic is almost equal to Ie then the current causes a low voltage drop at input and large one at output. This is why its called an Amplifier.

Answer 7

With a transistor, you can achieve this: Give a small signal(ac) at input, and get a larger valued(higher amplitude) signal at output. But this is not all. You have to give DC supply at collector and base; emitter if required. This is called biasing the dc point. The rms power you get at the output will be less than the dc power you have supplied.

If you want to do analysis, there are two steps involved for any circuit.

1. DC analysis: don't consider any ac signal. Find out the values of all diode currents based on dc voltage at various nodes(Collector, base , emitter). This is done by using KVL along various loops.

2. AC model:
   This makes very clear: what we draw as a circuit v/s what elements are actually present inside. Going further, the diode has forward resistance. So the actual model will be like this:

From DC analysis, you must have found the value of Ie. According to diode theory, Re = (26mV/Ie). Our aim is to find Vout/Vin.
1. Vout will depend on Ic.
2. Ic will depend on Ib.
3. Ib will depend on Vin and Re.
4. Re we have found from DC analysis.

In AC analysis, we make all the DC supply to 0V. By looking at this, you can make out that the output signal will be an amplified one, right?

Note: This was just to give you an intuitive idea that amplification does take place. But whether you will get amplification or not depends on whether the transistor is in linear(amplifier), saturation or cut off(switch). Again, what will be amplified(current or voltage) depends on type of configuration. So that all comprises of 3-4 chapters of any standard book on analog theory.