Npn Ve Pnp Tipi Transistörler

NPN VE PNP TİPİ TRANSİSTÖRLER

Transistör nedir?

Eklem Transistör yarı iletken malzemeden yapılmış elektronik devre elemanıdır Her ne kadar diyodun yapısına benzesede çalışması ve fonksiyonları diyottan çok farklıdır
Transistör iki eklemli üç bölgeli bir devre elemanı olup iki ana çeşittir

 NPN
 PNP



Transistör aşağıda belirtildiği gibi değişik şekillerde tanımlanır:

1) Transistörün kolay anlaşılması bakımından tanımı; Transistörün bir sandöviçe benzetilmesidir, yarı iletken sandöviçi
2) İkinci bir tanımıda şöyle yapılmaktadır; Transistör, iki elektrodu arasındaki direnci, üçüncü elektroda uygulanan gerilim ile değişen bir devre
elemanıdır
3) Transistörün en çok kullanılan tanımı ise şöyledir; Transistör yan yana birleştirilmiş iki PN diyodundan oluşan bir devre elemanıdır Birleşme sırasına göre NPN veya PNP tipi transistör oluşur

Transistörün başlıca çeşitleri şunlardır:

 Yüzey birleşmeli (Jonksiyon) transistör
 Nokta temaslı transistör
 Unijonksiyon transistör
 Alan etkili transistör
 Foto transistör
 Tetrot (dört uçlu) transistör
 Koaksiyal transistör

Transistörün kullanım alanları:

Transistör yapısal bakımdan, yükselteç olarak çalışma özelliğine sahip bir devre elemanıdır Elektroniğin her alanında kullanılmaktadır





Şekil 41 – Transistörler

a) NPN ve PNP transistörlerin yapısal gösterilimi,
b) Transistör sembolleri

NPN VE PNP TİPİ TRANSİSTÖRLERİN YAPISI

Yukarıda belirtilen değişik işlevli bütün transistörlerin esası YÜZEY BİRLEŞMELİ
TRANSİSTÖR 'dür

Bu nedenle, yüzey birleşmeli transistörlerin incelenmesi, transistörlerin yapısı, karakteristikleri ve çalışma prensipleri hakkındaki gerekli bilgileri verecektir

Trasistörler, temel yapısı bakımından aşağıda gösterilmiş oduğu gibi; iki gruba ayrılır:



Yine her iki tip transistörün de N-P-N ve P-N-P bölgeleri şöyle adlandırılır:

1) EMETÖR; "E" ile gösterilir2) BAZ; "B" ile gösterilir
3) KOLLEKTÖR; "C" ile gösterilir

Bölgeler şu özelliklere sahiptir:

Emetör bölgesi (Yayıcı): Akım taşıyıcıların harekete başladığı bölge
Baz bölgesi (Taban): Transistörün çalışmasını etkileyen bölge
Kollektör bölgesi (Toplayıcı): Akım taşıyıcıların toplandığı bölge

Bu bölgelere irtibatlandırılan bağlantı iletkenleri de, elektrot, ayak veya bağlantı ucu
olarak tanımlanır

Transistör yapısında baz kalınlığının önemi:

Akım taşıyıcılarının BAZ bölgesini kolayca geçebilmesi için, baz 'ın mümkün olduğunca ince yapılması gerekir

NPN VE PNP TİPİ TRANSİSTÖRLERİN POLARILMASI VE ÇALIŞMASI

TRANSİSTÖRDE POLARLAMA NEDİR?

Transistörün asıl görevi, değişik frekanslardaki AC işaretleri yükseltmektir

Transistörün bu görevi yerine getirebilmesi için, önce Emiter, Beyz ve Collectorün DC
gerilim ile beslenmesi gerekir Uygulanan bu DC gerilime POLARMA GERİLİMİ denir

Transistörün polarılması:

Transistörün çalışmasını sağlayacak şekilde, Emiter, Beyz ve Collectotünün belirli değerdeki ve işaretteki (±), DC gerilim ile beslenmesine transistörün polarılması
(kutuplandırılması) denir

NPN TİPİ TRANSİSTÖRÜN POLARILMASI

NPN transistör şu iki diyodun yan yana gelmesi şeklinde düşünülür:

 "NP" Emiter - Beyz diyodu
 "PN" Beyz - Collector diyodu

Bir NPN transistörü çalıştırabilmek için, Şekil 42 'de görüldüğü gibi, uygulanan
polarma gerilimi iki şekilde tanımlanabilir:

1- Diyot bölümlerine göre tanımlama;

 Emiter - Beyz diyodu, doğru polarılır
 Baz - Collector diyodu ise, ters polarılır

2- Polarma geriliminin, Emiter, Beyz ve Collectorün kristal yapısına uygulandığına göre;

 Emiter ve Beyz 'e kristal yapısına uygun polarma gerilimi uygulanır
 Collectore ise, kristal yapısının tersi polarma gerilimi uygulanır

NPN tipi transistörde uygulanan polarma gerilim:

 Emiter N tipi kristaldir : Kristal yapıya uygun, negatif (-) gerilim
 Beyz P tipi kristaldir : Kristal yapıya uygun, pozitif (+) gerilim
 Collector N tipi kristaldir : Kristal yapıya ters, pozitif (+) gerilim

NOT
1 Şekil 42 'de görüldüğü gibi, beyz 'in polarma gerilimi ile ilgili tipik bir durum var
Beyz 'e VEB kaynağının pozitif kutbu, VCB kaynağının ise, negatif kutbu bağlanmıştır Bu durumda beyz polarma gerilimi ne olacaktır?

Yukarıda belirtildği gibi, Emiter-Beyz diyodu iletimde, olduğu için, VEB kaynağının pozitif kutbu etken olacaktır Yani Beyz 'in polarma gerilimi, pozitiftir PNP transistör için de benzer şekilde düşünülür

2 Transistörün gerek polarma konusu, gerekse de çalışma prensibi açıklanırken, anlatım kolaylığı bakımından iki DC besleme kaynağı kullanılmaktadır

Uygulamada ise, tek besleme kaynağı kullanılmaktadır

NPN TRANSİSTÖRÜN ÇALIŞMASI

Yukarıda tanımlanmış olduğu gibi polarma gerilimi uygulanmış olan bir NPN
transistörde aşağıdaki gelişmeler olur

1 N BÖLGESİNDEKİ GELİŞMELER

Emiter ve collectorü oluşturan N bölgesindeki, çoğunluk taşıyıcılar, elektronlar
şu şekilde etkilenir;

 VCB besleme kaynağının pozitif kutbunun çekme kuvveti etkisinde kalan, gerek emiter, gerekse de collector bölgesi elektronları VCB kaynağına doğru akar Bu akış IC collector akımını yaratır
 Aynı anda VEB kaynağının negatif kutbundan ayrılan elektronlar da emitere geçerBu geçiş IE emiter akımını yaratır
 P bölgesinden geçemekte olan elektronlardan bir miktarıda VEB besleme kaynağının pozitif kutbunun çekme kuvveti etkisiyle VEB 'ye doğru akar Bu akış IB beyz akımını yaratır
 Son olarkada VCB 'nin negatif kutbundaki elektronlar, VEB 'nin pozitif kutbuna geçiş yaparak akım yolunu tamamlar Böylece devrede bir akım doğar

2 P BÖLGESİNDEKİ GELİŞMELER

NPN transistörde beyz P tipi kristaldir

P tipi kristaldeki "+" yükler (oyuklar) şu şekilde aktif rol oynamaktadır:

 P tipi kristaldeki katkı maddesi atomlarının dış yörüngesinde üç elektron var Bir elektronu katkı maddesi atomlarına veren Ge ve Si atomları, pozitif elektrik yükü
(oyuk) haline gelir ve bunlar çoğunluktadır
 Şekil 43 'te görüldüğü gibi VEB besleme kaynağının pozitif (+) kutbunun itme kuvveti etkisi ve negatif kutbunun da çekme kuvveti etkisiyle, beyzden emitere doğru bir pozitif elektrik yükü (oyuk) hareketi başlar Diğer bir ifadeyle, emiterden beyz 'e doğru elektron hareketi başlar
 Yine collectorde Azınlık taşıyıcılar durumunda olan çok az sayıdaki "+" yükler
(oyuklar), VCB kaynağının pozitif kutbunun itme kuvveti ve negatif kutbunun çekme kuvveti etkisiyle beyz elektroduna doğru hareket eder Böylece çok küçük bir,akım doğar Bu akım, beyz collector diyodunun ters yön (kaçak) akımı olup ihmal edilebilecek kadar küçüktür

ÖZETLE:

Yukarıda açıklanan hususların sonucu olarak, Şekil 44 'te özelliği olan elektrik yükleri
gösterilmek suretiyle özet bir görüntü verilmiştir

1 Şekilde büyük ok ile gösterilmiş olduğu gibi, emiter ve collector bölgesindeki elektronların büyük bölümü collector elektroduna doğru ve küçük bir bölümü de yalnızca emiterden beyz elektroduna doğru akmaktadır Elektron akışı dış devrede de devam eder Bu akış IE, IB ve IC akımlarını yaratır

IE=IB+IC 'dir

Bu bağıntı her çeşit devre kuruluşunda ve her transistör için geçerlidir Ancak IB akımı IC akımı yanında çok küçük kaldığından (IB=002 IC), pratik hesaplamalarda IB ihmal edilir

IE = IC olarak alınır

2 Katkı maddelerine ait, "+" ve "-" iyonların bir etkinliği olmadığından daire içerisine alınmıştır

3 Serbest elektronların çok hızlı hareket etmesi nedeniyle NPN transistördeki
akım iletimide hızlı olmaktadır Bu nedenle NPN transistörler yüksek frekanslarda çalışmaya daha uygundur

4 Ayrıca, Şekil 44 'te, bir NPN transistörün, ters yönde bağlı iki NP ve PN diyot şeklinde düşünülebileceği de gösterilmiştir Böylece, ters bağlı iki diyot devresinden akımın nasıl aktığıda kendiliğinden açıklanmış olmaktadır

Şekil 44 - NPN transistörde akım iletimini sağlayan elektronların akış yönleri ve transistörün ters bağlı iki diyot halindeki görüntüsü

PNP TİPİ TRANSİSTÖRÜN POLARILMASI

PNP transistörün, NPN transistöre göre, yapımında olduğu gibi, polarma geriliminde
de terslik vardır Şekil 45 'te bir PNP transistöre polarma geriliminin uygulanışı
gösterilmiştir

Şekilden de anlaşıldığı gibi, PNP transistörde de, NPN 'de olduğu gibi polarma geriliminin yönleri iki şekilde tanımlanır:

1 - Diyot bölümlerine göre tanımlama

 Emiter - Beyz diyodu, doğru polarılır
 Collector - Beyz diyodu, ters polarılır

2 - Polarma geriliminin kristal yapıya uygunluğuna göre tanımlama:

 Emiter P tipi kristaldir: Kristal yapısına uygun, pozitif (+) gerilim uygulanır
 Beyz N tipi kristaldir: Kristal yapısına uygun, negatif (-) gerilim uygulanır
 Collector P tipi kristaldir: Kristal yapısına ters, negatif (-) gerilim uygulanır Polarma durumuna göre devreden akan akımların yönü Daima IE=IB+IC 'dir

PNP TRANSİSTÖRÜN ÇALIŞMASI

PNP transistörde, NPN transistördeki elektron yerine, pozitif elektrik yükleri
(oyuklar), ve pozitif elektrik yükleri yerine de elektronlar geçmektedir

PNP transistördeki akım iletimi pozitif elektrik yükleri ile açıklanmaktadır

PNP transistörün çalışması şu şekilde olmaktadır:

 VEB besleme kaynağının pozitif kutbunun itme, negatif kutbunun çekme kuvveti etkisiyle, emiterdeki pozitif elektrik yükleri (oyuklar) atomdan atoma yer değiştirerek bayze doğru akar

 Bu hareketlenme sırasında pozitif elektrik yükleri (oyuklar) collectore bağlı VCB besleme kaynağının negatif kutbunun çekme kuvveti etkisi altında kalır VCB gerilimi VEB 'ye göre daima daha büyük seçildiğinden; pozitif elektrik yüklerinin (oyukların) %98 - %99 gibi büyük bir bölümü collector elektroduna doğru, %1 - %2 gibi küçük bir bölümü de beyz elektroduna doğru akım iletimi sağlar

Bu arada, bir miktar pozitif elektrik yükü de, beyzdeki serbest elektronlar ile birleşerek
nötr hale gelir

 Aynı zamanda collector bölgesindeki azınlık taşıyıcılar durumunda bulunan az sayıdaki elektronlar da VCB 'nin etkisiyle beyz elektroduna doğru hareket eder Bu hareket, ters yön (kaçak) akımını yaratır

Dış devredeki gelişmeler:

Şekilde gösterildiği gibi, emiterden VEB besleme kaynağının "+" kutbuna ve oradan
da beyz'e ve VCB besleme kaynağının üzerinden collectore, elektron akışı başlar

Kağıt üzerinde gösterilen akım yönü de, yine şekildeki gibi, besleme kaynağının "+"
kutbundan "-" kutbuna doğru olmaktadır

ÖZETLE:

Bir PNP transistördeki akım iletimi, pozitif elektrik yükleri (oyuklar) ile
sağlanmaktadır

AKIM VE GERİLİM YÖNLERİ

AKIM YÖNLERİ:

NPN Transistörde akım yönleri:

a) Emiterde; Transistörden dış devreye doğru, yani emiterdeki ok yönündedir
b) Beyz ve Collectorde; Dış devreden transistöre doğrudur

PNP Transistörde akım yönleri:

a) Emiterde; Dış devreden transistöre doğrudur, yani okun gösterdiği yöndedir
b) Beyz ve Collectorde; Transistörden dış devreye doğrudur

GERİLİM YÖNLERİ:

Burada gerilim yönünden amaç, polarma geriliminin "+" veya "-" oluşudur

NPN Transistörde gerilim yönleri:

a) Emitere: Negatif (-) gerilim uygulanır
b) Beyze: Pozitif (+) gerilim uygulanır
c) Collectore: Pozitif (+) gerilim uygulanır

PNP Transistörde gerilim yönleri:

a) Emitere: Pozitif (+) gerilim uygulanır
b) Beyze: Negatif (-) gerilim uygulanır
c) Collectore: Negatif (-) gerilim uygulanır

NOT:

Uluslararası kabule göre, bir iletkendeki elektron akış yönü ile akım yönü birbirine
göre terstir
Uluslararası elektroteknik kuruluşu (IEC) tarafından yapılan kabule göre; Elektrik ve Elektronik devrelerindeki AKIM YÖNÜ, besleme kaynağının pozitif kutbundan (+), Negatif kutbuna (-) doğru olan yöndür
Diyot sembollerindeki ve transistörlerin emiterindeki akım yönünü gösteren oklar da
"+" dan "-" 'y doğrudur
Elektron yönü sadece teorik açıklamalar sırasında gösterilmektedir
Kirchoff kanununa göre , yapılan devre hesaplamalarında "+" ve "-" akım yönlerinin gösterilmesi gerekebilir
Bura da, besleme kaynağının pozitif kutbundan negatif kutbuna doğru olan yön, "+"
akım yönü, bunun tersi olan yön ise "-" akım yönü olarak gösterilir

TRANSİSTÖRLERİN MULTİMETRE İLE SAĞLAMLIK KONTROLÜ

Transistörlerin ayrıntılı kontrolü transistörmetrelerle yapılır Transistörmetreler daha çok labaratuvarlarda kullanılır

Bir transistörün en kolay kontrol şekli multimetre ile yapılır, Ancak, bu halde transistöre herhangi bir zarar verilmemesi için multimetrenin içinde bulunan pilin 15V
'dan büyük olmamasına veya devreden akacak akımın 1 mA 'den fazla olmamasına dikkat edilmelidir Transistör devrede iken ölçüm yapılmaz

PNP ve NPN tipi transistörlerin multimetre ile kontrolü sırasında uçların tutuluş şekilleri gösterilmiştir Tablo 41 'de ise, yapılacak kontrolün esasları ve multimetrede aşağı yukarı okunması gereken değerler verilmiştir

Tablo 41 'e uygun olarak yapılan kontrollerede, direncin büyük okunması gerekirken küçük okunuyorsa veya küçük olması gerekirken büyük değerlerle karşılaşıyorsanız transistör bozuk demektir

Ölçmelerde, multimetrenin içerisindeki pil vasıtası ile büyük dirençlerin okunması sırasında ters polarma, küçük dirençlerin okunması sırasında doğru polarma uygulaması yapılmaktadır

15V 'luk multimetre ile yapılan kontrol sırasında transistörden akacak akım kısa bir müddet için 1mA 'i geçmeyeceğinden, günlük hayata girmiş transistörlerde herhangi
bir bozukluğa yol açmayacaktır Fakat, yayılım yoluyla yapılan alaşım transistörleri gibi hassas transistörlerin kontrolü sırasında, emniyet tedbiri olarak VCE collector geriliminin sıfırdan başlayarak gerekli gerilime kadar ayarlanması tavsiye edilmektedir Bu bakımdan böyle transistörlerin transistörmetre ile kontrolü uygun olmaktadır veya 100-200 ohm 'luk seri direnç kullanılır

TRANSİSTÖRLERDE YÜKSELTME İŞLEMİNİN GERÇEKLEŞTİRİLMESİ

Transistörler yapısı gereği, akım yükseltme özelliğine sahiptir Uygun, bir devre dizaynıyla gerilim ve güç yükseltmesi de yapar
Tabi bu işlemlerde de asıl olan akımdır Bu nedenle, önce akımın nasıl yükseltildiğinin bilinmesi gerekir

Transistör yükseltme işlemi nasıl yapılmaktadır?

Örnek olarak şekil 49 'da görüldüğü gibi bir NPN tipi transistör alınmıştır Transis törün çalışabilmesi için elektrotlarına, şu gerilimler uygulanıyor:

Emiter: (-)gerilim,
Beyz: (+)gerilim,
Collectore: (+)gerilim



a) Jonksiyonel bağlantı devresi
b) Sembolik bağlantı devresi

Şekil 49 'da, emiter ucu giriş ve çıkış devrelerinde ortak olduğu için, bu yükselteç
"Emiteri ortak bağlantılı yükselteç" olarak taımlanır En çok kullanılan yükselteç
şeklidir

Transistörün bu şekilde çıkışında bir yük direnci bulunmadan çalıştırılmasına kısa devrede çalışma denmektedir

YÜKSELTME İŞLEMİNİN SAĞLANMASI:

1) Transistör içerisinde emiterden beyz ve collectöre doğru bir elektron akışı
vardır

2) Elektronların küçük bir kısmı da Vbe kaynağının oluşturduğu giriş devresi üzerinden, büyük bir kısmıda Vce kaynağının oluşturduğu çıkış devresi üzerinden devresini tamamlar

3) Giriş ve çıkışta dolaşan elektronların miktarı, trans büyüklüğüne bağlı olduğu gibi, Vbe ve Vce kaynak gerilimlerinin büyüklüğüede bağlıdır

4) Emiterdeki elektronları harekete geçirmek için "Silisyum" transistörde en az
06V, "Germanyum" transistörde ise 02V olması gerekir

5) Elektroları çekebilmesi için Vce gerilimi Vbe 'ye göre oldukça büyük seçilir

6) Giriş devresinden dolaşan elektronlar "Ib" beyz akımını, çıkış devresinden dolaşan elektronlarda "Ic" collectör akımını oluşturur

7) Buradaki Ib ve Ic akımları DC akımlardır Eğer girişe AC gerilim uygulanırsa, ve Ic 'de AC olarak değişir

8) Ib ve Ic akımları devrelerini tamamlarken emiter elektrodu üzerinde birleştiğinden Ie akımı, Ib ve Ic 'nin toplamı olurHerzaman geçerli kural: IE=IB+IC

Sonuçta:

Ib akımı giriş akımı, Ic akımı da çıkış akımı olarak değerlendirilirse, Ib gibi küçük
değerli bir akımdan, Ic gibi büyük değerli bir akıma ulaşılmaktadır Bu olay "Transistörün akım yükselteci olarak çalıştığını göstermektedir"

Emiteri ortak bağlantıda akım kazancı formülü:

ß=IC/IB 'dirBeta: (ß)

IB ve IC akımları değişse de, ß(Beta) akım kazancı sabit kalmaktadır

Akım kazancı nasıl oluyorda sabit kalıyor?

Şekil 49 'a göre; VBE gerilimi büyütüldüğünde; iki aşamalı şu gelişmeler olmaktadır:

1) Emiter - Beyz diyodu daha büyük bir gerilim ile polarılmış olduğundan, daha çok elektron harekete geçer Bu elektronların, Beyz girişi üzerinden devre tamamlayan miktarı da artacağından IB akımı büyür
2) Diğer taraftan, büyük hareketlilik kazanan emiter elektronları, mevcut olan VCE çekme kuvveti etkisiyle beyz 'i daha çok sayıda geçerek collectore ulaşır Böylece daha büyük IC akımı oluşur

IB ve IC deki artış aynı oranda olmaktadır Dolayısıyla da, ß=IC/IB değeri sabit kalmaktadır

VBE küçültüldüğünde de IB ve IC aynı oranda küçüldüğünden, ß (Beta) yine sabit kalır
Görüldüğü gibi, gerek IB, gerekse de IC akımının büyüyüp küçülmesinde yalnızca
VBE giriş gerilimi etkin olmaktadır

VCE besleme kaynağının akım kazancına etkisi nedir?

VCE gerilimi büyütüldüğünde, devreden akan elektron miktarında, diğer bir deyimle
IC akımında, önemli bir artış olmamaktadır

Nedeni; VCE gerilimi, esas olarak, VBE geriliminin emiterde hareketlendirdiği elektronları çekmektedir Emiterde ne kadar çok elektron hareketlenmişse, VCE 'de o kadar çok elekrtron çekmektedir Bunlara collectordeki belirli sayıdaki elektronlarda eklenmektedir Ancak, collectorde daha az katkı maddesi kullanıldığından açığa çıkan elektron sayısı da daha azdır Bunlarda IC akımını fazla etkileyememektedir

VCE 'nin büyütülmesi, çekilen elektron sayısını çok az artırabilmektedir
Ancak, VCE 'nin, transistör kataloğunda verilen değeri de geçmemesi gerekir

VCE 'nin belirli bir değeri geçmesi halinde, ters polarmalı durumunda olan, Beyz- collector diyodu delineceğinden, transistör yanar

TRANSİSTÖRÜN, IC, VCE VE RCE İLE İLGİLİ TANIMI:

Bu tanımlama, IC, VCE VE RCE arasındaki bağıntıyı açıklayan, diğer bir deyimle, transistörün yükseltici sırrını ortaya koyan bir tanımlamadır

Transistör, iki elektrodu arasındaki direnci, üçüncü elektroduna uygulanan gerilim ile değiştirilebilen üç elektrotlu bir devre elemanıdır

Şöyleki;

Ohm kanununa göre, çıkış devresinde şu bağıntı yazılabilecektir:

VCE=IC*RCE

VCE belirli bir değer de sabit tutulduğu halde, VBE ve dolayısıyla da IB değişince
IC 'de değiştiğinden, yukarıdaki bağıntıya göre, RCE direnci de değişir Burada:
Transistörün iki elektrodu arasındaki direnç: RCE 'dir

Üçüncü elektroda uygulanan gerilim ise: VBE 'dir

Teorik hesaplamalarda: IC maksimum değerine ulaşınca, RCE=0 olduğu kabul edilir RCE=0 olunca, VCE 'de "0" olur

Benzer durum giriş direncinde de olmaktadır:

Diyot karakteristik eğrisinden de bilindiği gibi, VBE 'nin biraz büyütülmesi halinda IB
akımı çok çabuk büyümektedir

Buradan şu sonuç çıkmaktadır:

VBE giriş gerilimi büyütülünce; RBE giriş direnci küçülür

Özet olarak: Giriş gerilimi büyüdükçe, hem giriş direnci hem de çıkış direnci
küçülür

AKIM KAZANCININ BULUNMASI

Akım kazancı, yükselteç olarak çalışmakta olan bir transistörün, çıkışındaki akımın girişindeki akıma oranıdır

Şekil 410 'da görüldüğü gibi, yükselteçlerin üç bağlantı şekli vardır

Bu bağlantı şekillerindeki akım kazançları şöyle ifade edilir:

1 Emiteri ortak bağlantı Akım kazancı BETA, ß=IC/IB
2 Beyzi ortak bağlantı Akım kazancı ALFA, =IC/IE
3 Collectorü ortak bağlantı Akım kazancı GAMA, =IE/IB



AKIM KAZANÇLARININ DÖNÜŞTÜRÜLMESİ

Her üç bağlantı şeklinde de akımlar arasında şu bağlantı vardır: IE=IC+IB veya IC=IE-IB
Bu bağlantı ile yukarıdaki bağıntılardan yararlanılarak, , ß, birbirlerine dönüştürülür

 'nın ß cinsinden yazılması:

1/ = IE/IC = IC+IB/IC = 1+IB/IC = 1+1/ß 'dan = ß/ß+1 olur

 ß 'nın cinsinden yazılması:

Yukarıdaki " , ß" bağıntısından, ß = /1- olur

 'nın cinsinden yazılması:

= IC/IE = IE-IB/IE = 1-IB/IE = 1-1 = -1/ 'dan = -1/ olur

 'nın cinsinden yazılması:

Yukarıdaki " , " bağıntısından, = 1/1- olur

 ß 'nın cinsinden yazılması:

ß = IC/IB = IE-IB/IB = IE/IB-1 = -1 'den ß = -1 olur

 'nın ß cinsinden yazılması:

Yukarıdaki "ß, " bağıntısından = ß+1 olur

Özet bir tablo yapılırsa dönüşümler şöyle sıralanır:

=ß/ß+1 = -1/ ß= /1- ß= -1 =1/1- =ß+1

TRANSİSTÖRÜN DÖRT BÖLGE KARAKTERİSTİĞİ

Dört bölge karakteristiklerinde, DC 'de ve yüksüz olarak çalıştırılan transistörün giriş
ve çıkış akımları ile gerilimleri arasındaki bağıntılara ait karakteristik eğrileri hep birlikte görüntülenir

Dört bölge karakteristik eğrilerinden yararlanılarak şu statik karakteristik değerleri
hesaplanabilmektedir

1) Giriş direnci
2) Çıkışdirenci
3) Akım kazancı
4) Giriş-çıkış gerilim (zıt reaksiyon) bağıntısı

Bunlar transistörün yapısıyla ilgili karakteristik değerlerdir

Dört bölge karakteristiği, transistör çıkışında yük direnci yokken çıkarıldığından bunlara kısa devre karakteristikleri de denir

Transistörün "Beyz" 'i , "Emiteri" ve "Collectoru" ortak bağlantılı haldeki kısa devre karakteristikleri ile, yükte çalışma sırasında konu edilen yük doğrusu ayrıca "Temel yükselteç devreleri" bölümünde daha detaylı anlatılmıştır
Burada, ön bilgi olarak, emiteri ortak yükselteçe ait örnek verilecektir

DÖRT BÖLGE KARAKTERİSTİK EĞRİSİNİN BÖLGELERİ:

emiteri ortak yükseltece ait dört bölge karakteristik eğrisi, şu bölgelerden oluşmaktadır

1 BÖLGE KARAKTERİSTİK EĞRİSİ (VCE-IC):

VCE çıkış gerilimindeki değişime göre, IC çıkış akımındaki değişimi gösterir
RC=VCE/IC bağıntısı ile ÇIKIŞ DİRENCİNİ belirler

2 BÖLGE KARAKTERİSTİK EĞRİSİ (IB-IC):

IB giriş akımındaki değişime göre, IC çıkış akımındaki değişimi gösterir
ß=IC/IB bağıntısı ile AKIM KAZANCINI belirler

3 BÖLGE KARAKTERİSTİK EĞRİSİ (VBE-IB):

VBE giriş gerilimindeki değişime göre, IB giriş akımındaki değişimi gösterir
Rg=VBE/IB bağıntısı ile GİRİŞ DİRENCİNİ belirler

4 BÖLGE KARAKTERİSTİK EĞRİSİ (VBE-VCE):

"VBE - VCE" bağıntısı VBE giriş gerilimindeki değişime göre, VCE çıkış
gerilimindeki değişim miktarını gösterir Bu değişim, gerilim transfer oranı olarak tanımlanır

Aslında bu iki gerilimin biri biri üzerinde önemli bir etkisi bulunmamaktadır Bu bilgiler daha çok teorik çalışmalar için gereklidir

TRANSİSTÖRÜN ANAHTARLAMA ELEMANI OLARAK ÇALIŞTIRILMASI

Sayıcılar (counters), bilgisayarlar (computers), ateşleme devreleri (trigger circuit) gibi,
bir kısım devrenin çok hızlı çalışması (on) ve sukunete geçmesi (off) gerekebilir Bu gibi hallerde çok hassas bir anahtarlama yapılması gerekir
Bu devrelerde, transistörden anahtar olarak yararlanılmaktadır Transistör ile nano saniye 'lik yani 10-9 saniyelik (sn) bir çalışma hızı sağlanmaktadır

Transistörden, iki şekilde anahtar olarak yararlanılabilmektedir

1) Normal çalışmada
2) Doyma halindeki çalışmada

Transistörün doyma halinde çalışması, kısa bir an için, taşıyabileceği maksimum akımda görev yapması demektir

TRANSİSTÖRÜN NORMAL ÇALIŞMADA ANAHTAR GÖREVİ YAPMASI

bir NPN transistörün anahtar olarak çalışmasını gösteren iki devre verilmiştir

Bu devreler, 6 Volt 'luk besleme kaynaklı ve emiteri ortak bağlantılı, lamba yakan bir transistörden oluşmaktadır

IB akımının değişmesi yoluyla çalıştırılan bir devredir: R reostası ile IB akımının ayarı yapılmaktadır
R direnci yeterince küçültülüp IB akımı yeterince büyültüldüğünde, IC akımı lambayı
yakacak seviyeye ulaşacaktır

VBE gerilimini kontrol etmek suretiyle çalıştırılan bir devredir

VBE gerilimi, S reostası üzerindeki gerilim düşümü ile sağlamaktadır

"S" reostası, "0" 'dan yani en üst noktadan başlatılarak, yavaş yavaş büyütüldüğünde, beyz-emiter arasına uygulanan gerilimde büyür Bu gerilim, örneğin, silikon transistörde 06V 'u geçince transistör iletime geçer ve lamba yanar Bu çalışma şeklinde, transistör kesikli çalışan bir yükselteç olarak görev yapmıştır

Transistörün gerçek anlamda anahtar olarak çalışması, doyma halindeki çalışmadır

TRANSİSTÖRÜN YÜKSELTEÇ OLARAK ÇALIŞTIRILMASI
Yükselteç olarak çalıştırılan bir transistörden, şu üç işlemin
gerçekleştirilmesinde yararlanılır:

1) Akım kazancını sağlamak
2) Gerilim kazancını sağlamak
3) Güç kazancını sağlamak

Buradaki kazancın anlamı:

Transistör girişine verilen akım, gerilim veya gücün çıkıştan daha büyük değerlerde elde edilmesidir Bunu sağlamak için de belirli devrelerin oluşturulması gerekir

Kazancın sayısal değerinin bulunması da, çıkıştaki akım, gerilim ve güç değerlerinin, girişteki akım, gerilim ve güç değerlerine oranlanması suretiyle elde edilir

Karakteristik eğrileri, transistörün üreticileri tarafından hazırlanan tanıtım kitaplarında
(katalog) verilir

Transistör, hem DC hem de AC yükselteç olarak çalışabilir Bu nedenle, transistörü gereği gibi inceleyebilmek için, ayrı ayrı DC ve AC 'deki çalışma hallerinin incelenmesi gerekir

DC çalışmada girişteki ve çıkıştaki akım ve gerilim değerleri arasındaki bağıntılara

STATİK KARAKTERİSTİKLERİ,

AC çalışmadaki akım ve gerilim bağıntılarına da DİNAMİK KARAKTERİSTİKLERİ
denir

Transistör yükselteç olarak şu üç bağıntı şeklinde çalıştırılabilmektedir

1) Emiteri ortak bağlantılı yükselteç
2) Beyz 'i ortak bağlantılı yükselteç
3) Kollektörü ortak bağlantılı yükselteç

Ortak bağlantı deyimi, girişte ve çıkışta ortak olan uç (elektrot) anlamında kullanılmıştır

TRANSİSTÖRÜN DC YÜKSELTEÇ OLARAK ÇALIŞMASI

Emiteri ortak bağlantılı bir DC yükselteç devresi verilmiştir Bu yükselteç devresi ile transistörün statik karakteristikleri incelenmektedir

Statik karakteristikleri incelerken yukarıda da belirtildiği gibi giriş ve çıkıştaki DC akım
ve gerilim değerlerinden yararlanılır

Girişteki akım ve gerilimdeki değişmeler girişe seri bağlanan mikro ampermetre (µA)
ve paralel bağlanan küçük değerler ölçebilen voltmetre (mV) ve çıkıştaki değişmeler de, çıkışa bağlanan mili Ampermetre ve normal bir Voltmetre ile ölçülür

Uygulanan bu tür ölçme yöntemi ile hesaplanan statik karakteristik değerlerine ve çizilen eğrilere KISA DEVRE KARAKTERİSTİKLERİ 'de denir

Girişe ait:
Beyz akımı, IB
Beyz - Emiter arası gerilim, VBE

Çıkışa ait:
Kollektör akımı, IC
Kollektör - Emiter arası gerilim, VCE

Ölçülen bu değerler ile şu karakteristik değerler hesaplanmaktadır:

 Akım kazancı: Kİ ( β ) = IC/IB
 Giriş direnci: Rg = VBE/IB
 Çıkış direnci: RÇ = VCE/IC
 Eğim: S = ∆IC/∆VBE
 Transfer oranı: µ = VBE/VCE (%0,01-0,001) dir

Buradan ilk üçlü, "Kİ, Rg ve RÇ" her transistör için, her devrede bilinmesi gereken
karakteristik değerlerdir Son iki "S ve µ" değerleri ise transistör üzerinde daha derinlemesine çalışma yapılması gerektiğinde, ihtiyaç duyulan değerlerdir

Yukarıdaki karakteristik değerler, Şekil 411 'de verilmiş olan dört bölge karakteristik eğrisinden yararlanılarak da hesaplanabilmektedir

1) Bölge karakteristik eğrisi: (VCE,IC)
2) Bölge karakteristik eğrisi: (IB,IC)
3) Bölge karakteristik eğrisi: (VBE,IB)
4) Bölge karakteristik eğrisi: (VBE,VCE)

Bu karakteristik eğrilerinin değişik noktalarındaki, küçük değişim (∆ ) değerleri ile yapılacak olan hesaplamalar, Kİ, Rg ve RÇ değerleri, hakkında daha doğru bilgi verir

Şöyle ki;

Kİ( β ) = ∆IC/∆IB bağıntısı, karakteristik eğrisi doğrusal olduğundan her noktada aynı
değeri verir

Rg = ∆VBE/∆IB bağıntısı, eğrisel olan karakteristik eğrisinin farklı noktalarında farklı
değerler verir, en iyi noktayı seçmek gerekir

Karakteristik eğrisinden de anlaşılmaktadır ki, IB beyz akımı büyüdükçe transistörün
Rg giriş direnci küçülmektedir

RÇ = RCE = ∆VCE/∆IC bağıntısı da, IC büyüdükçe daha küçük RÇ verir

Görülmektedir ki, DC yükselteç devresinde ölçülen değerler ile elde edilen sonuçlar, transistör hakkında önemli bilgi vermektedir

TRANSİSTÖRÜN GERİLİM VE GÜÇ KAZANÇLARINI BULMAK İÇİN:

Giriş devresine paralel olarak bir RB direnci, çıkış devresine de yine paralel bir RL
yük direnci bağlanır Bunların üzerinde oluşan gerilim düşümlerinin ve sarf olan güçlerin oranı gerilim ve güç kazancını verir

Gerilim kazancı: KV = VRL/VRB

Güç kazancı: KP = PRL/PRB = ICVRL/IBVRB = βKV

Görüldüğü gibi güç kazancı ile gerilim kazancının çarpımına eşit olmaktadır

TRANSİSTÖRÜN AC YÜKSELTEÇ OLARAK ÇALIŞTIRILMASI

Transistör Şekil 413 'de görüldüğü gibi girişine, AC işaret gerilimi uygulandığında da
AC yükselteç olarak çalışır

AC yükselteçler de iki ana gruba ayrılır:

1) Ses frekansı yükselteçleri
2) Yüksek frekans (Radyo frekansı) yükselteçleri

Yüksek frekans yükselteçleri özel yapılı yükselteçlerdir

AC yükselteç olarak inceleme konusu, günlük hayatta daha çok karşılaşılan ses frekansı yükselteçleridir

AC işaret gerilimi, genelde sinüzoidal olarak değişen bir gerilim olarak düşünülür Bu gerilim, girişteki ve çıkıştaki DC polarma gerilimini büyültüp küçülterek sinüzoidal olarak değişmesini sağlar

AC çalışmada, yalnızca AC değerler önemli olduğundan, giriş ve çıkışta ampermetre
ve voltmetre olarak AC ölçü aletleri kullanılır

AC ölçü aletleri efektif değer ölçtüğünden, gerekli hesaplamalarda efektif değerler ile yapılır

Örneğin:

Akım kazancı: KİAC(βAC) = ICef/IBef

Gerilim kazancı: KVAC = VCEef/VBEef = (ICef/IBef)(RL/RB) = βACRL/RB Güç kazancı: KPAC = βACVAC şeklinde ifade edilirler
Alçak frekans (ses frekansı) yükselteçlerinde: βDC = βAC olarak alını

Giriş ve çıkış dirençleri de DC ve AC 'de aynı özelliklere sahiptir

NOT:

Şekil 412 ve Şekil 413 'te verilmiş olan devreler deney ve bilgi edinme devreleri
olduğu için, anlatım kolaylığı bakımından iki besleme kaynağı kullanılmıştır Uygulamada ise tek besleme kaynağı kullanılır

TRANSİSTÖRÜN ÇALIŞMA KARARLILIĞININ ETKİLEYEN FAKTÖRLER

Bir transistöre kararlı bir çalışma yaptırabilmek için, öncelikle karakteristik değerlerine uygun bir devre düzeni kurmak gerekir Bunu içinde, daha önceden de belirtilmiş olduğu gibi, katalog değerlerine ve karakteristik eğrilerinde verilen bilgilere uyulmalıdır

Transistörün kararlı çalışmasını etkileyen faktörler:

Sıcaklık

Aşırı ısınan transistörün çalışma dengesi bozulur, gücü düşer Daha da çok ısınırsa yanar Isınan transistörlerde elektron sayısı anormal artacaktır Bu artış nedeniylede belirli giriş değerleri için alınması gereken çıkış değerleri
değişirBuda kararlı çalışmayı önler

Daha çok ısınma halinde ise kristal yapı bozulur Bu durumda transistörün yanmasına neden olur Isınma transistörün kendi çalışmasından kaynaklandığı gibi, sıcak bir ortamda bulunmasından dolayı da olabilir

Frekans

Her transistör, her frekansta çalışmaz Bu konuda ine katalog bilgilere bakmak gerekir

Örneğin:
NPN transistörler, PNP transistörlere göre yüksek frekanslarda çalışmaya daha uygundur Nedeni de NPN transistörlerde elektrik yükü taşıyıcıları ELEKTRONLAR dırPNP transistörlerde ise taşıyıcılar pozitif elektrik yükleridir Elektronlar, pozitif elektrik yüklerine göre çok daha hızlı ve serbest hareket edebildiklerinden, yüksek frekanslar için NPN transistörler daha uygundur

Limitsel Karakteristik Değerleri

Her transistörün ayrı çalışma değerleri vardır Bu çalışma değerlerinden
bazılarının kesinlikle aşılmaması gerekir Bunara, "Limitsel Karakteristik" denir Limitsel Karakteristik Değerleri Şöyle Sıralanır:
 Maksimum kollektör gerilimi
 Maksimum kollektör akımı
 Maksimum dayanma gücü
 Maksimum kollektör - beyz jonksiyon sıcaklığı
 Maksimum çalışma (kesim) frekansı

Limitsel değerler gerek birbirlerine, gerekse de giriş değerlerine bağlıdır Yukarıda
sıralanan maksimum değerlerin ne olmasının gerektiği transistör kataloglarından ve karakteristik eğrilerinden saptanır

Polarma Yönü

Polarma gerilimini uygularken, ters polarma bağlantısı yapmamaya özellikle
dikkat edilmelidir Böyle bir durumda, transistör çalışmayacağı gibi, normalden fazla uygulanacak olan ters polarma gerilimleri jonksiyon diyotlarının delinmesine, yani kristal yapının bozulmasına neden olacaktır

Aşırı Toz ve Kirlenme

Transistörlerin toza karşı ve özelliklede metalik işlemlerin yapıldığı ortamlarda çok
iyi korunması gerekir Aşırı toz ve kirlenme elektrotlar arası yalıtkanlığı zayıflatacağından kaçak akımların artmasına neden olacaktır Bu da transistörün kararlı çalışmasını engelleyecektir Eğer metal ve karbon (kömür) tozlarıyla karışık bir tozlanma varsa, transistör elektrotlarının kısa devre olma ihtimalide mevcuttur

Tozlu ortamda çalıştırılması zorunlu olan transistörlerin ve bütün elektronik devrelerin toza karşı iyi korunmaları ve zaman zaman devrenin enerjisi kesilmek suretiyle, yumuşak bir fırça ve aspiratör tozların temizlenmesi gerekir

Tozların temizlenmesi sırasında, elektrik süpürgesiyle üfleyerek temizlik kesinlikle yapılmamalıdır Zira bu durumda yapışkan tozlar daha da çok yapışıp kirliliği arttıracağı gibi, buradan kalkan tozlar diğer cihaz ve devrelere konacağından başka devrelerinde tozlanmasına neden olacaktır

Nem

Transistörler ve bütün elektronik devreler, neme karşıda çok iyi korunmalıdır Gerek su buharı, gerekse de bazı yağ ve boya buharları, doğrudan kendileri elektrotlar arasında kısa devre yapabileceği gibi, tozlarında yapışıp yoğunlaşmasına neden olacağından, cihazların kararlı çalışmasını engelleyecektir

Sarsıntı

Sarsıntılı ortamda kullanılan cihazlarda, daima bağlantıların kopması ihtimali vardır Aşırı sarsıntı iç gerilmeleri de arttıracağından kristal yapının bozulması da
mümkündür

Sarsıntılı ortamlarda çalıştırılacak cihazlara üreticiler tarafından özel sarsıntı testi uygulanır Bu gibi çalıştırmalarda, üreticisinden sarsıntı testleri hakkında bilgi almak gerekir

Elektriksel ve Magnetik Alan Etkisi

Gerek elektriksel alan, gerekse de magnetik alan serbest elektronların artmasına
ve onların yönlerinin sapmasına neden olur Bu da kararlı çalışmayı önler Bu gibi ortamlarda kullanılacak cihazlar faraday kafesiyle ve anti magnetik koruyucularla korunmalıdır

Işın Etkisi

Röntgen ışınları, Lazer ve benzeri çok yüksek frekanslı ışınlarda kararlı çalışmayı
etkiler Bu gibi yerlerde kullanılacak cihazlarda özel koruma altına alınmalıdır

Kötü Lehim (Soğuk Lehim)

Transistörün ve bütün elektronik devre elemanlarının çok ustaca lehimlenmesi
gerekir Soğuk lehim olduğu taktirde, dışarıdan bakıldığında lehimliymiş gibi görünmesine rağmen, elektriksel iletimin iyi olmamasına neden olacağından bütün bir sistemin kararlı çalışmasını engelleyecektir

Bu tür arızaların bulunması da çok zordur Ayrıca aşırı ısıtılarak lehim yapılması
da devre elemanlarını bozar

Belirli bir lehim pratiği olmayanların, transistör ve benzeri elektronik devre elemanlarının lehimini yapmaması gerekir

ÇALIŞMA NOKTASININ STABİLİZE EDİLMESİ

Stabilize etmek ne demektir?

Stabilize 'nin tam Türkçe karşılığı "kararlı çalışma" dır

Transistörün çalışma noktasının stabilize edilmesi:

Transistörün girişine ve çıkışına uygulanan polarma gerilimi ve akımının çalışma
süresince aynı kalması için gerekli önlemlerin alınmasıdır
Daha kısa bir söylemle, "transistörün kararlı çalışmasının sağlanmasıdır" Her transistörün bir yük doğrusu ve Q çalışma noktası vardır

Örneğin:
Emiteri ortak bir yükselteçte, giriş polarma gerilimi ve akımı, belirli bir VBE ve IB, çıkış
polarma gerilimi ve akımı, VCE ve IC olsun

Bu değerler yük doğrusu üzerinde belirli bir Q noktasını gösterir Bu nokta çalışma noktasıdır
Çalışma sırasında Q noktasının değişmemesi yani stabil olması istenir

Stabil çalışmayı zorlaştıran iki etken vardır:

1) Isınan transistörün IC kollektör akımının artması
2) Bir devredeki transistör yerine başka bir transistörün kullanılması halinde, akım kazancı farklı olursa devre aynı devre olduğu halde, çıkış akımı değişeceğinden stabilite bozulacaktır

Isınınca, Ic akımının anormal artmasını önlemek için:



Örnek olarak;

Şekil 14 'te emiteri ortak bir yükselteç verilmiştir
Ic akımı artınca, Rc direnci üzerindeki gerilim düşümü artacağından, B noktasındaki gerilim küçülecektir
Dolayısıyla IB akımı küçülür
Ic=βIB bağıntısından, Ic akımı küçülecek ve denge sağlanacaktır

TRANSİSTÖRLERİN KATALOG BİLGİLERİ

Bir transistör hakkında bilgi edinmek gerektiğinde üzerindeki ve katalogdaki bilgilerden yararlanılır

Daha geniş bilgi içinde, üretici firmadan yayınlanan tanıtım kitabına bakılır

TRANSİSTÖR ÜZERİNDEKİ HARF VE RAKAMALARIN OKUNMASI

Transistör üzerinde genellikle şu bilgiler bulunur:

 Üretici firmanın adı ve sembolü,
 Kod numarası: (2N 2100 vb) Transistör bu numara ile tanıtılır
 Ayak bağlantıları (E,B,C) veya işareti
 Küçük transistörlerin genellikle kollektör veya emiter tarafında bir nokta veya tırnak bulunur

KATALOG KULLANIMI VE KARŞILIKLARIN BULUNMASI

Transistörü tanıtıcı bir yayında veya katalogda küçük değişikliklerle şu bilgiler
bulunur:

Kod no: AD 159, 2N 2100 gibi,
Tipi: NPN veya PNP Türü: Si veya Ge, Akım kazancı: β(hFE)
Maksimum kollektör akımı: (Icm) Maksimum dayanma gücü: (Pcm)
Maksimum Kollektör - Emiter gerilimi: VCEm veya VCm Maksimum Kollektör - Beyz gerilimi: VCBm veyaVCm Maksimum Emiter - Beyz gerilimi: VEBm
Maksimum çalışma (kesim) Frekansı: fm
Maksimum Jonksiyon sıcaklığı: Tjm

Yerine göre, bu bilgilere ek olarak şunlarda verilir

Beyz açık iken Kollektör - Emiter arası kaçak akımı: ICE
Emiter açık iken Kollektör - Beyaz arası kaçak akımı: ICB - ICO Termistörün karşılıkları
Cinsi: Sesa, alaşım, yayılım transistörü gibi vs