Ana Sayfa
Antrak Gazetesi
Eski Sayılar
Antrak Ana Sayfası
Yorumlariniz ve Sorularınız için mail adresimiz.


İnternette İlk 
Türk Amatör Telsiz Gazetesi

Temel Elektronik

 

Şahin Küliğ (TA2CCS)
TA2CCS Şahin Küliğ
E-Mail: ta2ccs@antrak.org.tr
 
 

Alan Etkili Transistör (FET)

FET transistörlerin kullanılması için ilk öneriler 1955 li 
yıllara dayanmaktadır. Fakat o zaman ki üretim teknolojileri 
bilim adamlarının kafalarında oluşanları üretime yansıtacak
kadar yeterli değildi. Bu nedenle FET transistörlerin 
yapımları ve kullanımları daha sonralara kaldı. 
FET transistörler iki farklı ana grupta üretilmektedir. 
Bunlardan birincisi JFET (Junction Field Effect Transistör) 
yada kısaca bilinene adı ile FET, ikincisi ise MOSFET (
Metal Oxcide Silicon Field Effect Transistör) yada daha 
az bilinen adı ile IGFET (Isolated Gate Field Effect Transistör).

Transistör yada BJT Transistör iki taşıyıcı grubu ile 
çalışmakta idi. Örneğin NPN bir transitörün emitöründen 
giren elektronlar emitör içinde çoğunluk taşıcısı olmaktadır. 
Sonra P tipi beyz içinden geçerken azınlık taşıyıcısı olmakta,
en son N tipi kollektörden geçerken tekrar çoğunluk 
taşıyıcısı olmaktadır. 

FET içinde ise elektronlar sadece N tipi yada P tipi madde 
içinden geçmektedir. Sadece çoğunluk taşıyıcıları  ile 
çalışmaktadır. Bu nedenle yapısal farklılığı vardır.
Ayrıca en önemli kullanım özelliklerinden biride giriş 
dirençleri çok yüksektir. Bu nedenle bağlandıkları devreleri 
yüklemezler. 
Az gürültü ürettikleri için giriş devreleri için tercih edilirler. 

İki tip FET i ayrı ayrı inceleyelim.

JFET:


 

Anlatımlarımda sadece N kanal JFET i kullanacağım. 
P kanal JFET, N kanal JFET in çalışması ile aynı olup 
beslemelerin polariteleri ile N ve P maddelerin yerleri 
değişmektedir.

Ortadaki N maddesinin bir ucu D (drain – akaç) diğer ucu 
ise S (source – kaynak) olarak adlandırılır. Ortadaki bu 
parça aynı zamanda kanal – channel olarak adlandırılır. 
Kanalın alt üst kısımlarındaki P tipi parçalar birleştirilmiş 
olup G (gate – kapı) olarak adlandırılır. 

Yukarıdaki şekle bakarsanız. VDD kaynağının negatif ucu 
source ucuna, pozitif ucu drain ucuna bağlanmıştır. Bu 
nedenle akacak olan ID akımı drain den source ye doğrudur.
VGG kaynağının eksi ucu P maddesinden yapılmış olan 
gate ye, artı ucu ise source ye bağlanmıştır. Yani gate ve 
kanal ters polarmalanmıştır. Bu sebepten gate akımı 
IG =0 olacaktır.

Şimdi VGG voltajının 0V olduğunu düşünelim. O zaman 
VDD voltajının oluşturduğu akım ID, drainden source ye 
doğru ve maksimum olarak akacaktır. ID akımını sınırlayan
sadece kanalın kesitidir. Bu kesit yada hacim de kadar 
büyük olursa ID akımı da o kadar büyük olarak akacaktır.

Şimdi VGG voltajını biraz pozitif olarak arttıralım. O zaman 
P maddesinden yapılmış gate ile N maddesinden yapılmış 
olan kanal ters polarmalanacaktır. P maddesindeki boşluklar
VGG kaynağından gelen elektronlarla doldurularak gate 
etrafında (p maddesi etrafında) bir yayılma alanı yaratacaktır. 

Gate ile source arasında sadece VGG voltaj kaynağı olduğu
için gate – source arasında sadece VGG nin yaratığı ters
polarizasyon, gate ile drain arasında VGG + VDD kaynağı 
olduğu için source - drain arasındaki ters polarizayson 
VGG + VDD kadar olacaktır. Bu sebepten yayılmanın 
profili source trafında daha az, drain tarafında daha fazla 
olacaktır. Bu yayılma kanalı daralttığı için ID akımı 
azalacaktır. VGG voltajını daha da arttırırsak alan iyice 
yayılarak bütün kanalı kapatır ve ID akımı sıfır olur. ID
akımını sıfır yapan VGG voltajına Pinchoff voltajı Vp denir. 
 


 
 
 

Yukarıdaki şekilde VGS voltajını Vp voltajının biraz altında 
sabit tutalım. VDS voltajını sıfırdan itibaren yavaşça arttıralım.
Bu durumda kanal bir miktar açık olduğu için ID akımı 
sıfırdan itibaren biraz yükselecektir. VDS voltajını 
arttırdığımızda ID akımı da doğrusal olarak artacaktır. Bu 
durum yani ID akımının doğrusal olarak artması VDS
voltajının, VGS ile Vp nin farkına eşit olduğu 
(VDS = VGS – Vp) değere kadar devam eder. VD voltajı 
daha da arttırılırsa  (VDS >= VGS – Vp) kanal genişliği 
VDS voltajına bağlı olarak ve aynı oranda daralır. Yada bu 
kritik değerden sonra kanal direnci VDS voltajı ile aynı 
oranda artar.  Sonuçta VDS voltajı bu kritik değerden sonra
ne kadar arttırılırsa arttırılsın ID akımı sabit kalır ve ID akımı
VGS voltajı ile kontrol edilir. 

Eğer VGS voltajını sıfır yaparsak, VDS voltajı Vp değerine 
kadar yükseltilirse kanal genişliği minimum değerine ulaşır.
Bu durumdaki ID akımına doyum akımı yada IDSS akımı 
denir. IDSS ile ID akımı arasındaki bağıntı:

ID= IDSS (1 – (VGS / Vp)2 )

Bu durum biraz karıştı. Basit bir özet yapalım.

Buradaki birinci bölge SABİT DİRENÇ bölgesi olarak 
tanımlanır. Bu bölgede VDS değeri küçüktür. Bu çalışma 
durumunda KANAL DİRENCİ gate ye uygulanan TERS 
BAYAS voltajı ile kontrol edilir. Bu uygulamalarda JFET 
Voltaj Kontrollü Direnç olarak çalışır. 

İkinci bölge SABİT AKIM bölgesi olarak tanımlanır. Bu 
bölgede VDS değeri büyüktür. ID akımı gate voltajına bağlı
olarak değişir, VDS değerinden bağımsızdır.
Sabit akım bölgesi BJT transistörün CE bağlantısına benzer.
Aralarında tek fark vardır. BJT Transistörde IC akımı IB
AKIMININ fonksiyonudur. JFET Transistörde ID akımı gate
ye uygulanan VOLTAJIN fonsiyonudur.

JFET in ID akımını veren formül;

ID= IDSS (1 – (VGS / Vp)2 )

Olarak vermiştim. Bu formülün sabit akım bölgesi için 
çizimine JFET TRANSFER KARAKTERİSTİĞİ denir. 
Aşağıdaki şekil buna bir örnektir. 

Bu örnekte IDSS akımı 5mA, Vp voltajı –4V olarak çizilmiştir.
Şekildeki transfer eğrisi görüldüğü gibi doğrusal DEĞİLDİR.
Bu nedenle, örneğin VGS giriş voltajı –3V dan –2V a 
getirildiğinde ID akımı yaklaşı 1mA değişir. Fakat 
VGS giriş voltajı –2V dan –1v a getirildiğine ID akımındaki 
değişiklik 2mA olacaktır.

Önümüzdeki ay JFET için bayaslama örnekleri üzerinde 
duracağız.

Görüşmek üzere..