TA2CCS Şahin Küliğ E-Mail: ta2ccs@antrak.org.tr
Uzunca bir süre diyotları dilimize doladık. Bana
kalsa uzun süre daha diyot konusunda yazmak isterdim ama geçici
süre diyot konusuna ara verdim. Ama sırası geldikçe geriye
dönük hevesimi alma hakkımı saklı tutacağımı buradan beyan
ediyorum. Birazda !! transistörleri anlatmak istiyorum;
Transistör sözcüğü tek başına kullanıldığı zaman; üç bacaklı,
bacaklarına emitör, kollektör ve beyz denilen elemandır
dersek pek doğru söylemiş sayılmayız.... Biraz doğru
söylemiş oluruz. Evet, transistör bir devre elemanıdır. Bazı
durumlarda 2, 3 yada 4 bacaklı olabilir. Bacakları farklı
isimler alabilir. Kesin olan bir şey ise transistörün yapısına
göre akım yada gerilim kazancı sağlayan, başka bir değişle
YÜKSELTME işi yapan bir devre elemanıdır. Transistörler aynı
zamanda katı-hal "solid-state" devre elemanlarıdır.
Transistör yapımlarında silisyum, germanyum yada uygun
karışımlar kullanılmaktadır. Transitör bir grubun genel
adıdır. Bu grup içinde BJT, FET, MOSFET.....vardır.
İlk olarak BJT (Bipolar Junction
Transistor) konusunu anlatacağım. Neden Bipolar "çift
kutuplu" denmektedir? Çünkü BJT içinde hem çoğunluk
taşıyıcılar hem de azınlık taşıyıcıları görev yaptığı için.
Neden junction "yüzey birleşimli". Buradaki "yüzeyi" ben koydum.
Sebebi ise transistör ilk icat edildiğinde yarı iletken maddeler
bir nokta olarak birbirlerine değermiş. Bu nedenle onlara "Nokta
Değmeli Transistör" denirmiş. Artık transistörler bir tost
görüntüsünde olup yarı iletkenler birbirlerine yüzey olarak
yapışık şekilde üretilmektedir.
İki tip BJT transistör vardır. Birisi NPN,
diğeri PNP transistör. Bunları şekilleri ve sembolleri aşağıda
görülmektedir.
Birinci şekilde de görüldüğü gibi NPN transistör,
N, P ve N tipi yarı iletkenlerden oluşmuştur. Daha kalın
olan N maddesi kollektör ( Collector ), kollektöre göre daha
ince olan N maddesi emitör ( Emitter ) ve çok
ince olan " yaklaşık 0,002mm" P maddesi ise beyz
(Base) olarak adlandırılır. PNP transistör ise daha kalın
olan P maddesi kollektör ( Collector ), kollektöre göre daha
ince olan P maddesi emitör ( Emitter ) ve çok ince olan " yaklaşık
0,002mm" N maddesi ise beyz (Base) den oluşur.
Buradaki C,B ve E harflerinin anlamları ise
C TOPLAYICI, B
TABAN ve E YAYICI dır.
Transistör İçindeki Hareketler.
BJT transistörün çalışmasını taşıyıcının 1;
püskürtülmesi (injection), 2; sürüklenmesi (diffusion)
birleşme ve 3; toplanması (collection) olarak kısaca
anlatabiliriz. Aşağıda NPN bir BJT transistörün içinde oluşan
akımlar ve nasıl oluştuğunu gösteren şekle bakalım.
E-B bağlantısı VEE bataryası ile doğru
bayaslanmıştır. C-B bağlantısı ile VCC
bataryası ile ters bayaslanmıştır.
1; Püskürtülme NPN transistör içinde Elektronlar, emitör
bölgesi içinde Çoğunluk taşıyıcılarıdır. E-B bölgesine uygulanan
doğru bayas ile, (Emitor N tipi madde, buraya
VEE bataryasının negatig ucu bağlanmış, Beyz P
tipi madde ve buraya da VEE bataryasının
pozitif ucu bağlanmış.) elektronlar VEE bataryasının
negatif ucundan emitöre girerek beyze doğru püskürtülürler.
Emitörden beyz bölgesine püskürtülen elektronlar, emitör akımını
oluşturur ve IE olarak adlandırılır.
2; Sürüklenme Beyz bölgesin giren elektronlar burada azınlık
taşıyıcısı oldukları için hareketleri bir sürüklenmedir. Beyz
bölgesi çok ince olduğundan, emitörden beyze doğru
püskürtülen elektronların ancak bir kısmı buradaki boşluklarla
birleşir. Her boşluk-elektron birleşmesinden dolayı yeni bir
boşluk oluşur. Böylece az miktarda elektron beyz bölgesinden
VEE bataryasının pozitif terminaline gider. Bu
elektron akışı IB beyz akımını oluşturur.
Beyz bölgesinin çok dar olduğunu, bu nedenle çok az
boşluk-elektron birleşimi (recombination) oluştuğunu ve bu
nedenle de beyz akımının çok küçük değerde olduğunu az
önce söylemiştim. Bu akım aynı zamanda kollektor kesim akımı
( Collector Cut-Off current) ICO olarak da
adlandırılır.
3; Toplanma Beyz bölgesinde boşluk-elektron birleşmesi
yapamayan oldukça çok sayıdaki elektron beyz içinde pozitif
biaslı kollektöre doğru sürüklenerek çekilirler. N tipi
kollektör ters biaslı olduğu için buradaki elektronlar
VCC bataryasının pozitif ucu tarafından
çekilmiş ve kollektör içinde bolca boşluk oluşmuştur. İşte beyzden
gelen elektronlar kollektördeki bu boşluklarla birleşir. Her
birleşme sunucu açığa bir elektron çıkar. Bu elektronlarda
kollektör terminaline bağlı VCC bataryasının pozitif
ucu tarafından çekilerek toplanır. Beyz içinde sürüklenen
elektronların kollektör tarafından çekilebilmesi için
VCC geriliminin, VEE geriliminden
daha büyük olması yada başka bir değişle kollektör deki
pozitif gerilim değerinin beyz deki pozitif gerilim değerinden
daha büyük olması gereklidir. (VCC > VEE)
Bu şekilde oluşan akıma Kollektör Akımı,
IC denir.
Şimdi aklınıza şöyle bir sonuç gelebilir. Eğer VEE
gerilimini yeteri kadar büyütürsem beyz bölgesindeki
elektronların hepsi beyze bağlı VEE
bataryasının pozitif ucu tarafından çekilir ve kollektöre hiç
elektron gitmez ve IC akımı oluşmaz. Yada
başka bir değişle VEE bataryasının değerini değiştirerek
IC akımını değiştiririm, yani beyz emitöre göre daha
pozitif olduğunda IC akımı azalır, beyz
emitöre göre daha az pozitif olduğunda IC akımı
artar. Bu doğrumudur? Eğer beyz maddesi en az emitör kadar
kalın olursa doğrudur. Gerçekte beyz o kadar incedir
ki; E-B arasına uygulanan gerilim, yani beyzde ki pozitiflik
emitör tarafından çok yoğun elektron gelmesini sağlar. Fakat
beyz çok ince olduğu için üzerinde az miktarda
elektron-boşluk birleşmesi olur. IB akımını bu
elektron-boşluk birleşmesi sağladığı için her zaman
IB beyz akımı IC kollektör akımından az
olacaktır. Yani buradaki püf noktası beyzin emitör
ve kollektöre göre çok ince olmasıdır.
PNP transistör içindeki olayları çok kısa olarak açıklamak
yeterli olacaktır. PNP transistör içinde çoğunluk taşıyıcısı
BOŞLUKLAR dır. Bağlanan bataryaların kutupları ters, akım yönleri
de ters dir. Yani NPN bir transistörde beyz emitöre göre
pozitif, kollektöre göre negatif, kollektör ise hem base hem
de emitöre göre pozitif olur. Akım yönleri ise kollektörden
içeri doğru, beyz den içeri doğru ve emitörden dışarı
doğrudur. PNP bir transistör de beyz emitöre göre negatif,
kollektöre göre pozitif, kollektör ise hem base hem de emitöre
göre daha negatif olur. Akım yönleri ise kollektörden dışarı
doğru, beyz den dışarı doğru ve emitörden içeri doğrudur.
Yukarıdaki paragrafta söylediğimi bir formül olarak yazarsak;
IE=IC+IB ,
Olup transistör üzerinden geçen akımın denklemidir.
Hatırlanması gereken yada unutulmaması gereken
bir noktada, dikkat edilirse E-B bağlantısı bir diyot gibi.
Yani PN birleşimi. Şimdi bir hatırlama yapalım. Bir PN
birleşimden akım geçebilmesi için eşik voltajının aşılması gerekir.
Bu voltaj değeri silisyum için yaklaşık 0,6V, germanyum
için yaklaşık 0.2 volt dur. Transistörden akım geçirilebilmesi
için beyz-emitör voltajının aşılması gereklidir.
Önümüzdeki ay transistörlerin çeşitli
bağlantılarını incelemeye devam edeceğiz.
Kendinize iyi bakın.
|