FET Transistörün
Bayaslanması
Bir bayas devresi transistörü (FET, BJT transistör vs) özel
bir durum söz konusu olmadıkça AKTİF BÖLGEDE
çalışmasını sağlamak için tasarlanır.
BJT transistörlerde
bildiğiniz gibi beyz akımı bayas devresinin
hesaplanmasında
önemlidir. Fakat FET transistörlerde Gate
akımı
(IG=0) sıfırdır. FET transistörün aktif bölgede
çalışabilmesi için Gate-Source arası voltaj negatif olur.
Aşağıda bit JFET transistörün self-bayas devresi görülmektedir.
Yukarıdaki devrede IG akımı sıfır olduğu için ID
akımı IG
akımına eşit olacaktır.
ID=IG
RS direnci üzerinden geçen ID akımı burada Source
tarafı
pozitif toprak tarafı negatif olacak şekilde bir voltaj
oluşturur.
IG akımı sıfır olacağı için RG
direnci üzerinden hiç akım
geçmeyecek ve RG direnci
üzerinde bir voltaj düşümü
olmayacaktır. Fakat Gate-Source
arasında RS direnci
üzerinde görülen voltaj
NEGATİF olarak görülecektir. Bu
voltaj JFET transistörün
bayas voltajıdır.
Bu söylediklerimizi formül haline
getirirsek;
Çıkış devresi için;
VDD= ID (RD + RS) +
VDS
Gate – Source arası voltaj, IG=0 oldugu için;
VGS= -ID x RS
ID akımı;
ID= IDSS (1 – (VGS / Vp)2 )
Yukarıdaki formüllerle JFET için Q çalışma noktası kolayca
bulunabilir.
Şimdi JFET transistörün bayaslanmasına ilişkin birkaç örnek
yapalım.
N-Kanal bir JFET için;
IDSS= 4mA
Vp=-5V.
VDD=12V
RD=4,7
Kohm
RS=470 ohm
Olarak verilmiştir.
Q noktasının (ID, VDS) yerini bulunuz.
ID= IDSS (1 – (VGS / Vp)2 )
Formülüne bakacak olursak Vp voltajı VGS voltajına
eşit
olursa ID akımı IDSS akımına eşit
olur. Yani IDSS akımı
verilen –Vp değerindeki doyum
akımıdır. Bizim bulacağımız
ID akım değeri
IDSS akımından daha küçük olmalıdır. Pratik
olarak
VD değeri yaklaşı olarak VDD/2 olmalı ve
VGS değeri
–Vp değerinin yarısı kadar olmalıdır. Buna
göre VGS
değerini –2V olarak seçersek;
ID= 4 (1 – (-2 / -4)2 )
ID= 4 (1 –
0,5)2
ID= 4 (0,5)2
ID=
1mA olarak bulunur.
VDS voltajı;
VDD= ID
(RD + RS) + VDS
VDS=
VDD – (ID (RD + RS))
VDS= 12 – (1 (4,7 + 0,47))
VDS= 12 –
(1 (5,17))
VDS= 12 –5,17
VDS=
6,83V olarak bulunur.
VD voltajı;
VD= VDD –
ID (RD)
VD= 12 – 1 (4.7)
VD= 12 – 4,7
VD= 7,3V olarak
bulunur.
Sonuç olarak; ID=1mA, VDS=6,83V ve
VD=7,3V olarak
bulunur.
Dikkat ederseniz
RG direnci hesaplamalara girmedi. Nedeni,
IG akımının sıfır olmasıdır. Bu direnç çıkışına
bağlanacağı
devrenin çıkış direncini etkilemeyecek büyükte
seçilir.
BJT transistörlerin bayaslanmasında geçerli olan bayas
kararlılığına ait kurallar FET ler için de geçerlidir. Şimdi
üniversal bayas devresine sahip bir JFET devresinin
çözümlemesini yapalım.
Yukarıdaki devrede VDD=20V, RG1=470K,
RG2=150K,
RD=3,3K, IDSS=5mA ve
VGS(off)=-4V verilmiştir. VGS(off)
Vp nin
başka bir adlandırmasıdır. Şimdi transistörün aktif
durumda
çalışması için RS direncimin değerini hesaplayalım.
Yani
ID akımı 2,5mA olsun.
Transistörün VGG voltajı (Gate – toprak arası voltaj)
VGG= VDD RG1 / ( RG1 +
RG2 )
VGG= 20 x 150 / ( 470 + 150 )
VGG=
4,84V olarak bulunur.
Bayas direçlerinin eşdeğerine RG dersek;
RG= RG1RG2 / ( RG1 +
RG2 )
RG= 470 x 150 / ( 470 + 150 )
RG=114K olarak bulunur.
Yukarıdaki eşdeğer devreye dikkatle bakacak olursak;
VGG= VGS + ( ID x RS
)
Olarak yazılabileceğini görebiliriz.
Ayrıca IDSS akımının yani en büyük akımın VGS=0V
da
olduğunu ve ID akımının 0mA değerinin yani
ID nin kesim
değerinin –Vp voltajında olduğunu
biliyoruz. O zaman VGS
değerini Vp/2 olarak
düşünürsek;
VGG= VGS + ( ID x RS
)
RS = (VGG - VGS) /
ID
RS = (4,84 – (-2)) / 2,5
RS = 2,7K
olarak buluruz.
Basit bir kontrol yapalım. Transistörün VGS voltajının
negatif,
transistörden akım geçmesi için –Vp
voltajından küçük olması
gerekmektedir. ID
akımının IDSS akımından küçük olması
gerektiğini ve 2.5 mA olarak önceden tespit etmiştik.
VS=RS x ID
VS=2,7 x
2,5
VS=6,75V
VGG=4,84V idi.
VGG= VGS + (
ID x RS ) formülünü
VGG=
VGS + VS olarak yazabiliriz. Buradan VGS
;
-VGS = VS - VGG
-VGS =
6,75 – 4,84
VGS = -1,91 V olduğu (yaklaşık -2V)
tekrar görülür.
Görüldüğü gibi hesaplamalar gayet basit. Önümüzdeki ay
JFET
transistörlü bir yükselteci detaylı olarak inceleyeceğiz..
2000 yılının bu ilk yazısını bitirirken yeni 1000
yılın
herkes için geçen 1000 yıldan
daha pozitif
geçmesini
diliyorum....