2. TRANSİSTÖRÜN ANAHTARLAMA ELEMANI OLARAK KULLANILMASI

 PNP ve NPN transistörler in anahtarlama elemanı olarak çalıştırılması aşağıa şekil:2 de görülmektedir

 

   Şekil:2 de devrede anahtar  açık iken transistor ün beysine bir gerilim uygulanmadığından emiter-kollektör arası direnç çok büyüktür,kolektörden emitere veya emiter den kolektöre bir akım geçişi olmaz,lamba sönüktür.

     Anahtar kapatıldığında transistor ün beyzine gerilim uygulanır.Bu gerilim transistor ün emiter – kolektör arası direncini düşürür,transistor iletime geçer lamba yanar.

     Böylece küçük bir beyz akımı (birkaç  µA ) transistör dayanma akımına kadar olan yük akımlarına kumanda edilir.

    Elektronik anahtarların mekanik anahtarlara göre bazı üstünlükleri vardır

Bunlar.

  1-Gürültüsüz ve çok hızlı çalışır

  2-Akım yarı iletkenin içinden geçtiğin den ark yapacak parçası (kontakları) yoktur.Bu       nedenle ömrü uzundur.

  3-Boyutları mekanik anahtarlardan küçük olduğunda az yer kaplarlar

    Elektronik anahtarların bu üstünlükleri yanında bazı sakıncaları vardır.

  1-Isıya karşı çok duyarlıdırlar.

  2-Elektronik anahtarlar iletimde olduğunda bile üzerinde azda olsa bir direnç vardır. Dirençi

hiçbir zaman sıfır olmaz.

 

3.TRANSİSTÖRLÜ YÜKSELTEÇLER

       Yükselteç olarak kullanılan transistorler in üç işlemi gerçekleştirilmesinden yararlanılır.

 1-Akım kazancı sağlamak

 2-Gerilim kazancı sağlamak

 3-Güç kazancı sağlamak

    Girişe uygulanan zayıf sinyalleri çıkışta kuvvetlendiren devrelere yükselteç( amplifikatör) denir.

    Mikrofon,radyo,teyp ve antenden gelen zayıf sinyaller,yükselteçler ile hoparlörü çalıştıracak şekilde gerilimleri ve güçleri yükseltir.Yükseltme işlemi transistor ler,entegreler veya ikisinin birlikte kullanılması ile yapılır. Çıkıştaki sinyalin giriş sinyaline oranı yükseltme kazancını belirler.iyi bir yükseltecin kazancı yüksektir ve giriş sinyalini bozmadan yükselir.

    Yükselteçler transistor ün bağlantı şekline göre beyzi ortak montaj,kolektörü ortak ,emiter

 ortak montaj diye üçe ayrılır.

    3.1-Emiteri Ortak yükselteç

Devrede AC giriş sinyali C1 kondansatörü üzerinden transistor ün beysine uygulanmıştır.çıkış sinyali C2 üzerinden kolektörden alınmaktadır.Ucc ile kolektöre res polarma rerilimi uygulanmıştır.

    Emiteri ortak yükselteçler, en çok tercih edilen bağlantı şeklidir.Genellikle zayıf sinyalerin yükseltilmesi istenen yerlerde (mikrofon,video kafası vb.)kullanılır.

    Girişe uygulanan AC sinyalin pozitif ve negatif iki alternansı vardır.Giriş sinyalinin pozitif alternansın da UBE=Ugiriş+UBB olduğundan UBB polarma gerilimi ve buna bağlı olarak da IB beyz akımı akar.Bu durumda Ic kolektör akımı ve IE emiter akımı da artar.Ic nin artması Rc direnci üzindeki gerilim düşümünü arttırır.UCE=UCC-Ic.Rc formülüne göre;Ic.Rc nin artması ile UCE nin pozitifliği artar.Girişte pozitif alternansta verilen sinyal,çıkışta 180 derece faz farkı olarak,negatif alternansta alınır

  Giriş sinyalinin negatif alternansında UBE =Ugiriş-UBB oladuğundan IB beyz akımı azalır.Bu- na bağlı olarak,Ic kolektör akımı ve Ic.Rc gerilim bönüşümü azalır.UCE=UCC-IC.RC formülüne

göre UCE nin pozitifliği artar.Girişte nagatig alternansta verilen sinyal,çıkışta 180 derece faz

farklı olarak,pozitif alternansta genlik bakımından (yani tepeden tepeye değeri büyümüş olarak) alınır. Emiteri ortak yükselteçlerde giriş empedansı en küçük (1kΩ -5 kΩ) çıkış empedansı ise büyüktür(10kΩ -50kΩ) Gerilim kazancı,akım kazancı,akım kazancı,güç kat sayısı yüksektir.Giriş ve çıkış sinyalleri arasında 180 derece faz farkı vardır;yani çıkış sinyali giriş sinyali ile ters fazlıdır. 

Burada bahsetmediğimiz R1ve R2  tehevennin gerilim bölücüsü transistor ü erken iletime sokmak için kulanılmaktadır.Rc ise transistörü aşırı akımlardan korumak için kullanılır.
BEYZİ ORTAK YÜKSELTEÇ

     Girişe uygulanan AC sinyalin pozitif ve negatif iki alternansı vardır.Görüldüğü gibi PNP transistörlerde  kaynak ters çevrilir. Beyzi, ortak yükselteçlerde giriş empedansı çok küçüktütür.(50Ω -500 Ω),çıkış empedansı büyüktür(100kΩ -1,5MΩ ).gerilim kazancı çok

yüksektir.Akım hazancı çok düşüktür.(ά-1).Güç kazancı orta seviyededir.giriş ve çıkış sinyalleri arasında faz farkı yoktur.yani faz tersleme yapmazlar.

 

   Beyzi ortak yükselteçler az kullanılan,az kullanılan yükselteçlerdir.Genellikle empedans uygunlaçtırıcı veya düşük empedanslı devrelerde yüksek gerilim kazancı elde etmek için kullanılır.

 

 

Transistörler

        Küçük bir elektronik aygıttır. Elektronik sinyalleri kuvvetlendirmek için kullanılan, zıt yöndeki bir iletkenlik bölgesiyle ayrılmış, belirli iki iletkenlik bölgesinden oluşan, yarı iletkenden yapılmış bileşen. (Transistör sözcüğü günlük yaşamda çoğunlukla jonksiyonlu transistör ile eş anlamlı olarak kullanılır.)

        Termoiyonik lamba yada kısaca lamba denen elektron tüpünün yerini alan transistörler çok daha küçük, uzun ömürlü ve daha ucuzdur. Transistör, elektronik çağını başlatan en önemli buluştur. Transistör 1948'de geliştirilen ABD'li mühendisler John Bordeen (1908), Walter H. Brattion (1902-1987) ve William B. Shockley (1910-1989) bu buluşları nedeniyle Nobel Fizik ödülünü paylaşmışlardır.

        Transistör silisyum ve germanyum gibi yarıiletken bir maddeden yapılır. Transistörler elektronik sanayisinde, örneğin televizyon alıcılarının, hi-fi ses sistemlerinin, işitme aygıtlarının ve daha önemlisi bilgisayarların yapısında kullanılır. Bugün tekil transistörlerin yerini tümleşik devreler almaktadır. Tümleşik devrelerde chip yada yonga denen çok küçük ve ince yarıiletken madde diliminin üzerinde oluşturulmuş, binlerce transistör ve başka elektronik devre elemanları bulunur.

Transistör nasıl çalışır

        İster bir anahtar, ister bir yükseltici, isterse de bir üreteç işlevi görsün, bütün transistörler elektrik direncinin değişmesine dayalı olarak çalışır. Transistörün collector (toplayıcı), base (taban) ve emiter (yayıcı) olarak üç bağlantısı (katmanı) vardır. Base akımı olamadığında collector ile emiter arasındaki direnç o kadar yüksektir ki bu iki bağlantı arasında hemen hemen hiçbir akım geçemez. Ama base bağlantısında küçük bir akım aktarıldığında collector ile emiter arasındaki dirençte çok büyük azalma olur. Dolayısıyla emiter ile collector arasından akım geçebilir. Böylece transistör küçük bir akımın yardımıyla büyük bir akımı denetleyebilir. Transistör bir anahtar olarak kullanıldığı zaman, base bağlantısına küçük bir akım verildiğinde güçlü bir elektrik akımının devresini tamamlamasına izin verir. Bir yükseltici yada bir üreteç olarak kullanıldığı zaman zayıf bir sinyali güçlendirir. Zayıf sinyal küçük bir elektrik akımı biçiminde base'e uygulanır. Bu, collector'den emiter'e büyük bir akımın geçmesine izin verir. Böylece güçlü bir sinyal üretilmiş olur.

 

 

 

Burada hiç akım yok		Burda hiç akım yok
Burada çok küçük bir akım var		Burada daha büyük bir akım var
Burada küçük bir akım var		Burada daha büyük bir akım var

Bağlantılı (jonksiyonlu) transistörün yapısı

        Bağlantılı transistör, yarıiletken bir monokristalin içinde birbirinden ya bir P bölgesiyle ayrılmış iki N bölgesi (NPN transistör) yada bir N bölgesiyle ayrılmış iki P bölgesi (PNP transistör) oluşturarak elde edilen bileşendir. Bir N bölgesini temel özelliği elektron fazlalığıdır. Buna karşılık P bölgesinde elektron eksikliği vardır. Söz konusu bölgeler belirtildiği gibi birleştirilerek her iki durumda iki bağlantı oluşturulur (Bağlantılı transistör adı buradan kaynaklanır). Bir transistörün aynı türdeki iki bölgesinin her biri bir bağlanım taşır. Bu iki bölgeden biri verici (emiter) öbürü de toplayıcı (collector) dır. Bir bağlanımda ara bölgeye yada transistörün tabanına yerleştirilir. Tabanın (base) kalınlığı çok az olmak koşulu ile sistemin bütünü, bir sinyalin kuvvetlendirilmesi bakımından son derece ilgi çekici özellikler gösterir. Gerçek anlamdaki transistörü oluşturan yarıiletken öğe, içinden transistörün üç bağlanım teli geçtiği, su geçirmez bir kutuya yerleştirilir. Bu kutu plastik yada metaldendir; boyutları ve cinsi dışarı aktarılması gereken ısısal güze bağlıdır. Nitekim yarıiletken maddeden yapılmış bütün bileşenler gibi transistörlerde sıcaklığa karşı duyarlıdır (sıcaklığın çok fazla yükselmesini engellemek gerekir). Bu nedenle transistörün içinden bir akım geçtiği zaman açığa çıkan ısıyı dışarı aktarmak için yeterince büyük yüzeyli bir kutu yapılmalıdır. Bununla birlikte kutuların boyutları yarıiletken maddeden oluşan levhalarınkine oranla çok büyük olsalar bile bütün hacmi çok küçük bir bileşeni oluşturur. İki tür bağlantılı transistörün simgesel gösterimi şekildeki gibidir.

NPN Transistör

PNP Transistör

Bağlantılı (jonkiyonlu) transistörün özellikleri

        Bir transistörün üç bağlantısını, bu öğenin iki farklı elektrik devresinin içine aynı anda konmasını sağlar.

 

 

        Sözgelimi, giriş devresi adı verilen birinci devre, transistörün base ile emiter arasında bulunan parçası boyunca kaplıdır. Buna karşın çıkış devresi denilen ikinci devre transistörün tümünü kaplar. Bağlanımların kutupsallıkları uygun olduğu zaman base ve collector, bir NPN transistör için emiter'e göre pozitif, bir PNP transistör için negatif olmalıdır. Collector'den geçen iC akımının base'den gelen iB akımıyla belirgin bir biçimde orantılı olduğu ve her zaman bu akından büyük olduğu (çoğunlukla 100-200 kat) gözlenir. İC akımını iB akımının yönettiği söylenebilir; birinciye sistemin çıkış akımı ikinciye giriş akımı denir. Transistörün hiçbir akım oluşturmadığını da gözden kaçırmayalım. Transistör çıkış devresi içine yerleştirildiği varsayılan ve açıklığını, iB giriş akımının yöneteceği bir vanaya benzetilebilir.

İşleyiş biçiminin açıklanması

        Bir PN bağlantısı, elektrik akımı tarafından yalnızca, P bölgesinden N bölgesine doğru kat edilebildiğinden, akım bir NPN transistörün collector'ünden emiter'ine doğru geçmemelidir. Gerçekte, iki bağlantı birbirine çok yakın olduğunda özel iletim gösterir. İki bağlantı yeterince büyük bir taban (base) bölgesiyle birbirinden ayrılmışsa yada aynı bir monokristalin içinde oluşmamışlarsa, bu olay tümüyle ortadan kalkar. Base emiter bağlantısından bir akım geçirilerek, tabandaki elektrik yükü taşıyıcılarında bir artma oluşturulur. Demek ki tabanda bir akım geçmesiyle oluşan taşıyıcıların varlığı collector akımın doğuşuna yol açar.

Uygulama alanları

        Transistörün bu özelliğinden kuşkusuz bir sinyalin kuvvetlendirilmesinde yararlanılmıştır. Kuvvetlendirilecek akım, transistörün giriş devresine gönderilir. Kuvvetlenen sinyali çıkış devresi alır. Akımın kuvvetlendikten sonra içinden geçeceği aygıt doğrudan doğruya bu devrenin içine yerleştirilir.

        Giriş akımı, çok küçük gerilimler açığa çıkarsalar bile, çok sayıdaki aygıtlardan sağlanabilir.

        Bir bağlantıdan geçen akımın sabit bir yönü koruması gerektiğinden kuvvetlendirilecek her dalgalı akın (alternatif akım) yeterince şiddetli olan sürekli bir akıma eklenir. Böylece yönü sabit ama, şiddeti değişken olan bir akım elde edilir.

        Çıkış devresi içindeki akım giriş alımından çok daha büyüktür. Böylelikle bu işlemde transistör, temel bir aracı rolü oynar. Gücü gerektiği kadar büyük olan bir üreteç yardımıyla çıkış akımının oluşturulmasını sağlar.

        Bağlantılı transistörler, çeşitli amplifikatör yapımında kullanılır. Bunlar tümleşik (entegre) devre adı verilen sistemlerin gerçekleştirilmesi için hem yarıiletken madde parçacıklarından hem de çeşitli başka bileşim öğelerinden oluşturulabilirler. Boyutların çok küçük olmasına karşın, bu tür devreler onlarca transistör içerebilir.

        Bu tümleşik devre, belirli bir elektronik işlevin gerçekleştirilmesini sağlayabilir. Kuvvetlendirici tümleşik devreyle, her tür elektrik sinyallerin çok büyük oranlarda kuvvetlendirme olanağı vardır (100.000 kat yada daha fazla). Bazı tümleşik devreler gerçek matematik işlemlerinin yapımında da kullanılır. Toplama, çıkarma, çarpma, integrasyon, diferansiyel alma. Bu devrelere matematiksel işlem yükseltici denir. Bunlar çok sayısal ve örneksemeli bilgisayarların ölçü aygıtlarının, radyo (bu durumda yanlış olarak transistörlü radyo denir) ve televizyon alıcılarının içinde yer alırlar.