Şimdiye kadar gördüğümüz aktif ve pasif devre elemanları bir girişi bir çıkışı vardı. Transistör ise üç pine sahip, akımla gerilim yükselten bir devre elemanıdır. Bu yazıda bipolar -iki kutuplu bağlantı-transistörleri inceleyeceğiz. Transistörü anlamak için bir diyotu düşünün diyotun anotundan giren akım katotundan çıkacaktır. Bu akımın istediğimiz zaman geçebilmesini ve istediğimiz zaman durdurabileceğimiz üçüncü bir pin ile kontrol edilmesi olarak düşünebiliriz. Üçüncü pine vereceğimiz 0.7v ile iki pin arasında büyük bir akım geçirebiliriz. Girişi ve çıkışı kontrol edilecek iki pin kollektör-toplayıcı ve emiter-yayıcı bu pinler arasındaki akımı açıp kapatacak pin ise beyz-taban olarak adlandırılır.
Bir transistör, üç terminalli yarı iletken bir cihazdır ve terminaller E (Verici), B (Baz) ve C (Toplayıcı)'dır. Transistör, aktif bölge, kesim bölgesi ve doygunluk bölgesi gibi üç farklı bölgede çalışabilir. Kesilen bölgede çalışırken transistörler kapanır ve doygunluk bölgesinde çalışırken açılır. Transistörler, aktif bölgede çalışırken bir amplifikatör olarak çalışır. Bir transistörün bir amplifikatör olarak ana işlevi, çok fazla değişiklik yapmadan giriş sinyalini geliştirmektir.
Transistörleri aç kapa vanalara benzetebiliriz. Vanayı tek hareketle açar tek hareketle kapatırız. Tek hareketten amaç beyz voltajının600mV'u 750mV'a çıkarmaktır. Bu kadar küçük bir akımla kollektör-emiter arasında 100 kat kazanç sağlayabiliriz.
Transistör çoğu yerde bir anahtara benzetirler. Ancak ben onu tamamen vanaya benzetiyorum. Anahtarı açarsınız akım kesilir, kapatırsınız akım geçer. Fakat transistörün beyz voltajı arttıkça, kollektör-emiter akımı artar. Bu nedenle transistörler bir yükselteçtir.
Transistörler yapıldığı yarı iletken maddenin konumlandırmasına göre NPN ve PNP olarak ayrılır. PNP ve NPN transistörün yapısını anlamak için diyotu hatırlayalım. Diyotun anot ucu P (pozitif) ve katot ucu N (negatif) olarak sembolize edilmişti.
Yukarıdaki diyotu düşündüğünüz zaman NPN ve PNP transistörü anlamanız açısından iki diyotun P ucundan birleştirilerek NPN transistör, iki diyotun N ucundan birleştirilerek PNP transistörü anımsanabilir.
NPN ve PNP transistörün çalışma mantığı anlamak amacıyla aşağıdaki devre simülatörlerini inceleyelim.
NPN Transistör
NPN transistörün beyz akımı 250nA iken, kollektör-emiter arasında akım 25uA, yok denilecek kadar az. Beyz akımı3.9mA yükselince kollektör-emiter arasındaki akım 395mA yükseliyor. Yani beyz üzerindeki akım 100 kat yükseltilmektedir.
PNP Transistör
PNP transistörde beyz aşağı yani negatif yönlüdür. Beyz üzerindeki gerilim ne kadar düşerse akım o kadar artacak, ne kadar yükselirse o kadar düşecektir. Beyz gerilimi düştükçe artan artan beyz akımı emiter-kollektör arası akımı da aynı oradan yani 100 katı arttırma işlemini yapacaktır. Buradaki 100 kat falstad simülasyonda ortalama değerdir. Her transistörün yükseltme değeri vardır. Bu hFE değeri olarak adlandırılır. hFE "hibrit parametre ileri akım kazancı, yayıcı" kısaltmasıdır. Yani beyzden verilen akımın yayıcıdan (emiterden) kaç kat kazançla elde edileceğidir.
hFE değerini transistörün datashett-veri sayfasından öğrenebilirsiniz. Örneğin BC547 transistörün özelliklerini veri sayfasından inceleyelim.
BC547'nin NPN, silikon, amplifikatör, genel amaçlı ve küçük sinyal transistörü olduğunu görüyoruz.
Veri sayfasından transistörün sembolü ve pin bağlantılarını öğrenebiliriz. Ayrıca BC546, BC547 ve BC548 NPN transistörler olarak benzer özelliklere sahip olduğunu aynı veri sayfasında verilmiş olmalarından anlıyoruz. O halde aralarındaki fark nedir? Aralarındaki fark gerilim aralıklarıdır. Aşağıda bu gerilim aralıklarını görebilirsiniz.
Veri sayfasındaki tablodan anlaşıldığı gibi BC546 kollektör-emiter gerilimi 65Vdc, kollektör-beyz gerilimi 8Vdc, BC547 kollektör-emiter gerilimi 45Vdc, kollektör-beyz gerilimi 50Vdc ve BC548 kollektör-emiter ve kollektör-beyz gerilimi 30vdc. Bu devremizin gerilim değeri dikkate alınarak üç transistörden birini seçmeliyiz. Emiter-beyz gerilimi her üç transistörde de 6Vdc olup kollektör akımı 100mAdc'dir. Tabloda ilk üç satır aynı zamanda arıza gerilimleridir. Yani bu gerilim sınırlarına yaklaşıldığında bir üst transistör çeşidi seçilmelidir.
Veri sayfasının ikinci sayfasında transistörlerin akım kazançları gösterilmektedir. Farklı kollektör akımlarında elde edilen hFE değerleri verilmiştir. Dikkat ettiyseniz standart ve A, B, C transistörler farklı kazançlar sağlamaktadır.
Şimdi de BC327 transistörünün veri sayfasını inceleyelim. BC327 PNP, genel amaçlı, yükselteç ve küçük sinyal transistörüdür.
Tansistörün sembolü ve bağlantı pinleri yukarıdaki gibidir. Düz ve kıvrık uçlu olmak üzere iki çeşit üretilmektedir.
Arıza gerilimleri CE -45Vdc, CB -50Vdc ve EB -5Vdc'dir. Tabloda üçüncü satır hatalıdır. Collector-Base Voltage yani kollektör emiter gerilimi olacaktı. Kollektör akımı ise -800mAdc'dir. BC328 benzer transistör olup CE gerilimi -30Vdc ve CB gerilimi -25Vdc'dir.
Transistörün DC akım kazançları hFE değerleri min 100 ve max 630'dur. Standart haricinde 16, 25 ve 40 olarak farklı akım kazançlarında transistörün çeşitleri de üretilmekte olduğunu görüyoruz.
Transistör diğer devre elemanlarına göre anlaşılması zor bir devre elemanıdır. Gelecek yazılarda transistörlü devreler ile transistörün çalışma mantığını daha iyi kavramaya çalışacağız.
Yorumlar
Yorum Gönder