TRANSİSTÖR

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. Transistör bir grubun genel adıdır. Bu grup içinde BJT, FET, MOSFET…..vardır.

 

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

E YAYICI’dır.

TRANSİSTÖR İÇERİSİNDEKİ HAREKETLER

BJT transistörün çalışmasını taşıyıcının:

1- püskürtülmesi (injection)
2- sürüklenmesi (diffusion) birleşme
3- toplanması (collection)

olarak kısaca anlatabiliriz. Aşağıda NPN bir BJT transistörün içinde oluşan akımlar ve nasıl oluştuğunu gösteren şekle bakalım.

Büyük resim için tıklayınız.

E-B bağlantısı Vee bataryası ile doğru bağlanmıştır. C-B bağlantısı ile Vcc bataryası ile ters bağlanmıştır.

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 negatif 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 bölgesine 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 sonucu 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. Ya da başka bir değişle Vee bataryasının değerini değiştirerek Ic akımı değiştiririm, yani beyz emitöre göre daha pozitif olduğunda Ic akımı azalır, beyz emitöre göre daha az pozitif olduğunda Ic akımı artar.

Bu doğru mudur?

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 nokta da, 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 volttur. Transistörden akım geçirilebilmesi için beyz-emitör voltajının aşılması gereklidir.

Bu yazı IEEE-ODTU öğrenci kolunun verdiği bir kaynaktan alınıp düzenlenmiştir