Transistörler-543

-Transistörler-
 
Transistörler günümüz teknolojisinin gelişiminde büyük rol oynayan elektronik elemanlardır. Yarıiletken teknolojisine dayalı tüm elemanlarda transistör yapısı esas alınmaktadır. Günümüzde geliştirilen en hızlı mikroişlemcilerin bile kaç milyon transistörden oluştuğu belirtilerek tanımlanmasına zaman zaman ihtiyaç duyulmaktadır.
En basit haliyle P ve N tipi maddeler PNP veya NPN sırasıyla birleştirilerek bir transistör oluşturulabilir. Bu durum Resim-1'de görülmektedir. Burada PNP sırasıyla yanyana getirilen yarıiletken maddelerin oluşturduğu PNP tipi transistörün iç yapısı çizilmiştir. Bir transistör üç uçlu bir elemandır ve bu uçlar emiter, beyz ve kollektör olarak adlandırılır. İlk anda transistöre hiç bit gerilim uygulanmadığını düşünelim. Bu durumda P maddeleri oyuk bakımından, N maddesi de serbest elektron bakımından zengindir. N maddesindeki serbest elektronların bir kısmı iki yanında bulunan P maddelerinin birleşme yüzeylerinde oyukları doldurarak nötr(yüksüz) hale gelirler. Böylece birleşme yüzeyinde ne serbest elektron ne de oyuk kalır. Sonuç olarak diyot yapısında olduğu gibi P ve N maddelerinin birleşme yüzeylerinde gerilim setti oluşmuş olur. Bu durum da Resim-1'de gösterilmiştir. Bu gerilim setleri N maddesindeki yani beyz bölgesindeki elektronların P maddelerine yani emiter ve kollektör bölgelerine geçmelerini ve aynı zamanda emiter ve kollektör bölgelerindeki oyukların da beyz bölgesine geçmelerini engeller. Bundan dolayı da transistörler de ilk anda diyotlar gibi yalıtkan durumdadırlar. Transistörü iletime geçirmek için doğru polarmalandırmak gerekmektedir. Bu duruma ilişkin çizimi de Resim-2'de görebilirsiniz. Resim-2'deki duruma göre önce S1 anahtarının kapatıldığı düşünülürse Vcc bataryasının - kutbu kollektör bölgesindeki + yüklü hareketli oyukları çekerek A1 yönünde bir elektriksel etki yaratır. Bu etki ile aynı zamanda kollektör bölgesindeki gerilim setti de daha da kuvvetlenir. Böylece uygulanan bu polarma ile transistörün yalıtkan durumunu korumaya devam ettiğini görmüş oluyoruz. Transistörü iletime sokabilmek için ise beyz bölgesine polarma uygulamak yani transistörü tetiklemek gerekecektir. Bunu da S2 anahtarını kapatarak yapabiliriz. S2 anahtarını kapattığımızda Vbb bataryasının - kutbu beyz bölgesindeki elektronları emiter tarafına doğru iter, + kutbu da emiter bölgesindeki oyukları da beyz bölgesine doğru iter. Böylece emiter tarafındaki gerilim setti yıkılır ve A2 yönünde bir elektriksel etki oluşur. Bu olayların gerçekleştiği esnada aynı zamanda kapalı durumda olan S1 anahtarından dolayı kollektöre bağlı olan Vcc'nin - kutbu emiterden beyz'e geçmekte olan oyukların büyük bir kısmını çeker. Bunun nedeni beyz tabakasının çok ince olması ve Vcc bataryasının şiddetinin Vbb'den daha büyük olmasıdır. Bu akım sayesinde kollektör bölgesindeki gerilim setti de yıkılmış olur. Tüm bu olaylar sonucunda her iki gerilim settinin de yıkılması ile transistör iletime geçmiş olmaktadır.Sonuç olarak transistör doğru polarmalandırıldığında iletime geçmektedir ve bu olay beyz bölgesine uygulanan sinyal ile sağlanmaktadır. Bu durum transistörün anahtar olarak kullanılmasının örneklenmesidir aynı zamanda da. Buraya kadar bir transistörün genel olarak yapısı üzerinde durduk. Şimdi de transistör elemanının kullanımı ile ilgili bazı bilgiler üzerinde duralım. Transistör yapısal olarak bipolar olarak adlandırılan tiptedir. Aynı zamanda FET ve Mosfet yapısında olan transistörler de bulunmaktadır.Transistörün sembolü ve ayak bağlantısı Resim-3'te görülmektedir. Şekilden de görüldüğü gibi transistörün tipini sembolünde yer alan okun yönü belirlemektedir. Okun yönü içeriye doğru olduğunda PNP, okun yönü dışarıya doğru olduğunda ise NPN tipi transistör olduğu anlaşılmalıdır. Bir transistör genel olarak anahtarlama elemanı yada akım yükseltici olarak görev yapmaktadır. Transistörün anahtarlama elemanı olarak kullanılmasını sağlayan mantığı az önce yapısını anlatırken de açıkladım. Bunu eleman sembolleri ile yani devre olarak da Resim-4'teki gibi gösterebiliriz. Bu devre transistör polarma devresi yada biasing devresi olarak adlandırılır.Transistörün akım yükseltici olarak çalıştırılmasında beyz'e uygulanan küçük sinyal kollektörden yükseltilmiş olarak elde edilir. Bunu sağlayan etkiye de HFE yada transistörün "beta"sı denir ve Ic/Ib'ye eşittir. Buna ait prensip devre şeması da Resim-5'te görülmektedir.Tüm elektronik elemanlarda olduğu gibi transistörlerde de istenmeyen sızıntı akımları oluşur. Bunlar emiter birleşimi sızıntı akımı (Iebo) ve kollektör birleşimi sızıntı akımı (Icbo) olarak adlandırılırlar. Transistörler için kollektör karakteristik eğrileri çıkartılır ve bunlar transistörün akım-gerilim özelliklerini açıklamada kullanılırlar. Çeşitli kataloglarda yer alan bu eğrilere örnek olarak Resim-6'daki şekil gösterilebilir.
 
 
 
Transistörler ile ilgili genel olarak ifade edebileceklerimiz bunlardan oluşuyor. Son olarak söylemek gerekirse bir devrede kullanmak istediğimiz transistörü seçerken katalog bilgileri önemli bir yer oluşturmaktadır. Bu yüzden elektronik elemanları seçerken mutlaka kataloglardan ve buradaki bilgilerden yararlanılır. Kataloglarda yer alan ve transistörün değişik özelliklerini açıklayan bu bilgilere parametre denir. İşte bir transistör seçerken dikkat etmemiz gereken parametreler genel olarak şöyle sayılabilir :

- PN birleşimi voltaj oranları
- Termal direnç
- Taşıyabileceği akım değerleri ve boyutları
- Sızıntı akımları (Icbo ve Iebo)
- Frekans responsu ve anahtarlama zamanları
- Akım kazancı (HFE )
- Parametrelerin ısıya göre değişimi