TEMEL ELEKTRONİK

TRANSİSTÖRLER

TRANSİSTÖR

Jonksiyon transistörü N tipi ve P tipi yarı iletken maddeden yapılmış iki jonksiyondan oluşmaktadır ve bipolar transistör olarak adlandırılır. Bu transistörler üç bağlantıya sahiptir. Bunlar emiter, beyz ve kollektördür.

JONKSİYON TRANSİSTÖRÜN POLARMALANDIRILMASI

TRANSİSTÖR

 

TRANSİSTÖRTRANSİSTÖR

 

Emiter-Beyz jonksiyonu doğru yönde polarmalandırılır. Kollektör-Beyz ters yönde polarmalandırılır. Ortadaki şekilde iki jonksiyon iki diyot olarak gösterilmiştir. Tabiki bu şekilde bir transistör yapılamaz ancak doğru polarmanın ve ters polarmanın anlaşılmasına yardımcı olur.

Doğru polarmada Anod gerilimi katod gerilimine nazaran daha pozitiftir. Ters polarmada ise anod gerilimi katod gerilimine nazaran daha negatifdir. En alttaki şekilde bir batarya kullanmak suretiyle jonksiyonların doğru bir şekilde polarmalandırılamsı görülmektedir. Şunu da unutmamak gerekir ki Beyz-emiter jonksiyon gerilimi doğru polarmada iken silisyum için 0.6V, germanyum için 0.3V’dur.

TRANSİSTÖRÜN ÇALIŞMASI

 

TRANSİSTÖR

Doğru polarma altındaki Beyz-Emiter jonksiyonu, emiterde bulunan elektronların beyze doğru çekilmesine neden olur. Beyze varan elektronların çoğu daha pozitif olan kollektörün etkisi altına girer ve kollektör tarafından çekilirler. (Şekildeki akış yönü elektron akış yönüdür.) Bu durum sol taraftaki şekilde gösterilmektedir. Burada beyz akımının ve kollektör akımının toplamı emiter akımını vermektedir.

Kollektör akımının emiter akımına oranı a akım kazancını verir ve her zaman 1’den küçüktür ve 1’e çok yakındır.

Kollektör akımının beyz akımına oranı ise b akım kazancını verir ve oldukca yüksek değerlidir. Bundan dolayı çok küçük bir beyz akımının akması çok daha büyük kollektör akımına neden olur. Yani küçük beyz akımı büyük kollektör akımını kontrol eder.

Ayrıca Beyz-emiter doğru polarmasında 0.6V’luk bir gerilim düşümü vardır. (germanyum için 0.3V)

TRANSİSTÖRÜN ANAHTAR OLARAK KULLANILMASI

TRANSİSTÖR

Anahtar açıldığında transistörde hiçbir beyz akımı akmayacaktır. Buna bağlı olarak kollektör akımıda akmayacaktır. Yani transistör kesimdedir.

Anahtar kapandığında beyz akımının akması kollektör akımının akmasına neden olacaktır. Bu da transistörü doyuma götürecektir. Doyumda ki transistörün VCE gerilimi 0V kabul edilirse batarya gerilimi lamba üzerine düşecektir.

A, B VE C SINIFI POLARMALANDIRMA

TRANSİSTÖR

A SINIFI B SINIFI C SINIFI

A sınıfı polarma da beyz akımının tamamı boyunca kollektör akımı akacak şekilde polarma yapılır. Beyz akımının artmasıyla ve azalmasıyla kollektör akımıda artar ve azalır.

B sınıfı polarmada beyz akımı 0 noktasındadır. Bu durumda hiçbir kollektör akımı akmaz ve transistör kesimdedir. Kollektör akımı polarma noktasının birazcık arttırılmasıyla akabilir.

C sınıfı polarmada polarma noktası kesim bölgesinin altında seçilir. Kollektör akımı, polarma noktası epeyce yukarıda seçildiği zaman akabilir.

BİR TRANSİSTÖRÜN POLARMALANDIRILMASI

TRANSİSTÖR

Beta değeri 100’den fazla olan genel amaçlı bir transistör seçtiğimizde; kollektör akımına kendimiz karar verebiliriz. Beyz gerilimi yaklaşık olarak kaynak geriliminin 1/3’ü olmalıdır. Gerilim bölücü dirençlere doğru akan akım kollektör akımının 1/10’u kadardır. Buradan R1 ve R2 değerlerini hesaplayabiliriz. VB değerini bulduktan sonra VE gerilimini bulmak kolay olacaktır. Çünkü VE değeri VB değerinden yaklaşık 0.6V daha düşük olacaktır. R4 direnç değeride, üzerine düşen VE gerilimi belli, içinden geçen kollektör akımı da belli olduğuna göre, kolaylıkla bulunabilir. Kondansatörlerin değerleride uygulamaya bağlıdır. Ortak kollektör ve ortak beyz bağlantılarına ait kondansatörler farklı değerlerde bağlanırlar.

KÜÇÜK SİNYAL YÜKSELTECİ

TRANSİSTÖR

İki transistör tipi (PNP, NPN) zıt güç kaynağı polarmasına sahiptir. Aynı şekilde kondansatörlerin polariteside terstir. Eğer transistörler aynı karakteristik özellikte olurlarsa, o zaman her iki devredeki direnç değerleri aynı olurdu.

R1 ve R2 dirençleri beyz polarmasını sağlıyor. R3 direnci kollektör yük direnci, R4 emiter kararlılık direnci C3 kondansatörü dekuplaj kondansatörü C1 ve C2 kondansatörleri AC sinyale geçiş kolaylığı sağlayan ancak DC’ye ise tıkaç görevi üstlenen elemanlardır.

EMİTER DİRENCİNİN KARARLILIĞA ETKİSİ

TRANSİSTÖR

R1 ve R2 dirençleri A sınıfı çalışmada düzgün bir kollektör akımı elde etmek için kullanılır. R4 direnci emiter kararlılık direncidir. Kollektör akımı aktığı zaman bu transistörün ısınmasına yol açar. Bu etki beyz akımını arttırır. Bunun sonucunda kollektör akımı artar. Kollektör akımında ki bu artış sıcaklığın daha fazla artmasına ve dolayısıyla Ib akımını ve Ic akımının tekrar artmasına neden olur. Transistörün bu davranışına ısı kaybı denir ve transistörü bozar.

Eğer biz emiter-beyz jonksiyonunu bir sağ tarafda gösterilen şekil gibi bir diyod olarak gösterirsek, Beyz (anod) geriliminin R1 ve R2 dirençleri ile sabitlendiğini görebiliriz. Eğer kollektör akımı artacak olursa R4 direnci üzerindeki gerilim artacaktır. Bu emiteri (katodu) daha pozitif yapacaktır. Bunun neticesinde jonksiyon diyodu üzerine düşen gerilim azalacaktır. Bu gerilimin azalması demek beyz akımının azalması demektir. Ib akımının azalmasıyla artış eyiliminde olan kollektör akımıda azalacaktır. Bundan dolayı devrenin ısı kaybına karşılık kararlılığı sağlanmış olacaktır.

Bununla birlikte beyze AC sinyal uygulanırsa kolllektördeki akım değişimi emiter direnci üzerinde bir gerilim değişimine neden olacaktır. Bu voltaj beyz voltajını takip edecektir. Bu şu anlama gelirki beyz-emiter (anod/katod) gerilimi emitere göre beyz değişimi yerine, sabit kalacaktır. Bunu sabitlemek için emiter toprağa bağlanır ve AC sinyalleri şaseye dekuplaj etmesi için bir kondansatör bağlanır. Bunun neticesinde beyz-emiter akımı daha da artacaktır ve kollektör akımıda buna bağlaı olarak artacaktır. Ve kazanç daha yüksek olacaktır.

YÜK DİRENCİ

TRANSİSTÖR

R1 ve R2 dirençleri A sınıfı çalışmada polarma dirençleridir. Bu dirençler kollektör akımının sabit bir şekilde akmasını sağlar. R3 direnci ise yük direncidir. C1 kondansatörüne verilen sinyale baktığımızda ilk yarım saykıl pozitifdir ve transistörün beyz polarmasını arttırır. Bu artış beyz akımını arttırır bununla birlikte yük içerisinden geçen kollektör akımını da arttırır. Bundan dolayı yük direnci üzerindeki gerilimin artması, kollektör voltajının toprağa göre azalmasına neden olur. Bu durumda beyz voltajı artarken kollektör voltajı düşer.

İkinci yarım saykılda giriş sinyali negatifdir. Buda beyz polarmasının azalması demektir. Bu hem beyz akımını hemde kollektör akımını azaltır. Bu durumda azalan kollektör akımının etkisiyle yük direnci üzerindeki gerilimde düşer ve kollektör deki gerilim artar. Yani beyz voltajı azalırken kollektör voltajı artar. Kollektör ile beyz noktalarındaki gerilim birbirinin tersidir. Kısaca şunu da diyebiliriz ki transistör giriş sinyalini yükselttiği kadar aynı zamanda tersler.

TİPİK DEVRE VOLTAJLARI

TRANSİSTÖR

Beyz gerilimi Vb, 9K ve 1K lık voltaj bölücü dirençler ile belirlenir. Bu gerilim yaklaşık 1V’tur (Ib akımının etkisi ihmal edildiği zaman). Emiter gerilimi Ve = Vb – 0.6 = 0.4V’tur. Emiter akımı Ie = Ve / Re = 0.0008 A’dir. 5K’lık yük direnci üzerindeki gerilim ise 5000 x 0.0008 = 4 V’dur. Daha sonra kollektör gerilimi de 10V – 4V = 6V’dur. Transistörün harcadığı güç ise üzerindeki gerilim ile içinden geçen akımın çarpğılmasıyla bulunur. Bu da 5.6V x 0.00008A = 0.00448 W olarak belirlenir.

KASKAT YÜKSELTEÇ

TRANSİSTÖR

Eğer bir yükselteç katının kazancı yeterli değilse, o zaman bir başka kat veya katlar şekilde görüldüğü gibi bağlanabilir. Eğer her bir katın kazancı 50 ise bu durumda toplam kazanç 50x50 = 2500 olacaktır. Eğer Tr1 transistörün giriş sinyalinin genliği 1mV ise, bu durumda Tr2 transistörünün çıkışı 1mVx2500 = 2500mV = 2.5V’tur. Eğer kazanç çok fazla olursa devre kararlı olmayabilir ve çıkış sinyali kırpılabilir.

AKORTLU YÜKSELTEÇ

TRANSİSTÖR

Bu devrede yük direnci yerine C4 ve L1 elemanlarından oluşmuş akort devresi koyulmuştur. Rezonans da iken akort devresi en yüksek empedansdadır. Diğer frekanslarda düşük empedanslıdır. Bu yüzden giriş sinyalleri sadece rezonansda iken yükseltilecektir. Akortlu yükselteç radyo frekans sinyalleri ile çalıştığından kondansatörler ses frekanslı devrelerde kullanılanlardan daha küçük seçilir.

ORTAK EMİTERLİ YÜKSELTEÇ

TRANSİSTÖR

Bazen bu bağlantıya emiteri şaseli bağlantı da denir. Çünkü emiter kondansatörü, AC frekanslarda emiteri toprağa bağlar. Emiterin toprağa bağlanmasından dolayı hem giriş hemde çıkış emitere bağlıdır.

Akım kazancı Ic/Ib’dir ve oldukca fazla olabilir, genellikle 50 diyebiliriz. Gerilim kazancı yine yüksektir, genellikle 250 civarındadır. Giriş empedansı orta seviyede örneğin 5KW gibi. Çıkış empedansı yine orta seviyededir, örneğin 20KW gibi.www.diyot.net

Çıkış sinyali giriş sinyaline göre terslenmiştir. Giriş ile çıkış arasında 180 derece C faz farkı vardır. Bu bağlantının çoğu uygulaması, gerilim yükselteci olarak kullanılmasıdır.

ORTAK BEYZ BAĞLANTILI YÜKSELTEÇ

TRANSİSTÖR

C3 kondansatörü beyzi ac sinyallerde toprağa bağlar. Bundan dolayı hem giriş hemde çıkış beyze bağlanır (Ortak beyz bağlantılı yükselteç). Akım kazancı her zaman 1’den azdır ve Ic/Ie’dir. Gerilim kazancı yüksektir. Çünkü kazanç ifadesi Rc/re dir. (Yaklaşık olarak giriş ve çıkış akımları birbirine eşittir.) Genellikle 250 civarındadır. Giriş empedansı çok düşüktür. Genellikle 20W civarındadır. Çıkış empedansı yüksektir. Örneğin 1MW gibi.

Çıkış sinyali giriş sinyaline göre terslenmez. Bu devre genellikle düşük empedanslı bir çıkışa sahip bir devreyi yüksek empedanslı giriş empedansına sahip bir devreye empedans uygunluğunu sağlaması için kullanılır. Bu devre genellikle video frekanslı (VHF) yerlerde kullanılır.

ORTAK KOLLEKTÖR BAĞLANTILI YÜKSELTEÇ

TRANSİSTÖR

Güç kaynağının pozitif tarafı AC frekanslarda C3 kondansatörü tarafından sıfır seviyesine çekilir. Hem girişte hem de çıkış da kollektör ortaktır. Çıkış emiter gerilimi beyz geriliminin değerine çok yakın olduğu için yani giriş gerilimini izlediği için bu bağlantının diğer bir ismi de emiter izleyicili bağlantıdır.

Akım kazancı Ie/Ib dir, tipik olarak 50 civarında. Gerilim kazancı, dekuplaj kondansatörü olmadığı için her zaman 1 den küçüktür ve yaklaşık olarak 1 alınabilir. Çıkış empedansı çok düşüktür ve 20W civarındadır. Giriş empedansı çok yüksektir. Tipik değer olarak 500KW’dur. Giriş sinyali ile çıkış sinyali arasında faz terslemesi yoktur. Yani giriş sinyali ile çıkış ile aynı fazlıdır.

Bu devre genellikle yüksek empedanslı çıkışı olan bir devreyi, düşük empedanslı girişe sahip bir başka devreye empedans uygunluğu sağlaması için kullanılır. Ayrıca bu devre çeşitli yüksek empedanslı yükleri sürmek için de kullanılır.

FAZ BÖLÜCÜ DEVRE

TRANSİSTÖR

Faz bölücü devre bir girişe iki de çıkışa sahiptir. Bu iki çıkış birbirlerine göre ters fazlıdır. Yani bir tarafa pozitif yönde artarken diğeri de negatif yönde artmaktadır. Birinci devrede faz bölücü devre bir transformatör ile yapılmıştır. İkinci şekilde ise kollektörden alınan çıkış sinyali giriş ile 180 derece faz farklıdır. Emiterdeki çıkış ise girişi izlemektedir. Faz kelimesi zaman kaymasını göstermektedir. Aslında bu devrede faz değişikli yoktur. Sadece sinyal terslemesi vardır.

A SINIFI GÜÇ YÜKSELTECİ

TRANSİSTÖR

Transistör, kollektör akımının her zaman aktığı polarma olan A sınıfı polarma ile polarmalandırılır. Kollektör akımı artabilir veya azalabilir. Giriş sinyali doğru yönde kollektör akımının değişmesine neden olur. Transformatörün primerindeki bu değişiklik transformatörün sekonderinde görünür. Devredeki transformatör transistörün çıkışı empedansı ile hoparlör arasında empedans uygunlaştırma işlemi yapar. Bu devrenin dezavantajı giriş sinyali olmadığı halde kollektör akımı yüksektir. Bu bakımdan B sınıfı çalışan push-pull yükselteç daha etkilidir.

B SINIFI ÇALIŞAN PUSH-PULL YÜKSELTEÇ

TR2 ve TR3 transistörleri devrede giriş sinyali olmadığında iletimde olamayan B sınıfı bir polarmaya sahiptir. TR1 ve T1 elemanları faz bölücü devreyi oluşturmaktadır. T1 transformatörünün sekonderindeki gerilimler birbirlerine göre ters polarmalıdır.

Sekonderinde tam bir alternans varsa TR2 transistörü alternansın sadece pozitif yarım saykılında iletime geçer. Diğer negatif yarım saykılında TR3 transistörü iletime geçer.

TR2 iletimde iken akım, T2’nin primerinin üst tarafından aşağıya doğru akar, TR3 iletime geçtiği zaman T2’nin primerinin alt tarafından akacaktır. Her iki yarım saykılda T2 transformatörünün sekonderinde birleştirilir ve giriş sinyilinin yükseltilmiş hali olan tam bir saykıl elde edilmiş olur.

TRANSİSTÖR

R1 ve R2 dirençleri geçiş distorsiyonunu önlemek için küçük bir doğru polarma uygular. Bu distorsiyon, emiter-beyz arasındaki lineer olmayan karakteristik den kaynaklanmaktadır.

Bu devrenin avantajı giriş sinyal yokken çıkışdan akım akmmasıdır ve dolayısıyla veriminin çok yüksek olmasıdır.

KOMLEMENTARY PUSH-PULL YÜKSELTEÇ BLOĞU I

TRANSİSTÖR

Transistör ters bağlandığı zaman bazen o devrenin davranışını anlamak güçleşir. Şekil A’da transistörün beyz voltajı pozitif yönde artarkan kollektör geriliminin pozitiflik seviyesi azalmaktadır. Şekil B’de ise beyz gerilimi negatif yönde artarken kollektör geriliminin negatifliği azalmaktadır. Şekil C’ de ise beyz gerilimi pozitif yönde artarken kollektör geriliminin pozitiflik seviyesi azalacaktır. Şekil D’de ise beyz voltajı negatif yönde artarken kollektör gerilimi pozitif yönde artacaktır

KOMLEMENTARY PUSH-PULL YÜKSELTEÇ BLOĞU II

Tr2 ve Tr3 transistörleri birbirinin tamamlayıcısıdır (komplementary). Onlar aynı karateristiğe sahiptir fakat biri NPN diğeri de PNP transistördür. NPN transistörde kollektör emitere göre daha pozitif, PNP transistörde emiter kollektöre gör3e daha pozitif bir polarmaya sahiptir. Bundan dolayı her iki transistörde doğru polarmaya sahiptir. R3 ve R4 dirençlerinin arasındaki gerilim güç kaynağı geriliminin yarısına sahiptir.

TRANSİSTÖR

R2 direnci bir tel ile kısa devre edilirse, R1 Vcc geriliminin yarısı üzerine düşecek şekilde ayarlanırsa, bu durumda Tr1 ve Tr2 transistörlerinin beyzi aynı polarmayı alacaktır ve B sınıfı çalışacaklar ve her ikiside yalıtımda olacaktır.www.diyot.net

Çıkış katının beyz sinyallerine baktığımızda, ilk yarım saykılda sinyalin genlik seviyesi negatif yöndeartmaktadır. NPN transistör ters polarma altındadır ve PNP transistör artan bir doğru polarma altındadır. Bunun anlamı şudur ki NPN transistör kesimde PNP transistör iletimdedir.

Sonraki yarım saykılda sinyal pozitif yönde artmaktadır. Bu saykıl boyunca NPN transistör iletimde PNP transistör ise kesimdedir. Bu durumda ilk yarım saykılda NPN transistör iletimde PNP transistör kesimdedir ve akım C1 kondansatörünü şarj ederek hoparlör içerisinden akar. İkinci saykılda NPN transistör iletimde, PNP transistör kesimdedir ve akım diğer yönden C1 kondansatörünün deşarj ederek hoparlör içerisinden akar. R2 direnci eklendiği zaman her iki transistöre küçük bir doğru polarma verilmiş olur bu polarma da geçiş distorsiyonunu önler.

DİREK KUPLAJLI YÜKSELTEÇ

TRANSİSTÖR

PNP transitör ile NPN transistör doğru bir şekilde polarmalandırma yapmak için birbirlerine göre ters durmaktadır.www.diyot.net

Bu devre AC sinyalleri yükselttiği gibi DC sinyalleride yükseltmektedir. Çünkü bloklar arasında hiçbir kondansatör kuplajı kullanılmamıştır. Bu devre ayrıca çok düşük frekanslı sinyalleride yükseltebilmektedir. Çünkü devrede karşı yönde etki edecek hiçbir kapasitif reaktans yoktur. Bununla birlikte eğer sıcaklık değişirse bu ilk transistörün DC sürüklenmesine neden olacaktır. O zaman bu değişimler ikinci transistör sayesinde yükseltilecek ve devrenin normal çalışması değişecektir. Bu istenmeyen durum bazı kararlılık sağlayan formlar sayesinde önlenir.

DARLİNGTON ÇİFTİ

TRANSİSTÖR

Tr1 transistörünün emiter akımı Tr2 tarnsistörünün beyz akımıdır. Tr1 transistörünün beyzindeki ufak bir değişiklik emiterinde yaklaşık 100 katlık bir değişikliğe neden olacaktır. Tr2 transistörünün beyzindeki bir değişiklik emiterinde yine aynı etkiyi bırakacaktır. Bundan dolayı toplam değişiklik 100x100 = 10000 olacaktır. Bu devre bazen süper alfa çifti olarak da bilinir. Bu yüzden genellikle çıkış katlarında güç yükselteci olarak kullanılır. Buradaki her iki transistörde aynı paket içine yerleştirilir.

TRANSİSTÖR ARIZALARINI BULMA

BEYZ POLARMA DİRENCİ (R1) AÇIK DEVRE

TRANSİSTÖR

R1 direncinin açık devre olmasıyla beyz gerilimi yoktur. Yani beyz polarması ve beyz akımı yoktur. Transistör çalışmayacaktır. Kollektör akımı akmayacaktır ve R3 direnci üzerine gerilim düşmeyecektir. Bu durumda kollektör gerilimi (Vc) Vcc gerilimine eşit olacaktır ve 9V’tur. R4 direnci içinden hiçbir akım geçmediği için üzerine gerilim düşmeyecektir.

BEYZ POLARMA DİRENCİ (R2) AÇIK DEVRE

TRANSİSTÖR

Böyle bir devrede gerilim bölme olayı olmaz ve tüm 9V’luk gerilim R1 direnci aracılığıyla beyz’e uygulanır. Bu yüksek beyz akımının akmasına neden olur. Dolayısıyla daha yüksek kollektör akımına neden olur. Böylece R3 direnci üzerine çok daha yüksek gerilim düşecektir ve kollektör gerilimide aksine azalacaktır. Bu durum emiter direnci üzerine düşen gerilimi artıracaktır.

KOLLEKTÖR YÜK DİRENCİ AÇIK DEVRE

TRANSİSTÖR

Beyz doğru polarma aldığı için beyz akımı akar. Ancak beyz akımı normalden daha yüksek akacaktır. Çünkü bütün emiter akımı beyzden geçecektir. Kollektörden hiçbir akım akmayacaktır. R1 içinden daha büyük akım geçiği için üzerinde de daha yüksek gerilim düşecektir ve beyz voltajı düşecektir. Emiter gerilimi herzaman beyz geriliminden 0.6V düşük olacağından dolayı burdaki gerilim değeri 0.1V olacaktır. Biz normalde kollektör gerilimini 0V olarak bekleriz ancak beyz kollektör arasında olan joksiyondan dolayı beyz geriliminden 0.6V düşük değer okunur.

EMİTER DİRENCİ AÇIK DEVRE

TRANSİSTÖR

Burada hiçbir beyz ve kollektör akımı olmayabilir. R1 direnci üzerinden normalden daha düşük bir akım geçtiği için burada daha düşük bir gerilim düşüme meydana gelir. Ve beyz gerilimi normalin üzerinde görünür. R3 direnci içinden akım geçmediği için üzerine düşen gerilim yoktur. Her iki ucundaki gerilim aynıdır ve kollektör gerilimi kaynak gerilimine eşittir (9V). Normalde R4 direnci üzerine gerilim düşeceğini düşünmeyiz ancak emiter ile şase arasına bir voltmetre bağlandığında metre içinden bir akım geçer.

EMİTER KONDANSATÖRÜ KISA DEVRE

TRANSİSTÖR

Emiter şaseye bağlanır ve emiter-beyz doğru polarma gerilimi artar. Bu durumda beyz ve kollektör akımları artar. R1 direnci üzerinden daha büyük bir akaım geçer ve direnç üzerine daha büyük bir gerilim düşümü meydana gelir ve buda daha düşük bir beyz gerilimi demektir. Kollektör akımı yüksek olduğundan R3 üzerinde daha büyük bir gerilim düşümü olacaktır. Kollektör gerilimi normalden daha düşük olur. Emiter gerilimi 0 olacaktır. Eğer kondansatör açık devre olursa DC gerilimler normal değerinde olurlar. Ancak kazanç oldukca düşük olacaktır.