BİPOLAR JONKSİYON TRANSİSTÖRÜ

Bir bipolar yüzey birleşmeli transistör, iki N ve bir P tipi malzeme tabakasından veya iki P ve bir N tipi malzeme tabakasından oluşan üç katmanlı bir elemandır. İlkine NPN transistörü, ikincisine ise PNP transistörü denmektedir. Şekil 1’de PNP ve NPN tipi transistörlerin yapıları görülmektedir. Transistör ayaklarının isimleri Şekil 1’de de görüldüğü gibi emiter (Emitter), kollektör (Collector) ve beyz (Base) olarak adlandırılır. Transistörün tipini (PNP veya NPN) belirtmek için emiter ucu kullanılır. Ok dışarı ise NPN, ok içeri ise PNP tipi transistördür. Yarıiletken sembollerindeki ok aynı zamanda yapıdaki N tipi maddeyi veya akım yönünü gösterir.

transistorler-sembol-ic-yapi
Şekil 1 : PNP ve NPN tipi transistörün yapıları

E : Emiter ucu
K : Kollektör ucu
B : Beyz ucu

IE : Emiter akımı
IC : Kollektör akımı
IB : Beyz akımı

Bipolar (iki kutuplu) transistörün kısaltılması olan BJT terimi; bu üç uçlu eleman için sık sık kullanılmaktadır. İki kutupluluk terimi elektron ve oyukların, zıt polarizasyonlu malzemedeki enjeksiyon işlemine katıldıklarını göstermektedir.

NPN veya PNP transistör yapısında emiter bölgesi yoğun katkılı beyz bölgesi emitere göre çok ince (1/100 gibi) ve az katkılı, kollektör bölgesi ise emitere göre büyük yapılı ve normal katkılı gerçekleştirilir.

BİPOLAR JONKSİYON TRANSİSTÖRÜN ÇALIŞMASI

Transistörün görevini yapabilmesi için uçlarına uygun yön ve değerde DC gerilim verilmesi gerekir. Uygulanan bu DC gerilime “transistörün polarma gerilimi”, işleme de “transistörün polarmalandırılması” denir.

Bir transistörün aktif yükseltme işlemini yapabilmesi için; beyz-emiter arası doğru, beyz-kollektör arası ters polarmalandırılmalıdır. Diğer bir deyişle, eğer transistör PNP tipinde ise beyzi emitere göre negatif, kollektöre göre ise pozitif bir voltaj değerinde olmalıdır. Aynı şekilde NPN trqansistör için ise, beyzi emitere göre pozitif, kollektöre göre ise negatif bir voltaj değerinde olmalıdır. Bu kurala “transistörün aktif çalışma şartı” da denir.

transistor-polarlama

Şekil 2 : (a) PNP tipi transistörün doğru polarmalandırılm (b) NPN tipi transistörün doğru polarmalandırılması

Bu açıklamalardan sonra bir transistörün çalışması, Şekil 2a`daki PNP tipi transistör gözönüne alınarak anlatılacaktır. NPN tipi transistörün çalışması ise, elektron ve oyukların rolleri karşılıklı olarak yer değiştirildiğinde PNP transistör ile aynı olmaktadır.

Şekil 2a`daki PNP transistörü beyz-kollektör öngerilimlemesi olmadan Şekil 3a`da yeniden çizilmiştir. Bu durumda boşaltılmış bölgenin genişliği uygulanan öngerilimleme nedeniyle azalmıştır ve dolayısıyla P tipi malzemeden N tipi malzemeye büyük bir çoğunluk taşıyıcı akışı olacaktır. Şekil 3b`de ise beyz-emiter öngerilimlemesi olmadan Şekil 2a`daki PNP transistörün yeniden çizilmiş hali görülmektedir. Bu durumda çoğunluk taşıyıcılarının akışı sıfırlanıp, yalnızca azınlık taşıyıcı akışı olacaktır.

transistor-ongelimli-jonksiyon

Şekil 3 : (a) PNP transistörün ileri öngelimli jonksiyonu (b) PNP transistörün ters öngelimli jonksiyonu

Şekil 4`de her iki öngerilimleme potansiyeli bir PNP transistörüne uygulanmıştır. Burada görüldüğü gibi, çok sayıda çoğunluk taşıyıcısı, ileri öngerilimli PN jonksiyonunu difüzyon yoluyla aşarak N tipi malzemeye ulaşmaktadır. Bu taşıyıcıların doğrudan IB beyz akımına mı katkıda bulundukları yoksa doğrudan P tipi malzemeye mi geçtikleri sorusu gündeme gelmektedir. Arada kalan N tipi malzeme, çok ince ve iletkenliği düşük olduğu için çok az sayıda taşıyıcı, yüksek dirence sahip bu yolu izleyerek beyz ucuna ulaşacaktır. Tipik olarak mA düzeyindeki beyz akımı, emiter ve kollektör akımlarında görülen mA düzeylerine oranla çok küçüktür.

pnp-transistor-tasiyicilar
Şekil 4 : Bir PNP transistörde çoğunluk ve azınlık taşıyıcılarının akışı

Şekil 4`de gösterildiği gibi, çoğunluk taşıyıcılarının ters öngerilimli jonksiyon üzerinden difüzyon yoluyla kollektörün ucuna bağlı P tipi malzemeye geçeceklerdir. Ters öngerlilimli jonksiyona enjekte edilen çoğunluk taşıyıcılarının N tipi malzemede azınlık taşıyıcısı olarak görünmesi, çoğunluk taşıyıcılarının ters öngerilimli jonksiyon üzerinden kolaylıkla geçmelerini sağlamaktadır.

Şekil 4`deki transistör tek bir düğüm olarak kabul edilerek Kirchhoff akım yasası uygulanırsa;

transistor-formul-hesap-1———— (1)

elde edilir. Ancak kollektör akımı çoğunluk ve azınlık taşıyıcıları olmak üzere iki bileşenden oluşmaktadır. Azınlık akım bileşenine kaçak akım denir ICO sembolüyle gösterilir (emiter ucu açıkken akan IC akımı). Bu nedenle kollektör akımı eşitlik 2 ile belirlenir.

transistor-formul-hesap-2 ————(2)

Genel amaçlı transistörlerde, IC mA düzeyindeyken, ICO µA veya nA düzeyindedir. Ters öngerilimlenmiş diyotlardaki IS akımında olduğu gibi, Ico akımı da sıcaklığa karşı duyarlıdır ve geniş sıcaklık aralıklarına sahip uygulamalar sözkonusu olduğunda dikkatle incelenmelidir. Gerekli önem verilmezse yüksek sıcaklıklarda sistemin kararlığını önemli ölçüde etkileyebilmektedir. Yapım tekniklerinde sağlanan ilerlemelerle Ico düzeyleri, etkilerinin ihmal edilebileceği noktalara kadar düşürülmüştür.

Şekil 2`de NPN ve PNP transistörleri için görülen devre, beyzin hem giriş (emiter) hem de çıkış (kollektör) uçlarında ortak olması nedeniyle ortak beyzli devre olarak anılmaktadır. Ortak beyzli devrede sabit VCB değerleri için IC`deki küçük bir değişmenin deki küçük bir değişime olan oranı ortak beyzli kısa devre yükseltme faktörü olarak tanımlanmakta ve a (alfa) sembolüyle gösterilmektedir.

transistor-formul-hesap-3———— (3)

Tipik a değerleri, 0.90 ile 0.998 arasında değişmektedir. Pratik uygulamaların çoğunda değeri aşağıdaki formülle belirlenebilir:

transistor-formul-hesap-4 ————(4)

Burada IC ve IE sırasıyla, transistör karakteristiği üzerinde bulunan, belli bir noktadaki emiter ve kollektör akım değerleridir.

Denklem (3) ve (4), transistör karakteristikleri veya devre koşullarından a değerini bulmak için kullanılır. Ancak a değeri, sadece Şekil 4`ün P tipi emiter ucundan çıkıp kollektör ucuna ulaşan oyukların (çoğunluk taşıyıcılarının) yüzdesini gösteren bir ölçüdür. Bu nedenle IC akımı aşağıdaki formülle ifade edilebilir.

transistor-formul-hesap-5———— (5)

Benzer Yazılar

YAZAR : Admin

Elektronik Mühendisi / E.Üni. Kalibrasyon Lab. Sorumlusu / Biyomedikal Kalibrasyon Laboratuvarı Sorumlu Müdürü (Sağ.Bak.) / X-Işınlı Görüntüleme Sistemleri Test Kontrol ve Kalibrasyon Uzmanı (Sağ.Bak.) / Ultrason-Doppler Sistemleri Test Kontrol ve Kalibrasyon Uzmanı (Sağ.Bak.) - Hatalı veya kaldırılmasını istediğiniz sayfaları diyot.net@gmail.com bildirin

BU YAZIYI DA İNCELEDİNİZ Mİ ?

BİPOLAR TRANSİSTÖRLER

Bipolar transistörlar iki tiptir NPN ve PNP. Detaylı ” Transistör Nedir ? ” Sayfasını Ziyaret …

Bir cevap yazın