ORTAK EMİTERLİ DEVRE

Şekil 5.10`da, PNP ve NPN transistörleri için en sık rastlanılan transistörler devreleri gösterilmiştir. Emiterin hem giriş hem de çıkış uçlarında ortak kullanılmasıyla oluşan devrelere, ortak emiterli devre denir. (Bu durumda hem beyz hemde kollektör uçları emiteri ortak olarak kullanır).

Şekil 5.10`da da görüldüğü gibi devrenin tipini belirtmek üzere potansiyellerde, ikinci indis olarak E (emiter) harfi kullanılmıştır. Transistör devre tipinin değişmesine rağmen, daha önce ortak beyzli devre için geliştirilen akım denklemleri ortak emiterli devre için de geçerlidir.

ortak-emiterli-devre-npn-pnp

Şekil 5.10 : Ortak emiterli devre için kullanılan işaret ve semboller (a) PNP transistör (b) NPN transistör

Giriş akımının (IB) değer aralığı için, çıkış akımının (IC) çıkış gerilimine göre grafiği ortak emiterli devrenin çıkış karakteristiğini oluşturmaktadır. Giriş karakteristiği ise, çıkış geriliminin (VCE) değer aralığı için, giriş akımının (IB) giriş gerilimine (VBE) göre bir grafiğidir.

Şekil 5.11`daki karakteristiğe dikkat edilirse, IC mA düzeyinde olmasına karşın IB mA`ler düzeyindedir. Ayrıca IB eğrilerinin, ortak beyzli devrelerde elde edilen IE eğrileri kadar yatay olmadığına da dikkat edilmelidir. Bu olgu kollektör-emiter geriliminin, kollektör akımının büyüklüğünü etkilediğini gösterir.

ortak-emiterli-devre-npn-pnp-2

Şekil 5.11 : Ortak emiterli NPN transistörünün karakterisrikleri (a) Kollektör karakteristikleri (b) Beyz karakteristikleri

Ortak emiterli devrenin iletimde olduğu bölge, eksenin en büyük doğrusallığa sahip parçası; yani IB eğrilerinin hemen hemen düz ve eşit aralıkta olduğu bölgedir. Şekil 5.11a`da bu bölge VCE doyma noktasındaki düşey kesik çizginin sağında ve IB = 0 eğrisinin üstünde kalan bölümdür. VCE doyma noktasının solundaki bölgeye doyma bölgesi denir. Iletim bölgesinde kollektör jonksiyonu ters öngerilimlli olmasına karşılık, emiter jonksiyonu ileri öngerilimlidir. Ortak emiterli devrenin iletim bölgesi, gerilim akım veya güç yükseltmede kullanılabilir.

Daha önce tartışılan IB = 0 durumunu ele alır ve bu değeri denklem (5.8)`de yerine koyarsak;

formul-121 (5.9)

olarak tespit edilir.

a = 0.996 için,

formul-122

formul-123

bu da, IB = 0 eğrisinin yatay gerilim ekseninden düşey doğruda sapmasını açıklamaktadır. İlerde kullanmak üzere denklem (5.9) ile tanımlanan kollektör akımı, denklem (5.10)`daki gibi gösterilecektir.

formul-124————(5.10)

Yeni tanımlanan bu akımı çevreleyen koşullar, buna ilişkin referans yönü ile birlikte Şekil 5.12`de verilmiştir.

transistor-iceo
Şekil 5.12 : ICEO`a ilişkin devre koşulları

ICEO`nun büyüklüğü silisyum malzemelerde germanyum malzemelerde olandan çok daha düşüktür. Benzer anma değerlerine sahip transistörlerde tipik ICEO değeri, silisyumda birkaç mA`ken, germanyumda birkaç yüz mA olabilmektedir.

Transistör bir bilgisayarın mantık devrelerinde anahtar olarak kullanıldığında, kesim ve doyum bölgesi olmak üzere iki önemli çalışma noktasına sahip olmaktadır. Kesim durumu, seçilen VCE gerilimi için ideal olarak IC = 0 ile belirlenmiş olmalıdır. ICEO, silisyum malzemelerde tipik olarak düşük olduğu için, anahtarlama amacına yönelik kesim, yalnızca silisyum transistörlerde IC = ICBO veya IB = 0`da gerçekleşmektedir. Germanyum transistörlerde ise anahtarlama amacına yönelik kesim, ICEO = ICEO = ICO koşulları altında tanımlı olmaktadır. Bu koşul, germanyum transistörlerde, normalde ileri öngerilimli beyz-emiter jonksiyonunu, gerilim değerinin onda biri-ikisi kadar ters öngerilimleyerek elde edilebilir.

Örnek 5.2

Şekil 5.11`daki karakteristikleri kullanarak;

(a) VBE = 800mV ve VCE = 10V`a karşılık gelen IC değerini bulunuz.
(b) IC = 4mA ve IB = 40mA`e karşılık gelen VBE ve VCE değerlerini bulunuz.

Çözüm :

(a) Giriş karakteristiğinde, VBE = 800mV ile VCE = 10V`un kesiştiği noktadan IB = 50mA gibi bir değer bulunur.

Çıkış karakteristiğinde ise, IB = 50mA ve VCE = 10V`un kesiştiği noktadan, IC = 5.1mA değerinde bir akım elde edilir.

(b) Çıkış karakteristiğinde, IC = 4mA ve IB = 40mA`in kesiştiği noktadan, VCE = 6.2V değerinde bir gerilim bulunur.

Giriş karakteristiğinde ise, IB = 40mA ve VCE = 6.2V`un kesiştiği noktadan, VBE = 770 mV değerinde bir gerilim elde edilir.

Daha önce bahsedildiği gibi alfa (a) sembolü, ortak beyzli devrenin ileri akım transfer oranı için kullanılmıştı. Ortak emiterli devrede, sabit bir kollektör-emiter geriliminde (VCE) kollektör akımındaki küçük bir değişikliğe karşı beyz akımındaki değişikliğin oranı beta (b) sembolü ile gösterilir ve genelde ortak emiter ileri yönde akım yükseltme faktörü adını alır. b`nın değeri,

————(5.11)

formülüyle verilir. Beta (b) değeri, yaklaşık olarak şu formülden de bulunabilir:

————(5.12)

Burada IC ve IB, doğrusal bölgedeki (yani, ortak emiter karakteristiğinin yatay beyz akımı çizgilerinin paralel ve eşit aralıklı olmaya en yakın oldukları yerde) belirli bir çalışma noktasının kollektör ve beyz akımlarıdır. Denklem (5.12) ile belirlenen değere DC değer (IC ve IB sabit veya DC değerler olduğu için), Denklem (5.11) ile bulunan değere de AC veya dinamik değer denmektedir. Tipik değerleri 20 ile 100 arasında değişmektedir. Denklem (5.1), (5.4) ve (5.12) üzerinde aşağıdaki işlemleri yaparsak:

transistor-hesaplamalari-formuller

Örnek 5.3

(a) Şekil 5.11`daki karakteristikte VCE =10V ve IC = 3mA çalışma noktasındaki DC beta (b) değerini bulunuz.

(b) Bu çalışma noktasıyla ilgili a değerini bulunuz.

(c) VCE =10V`a karşılık gelen ICEO değerini bulunuz.

(d) (a) şıkkından elde edilen bDC değerini kullanarak yaklaşık ICBO değerini hesaplayınız.

Çözüm :

(a) VCE =10V, IC = 3mA ve IB = 25mA`in kesişme noktasında,

transistor-hesaplamalari-formuller-2

Ortak emiterli devredeki giriş karakteristikleri, ortak beyzli devrenin karakteristiklerine çok benzemektedir (Şekil 5.11). Her iki durumda da giriş akımındaki artış, ileri öngerilim potansiyelinin artması sonucu beyz-emiter jjonksiyonunu geçen çoğunluk taşıyıcılarının artışından kaynaklanmaktadır. Ayrıca çıkış gerilimindeki değişmelerin (ortak emiterli devre için VCE ve ortak beyzli devre için VCB) karakteristiklerde büyük kaymalara yol açmadığına dikkat edilmelidir. Aslında, genelde karşılaşılan DC gerilim düzeylerinde, çıkış uç gerilimindeki değişmeler nedeniyle beyz-emiter geriliminde meydana gelen değişimler, yaklaşık olarak ihmal edilebilir. Burada ortalama bir değer kullanılacak olursa, kollektör-emiter devresi için Şekil 5.13`deki eğri elde edilir.

Silisyum diyot karakteristikleriyle olan benzerliklere dikkat edilmelidir. Yarıiletken diyot tanımından da hatırlanacağı gibi DC analizinde Şekil 5.13`deki eğri, Şekil5.14`deki eğriyle gösterilmişti. Bu nedenle bir transistör yapısının beyz-emiter gerilimi, DC analizde silisyum için VBE = 0.7V ve germanyum için de 0.3V olarak kabul edilebilir. Eğer uygun polariteyle 0.7V öngerilimi (silisyum transistörler için) sağlayacak yeterli gerilim yoksa, transistör aktif bölgede olamaz. Ortak beyzli devrenin benzer giriş karakteristikleri olduğundan, DC analizinde karakteristiğin iletim bölgesinde öngerilimlenen bir BJT`nin beyz-emiter geriliminin VT olduğu sonucu çıkarılabilir. Ayrıca kollektör-beyz devresinin çıkış karakteristiğinde IC = IB olduğu daha önce gösterilmişti. Kollektör-emiter devresinde IC = bIB`dir ve b çalışma koşullarıyla belirlenir.

vce-transistor

Şekil 5.13 : VCE`nin ihmal edilmesi halinde Şekil 5.11`in yeniden çizilmesi

dc-analiz

Şekil 5.14 : DC analiz için Şekil 5.13`ün yaklaşıklık yöntemiyle yeniden çizilmesi

Uygulanan DC potansiyelleri için uygun polariteyi belirlemek üzere yapılması gereken ilk işlem, önce Şekil 5.15`de bir NPN transistörü için gösterildiği gibi, IE yönünü sembol üzeerindeki ok yönü ile eşleştirmektir. IE = IB + IC olduğundan hem IB hem de IC şekildeki gibi gösterilmelidir. Bundan sonra gerekli tek şey, VBE ve VCE kaynaklarını, IB ve IC akımlarını gösterilen yönde itecek şekilde yerleştirmektir (Şekil 5.15). Bir PNP transistöründe ise, tüm akımlar ve dolayısıyla da tüm kaynaklar ters çevrilecektir.

ortak-emiterli-npn

Şekil 5.15 : Ortak emiterli bir NPN transistörünün uygun öngerilimlenmesinin belirlenmesi

Benzer Yazılar

YAZAR : Admin

Elektronik Mühendisi X-Işınlı Görüntüleme Sistemleri Test Kontrol ve Kalibrasyon Uzmanı (Sağ.Bak.)

BU YAZIYI DA İNCELEDİNİZ Mİ ?

Emiteri Ortak Yükselteç (EOB)

Emiteri ortak yükselteç en çok kullanılan yükselteç türüdür. Transistör uygulamasının %90-95 ‘inde kullanılır. Özellikle ses …

Bir cevap yazın