transistörün temel denklemi;
IE=IC + IB
Burada beyz akımı olan IB, IC ve IE akımlarına göre çok küçük olmaktadır. Bunun sebebi de beyz bölgesinin çok ince olmasından kaynaklanmaktadır.
Bir transistör; üç bacağı olduğu için üç ayrı tür ve özellikte bağlantıya sahiptir. Bu bağlantılar;
1- Ortak Beyzli devre (Common Base).
2- Ortak Emitörlü devre (Common Emmitter).
3- Ortak Kollektörlü devre (Common Collector).
Bir devre hangi özellikte olması gerekiyorsa içindeki transistörlerin de bağlantısı ona göre seçilmektedir.
Buradaki anlatımlarım BJT transistörün tamamen DC (Doğru Akım) davranışları olacaktır. Halbuki bir devrede hem AC hem de DC olabilir. Fakat AC de zaman zaman farklı davranışlar (özellikle bobin ve kondansatör gibi) olur. Bu gibi durumları yeri geldiği zaman açıklamaya çalışacağım.
Ortak Beyzli Devre
İlk önce devredeki akımları inceleyelim. Kollektör akımı, emitör içerisinden gelen elektronların oluşturduğu akım ile (INC), kollektör beyz bağlantısından geçen azınlık taşıyıcılarının oluşturduğu ters doyum akımı (ICO) toplamlarına eşittir.
IC=INC + ICO
Geçen yazımdan da hatırlanacağı üzere emitörden gelen elektronların tamamı kollektöre gitmemekte, bir kısmı beyze gitmektedir. Yani emitör akımı;
IE= INC / a
Olarak yazılabilir. Bu formülden de görüldüğü gibi IE akımı INC akımından mutlaka daha büyüktür. a (alfa) değeri daima birden küçük olup tipik değeri 0,98 ile 0,9995 arasındadır. a değeri aynı zamanda AKIM KAZANCI (Forward Current Transfer Ratio) olarak bilinir. Akım kazancını;
a =(IC – ICO)/IE buradan IC eşitliği olarak yazacak olursak;
IC= a x IE + ICO
ICO akımı çok küçük olduğu için pratikte pek önemsenmez ve hesaplama formüllerinde pek sık kullanılmaz. O zaman yukarıdaki formül;
IC=a x IE olur.
Bir transistörün akım kazancı tarifi olarak, DC çıkış gerilimi sabit tutularak, çıkış akımının giriş akımına oranı olarak belirtilir. Buna göre ortak beyzli devrede akım kazancı;
VCE sabit olmak üzere adc=hFB=IC/IE olur.
Ortak beyzli devrelerin genel özellikleri;
Güç kazancı iyi
Gerilim kazancı iyi
Akım kazancı 1 den küçük
Giriş empedansı çok az, yaklaşık 20ohm – 50ohm
Çıkış empedansı çok yüksek, 1Mohm – 2Mohm
Giriş ve çıkış arasında faz farkı yok.
Ortak beyzli devreler özelliklerinden de anlaşılacağı gibi giriş empedansı düşük, çıkış empedansı yüksek devrelerde kullanılır. Bir örnek vermek gerekirse; Bilindiği gibi antenlerin enpedansları düşük olur. Bu nedenle tunerlerin anten giriş devresi olarak kullanılmaktadır.
Ortak Emitörlü Devre
Ortak Emitörlü devrede DC KISA DEVRE AKIM KAZANCI ß (Beta) olarak adlandırılır.
ß=a / (1 – a)
ICO akımı çok küçük olduğu için göz ardı edilirse;
IC=ß x IB olur.
Yani, ortak emitörlü devrede DC giriş akımı IB, DC çıkış akımı IC değeridir. Bu durumda DC akım kazancı;
VCE sabit kalmak üzere ßdc=hFE=IC/IB dir.
IB değeri IC değerinden çok küçük olduğu için ß değeri büyük olur. Pratikte ß, 5 ile 500 arasında olabilir. ß değeri küçük olan transistörler genellikle güç transistörleri olup, yüksek ß değerine sahip transistörler küçük transistörlerdir. ß değeri yada hFE değeri kataloglarda kolayca görülebilir.
Ortak emitörlü devrelerin genel özellikleri;
Güç kazancı çok yüksek
Gerilim kazancı iyi
Akım kazancı iyi
Giriş empedansı 1Kohm – 2Kohm
Çıkış empedansı 50Kohm dan küçük
Giriş ve çıkış arasında faz farkı var.
Ortak emitörlü devreler yaygın biçimde ön yükselteç devresi olarak kullanılır.
Ortak Kollektörlü Devre
Ortak Kollektölü devrede DC giriş akımı IB, DC çıkış akımı IE dir. Buna göre DC akım kazancı;
hFC=(ß + 1)
VCE sabit olmak üzere hFC=IE / IB olur.
Ortak kollektörlü devrelerin özellikleri;
Güç kazanci iyi
Gerilim kazancı 1 den küçük
Akım kazancı iyi
Giriş empedansı yüksek, örneğin 300Kohm
Çıkış empedansı çok küçük, 2ohm – 300ohm
Giriş ve çıkış arasında faz farkı yok.
Ortak kollektörlü devreler bağlandıkları devreleri yüklemezler. Çıkışları ise düşük empedanslı olduğu için çoğunlukla güç yükselteci, regülatör çıkış katı ve tampon devreler olarak yaygın olarak kullanılmaktadır.
Yukarıdaki anlatımların tamamını NPN transistörler için yaptım. PNP transistörlerde aynı formüller geçerli olup sadece akım işaretlerinin önüne ( – eksi) işareti gelir.