Transistör İçindeki Hareketler

Güncelleme 15/06/2020

BJT transistörün çalışmasını taşıyıcının
1; püskürtülmesi (injection)
2; sürüklenmesi (diffusion) birleşme
3; toplanması (collection)
olarak kısaca anlatabiliriz. Aşağıda NPN bir BJT transistörün içinde oluşan akımlar ve nasıl oluştuğunu gösteren şekle bakalım.

E-B bağlantısı V_EE bataryası ile doğru bayaslanmıştır. C-B bağlantısı ile V_CC bataryası ile ters bayaslanmıştır.

1; Püskürtülme
NPN transistör içinde Elektronlar, emitör bölgesi içinde Çoğunluk taşıyıcılarıdır. E-B bölgesine uygulanan doğru bayas ile, (Emitor N tipi madde, buraya V_EE bataryasının negatig ucu bağlanmış, Beyz P tipi madde ve buraya da V_EE bataryasının pozitif ucu bağlanmış.) elektronlar V_EE bataryasının negatif ucundan emitöre girerek beyze doğru püskürtülürler. Emitörden beyz bölgesine püskürtülen elektronlar, emitör akımını oluşturur ve I_E olarak adlandırılır.

2; Sürüklenme
Beyz bölgesine giren elektronlar burada azınlık taşıyıcısı oldukları için hareketleri bir sürüklenmedir. Beyz bölgesi çok ince olduğundan, emitörden beyze doğru püskürtülen elektronların ancak bir kısmı buradaki boşluklarla birleşir. Her boşluk-elektron birleşmesinden dolayı yeni bir boşluk oluşur. Böylece az miktarda elektron beyz bölgesinden V_EE bataryasının pozitif terminaline gider. Bu elektron akışı I_B beyz akımını oluşturur.

Beyz bölgesinin çok dar olduğunu, bu nedenle çok az boşluk-elektron birleşimi (recombination) oluştuğunu ve bu nedenle de beyz akımının çok küçük değerde olduğunu az önce söylemiştim. Bu akım aynı zamanda kollektor kesim akımı ( Collector Cut-Off current) I_CO olarak da adlandırılır.

3; Toplanma
Beyz bölgesinde boşluk-elektron birleşmesi yapamayan oldukça çok sayıdaki elektron beyz içinde pozitif biaslı kollektöre doğru sürüklenerek çekilirler. N tipi kollektör ters biaslı olduğu için buradaki elektronlar V_CC bataryasının pozitif ucu tarafından çekilmiş ve kollektör içinde bolca boşluk oluşmuştur. İşte beyzden gelen elektronlar kollektördeki bu boşluklarla birleşir. Her birleşme sonucu açığa bir elektron çıkar. Bu elektronlarda kollektör terminaline bağlı V_CCbataryasının pozitif ucu tarafından çekilerek toplanır. Beyz içinde sürüklenen elektronların kollektör tarafından çekilebilmesi için V_CC geriliminin, V_EE geriliminden daha büyük olması yada başka bir değişle kollektör deki pozitif gerilim değerinin beyz deki pozitif gerilim değerinden daha büyük olması gereklidir. (V_CC > V_EE) Bu şekilde oluşan akıma Kollektör Akımı, I_C denir.

Şimdi aklınıza şöyle bir sonuç gelebilir. Eğer V_EE gerilimini yeteri kadar büyütürsem beyz bölgesindeki elektronların hepsi beyze bağlı V_EE bataryasının pozitif ucu tarafından çekilir ve kollektöre hiç elektron gitmez ve I_C akımı oluşmaz. Yada başka bir değişle V_EE bataryasının değerini değiştirerek I_C akımını değiştiririm, yani beyz emitöre göre daha pozitif olduğunda I_Cakımı azalır, beyz emitöre göre daha az pozitif olduğunda I_C akımı artar. Bu doğrumudur? Eğer beyz maddesi en az emitör kadar kalın olursa doğrudur. Gerçekte beyz o kadar incedir ki; E-B arasına uygulanan gerilim, yani beyzde ki pozitiflik emitör tarafından çok yoğun elektron gelmesini sağlar. Fakat beyz çok ince olduğu için üzerinde az miktarda elektron-boşluk birleşmesi olur. I_B akımını bu elektron-boşluk birleşmesi sağladığı için her zaman I_B beyz akımı I_C kollektör akımından az olacaktır. Yani buradaki püf noktası beyzin emitör ve kollektöre göre çok ince olmasıdır.

PNP transistör içindeki olayları çok kısa olarak açıklamak yeterli olacaktır. PNP transistör içinde çoğunluk taşıyıcısı BOŞLUKLAR dır. Bağlanan bataryaların kutupları ters, akım yönleri de ters dir. Yani NPN bir transistörde beyz emitöre göre pozitif, kollektöre göre negatif, kollektör ise hem base hem de emitöre göre pozitif olur. Akım yönleri ise kollektörden içeri doğru, beyz den içeri doğru ve emitörden dışarı doğrudur. PNP bir transistör de beyz emitöre göre negatif, kollektöre göre pozitif, kollektör ise hem base hem de emitöre göre daha negatif olur. Akım yönleri ise kollektörden dışarı doğru, beyz den dışarı doğru ve emitörden içeri doğrudur.

Yukarıdaki paragrafta söylediğimi bir formül olarak yazarsak;

I_E=I_C+I_B

Olup transistör üzerinden geçen akımın denklemidir.

Hatırlanması gereken yada unutulmaması gereken bir noktada, dikkat edilirse E-B bağlantısı bir diyot gibi. Yani PN birleşimi. Şimdi bir hatırlama yapalım. Bir PN birleşimden akım geçebilmesi için eşik voltajının aşılması gerekir. Bu voltaj değeri silisyum için yaklaşık 0,6V, germanyum için yaklaşık 0.2 volt dur. Transistörden akım geçirilebilmesi için beyz-emitör voltajının aşılması gereklidir.