DENEY 5: TRANSİSTÖR - teknoloji.amasya.edu.tr · Bipolar Junction Transistor (BJT) (Çift Kutuplu Yüzey Bileşimli Transistör) Transistörler P ve N tipi yarıiletkenlerin birleşimiyle

ELEKTRONİK 1 LABORATUVARI DENEY 5: TRANSİSTÖR

DENEY 5: TRANSİSTÖR

I. Önbilgi

Transistör

Transistörler yarıiletken teknolojisiyle üretilmiş, azınlık-çoğunluk yük taşıyıcılara sahip solid-

state elektronik devre elemanlarıdır.

=>Solid-state ne demek? Araştırınız. Cevap:

Transistörler, BJT,FET,MOSFET gibi değişik türlerde elemanlar olarak adlandırılabilir. Fakat

transistör terimi genel olarak BJT’leri kapsar. FET, MOSFET ve diğer çeşitler kendi isimleriyle

adlandırılır.

Bipolar Junction Transistor (BJT) (Çift Kutuplu Yüzey Bileşimli Transistör)

Transistörler P ve N tipi yarıiletkenlerin

birleşimiyle yapılırlar. İki tip BJT Vardır: NPN

ve PNP. NPN transistörde iki N tipi madde

arasına bir P tipi madde, PNP transistörde ise

iki P tipi madde arasına bir N tipi madde

sıkıştırılır. Bu maddeler birbiriyle yüzeysel

olarak temas halindedir.

Transistörlerde 3 uç bulunur. Bunlar Emetör (E) (yayıcı), Baz (B) (taban) ve Kollektör (C)

(toplayıcı)’dür.

Şekil 5.1: Transistörün temel yapısı

Şekil 5.2: PNP ve NPN tipi transistör


Transistörün sağlamlık kontrolü

ŞEKİL5.3: TRANSİSTÖRÜN İÇ YAPISI

1. Transistörün sağlamlık kontrolü multimetrenin diyot kademesiyle yapılır.

2. Multimetrenin anot ucu transistörün bir bacağına sabitlenir.

3. Multimetrenin katot ucu, transistörün her iki bacağına sırasıyla değdirilir.

4. Her iki bacaktan da bir değer bulununcaya kadar işlem diğer bacaklarla tekrarlanır.

5. Transistörün bir bacağından diğer iki bacağına doğru bir değer okunduğunda,

transistörün bu ucu baz dır.

6. Baz ile diğer uçlar arası pozitif değer varsa bu NPN tipi transistördür.

7. Eğer baz ile diğer uçlar arasında negatif değer varsa bu PNP tipi transistördür. PNP

tipi transistörde multimetrenin uçları değiştirilir ve baz ucuna katot bağlanır.

8. Baz ucu ile herhangi bir uç arasındaki değer not edilir. Bu işlem diğer bacak için

tekrarlanır.

9. Hangi bacak daha yüksek değer veriyorsa bu uç emetör ucudur.

10. Diğer uç kollektör olur.

Transistör Parametreleri

ŞEKİL 5.4:BJT'NİN KUTUPLAMA BAĞLANTILARI


Transistörün çalışması için gerekli kutuplama bağlantıları üstteki şekilde gösterilmiştir. NPN tipi

transistörde C-E arası ve B-E arası doğru polarma, PNP tipi transitörde ise ters polarma

uygulanır.

Transistörde önemli bir parametre Beta DC ve Alfa DC Akım kazançlarıdır.

Ortak emetörlü bağlantıda akım kazancı (β):

IC=(1+β)ICO+βıb

Β≌𝐼𝐶

𝐼𝐵 ⟺ IC≌ βxıb

Emetör akım eşitliğini kullanarak

IE=IC+IB ⟺ IE=( βxıb)+IB = IB(1+β)

Ortak baz bağlantıda akım kazancı (α):

Α=𝐼𝐶

𝐼𝐸

Emetör akım eşitliğini kullanarak

IE=IC+IB ⟺ 𝐼𝐸

𝐼𝐶=

𝐼𝐵

𝐼𝐶+ 1

Α=𝐼𝐶

𝐼𝐸 ve β≌

𝐼𝐶

𝐼𝐵 eşitlikleri yerine konulursa;

1

𝛼= 1 +

1

𝛽 yani 𝛼 =

𝛽

1+𝛽 olarak bulunur.

Transistörlerde β akım kazancı sabit olarak kabul edilse de, gerçekte kollektör akımına ve

sıcaklığa bağlı olarak değişir.

Transistörün karakteristiği belirleyen 4 bölge bulunmaktadır. 1. Bölge VCE çıkış gerilimindeki

değişime göre, IC çıkış akımındaki değişimi gösterir ve RC çıkış direncini belirler. 2. Bölge

karakteristik eğrisi IB giriş akımındaki değişime göre, IC çıkış akımındaki değişimi gösterir ve ß

akım kazancını belirler. 3. Bölge karakteristik eğrisi VBE giriş gerilimindeki değişime göre, IB giriş

akımındaki değişimi gösterir ve RG giriş direncini belirler. 4. Bölge karakteristik eğrisi VBE - VCE

bağıntısı VBE giriş gerilimindeki değişime göre, VCE çıkış gerilimindeki değişim miktarını gösterir.

Bu değişim, gerilim transfer oranı olarak tanımlanır.


Transistörün Giriş Karakteristiği

Transistörün Çıkış Karakteristiği

Transistörün giriş karakteristiği, baz akımı

ve baz gerilimi arasındaki ilişkiye bağlıdır.

Bu ölçümde C-E arası potansiyel fark sabit

tutulur. Baz akımı değiştirilir ve bu

değişikliğin baz gerilimi üstündeki etkileri

gözlemlenir. Transistörün giriş

karakteristiği, diyot karakteristiği ile

benzerlik gösterir. VBE<0,5V iken IB ihmal

edilecek kadar küçüktür. VBE≥0,6V

olduğunda IB çok küçük değerlerde artmaya

başlar. Transistörlerde, genel olarak,

VBE=0,7V olduğunda transistör iletime

geçer.

Transistörlerde çıkış sinyali genelde C-E

arası alınır. Transistörün çıkış

karakteristiği kollektör akımı ve gerilimi

arasındaki ilişkiden elde edilir. Bu

karakteristik üzerinde baz akımının

doğrudan etkisi Vardır. Bu sebeple farklı

baz akımları için farklı değerler elde edilir.

VCE gerilimi belli limitler dahilindedir, bu

limit aşılırsa transistörde kırılma meydana

gelir.

Şekil 6: Transistör çıkış karakteristiği

Şekil 5.5:Transistörün giriş karakteristiği

Şekil 5.6: Transistörün çıkış eğrisi


II. Gerekli Malzemeler

BC238 transistör

10kΩ direnç

1kΩ direnç

1 adet DMM (ampermetre)

1 adet DMM (Voltmetre)

2 adet ayarlı DC güç kaynağı

Breadboard

III. Deneyin Yapılışı

I. VBB=2V

II. VCC=sırasıyla 10V, 12V ve

15V

III. VCE ve VBE gerilimleri

voltmetre bağlamadan diğer

tüm ölçümleri ampermetre

bağlayarak yapınız.

IV. Aşağıdaki tabloda BENZETİM yazan kısımları doldurunuz.

V. VCE, VBE ve beta kazancını hesaplayınız. Bulduğunuz değerleri tabloda ANALİZ yazan

kısma not alınız.

-VCC+IBRB+VBE+IERE=0

-VCC+ICRC+VCE+IERE=0

Β≌𝐼𝐶

𝐼𝐵

Şekildeki devreyi benzetim

programına kurunuz. IC, IB ve IE

değerlerini okumak için DC

Ampermetre, VCE ve VBE

değerlerini okumak için DC

Voltmetre kullanınız.

Şekil 5.7: Benzetim programı devre şeması


VI. Değerleri bulduktan sonra VBE ve VCE voltmetrelerini bağlayınız ve çıkan sonucu tabloda

BENZETİM yazan yere not alınız.

VCC 10 V 12 V 15 V

IB BENZETİM BENZETİM BENZETİM

IC BENZETİM BENZETİM BENZETİM

IE BENZETİM BENZETİM BENZETİM

VCE ANALİZ ANALİZ ANALİZ

VCE BENZETİM BENZETİM BENZETİM

VBE ANALİZ ANALİZ ANALİZ

VBE BENZETİM BENZETİM BENZETİM

Β ANALİZ ANALİZ ANALİZ

ŞEKİL 5.8: TRANSİSTÖR PARAMETRELERİ BENZETİM SONUÇLARI

Devreyi şemada görülen şekilde sadeleştiriniz.

Öncelikle IB akımını 0 µA olarak ayarlayınız.

Sonra VCE gerilimini 1V, 2V, 3V… yaparak IC

değerini tabloya yazınız.

Sonra IB akımını VBB gerilimi ile oynayarak

10 uA olarak ayarlayıp VCE gerilimini artırarak

aynı işlemi tekrarlayınız. IB akımını 20uA ve

40uA yaparak deneyi tekrarlayınız.

VCE(V) IB=0µa IB=10µa IB=20µa IB=40µa

IC VBE IC VBE IC VBE IC VBE

1

2

3

5

7

10

ŞEKİL5.10: TRANSİSTÖR PARAMETRELERİ IC VE VBE DENEY SONUÇLARI

Şekil 5.9: Transistör parametreleri deney şeması


Deneyi laboratuvarda yapmak için: öncelikle BC238 için kullanım kılavuzundan bacak

bağlantılarını bulunuz. Bacak bağlantıları DMM ile kontrol ediniz. Bazen farklı firmalar aynı

kodda farklı bacak bağlantılarına sahip elemanlar üretebilir. Her zaman multimetre ile

elemanların kontrolü yapılmalı.

Şekildeki devreyi breadboard üzerine kurunuz. IB

ve IC için aynı ampermetreyi sırasıyla, VCE için

voltmetre kullanınız.

1. IB’yi ayarlayınız (VBB’yi ayarlayarak).

2. VCE’yi ayarlayınız (VCC’yi ayarlayarak).

3. IC’yi ölçünüz.

4. Tabloyu doldurunuz.

VCE(V) IC (IB=0µa) IC (IB=10µa ) IC (IB=20µa ) IC (IB=40µa)

1

2

3

5

7

10

ŞEKİL5.12: TRANSİSTÖR IC-VCE DEĞERLERİ

Benzetim programında ve laboratuar deneyinde bulduğunuz sonuçlar ile oluşturduğunuz

tabloları, transistörün 4 bölge karakteristiğini çıkarmak için kullanınız.

I. 1. BÖLGE IC-VCE (her IB değeri için ayrı bir hat kullanarak) (deney sonucu)

II. 2. BÖLGE IC-IB (benzetim programı sonucu VCE=4,5V olarak ayarlayınız)

III. 3. BÖLGE IB-VBE (benzetim programı sonucu VCE=4,5V olarak ayarlayınız)

IV. 4. BÖLGE VCE-VBE (her IB değeri için ayrı bir hat kullanarak benzetim programı

sonucu)

Şekil 5.11: transistör parametreleri uygulama şeması


Transistörlerin Kullanım Alanları

Transistörler yapısal bakımdan, yükselteç olarak çalışma özelliğine sahip bir devre

elemanıdır. Daha yaygın kullanım amacı ise devrede anahtarlama yapmaktır. Motor, bobin

veya lamba gibi yüksek güçlü elemanlarda ve lojik kapı devrelerinde anahtarlama elemanı

olarak kullanılmaktadır.

Ib (µA) 60 50 40 30 20 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Ic (mA)

VCE (V)

VBE (mV)

1.BÖLGE 2. BÖLGE

3. BÖLGE 4. BÖLGE

1

2

3

4

5

6

1.2

1

0.8

0.6

0.4

0.2


ŞEKİL 5.13: TRANSİSTÖRÜN IC-VCE KARAKTERİSTİĞİ

Yukarıdaki grafikte transistörün (IC - VCE) karakteristiğindeki çalışma bölgeleri

gösterilmiştir. Aktif bölge, yükseltme (amplifikasyon) işlemlerinde kullanılırken, doyum

(saturasyon) ve kesim (cut-off) bölgeleri anahtarlama işleminde kullanılmaktadır.

ŞEKİL 5.14:TRANSİSTÖRÜN DOYUM DURUMUNDA İLETİMDE OLMASI

Transistör doyumdayken tamamıyla iletkendir. VCC gerilimi transistörün beyzine uygulanır.

IC akımı en üst seviyede, VCE gerilimi sıfırdır.


ŞEKİL 5.15:TRANSİSTÖRÜN KESİM DURUMUNDA YALITIMDA OLMASI

Transistör kesimdeyken tamamıyla yalıtkandır. IC akımı sıfır, VCE gerilimi en üst seviyededir.

Transistörlerin Anahtarlama Elemanı Olarak Kullanılması

Transistörlerin anahtarlama elemanı olarak kullanılması oldukça yaygındır. Böylelikle

yüksek akım-gerilim gerektiren yükler düşük bir tetikleme gerilimi ile kontrol

edilebilmektedir. Anahtarlama elemanı olarak kullanılmasında iki önemli unsur Vardır:

Kesim noktası ve doyum noktası. İyi bir anahtarlayıcı bu iki nokta arasında çok hızlı gidip

gelebilmelidir. Transistör ya açık ya da kapalı olmalıdır. Diğer bir ifadeyle giriş düşükvajda

olduğu zaman çıkış yüksekvaja çıkabilmeli, giriş yüksekvajda olduğu zaman çıkış düşükvaja

inebilmelidir.

ŞEKİL 5.16:NPN VE PNP TRANSİSTÖR POLARMASI

Transistörün iletken olabilmesi için; NPN tipi bir silisyum

transistörün beyzine yaklaşık olarak +0.6 V, PNP tipi bir silisyum

transistörün beyzine ise yaklaşık olarak -0.6Vbir sinyal

uygulanması gerekir.

NPN bir transistörün emiterdeki ucu katot olur. Emitere yani

katoda negatif, kollaktör ve beyze yani anot tarafına pozitif

polarma uygulanır. PNP bir transistörün anot tarafı emiterdedir

ve pozitif polarma alması gerekir.

Şekil 5.17: transistörün ON konumu


Transistörü anahtarlama elemanı olarak kullanmak için hazırda kullanılan yük devresine,

transistörün C-E uçları seri olarak bağlanır. Anahtar elemanı olarak transistör iki parametre

ile kullanabilir.

Transistörün beyzine yeterli akım geçişini sağlamak

Transistörün beyz-emiter arası yeterli gerilim geçişini sağlamak


I. Deney Öncesi Çalışması

Devre 1.

Şekil 5.18’deki devreyi benzetim programı üzerine kurunuz. VCC

gerilimini 12V, VBB gerilimi 5V olarak ayarlayınız ve aşağıdaki

tabloyu doldurunuz.

VBB VBE VCE IB IC

5V

0V

a) IB*RB+VBE=VBB eşitliği sağlandı mı? Kanıtlayınız.

b) IC*RC+VCE=VCC eşitliği sağlandı mı? Kanıtlayınız.

Not: Deneye her grup için DC akım ölçebilen multimetrelerin getirilmesi gerekmektedir.

Şekil 5.18: transistörün anahtar olarak kullanılması deney şeması


II. Deney Çalışması

Devre 2.

Şekil 5.19’daki devreyi board üzerine kurunuz.

Transistörlerin beyzlerine +5V ve 0V veriniz. LED’in

aktif olduğu durumu bulunuz. LED aktif olduğunda

gerekli ölçümleri yapınız ve aşağıdaki tabloya

kaydediniz. LED sönükken de aynı ölçümleri

tekrarlayınız ve tabloya kaydediniz.

IOUT IC IB1 IB2

LED aktif

LED pasif

c) LED hangi durumda aktif oldu? Beyz akımlarını kullanarak gerekli açıklamayı yapınız.

Şekil 5.19: Transistörün anahtarlama devre elemanı olarak kullanılması deney şeması

Documents

DENEY 5: TRANSİSTÖR - teknoloji.amasya.edu.tr · Bipolar Junction Transistor (BJT) (Çift Kutuplu Yüzey Bileşimli Transistör) Transistörler P ve N tipi yarıiletkenlerin birleşimiyle