Diyot ve Transistör

8/3/2019 Diyot ve Transistr

1/22

Diyotlar yapm tekniine bal olarak;

1) Nokta temasl diyotlar,2) Yzey birlemeli diyotlar olmak zere iki gruba ayrlr.

Diyotlar yapmlarnda kullanlan malzemeye gre;

1) Germanyum diyotlar,2) Silisyum diyotlar olmak zere iki gruba ayrlr.

Diyotlar kullanm alanlarna gre ise,

1) Zener diyotlar,2) Ik yayan diyotlar,3) Varaktr (Varikap) diyotlar,4) Tunnel diyotlar,5) Foto diyotlar,6) Kristal diyotlar,7) Schottky diyotlar,

8b) PIN diyotlar gibi ok eitli ekillerde isimlendirilirler.ZENER DYOTLARZener diyot, ters polarma altnda alan vegerilim reglasyonunda kullanlan bir diyoteididir. PN birleiminin terspolarma altndaki krlma noktasndan yararlanlarakgelitirilmi zel diyotlardr. Zener diyotlar doru polarma altnda bir kristal diyot gibi(Germanyum 0.3V, Silisyum 0.7V) iletime geer.

ekil 4.1: Zener diyodun (a) Sembolleri (b) Ters polarmas (c) Karakteristii

Zener blgesinin konumu, katklama dzeyleri deitirilerek ayarlanabilir ve eklenen katkmaddelerinin says artrlarak zener potansiyeli deitirilebilir. Zener diyotlarn yapmndagenelde, yksek scaklk ve akm kapasitesi nedeniyle silisyum tercih edilir.

Zener diyodunun tam edeer devresi ekil 4.2a`da gsterildii gibi kk bir dinamikdirenten ve zener potansiyeline eit bir DC kaynaktan oluur. Ancak, zener edeer direncikullanlan harici direnlerden ok kk olduu iin ihmal edilerek, uygulamalarda ekil4.2b`deki yaklak zener edeer devresi kullanlacaktr.

ekil 4.2 : (a) Zener tam edeer devresi (b) Zener yaklak edeer devresi
http://320volt.com/tag/gerilim/http://320volt.com/tag/gerilim/http://320volt.com/tag/gerilim/


2/22

Aadaki tabloda 500mW ve % 20 ile tanmlanan 1N961 zener diyoduna ait elektrikselkarakteristikler verilmitir.

Tablo 4.1: Elektriksel karakteristikler (Aksi belirtilmedike 25C ortam scaklnda)

Jedec

tipi

Zener

AnmaGerilimi

VZ

(V)

Teot

Akm

IZT

(mA)

Max.

DinamikEmpedans

IZT`de ZZT

(W)

Max.

DinamikEmpedans

IZT`de ZZT

(mA) (W)

Max.

BklmeEmpedans

IZK`da ZZK

(A)

Test

Gerilimi

VR

(V)

Test

Gerilimi

VR

(V)

Tipik

Scaklk

Katsays

(% / oC)

1N961 10 12.5 8.5 700 0.25 10 7.2 32 +0.072

Bu karakteristik deerleri ekil zerinde gsterecek olursak aadaki zener karakteristii eldeedilir.

ekil 4.3 : Zener test karakteristii (1N961)

IIK YAYAN DYOTLAR (LEDLER)Ik yayan diyot (LED), adndan da anlalaca gibi enerji verildii zaman grlebilir bir kyayan diyottur. Genel olarak krmz, sar ve yeil olmak zere deiik renkte yaplrlar.

alma akmlar 5 mA ile 50 mA arasndadr. alma gerilimleri ise, sras ile krmznn1.5V, sarnn 1.8V, yeilin 2.2V civarndadr.

LED diyotlarn verdikleri k rengi ve n dalga boyu, yapmlarnda kullanlan katkmaddelerinin oranlarna baldr. Katk maddeleri ve oranlar deitirilerek istenilen renkte veistenilen dalga boyunda LED diyotlar yaplabilir.

Galyum Arsenit (GaAs) katks ile gerekletirilen diyot, kzl tesi yani gzle grlmeyendiyottur. Infrared diyot yada ksaca IRED diyot olarak da anlr. Katk maddesi ayarlanarakgerekletirilen hzl GaAs IRED diyotlar, MHz`lere varan frekans bantlarnda, fiberoptikkablolu optik veri aktarma sistemlerinde kullanlrlar.

LED diyot deyimi ise genelde gzle grlebilir dalga boyunda k veren diyotlar iin

kullanlr. Galyum Arsenit Fosfat (GaAsP) ve Galyum Fosfat (GaP) katklar deiik
http://320volt.com/tag/enerji/http://320volt.com/tag/enerji/


3/22

oranlarda gerekletirilerek krmzdan yeile kadar deiik renklerde grnr k verenLED`ler yaplr.

ekil 4.4 : LED diyodun (a) Sembol (b) Balant emas

ekil 4.4de grld gibi LED diyot doru polarmalandrld zaman, enerji seviyelerifarkl elektron ve oyuklar birleebilmek iin enerjilerinin bir ksmn vermek zorunda kalrlar.Elektronlar bu enerjilerini s ve k eklinde ortama verirler. Eer PN birleimi effaf plastik

bir klfla kaplanrsa, PN yapda elektron-oyuk birleimi annda harcanan enerji k eklinde

ortama yaylr.LED diyotlarn, elektronik devrelerde kullanm alanlar iki grupta toplanabilir. Bunlar;

1) Bir elektronik devrede gerilimin varln, polaritesini ve seviyesini gstermek iinkullanlrlar.2) Dijital sistemlerde harf ve rakamlar gstermek iin kullanlrlar.

Harf, rakam ve zel iaretleri gstermek iin kullanlan ve bir gvdeye yerletirilmi LEDgruplarna display (gsterge) ad verilir. Displayler de kullanm yerlerine gre; 7 paralgsterge, matriks gsterge, ok paral gsterge gibi adlar alrlar.

alma akm ve gerilim deerlerine dikkat edilmek artyla LED`ler istenilen gerilimdeerlerinde istenilen balant eklinde altrlabilirler.

VARKAP(Deiken Kapasiteli) DYOTBu tip diyotlar zerine uygulanan ters yndeki gerilimin deerine bal olarak, ular arasndagrlen kapasitif deeri deien diyotlardr. Bu yzden elektronik devrelerde deeriularndaki voltajla deien kondansatr olarak kullanlrlar. Normal bir P-N birleimli diyotters ynde kutuplandnda, gei blgesi genilii artar. Gei blgesi iinde N tipi blge

pozitif, P tipi blge ise negatif yke sahiptir. Gei blgesinin genilemesi ile burada aakan yk miktarda artar. Aa kan yk miktar direkt olarak diyot ularna uygulanan tersynl gerilim deerine bal olduundan, birleim yzeyinde bir kapasite ortaya kar.

Bu kapasiteye birleim(jonksiyon) kapasitesi ismi verilir. Bu kapasitenin deeri diyot ularna

uygulanan ters ynl voltajla ters orantl olarak deiir. Yani gerilim artarsa kapasite der.nk diyot ularna uygulanacak ters ynl gerilim deerinin artmas, gei blgesiningenilemesine neden olur. Bildiimiz gibi kapasitif etki iki iletken arasndaki mesafe ile tersorantl olduundan, diyotun kapasiteside decektir. Bu diyotlar zellikle radyo vetelevizyonlarda kanal ayar amac ile kullanlr. Daha nceden belirlenen farkl deerdekigerilimler diyot ularna ters ynl olarak uygulanarak, farkl frekanstaki kanallar seilebilir.Varikap diyotun sembol ekil 4.5de verilmitir.


4/22

ekil 4.5 : Varikap diyotun sembol

TUNNEL DYOTLARekil 4.6 tipik bir tunnel diyotun semboln ve akm-gerilim(I-V) karakteristiinigstermektedir. Tunnel diyotlar olduka zenginletirilmi germanyum(Ge) veya galyumarsenik(GaAs) maddelerinden yaplm, P ve N tipindeki iki yariletkenin yzey birlemesinetabi tutulmas ile elde edilirler. Dolays ile ileri(doru) ynde kutuplandrldklarnda okkk gerilimlerde dahi iletime geerler. Grafikte grlen Vp voltajnn altnda kalan okkk voltaj deerlerinde bir iletken gibi davranr ve zerinden byk bir akm akar. zerine

uygulanan voltaj Vp deerini at anda diyot negatif dirence sahip bir eleman gibi davranrve gerilim arttka direnci artar. Buna bal olarak zerinden geen ileri yn akm azalr.

Bu durum Vv voltaj deerine kadar devam eder. Bu voltaj deerinden sonra tunnel diyotnormal bir diyot gibi almaya balar. Uygulama devrelerinde tunnel diyot grafik zerindegsterilen negatif diren blgesinde altrlr. Bylece zerine uygulanan gerilim deeridtnde, zerinden geen akm miktarn arttrr. Bu durum zellikle L-C devrelerindeosilasyonun devamll iin kullanlr. Bylece LC devresindeki voltaj deeri azaldnda,devreye artan miktarda akm pompalayarak, osilasyonun(salnmn) devamlln salar.

ekil 4.6 : Tunnel Diyodun sembol ve karakteristik erisi

FOTODYOT

Normal bir diyot ters ynde kutuplandnda, akan ters ynl akm sznt akmdr ve deeriok kktr. Bu akma aznlk akm tayclar neden olur ve eer dardan mdahaleedilmez ise deeri ok kk olur. Bu akm arttrmann yolu dardan bir enerji vererekvalans balarnn koparlmas ve dolays ile aznlk akm tayc saylarnn arttrlmas ilemmkndr.

Bu enerji s enerjisi olabildii gibi, k enerjiside olabilir. Bu amala bir mercek vastas iletoplanan k enerjisi, tam birleim yzeyine odaklanarak valans balar koparlp, aznlkakm tayclar says ve buna bal olarakta ters yn akm arttrlabilir. Bu tr diyotlarafotodiyot denir. Bu diyotlar elektronik devrelerde ters ynde kutuplanarak k iddeti lmeve kla kontrol devrelerinde k iddeti ve dalga boyunu deiken akma evirendntrcler olarak kullanlrlar.


5/22

ekil 4.7 : Fotodiyot sembolSCHOTTKY DYOTLARekil 4.8de sembol ve yaps grlen schottky diyotlar, yksek anahtarlama hzlarna ihtiyaduyulan bilgisayarlar ve radyo frekans devrelerinde dorultma amac ile kullanlrlar. Diyotyaps yukardaki ekilden de grld gibi ilgin bir zellik gsterir. Yapsnda az biroranda katklandrlm(genellikle N tipi) silisyum(Si) ve bununla yzey temasna tutulmu

bir metal(genellikle altn, gm veya platin) vardr. Bu diyot yapmnda P tipi maddeolmadndan ileri yn polarmas altnda valans band iletimi sadece N tipi madde ve metaliletim bandnda oluur. Bu yzden iletime geme hzlar olduka yksektir.

N tipi madde ierisindeki elektronlarn sahip olduklar enerji seviyeleri metale gre daha

dk seildiinden, diyotun iletime gemesi iin bir ileri yn polarmasna(gerilimine) ihtiyavardr. Bu dizayn ekli, ileri yn polarmasnn diyot zerinden kaldrld durumda, birleimyzeyinin yksek seviyede arj tutmasna engel olur. Bylece diyot ok hzl bir ekilde iletimdurumundan kesim durumuna geirilebilir. rnein 30 MHz(30000000 Hz) frekansndaalan normal diyotun 10 nsde kesime gittiini dnsek bile, sinyalin bir alternans 16.7 nsolacandan bu sinyalin byk bir ksmnda iletim durumunda kalacak ve greviniyapamayacaktr. Schottky diyotta ise bu durum sz konusu deildir.

ekil 4.8 : Schottky diyodun sembol ve yaps

PIN DYOTLAR

PIN diyotlar ekil 4.9da grld gibi katk bakmndan zenginletirilmi P ve N tipi ikiyar iletken arasna saf bir yar iletken yerletirilmek sureti ile elde edilirler. leri yndekutuplandrldnda deiken bir diren gibi, ters ynde kutuplandrldnda ise yaklakolarak sabit bir kondansatr gibi davranrlar. leri ynde geen akm miktar arttka, safhaldeki maddenin direnci azalr.

Bu diyotlar doru ynde kutuplandrlarak yksek frekansl radyo sinyallerinin genliini,dk frekansl ses frekanslarnn genliine bal olarak deitirmek yani genlik modlasyonuyapmak amac ile kullanlrlar. Yine ileri yndeki akm deitirilerek, deiken direnihtiyacnn olduu elektronik devrelerde kullanlrlar.


6/22


7/22

ekil 5.1 : PNP ve NPN tipi transistrn yaplar

E : Emiter ucu

K : Kollektr ucuB : Beyz ucu

IE : Emiter akmIC : Kollektr akmIB : Beyz akm

Bipolar (iki kutuplu) transistrn ksaltlmas olan BJT terimi; bu ulu eleman iin sk skkullanlmaktadr. ki kutupluluk terimi elektron ve oyuklarn, zt polarizasyonlu malzemedekienjeksiyon ilemine katldklarn gstermektedir.

NPN veya PNP transistr yapsnda emiter blgesi youn katkl beyz blgesi emitere greok ince (1/100 gibi) ve az katkl, kollektr blgesi ise emitere gre byk yapl ve normal

katkl gerekletirilir.BPOLAR JONKSYON TRANSSTRN ALIMASITransistrn grevini yapabilmesi iin ularna uygun yn ve deerde DC gerilim verilmesigerekir. Uygulanan bu DC gerilime transistrn polarma gerilimi, ileme detransistrn polarmalandrlmas denir.

Bir transistrn aktif ykseltme ilemini yapabilmesi iin; beyz-emiter aras doru, beyz-kollektr aras ters polarmalandrlmaldr. Dier bir deyile, eer transistr PNP tipinde ise

beyzi emitere gre negatif, kollektre gre ise pozitif bir voltaj deerinde olmaldr. Aynekilde NPN trqansistr iin ise, beyzi emitere gre pozitif, kollektre gre ise negatif birvoltaj deerinde olmaldr. Bu kurala transistrn aktif alma art da denir.


8/22

ekil 5.2 : (a) PNP tipi transistrn doru polarmalandrlm (b) NPN tipi transistrn dorupolarmalandrlmas

Bu aklamalardan sonra bir transistrn almas, ekil 5.2a`daki PNP tipi transistrgznne alnarak anlatlacaktr. NPN tipi transistrn almas ise, elektron ve oyuklarnrolleri karlkl olarak yer deitirildiinde PNP transistr ile ayn olmaktadr.

ekil 5.2a`daki PNP transistr beyz-kollektr ngerilimlemesi olmadan ekil 5.3a`dayeniden izilmitir. Bu durumda boaltlm blgenin genilii uygulanan ngerilimlemenedeniyle azalmtr ve dolaysyla P tipi malzemeden N tipi malzemeye byk bir ounluktayc ak olacaktr. ekil 5.3b`de ise beyz-emiter ngerilimlemesi olmadan ekil 5.2a`dakiPNP transistrn yeniden izilmi hali grlmektedir. Bu durumda ounluk tayclarnnak sfrlanp, yalnzca aznlk tayc ak olacaktr.

ekil 5.3 : (a) PNP transistrn ileri ngelimli jonksiyonu (b) PNP transistrn ters ngelimlijonksiyonu

ekil 5.4`de her iki ngerilimleme potansiyeli bir PNP transistrne uygulanmtr. Buradagrld gibi, ok sayda ounluk taycs, ileri ngerilimli PN jonksiyonunu difzyonyoluyla aarak N tipi malzemeye ulamaktadr. Bu tayclarn dorudan IB beyz akmna mkatkda bulunduklar yoksa dorudan P tipi malzemeye mi getikleri sorusu gndeme

gelmektedir. Arada kalan N tipi malzeme, ok ince ve iletkenlii dk olduu iin ok azsayda tayc, yksek dirence sahip bu yolu izleyerek beyz ucuna ulaacaktr. Tipik olarak


9/22

mA dzeyindeki beyz akm, emiter ve kollektr akmlarnda grlen mA dzeylerine oranlaok kktr.

ekil 5.4 : Bir PNP transistrde ounluk ve aznlk tayclarnn ak

ekil 5.4`de gsterildii gibi, ounluk tayclarnn ters ngerilimli jonksiyon zerindendifzyon yoluyla kollektrn ucuna bal P tipi malzemeye geeceklerdir. Ters ngerlilimli

jonksiyona enjekte edilen ounluk tayclarnn N tipi malzemede aznlk taycs olarakgrnmesi, ounluk tayclarnn ters ngerilimli jonksiyon zerinden kolaylklagemelerini salamaktadr.

ekil 5.4`deki transistr tek bir dm olarak kabul edilerek Kirchhoff akm yasasuygulanrsa;

(5.1)elde edilir. Ancak kollektr akm ounluk ve aznlk tayclar olmak zere iki bileendenolumaktadr. Aznlk akm bileenine kaak akm denir ICO sembolyle gsterilir (emiterucu akken akan IC akm). Bu nedenle kollektr akm eitlik 5.2 ile belirlenir.

(5.2)

Genel amal transistrlerde, IC mA dzeyindeyken, ICO A veya nA dzeyindedir. Tersngerilimlenmi diyotlardaki IS akmnda olduu gibi, Ico akm da scakla kar duyarldrve geni scaklk aralklarna sahip uygulamalar szkonusu olduunda dikkatle incelenmelidir.

Gerekli nem verilmezse yksek scaklklarda sistemin kararln nemli ldeetkileyebilmektedir. Yapm tekniklerinde salanan ilerlemelerle Ico dzeyleri, etkilerininihmal edilebilecei noktalara kadar drlmtr.

ekil 5.2`de NPN ve PNP transistrleri iin grlen devre, beyzin hem giri (emiter) hem dek (kollektr) ularnda ortak olmas nedeniyle ortak beyzli devre olarak anlmaktadr.Ortak beyzli devrede sabit VCB deerleri iin IC`deki kk bir deimenin deki kk birdeiime olan oran ortak beyzli ksa devre ykseltme faktr olarak tanmlanmakta ve a(alfa) sembolyle gsterilmektedir.


10/22

(5.3)

Tipik a deerleri, 0.90 ile 0.998 arasnda deimektedir. Pratik uygulamalarn ounda deeriaadaki formlle belirlenebilir:

(5.4)

Burada IC ve IE srasyla, transistr karakteristii zerinde bulunan, belli bir noktadaki emiterve kollektr akm deerleridir.

Denklem (5.3) ve (5.4), transistr karakteristikleri veya devre koullarndan a deerini bulmak

iin kullanlr. Ancak a deeri, sadece ekil 5.4`n P tipi emiter ucundan kp kollektrucuna ulaan oyuklarn (ounluk tayclarnn) yzdesini gsteren bir ldr. Bu nedenleIC akm aadaki formlle ifade edilebilir.

(5.5)

ekil 5.5 : Bir NPN transistrde ounluk ve aznlk tayclarnn ak

ekil 5.5de bir NPN transistrnn almas canlandrlmtr. Eer devre zerinde bulunanS anahtar kapatlrsa(zerine tklanarak), devrenin almas incelenebilir.

A) ORTAK BEYZL DEVRE

Beyzin, hem giri hem de k ularnda ortak olarak kullanlmasyla oluan devrelere, ortakbeyzli devre denir. Ortak beyzli devrede, uygulanan potansiyeller, beyz potansiyeline greVEB ve VCB eklinde isimlendirilirler. Baka bir deyile, indisin ikinci harfi daimatransistrn devre tipini belirtmektedir. Her durumda indisin ilk harfi, ekil 5.6`de degsterildii gibi daha yksek potansiyele sahip noktay tanmlar. Bu nedenle PNP transistriin ekil 5.7`daki karakteristikde belirtildii gibi, VEB pozitif ve VCB negatifdir (nk


11/22

VCB kayna, kollektr daha dk potansiyelde tutmaktadr). NPN tipi transistrde ise,VEB negatif ve VCB pozitifdir.

ekil 5.6 : Ortak beyzli devre iin kullanlan iaret ve semboller (a) PNP transistr (b) NPNtransistr

ekil 5.7a`daki k veya kollektr karakteristii, kollektr akmn, kollektrden beyze gidengerilime ve emiter akmna ilikilendirir. Kollektr karakteristii ekil 5.7a`da da gsterildii

gibi iletim, kesim ve doyma blgelerine sahiptir. letim blgesinde kollektr jonksiyonu tersynde, emiter jonksiyonu ise ileri ynde ngerilimlenmitir.


12/22

ekil 5.7 : Ortak beyzli PNP transistrnn karakterisrikleri (a) Kollektr veya kkarakteristikleri (b) Emiter veya giri karakteristikleri

Emiter akm (IE) sfr dzeyindeyken kollektr akm ekil 5.7a`da gsterildii gibi, tersdoyma akm Ico`dan olumaktadr. Ico akm, IC`nin dey eksen leine (mA) gre o denlikktr ki (A), IC = 0 ile ayn yatay eksende grlmektedir. Ortak beyzli devrede IE = 0durumunda grlen devre koullar ekil 5.8`de gsterilmitir. Ico iin bilgi sayfalarnda ensk kullanlan iaret, ekil 5.8`de de gsterildii gibi, ICBO`dr. Gelien yapm tekniklerisayesinde genel amal (zellikle silisyum) transistrlerde dk ve orta g aralklarndaICBO dzeyi ihmal edilebilmektedir.

Ancak, yksek g elemanlarnda ICBO yine A dzeyindedir. Buna ek olarak ICBO, ayndiyottaki IS akm (her ikisi de kaak akmdr) gibi, scakla kar duyarldr. Yksekscaklklarda herhangi bir dzeydeki g eleman iin, scaklkla beraber hzl bir ykselie

gemesi sebebiyle nemli bir faktr olabilir.


13/22

ekil 5.7a`ya dikkat edilirse, emiter akm sfrn zerine knca kollektr akm da yaklakolarak, transistr akm denklemlerinde belirtildii gibi emiter akmnn artna eit bir artlaykselmektedir. Ayrca VCB`nin kollektr akm zerindeki etkisi, neredeyse ihmal edilebillirldedir. Erilerden de aka anlalabilecei gibi, IE ve IC arasndaki iliki iletim

blgesinde yaklak olarak

(5.6)

kadardr.

ekil 5.8 : Ters doyma akm

Kesim blgesinde, hem kollektr hem de emiter jonksiyonu ters ngerilimlenmitir. Bu daekil 5.7 a`da gsterildii gibi ihmal edilebilir bir kollektr akmna yol amaktadr.

Doyma blgesi ad verilen blgede ise kollektr ve emiter jonksiyonlar ileringerilimlenmitir. Bu da, kollektr-beyz potansiyelindeki kk deiiklere karlkkollektr akmnda stel deiimler oluturmaktadr.

ekil 5.7b`de gsterildii gibi, giri veya emiter karakteristiklerinin sadece bir blgesi ileilgilenilmektedir. Sabit VCB gerilimi altnda, emiter-beyz potansiyeli arttka emiter ekm da

artmaktadr. Artan VCB dzeyleri ise, ayn akm salayacak ekilde, VEB dzeyininazalmasna yol amaktadr. Yariletken silisyum diyotta olduu gibi, DC almada ileringerilimli beyz-emiter jonksiyonu iin VEB deeri yaklak olarak,

(5.7)

bulunmaktadr.

rnek 5.1

ekil 5.7`deki karakteristikleri kullanarak;

(a) IE = 3mA ve VCB = -10V iin devredeki kollektr akmn (IC) bulunuz.(b) VEB = 750mV ve VCB = -10V iin devredeki kollektr akmn (IC) bulunuz.(c) IC = 5mA ve VCB = -1V iin VEB`yi bulunuz.

zm :

(b) VEB = 750mV ve VCB = -10V deerlerindeki kesime noktasnda IE = 3,5mA`dir.Bylece IC ;

olarak belirlenir.


14/22

(c) IE = IC = 5mA`dir. Giri karakteristiinde IE = 5mA ve VCB = -1V`un kesimenoktasnda VEB= 800mV = 0.8V olarak bulunur.

ekil 5.9

B) ORTAK EMTERL DEVRE

ekil 5.10`da, PNP ve NPN transistrleri iin en sk rastlanlan transistrler devreleri

gsterilmitir. Emiterin hem giri hem de k ularnda ortak kullanlmasyla oluandevrelere, ortak emiterli devre denir. (Bu durumda hem beyz hemde kollektr ular emiteriortak olarak kullanr).

ekil 5.10`da da grld gibi devrenin tipini belirtmek zere potansiyellerde, ikinci indisolarak E (emiter) harfi kullanlmtr. Transistr devre tipinin deimesine ramen, daha nceortak beyzli devre iin gelitirilen akm denklemleri ortak emiterli devre iin de geerlidir.

ekil 5.10 : Ortak emiterli devre iin kullanlan iaret ve semboller (a) PNP transistr (b)NPN transistr


15/22

Giri akmnn (IB) deer aral iin, k akmnn (IC) k gerilimine gre grafii ortakemiterli devrenin k karakteristiini oluturmaktadr. Giri karakteristii ise, kgeriliminin (VCE) deer aral iin, giri akmnn (IB) giri gerilimine (VBE) gre birgrafiidir.

ekil 5.11`daki karakteristie dikkat edilirse, IC mA dzeyinde olmasna karn IB mA`ler

dzeyindedir. Ayrca IB erilerinin, ortak beyzli devrelerde elde edilen IE erileri kadar yatayolmadna da dikkat edilmelidir. Bu olgu kollektr-emiter geriliminin, kollektr akmnn

bykln etkilediini gsterir.

ekil 5.11 : Ortak emiterli NPN transistrnn karakterisrikleri (a) Kollektr karakteristikleri(b) Beyz karakteristikleri

Ortak emiterli devrenin iletimde olduu blge, eksenin en byk dorusalla sahip paras;yani IB erilerinin hemen hemen dz ve eit aralkta olduu blgedir. ekil 5.11a`da bu blge

VCE doyma noktasndaki dey kesik izginin sanda ve IB = 0 erisinin stnde kalanblmdr. VCE doyma noktasnn solundaki blgeye doyma blgesi denir. Iletim blgesinde


16/22

kollektr jonksiyonu ters ngerilimlli olmasna karlk, emiter jonksiyonu ileri ngerilimlidir.Ortak emiterli devrenin iletim blgesi, gerilim akm veya g ykseltmede kullanlabilir.

Daha nce tartlan IB = 0 durumunu ele alr ve bu deeri denklem (5.8)`de yerine koyarsak;

(5.9)

olarak tespit edilir.

a = 0.996 iin,

bu da, IB = 0 erisinin yatay gerilim ekseninden dey doruda sapmasn aklamaktadr.lerde kullanmak zere denklem (5.9) ile tanmlanan kollektr akm, denklem (5.10)`dakigibi gsterilecektir.

(5.10)

Yeni tanmlanan bu akm evreleyen koullar, buna ilikin referans yn ile birlikte ekil

5.12`de verilmitir.

ekil 5.12 : ICEO`a ilikin devre koullar

ICEO`nun bykl silisyum malzemelerde germanyum malzemelerde olandan ok dahadktr. Benzer anma deerlerine sahip transistrlerde tipik ICEO deeri, silisyumda birkamA`ken, germanyumda birka yz mA olabilmektedir.

Transistr bir bilgisayarn mantk devrelerinde anahtar olarak kullanldnda, kesim vedoyum blgesi olmak zere iki nemli alma noktasna sahip olmaktadr. Kesim durumu,seilen VCE gerilimi iin ideal olarak IC = 0 ile belirlenmi olmaldr. ICEO, silisyummalzemelerde tipik olarak dk olduu iin, anahtarlama amacna ynelik kesim, yalnzcasilisyum transistrlerde IC = ICBO veya IB = 0`da gereklemektedir. Germanyumtransistrlerde ise anahtarlama amacna ynelik kesim, ICEO = ICEO = ICO koullar altndatanml olmaktadr. Bu koul, germanyum transistrlerde, normalde ileri ngerilimli beyz-emiter jonksiyonunu, gerilim deerinin onda biri-ikisi kadar ters ngerilimleyerek elde

edilebilir.rnek 5.2


17/22

ekil 5.11`daki karakteristikleri kullanarak;

(a) VBE = 800mV ve VCE = 10Và karlk gelen IC deerini bulunuz.(b) IC = 4mA ve IB = 40mAè karlk gelen VBE ve VCE deerlerini bulunuz.

zm :

(a) Giri karakteristiinde, VBE = 800mV ile VCE = 10Vùn kesitii noktadan IB = 50mAgibi bir deer bulunur.

k karakteristiinde ise, IB = 50mA ve VCE = 10Vùn kesitii noktadan, IC = 5.1mAdeerinde bir akm elde edilir.

(b) k karakteristiinde, IC = 4mA ve IB = 40mAìn kesitii noktadan, VCE = 6.2Vdeerinde bir gerilim bulunur.

Giri karakteristiinde ise, IB = 40mA ve VCE = 6.2Vùn kesitii noktadan, VBE = 770 mVdeerinde bir gerilim elde edilir.

Daha nce bahsedildii gibi alfa (a) sembol, ortak beyzli devrenin ileri akm transfer oraniin kullanlmt. Ortak emiterli devrede, sabit bir kollektr-emiter geriliminde (VCE)

kollektr akmndaki kk bir deiiklie kar beyz akmndaki deiikliin oran beta (b)sembol ile gsterilir ve genelde ortak emiter ileri ynde akm ykseltme faktr adn alr.

b`nn deeri,

(5.11)

formlyle verilir. Beta (b) deeri, yaklak olarak u formlden de bulunabilir:

(5.12)

Burada IC ve IB, dorusal blgedeki (yani, ortak emiter karakteristiinin yatay beyz akmizgilerinin paralel ve eit aralkl olmaya en yakn olduklar yerde) belirli bir almanoktasnn kollektr ve beyz akmlardr. Denklem (5.12) ile belirlenen deere DC deer (ICve IB sabit veya DC deerler olduu iin), Denklem (5.11) ile bulunan deere de AC veyadinamik deer denmektedir. Tipik deerleri 20 ile 100 arasnda deimektedir. Denklem (5.1),(5.4) ve (5.12) zerinde aadaki ilemleri yaparsak:


18/22

rnek 5.3

(a) ekil 5.11`daki karakteristikte VCE =10V ve IC = 3mA alma noktasndaki DC beta (b)deerini bulunuz.

(b) Bu alma noktasyla ilgili a deerini bulunuz.(c) VCE =10V`a karlk gelen ICEO deerini bulunuz.


19/22

(d) (a) kkndan elde edilen bDC deerini kullanarak yaklak ICBO deerini hesaplaynz.

zm :

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

Ortak emiterli devredeki giri karakteristikleri, ortak beyzli devrenin karakteristiklerine okbenzemektedir (ekil 5.11). Her iki durumda da giri akmndaki art, ileri ngerilimpotansiyelinin artmas sonucu beyz-emiter jjonksiyonunu geen ounluk tayclarnnartndan kaynaklanmaktadr. Ayrca k gerilimindeki deimelerin (ortak emiterli devreiin VCE ve ortak beyzli devre iin VCB) karakteristiklerde byk kaymalara yol amadnadikkat edilmelidir. Aslnda, genelde karlalan DC gerilim dzeylerinde, k ugerilimindeki deimeler nedeniyle beyz-emiter geriliminde meydana gelen deiimler,yaklak olarak ihmal edilebilir. Burada ortalama bir deer kullanlacak olursa, kollektr-

emiter devresi iin ekil 5.13`deki eri elde edilir.Silisyum diyot karakteristikleriyle olan benzerliklere dikkat edilmelidir. Yariletken diyottanmndan da hatrlanaca gibi DC analizinde ekil 5.13`deki eri, ekil5.14`deki eriylegsterilmiti. Bu nedenle bir transistr yapsnn beyz-emiter gerilimi, DC analizde silisyumiin VBE = 0.7V ve germanyum iin de 0.3V olarak kabul edilebilir. Eer uygun polariteyle0.7V ngerilimi (silisyum transistrler iin) salayacak yeterli gerilim yoksa, transistr aktif

blgede olamaz. Ortak beyzli devrenin benzer giri karakteristikleri olduundan, DCanalizinde karakteristiin iletim blgesinde ngerilimlenen bir BJT`nin beyz-emitergeriliminin VT olduu sonucu karlabilir. Ayrca kollektr-beyz devresinin kkarakteristiinde IC = IB olduu daha nce gsterilmiti. Kollektr-emiter devresinde IC =

bIB`dir ve b alma koullaryla belirlenir.


20/22

ekil 5.13 : VCE`nin ihmal edilmesi halinde ekil 5.11`in yeniden izilmesi

ekil 5.14 : DC analiz iin ekil 5.13`n yaklaklk yntemiyle yeniden izilmesi

Uygulanan DC potansiyelleri iin uygun polariteyi belirlemek zere yaplmas gereken ilkilem, nce ekil 5.15`de bir NPN transistr iin gsterildii gibi, IE ynn sembolzeerindeki ok yn ile eletirmektir. IE = IB + IC olduundan hem IB hem de IC ekildekigibi gsterilmelidir. Bundan sonra gerekli tek ey, VBE ve VCE kaynaklarn, IB ve ICakmlarn gsterilen ynde itecek ekilde yerletirmektir (ekil 5.15). Bir PNP transistrndeise, tm akmlar ve dolaysyla da tm kaynaklar ters evrilecektir.

ekil 5.15 : Ortak emiterli bir NPN transistrnn uygun ngerilimlenmesinin belirlenmesi

C) ORTAK KOLLEKTRL DEVRE

Ortak kollektrl devre, empedans uygunlatrma amacyla kullanlmaktadr. nk bu devre,yksek k empedansn dk k empedansna evirmektedir. Yani, ortak beyz ve ortakkollektrl develerin tam tersi zelliklere sahiptir.


21/22

ekil 5.16 : Ortak kollektrl devre iin kullanlan iaret ve sembolleri (a) PNP transistr (b)NPN transistr

Ortak kollektrl devre genelde ekil 5.17`de gsterildii gibi emiterden topraa arada ykdirenci bulunacak ekilde dzenlenir. Bu devrede transistr, ortak emiterli devreye benzerekilde balanm olmasna karn kollektrn topraklanm olduuna dikkat edilmelidir.Pratik adan ortak kollektrl devrenin k karakteristii ortak emiterli devreninkiyleayndr.

Ortak kollektrl devrede k karakteristii, IB deer aralnda IE`nin VEC`ye gregrafiidir. Bu nedenle giri akm, hem ortak emiter hem de ortak kollektr karakteristiindeayndr. Ortak kollektrll devrenin yatay gerilim ekseni, VEC = VCE olduu iin ortakemiter karakteristii kollektr-emiter geriliminin iareti deitirilerek elde edilir. Son olarak,ortak kollektr karakteristiinde IC yerine IE konulduu takdirde, ortak emiterkarakteristiinin dey IC leinde hemen hemen fark edilemeyecek bir deiiklik meydana

gelir (nk a = 1).

ekil 5.17 : Empedans uygunlatrma amacyla kullanlan ortak kollektrl devre


22/22

Ortak kollektrl devrenin giri devresine ilikin gerekli bilgiyi elde etmek iin ortak emiterkarakteristii yeterlidir. Yaplmas gereken tek ey ekil 5.16`daki devreye Kirof gerilimyasasn uygulayarak uygun matematiksel ilemleri gerekletirmektir.

Documents

Diyot ve Transistör