T.C.MİLLİ EĞİTİM BAKANLIĞI

MEGEP(MESLEKİ EĞİTİM VE ÖĞRETİM SİSTEMİNİN

GÜÇLENDİRİLMESİ PROJESİ)

BİLİŞİM TEKNOLOJİLERİ

TRANSİSTÖR VE FET

ANKARA 2007

Milli Eğitim Bakanlığı tarafından geliştirilen modüller;

Talim ve Terbiye Kurulu Başkanlığının 02.06.2006 tarih ve 269 sayılıKararı ile onaylanan, Mesleki ve Teknik Eğitim Okul ve Kurumlarındakademeli olarak yaygınlaştırılan 42 alan ve 192 dala ait çerçeve öğretimprogramlarında amaçlanan mesleki yeterlikleri kazandırmaya yönelikgeliştirilmiş öğretim materyalleridir (Ders Notlarıdır).

Modüller, bireylere mesleki yeterlik kazandırmak ve bireysel öğrenmeyerehberlik etmek amacıyla öğrenme materyali olarak hazırlanmış,denenmek ve geliştirilmek üzere Mesleki ve Teknik Eğitim Okul veKurumlarında uygulanmaya başlanmıştır.

Modüller teknolojik gelişmelere paralel olarak, amaçlanan yeterliğikazandırmak koşulu ile eğitim öğretim sırasında geliştirilebilir veyapılması önerilen değişiklikler Bakanlıkta ilgili birime bildirilir.

Örgün ve yaygın eğitim kurumları, işletmeler ve kendi kendine meslekiyeterlik kazanmak isteyen bireyler modüllere internet üzerindenulaşılabilirler.

Basılmış modüller, eğitim kurumlarında öğrencilere ücretsiz olarak dağıtılır.

Modüller hiçbir şekilde ticari amaçla kullanılamaz ve ücret karşılığındasatılamaz.

i

AÇIKLAMALAR ....................................................................................................................iiGİRİŞ .......................................................................................................................................1ÖĞRENME FAALİYETİ–1 ....................................................................................................31. TRANSİSTÖR ..................................................................................................................... 3

1.1. Transistör Çeşitleri........................................................................................................31.2. Transistörün Yapısı ve Çalışması ................................................................................. 41.3. Transistörün Polarmalandırılması ( Kutuplanması) ...................................................... 81.4. Akım, Gerilim Yönü ve IB Akımı Hesaplama............................................................... 91.5. Transistör Sağlamlık Kontrolü.................................................................................... 11

1.5.1. Transistörlerin Analog AVOmetre ile Sağlamlık Kontrolü.................................111.5.2. Transistörlerin Dijital AVOmetre ile Sağlamlık Kontrolü ..................................12

1.6. Transistörün Anahtarlama Elemanı Olarak Kullanılması ...........................................141.7. Transistörün Yükselteç Olarak Kullanılması .............................................................. 151.8. Katolog Bilgilerini Okuma.......................................................................................... 18UYGULAMA FAALİYETİ .............................................................................................. 20ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME .................................................................................... 22

ÖĞRENME FAALİYETİ–2 ..................................................................................................232. FET.....................................................................................................................................23

2.1. FET Çeşitleri ...............................................................................................................232.2. JFET Yapısı ve Çalışması ........................................................................................... 242.3. JFET’in BJT’ye Göre Üstünlükleri.............................................................................262.4. JFET’in Karakteristikleri ............................................................................................ 272.5. FET ve MOSFET Ölçme ............................................................................................ 292.6. JFET Parametreleri ve Formülleri...............................................................................292.7. JFET Polarmalandırılması (Kutuplanması).................................................................31

2.7.1. Sabit Polarma Devresi ......................................................................................... 312.7.2 Self Polarma Devresi ............................................................................................ 312.7.3. Gerilim Bölücülü Polarma................................................................................... 32

2.8. JFET’li Yükselteç Devreleri ....................................................................................... 332.9. Mosfet’lerin Yapısı, Çalışması ve Karakteristikleri.................................................... 33

2.9.1 Azaltan Tip MOSFET (D-MOSFET) Yapısı........................................................ 342.9.2 Azaltan Tip MOSFET (D-MOSFET) Çalışması ve Karakteristiği....................... 352.9.3 Çoğaltan Tip MOSFET (D-MOSFET) Yapısı...................................................... 352.9.4. Çoğaltan Tip MOSFET (D-MOSFET) Çalışması ve Karakteristiği.................... 362.9.5. MOSFET Parametreleri ....................................................................................... 37

UYGULAMA FAALİYETİ .............................................................................................. 38ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME .................................................................................... 40

MODÜL DEĞERLENDİRME .............................................................................................. 41CEVAP ANAHTARLARI .....................................................................................................43KAYNAKÇA......................................................................................................................... 44

İÇİNDEKİLER

ii

AÇIKLAMALAR

KOD 523EO0075

ALAN Bilişim Teknolojileri

DAL/MESLEK Bilgisayar Teknik Servisi

MODÜLÜN ADI Transistör ve FET

MODÜLÜN TANIMITransistör ve FET uygulamalarının anlatıldığı öğrenmemateryalidir.

SÜRE 40 / 32

ÖN KOŞUL Kaydediciler modülünü tamamlamış olmak

YETERLİK Transistörler ile çalışma yapmak

MODÜLÜN AMACI

Genel AmaçBu modül ile gerekli ortam sağlandığında, transistör ve

fet uygulamalarını gerçekleştirebileceksiniz.Amaçlar

Transistör uygulamalarını gerçekleştirebileceksiniz. FET uygulamalarını gerçekleştirebileceksiniz.

EĞİTİM ÖĞRETİMORTAMLARI VEDONANIMLARI

DC güç kaynağı, Transistör, FET, elektronikmalzemeler, malzeme çantası

ÖLÇME VEDEĞERLENDİRME

Her faaliyet sonrasında o faaliyetle ilgili değerlendirmesoruları ile kendi kendinizi değerlendireceksiniz.

Öğretmen modül sonunda size ölçme aracı (uygulama,soru-cevap)uygulayarak modül uygulamaları ile kazandığınızbilgi ve becerileri ölçerek değerlendirecektir.

AÇIKLAMALAR

1

GİRİŞ

Sevgili Öğrenci,

Günümüzde, elektrik elektronik teknolojisi baş döndürücü bir şekilde gelişmiş vehayatımızın her alanına hükmetmeyi başarmıştır. Bugün farkında olmadan yaşamımızın birparçası haline gelen pek çok sistemin arka planında kusursuz çalışan elektronik devrelerbulunmaktadır.

Bu devreleri tanımak, devrelerde kullanılan malzemelerin yapısını, çalışmasınıöğrenmek elektronikle uğraşan herkes için önemlidir.

Bu devrelerin genelinde kullanılan elamanlardan en önemlilerinden ikisi de transistörve FET’tir. Hemen hemen elektronik devrelerinin hepsinde bu elamanları görmekmümkündür. Bu elamanlar olmasa bile bu elamanlardan meydan gelmiş entegre devreelamanlarını görebiliriz. Bu yüzden bu elamanların yapısının, çalışmasının ve kullanımyerlerinin öğrenilmesi elektronikle ilgilenen öğrenciler için çok önemlidir.

Bu modülde konular çok fazla detaya inmeden verilmiş ancak şekillerle desteklenerekgörsel bir zenginlik kazandırılmıştır. Konular işlenirken verilen devrelerin uygulamayayönelik olmasına dikkat edilmiştir.

Bu modül iki bölümden oluşmaktadır. Birinci bölümde transistörün yapısı, çalışmasıve kullanım alanları incelenirken ikinci bölümde; FET’in yapısı, çalışması ve kullanımalanları incelenmiştir.

Bu modülün elektronik ile ilgilenen tüm öğrencilere faydalı olacağı inancındayım.

GİRİŞ

2

3

ÖĞRENME FAALİYETİ–1

Bu faaliyette verilen bilgiler doğrultusunda transistörlerin genel yapısı ve temelözelliklerini tanıyıp, ürün bilgi sayfasındaki özellikler doğrultusunda devreye uyguntransistörü seçerek transistör uygulamalarını gerçekleştirebileceksiniz.

Transistörün nerelerde kullanıldığını araştırınız. Bunun için çevrenizde bulunanelektronik üzerine çalışan iş yerlerinden ve internetten faydalanabilirsiniz.

1. TRANSİSTÖR

1.1. Transistör Çeşitleri

İki P tipi madde arasına N tipi madde veya iki N tipi madde arsına P tipi maddekonularak elde edilen elektronik devre elamanına transistör denir.Transistörler, kullanma amaçlarına göre üç çeşittir.

Anahtarlama devre transistor leri

Osilatör devre transistor leri

Amplifikatör devre transistor leri

Transistörlerde yarı iletken maddelerin bir araya getirilmesinde çeşitli metotlarkullanılır. Bu metotlara göre yapılan transistörler üç çeşittir.

Nokta temaslı transistorler

Yüzey temaslı transistorler

Alaşım veya yayılma metodu ile yapılan transistörler

Genelde elektronik devrelerde kullandığımız transistörler yüzey temaslıtransistörlerdir. Bu yüzden bundan sonraki konularımızda bu transistörler üzerindeduracağız. Bu transistörler P ve N maddelerinin sıralanmasına göre iki tipte yapılır. Bunlar;

PNP transistorler

NPN transistorler

ÖĞRENME FAALİYETİ–1

AMAÇ

ARAŞTIRMA

4

1.2. Transistörün Yapısı ve Çalışması

Transistör imalatında kullanılan yarı iletkenler, birbirlerine yüzey birleşimli olaraküretilmektedir. Bu nedenle “Bipolar Jonksiyon Transistör” olarak adlandırılır. Transistörüntemel yapısı şekil 1.1’de gösterilmiştir.

Şekil 1.1: Transistörün temel yapısı

BJT transistörler katkılandırılmış P ve N tipi malzeme kullanılarak üretilir.Transistörler NPN ve PNP olmak üzere iki temel yapıda üretilir. NPN transistörde 2 adet Ntipi yarı iletken madde arasına 1 adet P tipi yarı iletken madde konur. PNP tipi transistördeise, 2 adet P tipi yarı iletken madde arasına 1 adet N tipi yarı iletken madde konur.Dolayısıyla transistör 3 adet katmana veya terminale sahiptir.

Transistörün her bir terminaline işlevlerinden ötürü; Emiter (Emiter), Beyz (Base) veKolektör (Collector) adları verilir. Bu terminaller; genelde E, B ve C harfleri ile sembolizeedilirler.

Şekil 1.2: NPN tipi transistör fiziksel yapısı, şematik sembolü ve diyot eş değer devresi

Şekil 1.3: PNP tipi transistör fiziksel yapısı, şematik sembolü ve diyot eşdeğer devresi

5

Transistörler genellikle çalışma bölgelerine göre sınıflandırılarak incelenebilir.Transistörün çalışma bölgeleri; kesim, doyum ve aktif bölge olarak adlandırılır. Transistör;kesim ve doyum bölgelerinde bir anahtar işlevi görür. Özellikle sayısal sistemlerintasarımında transistörün bu özelliğinden yararlanılır ve anahtar olarak kullanılır.Transistörün çok yaygın olarak kullanılan bir diğer özelliği ise yükselteç olarakkullanılmasıdır. Yükselteç olarak kullanılacak bir transistör aktif bölgede çalıştırılır.Yükselteç olarak çalıştırılacak bir transistörün PN jonksiyonları uygun şekildepolarmalandırılmalıdır. Şekil 1.4’te NPN ve PNP tipi transistörlerin yükselteç olarakçalıştırılması için gerekli polarma gerilimleri ve bu gerilimlerin polariteleri verilmiştir. NPNtipi bir transistörde; beyz-emiter jonksiyonu doğru yönde, beyz-kolektör jonksiyonu ise tersyönde polarmalanır. Her iki transistorün de çalışma ilkeleri aynıdır. Sadece polarma gerilimive akımlarının yönleri terstir. Bu nedenle bu bölüm boyunca NPN tipi bir transistörünçalışmasını analiz edeceğiz.

Şekil 1.4: NPN ve PNP transistörlerin kutuplandırılması (polarmalandırılması)

Transistörün yükselteç olarak çalışması şekil 1.5’te verilen bağlantılar dikkate alınarakanlatılacaktır. NPN tipi bir transistörde beyz terminaline, emitere göre daha pozitif birgerilim uygulandığında doğru polarma yapılmıştır. Bu polarma etkisiyle geçiş bölgesidaralmaktadır. Bu durumda P tipi maddedeki (beyz) çoğunluk akım taşıyıcıları, N tipimaddeye (emiter) geçmektedir. Emiter-beyz polarmasını iptal edip, beyz-kolektör arasınaters polarma uygulayalım. Bu durumda çoğunluk akım taşıyıcıları sıfırlanacaktır. Çünkügeçiş bölgesinin kalınlığı artacaktır. (Diyodun ters polarmadaki davranışını hatırlayınız).Azınlık akım taşıyıcıları, beyz-kolektör jonksiyonundan VCB kaynağına doğru akacaktır.Özet olarak yükselteç olarak çalıştırılacak bir transistörde; Beyz-emiter jonksiyonları doğru,beyz-kolektör jonksiyonları ise ters polarmaya tabi tutulur diyebiliriz. Bu durum şekil-1.5’teayrıntılı olarak verilmiştir.

Şekil 1.5: NPN tipi transistör jonksiyonlarının doğru ve ters polarmadaki davranışları

6

Transistörün nasıl çalıştığını anlamak amacıyla yukarıda iki kademede anlatılanolayları birleştirelim. Şekil 1.6’da NPN tipi bir transistöre polarma gerilimleri birlikteuygulanmıştır. Transistörde oluşan çoğunluk ve azınlık akım taşıyıcıları ise şekil üzerindegösterilmiştir. Transistörün hangi jonksiyonlarına doğru, hangilerine ters polarmauygulandığını şekil üzerindeki geçiş bölgelerinin kalınlığına bakarak anlayabilirsiniz.

Şekil 1.6: NPN tipi transistörde çoğunluk ve azınlık akım taşıyıcılarının akışı

Doğru yönde polarmalanan beyz-emiter jonksiyonu, çok sayıda çoğunluk taşıyıcısınınP tipi malzemeye (beyze) ulaşmasını sağlar. Beyz bölgesinde toplanan taşıyıcılar nereyegidecektir. IB akımına katkıda mı bulunacaklardır yoksa N tipi malzemeye mi geçeceklerdir.Beyz bölgesinin (P tipi malzeme) iletkenliği düşüktür ve çok incedir. Bu nedenle; az sayıdataşıyıcı yüksek dirence sahip bu yolu izleyerek beyz ucuna ulaşacaktır. Dolayısıyla beyzakımı, emiter ve kolektör akımlarına kıyasla çok küçüktür. Şekil 1.6’da gösterildiği gibiçoğunluk taşıyıcılarının çok büyük bir bölümü, ters polarmalı kolektör-beyz jonksiyonuüzerinden difüzyon yoluyla emiter ucuna bağlı N tipi malzemeye geçecektir. Çoğunluktaşıyıcılarının ters polarmalı jonksiyon üzerinden kolaylıkla geçmelerinin nedeni, N-tipimaddede (emiterde) bulunan oyuklardır. Bu durumda akım miktarı artacaktır. Sonuç kısacaözetlenecek olursa; emiterden enjekte edilen elektronların küçük bir miktarı ile beyz akımıoluşmaktadır. Elektronların geri kalan büyük bir kısmı ile kolektör akımı oluşmaktadır.Buradan hareketle; emiterden enjekte edilen elektronların miktarı, beyz ve kolektöre doğruakan elektronların toplamı kadar olduğu söylenebilir. Transistör akımları arasındaki ilişkiaşağıdaki gibi tanımlanabilir.

IE= IC+IB

Kısaca, kolektör akımının miktarı beyz akımının miktarı ile doğru orantılıdır vekolektöre uygulanan gerilimden bağımsızdır. Çünkü kolektör ancak beyzin toplayabildiğitaşıyıcıları alabilmektedir. Emiterden gelen taşıyıcıların yaklaşık %99’u kolektöre geçerkengeriye kalan çok küçük bir kısmı beyze akar.

Bir transistörün çalışması için gerekli şartları kısaca özetleyelim.

Transistörün çalışabilmesi için; beyz-emiter jonksiyonu doğru yönde, beyz-kolektör jonksiyonu ise ters yönde polarmalandırılmalıdır. Bu çalışma biçiminetransistörün aktif bölgede çalışması denir.

7

Beyz akımı olmadan, emiter-kolektör jonksiyonlarından akım akmaz. Transistörkesimdedir. Farklı bir ifadeyle; beyz akımı küçük olmasına rağmen transistörünçalışması için çok önemlidir.

PN jonksiyonlarının karakteristikleri transistörün çalışmasını belirler. Örneğin;transistör, VBE olarak tanımlanan beyz-emiter jonksiyonuna doğru yönde birbaşlangıç gerilimi uygulanmasına gereksinim duyar. Bu gerilimin değerisilisyum transistörlerde 0.7V, germanyum transistörlerde ise 0.3V civarındadır.

Transistörde Çalışma Bölgeleri

Transistörlerde başlıca 3 çalışma bölgesi vardır. Bu bölgeler; aktif bölge, kesim (cut-off) bölgesi ve doyum (saturation) bölgesi olarak adlandırılır. Transistörün çalışma bölgelerişekil 1.7’de transistörün çıkış karakteristiği üzerinde gösterilmiştir. Bu bölgeleri kısacainceleyelim.

Şekil 1.7: Transistörlerde çalışma bölgeleri

Aktif Bölge: Transistörün aktif bölgesi; beyz akımının sıfırdan büyük (IB>0) vekolektör-emiter geriliminin 0V’dan büyük (VCE>0V) olduğu bölgedir. Transistörün aktifbölgede çalışabilmesi için beyz-emiter jonksiyonu doğru, kolektör-beyz jonksiyonu ise tersyönde polarmalanır. Bu bölgede transistörün çıkış akımı öncelikle beyz akımına, küçük birmiktarda VCE gerilimine bağımlıdır. Transistörün aktif bölgede nasıl çalıştığı, transistörünçalışması bölümünde ayrıntılı olarak incelenmişti. Doğrusal yükselteç tasarımı veuygulamalarında transistör genellikle bu bölgede çalıştırılır.

Kesim Bölgesi: Transistörün kesim bölgesinde nasıl çalıştığı şekil 1.8.a yardımıylaaçıklanacaktır. Şekilde görüldüğü gibi transistörün beyz akımı IB=0 olduğunda, beyzemitergerilimi de VBE=0V olacağı için devrede kolektör akımı (IC) oluşmayacaktır. Bu durumdatransistör kesimdedir. Kolektör-emiter jonksiyonları çok yüksek bir direnç değeri gösterir veakım akmasına izin vermez. Transistörün kolektör-emiter gerilimi VCE, besleme gerilimi VCC

değerine eşit olur. Kolektörden sadece IC0 ile belirtilen çok küçük bir akım akar. Bu akıma“sızıntı akımı” denir. Sızıntı akımı pek çok uygulamada ihmal edilebilir.

8

a) Transistörün kesim bölgesinde çalışması b) Transistörün doyum bölgesinde çalışması

Şekil 1.8: Transistörün kesim ve doyum bölgesinde çalışması

Doyum Bölgesi: Transistörün doyum (saturation) bölgesinde çalışma şekil 1.8.byardımıyla açıklanacaktır. Transistöre uygulanan beyz akımı artırıldığında kolektör akımı daartacaktır. Bu işlemin sonucunda transistörün VCE gerilimi azalacaktır. Çünkü IC akımınınartması ile RC yük direnci üzerindeki gerilim düşümü artacaktır. Kolektör-emiter gerilimidoyum değerine ulaştığında (VCE(DOY)) beyz-emiter jonksiyonu doğru yöndepolarmalanacaktır. Sonuçta IB değeri daha fazla yükselse bile IC akımı daha fazlaartmayacaktır. Doyum bölgesinde çalışan bir transistörün kolektör-emiter gerilimi VCE

yaklaşık 0V civarındadır. Bu değer genellikle VCE(DOY)=0V olarak ifade edilir.

1.3. Transistörün Polarmalandırılması ( Kutuplanması)

Transistörün çalışmasını sağlayacak şekilde, emiter, beyz ve kolektörünün belirlideğerdeki ve işaretteki (±), DC gerilim ile beslenmesine transistörün polarmalandırılması(kutuplandırılması) denir. Transistörlerin çalışması için gerekli ilk şart, DC polarmagerilimlerinin uygun şekilde bağlanmasıdır. Şekil 1.9’da NPN ve PNP tipi transistörler içingerekli polarma bağlantıları verilmiştir. Transistörün beyz-emiter jonksiyonuna VBB kaynağıile doğru polarma uygulanmıştır. Beyz-kolektör jonksiyonuna ise VCC kaynağı ile terspolarma uygulanmıştır.

Şekil 1.9: NPN ve PNP transistörlerin polarmalandırılması

9

1.4. Akım, Gerilim Yönü ve IB Akımı Hesaplama

Bir transistör devresinde akım ve gerilimler arasında belirli ilişkiler vardır.Transistörün her bir terminalinde ve terminalleri arasında oluşan gerilim ve akımlarbirbirinden bağımsız değildir. NPN transistörün her bir jonksiyonundan geçen akımlar vejonksiyonlar arasında oluşan gerilimler ve yönleri şekil 1.10 üzerinde gösterilmiş veadlandırılmıştır.

Şekil 1.10: Transistörde akım ve gerilimler

Transistörün beyz-emiter jonksiyonu VBB gerilim kaynağı ile doğru yöndepolarmalanmıştır. Beyz-kolektör jonksiyonu ise VCC gerilim kaynağı ile ters yöndepolarmalanmıştır. Beyz-emiter jonksiyonu doğru yönde polarmalandığında tıpkı ileri yöndepolarmalanmış bir diyot gibi davranır ve üzerinde yaklaşık olarak 0.7V (silisyum) gerilimdüşümü oluşur.

VBE= 0.7 Volt

Devrede I.Göz için Kirsoff Gerilimler Kanununa göre denklem yazılırsa;

BEBBBB VRIV

olur. Buradan IB akımı çekilirse;

BBBEBB RIVV

B

BEBBB

R

VVI

IB : Beyz akımı (dc)

IE : Emiter akımı (dc)

IC : Kolektör akımı (dc)

VBE : Beyz-emiter gerilimi (dc)

VCB : Kolektör-beyz gerilimi (dc)

VCE : Kolektör-emiter gerilimi (dc)

10

Örnek 1.1:

Yukarıda verilen devrede IB akımını bulunuz.

Çözüm:

B

BEBBB

R

VVI

10

7.05 BI

10

3.4BI IB= 430 µA

Örnek 1.2: Yukarıda görülen devrede VBB= 9V, IB=1mA ise RB direncinin değerinibulunuz.(VBE=0,7 V alınız.)

Çözüm:

B

BEBBB

I

VVR

1

7,09 BR

1

3,8BR RB=8,3KΩ

11

1.5. Transistör Sağlamlık Kontrolü

1.5.1. Transistörlerin Analog AVOmetre ile Sağlamlık Kontrolü

Resim 1.1: Analog AVOmetre

Analog ölçü aleti direnç (X1) kademesine alınır. Problardan biri herhangi bir ayaktasabit tutulurken, diğer prob ayrı ayrı boştaki diğer iki ayağa değdirilir. Sağlam birtransistörde prob bir uçta sabit iken diğer prob her iki ayağa değdirildiğinde ölçü aleti değergöstermelidir. Değer okunmuyorsa sabit ucu tespit etmek amacıyla, ölçüm ayaklarıdeğiştirilerek işlemler tekrarlanır. Değer gösterdiği andaki sabit uç beyz, yüksek değerokunduğundaki ayak emiter ve düşük değer görülen ayak ise kolektördür. Değerokunduğunda beyzdeki uç artı ise transistör PNP, eksi ise NPN tipidir. Bunun sebebi analogAVOmetrelerde pil uçları ile çıkış uçları farklı polaritede olmalarıdır.

Ayrıca sağlam bir transistörde ölçü aleti probları kolektör emiter arasınadeğdirildiğinde her iki yönde de değer göstermemesi gerekir.

12

1.5.2. Transistörlerin Dijital AVOmetre ile Sağlamlık Kontrolü

Resim 1.2: Dijital AVOmetre

Dijital ölçü aleti diyot test kademesine alınır. Problardan biri herhangi bir ayakta sabittutulurken, diğer prob ayrı ayrı boştaki diğer iki ayağa değdirilir. Sağlam bir transistördeprob bir uçta sabit iken diğer prob her iki ayağa değdirildiğinde ölçü aleti değergöstermelidir. Değer okunmuyorsa sabit ucu tespit etmek amacıyla, ölçüm ayaklarıdeğiştirilerek işlemler tekrarlanır. Değer gösterdiği andaki sabit uç beyz, yüksek değerokunduğundaki ayak emiter ve düşük değer görülen ayak ise kolektördür. Değerokunduğunda beyzdeki uç artı ise transistör NPN, eksi ise PNP tipidir. Bunun sebebi dijitalAVOmetrelerde pil uçları ile çıkış uçları aynı polaritededir.

Aynen analog ölçü aletinde olduğu gibi sağlam bir transistörde ölçü aleti problarıkolektör emiter arasına değdirildiğinde her iki yönde de değer göstermemesi gerekir.

ReReReReReRe

13

Resim 1.3: Transistör sağlamlık kontrolü

esim 1.3.a. Kırmızı Prob Transistörün “1” nu.lı ucuna siyah prob “2” nu.lı ucuna temasttirildi.esim 1.3.b. Kırmızı Prob Transistörün “1” nu.lı ucuna siyah prob “3” nu.lı ucuna temas

ttirildi.esim 1.3.c. Kırmızı Prob Transistörün “2” nu.lı ucuna siyah prob “3” nu.lı ucuna temas

ttirildi.esim 1.3.d. Kırmızı Prob Transistörün “2” nu.lı ucuna siyah prob “1” nu.lı ucuna temas

ttirildi.esim 1.3.e. Kırmızı Prob Transistörün “3” nu.lı ucuna siyah prob “1” nu.lı ucuna temas

ttirildi.esim 1.3.f. Kırmızı Prob Transistörün “3” nu.lı ucuna siyah prob “2” nu.lı ucuna temas

ttirildi.

Şekilde görülen transistörün sağlamlık kontrolünü veuçlarının tespitini dijital multimetre ile yapalım.

14

Sonuç: Bu transistörün “1” nu.lı ucuna kırmızı probu sabit şekilde tutup 2 ve 3 nu.lıuçlara siyah probu sırasıyla değdirdiğimizde değer göstermektedir. Bu yüzden 1 nu.lı uçTransistörün beyz ucudur. Beyz ucunda sabit tutulan uç kırmızı prob olduğundan butransistör NPN tipi transistördür. 1-2 nu.lı uçlar arasında görülen değer, 1-3 nu.lı uçlararasından görülen değerden daha küçüktür. Bu yüzden 2 nu.lı uç Kolektör, 3 nu.lı uçemiterdir. Resim 1-3 te görüldüğü gibi kolektör emiter (2-3 nu.lı uçlar) arası her iki yönde deaçık devre göstermektedir.

1.6. Transistörün Anahtarlama Elemanı Olarak Kullanılması

Transistörün bir anahtar olarak nasıl kullanıldığı şekil 1.11’de verilmiştir. Şekil 1.11a’da görüldüğü gibi transistörün beyz-emiter jonksiyonu ters yönde polarmalanmıştır.Dolayısıyla transistör kesimdedir. Kolektör-emiter arası ideal olarak açık devredir. Transistörbu durumda açık bir anahtar olarak davranır.

a) Transistör kesimde -Anahtar AÇIK b) Transistör doyumda -Anahtar KAPALI

Şekil 1.11: Transistörün anahtar olarak çalışması

Şekil 1.11. b’de ise transistörün beyz-emiter jonksiyonu doğru yöndepolarmalanmıştır. Bu devrede beyz akımı yeterli derecede büyük seçilirse transistör doyumbölgesinde çalışacaktır. Kolektör akımı maksimum olacak ve transistörün kolektör-emiterarası ideal olarak kısa devre olacaktır. Transistör bu durumda kapalı bir anahtar gibidavranır.

Transistörlü anahtar uygulaması: Pek çok endüstriyel uygulamada veya sayısaltasarımda devrelerin çıkışından alınan işaretlerin kuvvetlendirilmesi istenir. Örneğinşekil1.12.a’da devre çıkışından alınan bir kare dalga işaretin bir LED’i yakıp söndürmesi içingerekli devre düzeneği verilmiştir. Giriş işareti; 0V olduğunda transistör kesimdedir, LEDyanmayacaktır. Giriş işareti +V (Silisyum için 0.7 V dan büyük, germanyum için 0.3V danbüyük olmalıdır) değerine ulaştığında ise transistör iletime geçecek ve LED yanacaktır.

15

a) Transistörün anahtar olarak çalışması b) Transistörle röle kontrol

Şekil1.12: Transistörün anahtar olarak kullanılması

Şekil 1.12 b’de ise devre çıkışından alınan işaretin kuvvetlendirilerek bir röleyi,dolayısıyla röle kontaklarına bağlı bir yükü kontrol etmesi gösterilmiştir.

1.7. Transistörün Yükselteç Olarak Kullanılması

Transistörün en temel uygulama alanlarından biri de yükselteç (amplificator) devresitasarımıdır. Temel bir yükselteç devresinin işlevi, girişine uygulanan işareti yükselterek(kuvvetlendirerek) çıkışına aktarmasıdır. Transistörlü temel bir yükselteç devresi şekil1.13’te verilmiştir. Devrede kullanılan DC kaynaklar transistörün aktif bölgede çalışmasınısağlamak içindir. Devre girişine uygulanan AC işaret (VIN) ise yükseltme işlemine tabitutulacaktır. Transistörlü yükselteç devresinde; devrenin yükselteç olarak çalışabilmesi içinDC besleme (polarma) gerilimlerine gereksinim vardır. Dolayısıyla transistörlü yükselteçdevreleri genel olarak iki aşamada incelenilir. Bu aşamalar;

Transistörlü yükselteç devrelerinin DC analizi

Transistörlü yükselteç devrelerinin AC analizi

Şekil 1.13: Transistörlü yükselteç devresi

16

DC Analiz

İyi bir yükselteç tasarımı için transistörün özelliklerine uygun DC polarma akım vegerilimleri seçilmelidir. Dolayısıyla yükselteç tasarımında yapılması gereken ilk adımtransistörlü yükselteç devresinin DC analizidir. Analiz işleminde transistörün çalışma bölgesibelirlenir. Bu bölge için uygun akım ve gerilimler hesaplanır. Sonuçta; transistörlü yükselteçdevresi AC çalışmaya hazır hale getirilir.

AC Analiz

Transistörlü yükselteç tasarımında ikinci basamak, tasarlanan veya tasarlanacakyükselteç devresinin AC analizidir. Yükselteç devresinin AC analizi yapılırken eş değerdevrelerden yararlanılır. Şekil 1.14.a’da transistörlü temel bir yükselteç devresi verilmiştir.Aynı devrenin AC eş değer devresi ise şekil 1.14. b’de görülmektedir.

a) Transistörlü yükselteç devresi b) Transistörlü yükselteç devresinin AC eş değeri

Şekil 1.14: Transistörlü temel yükselteç devresi ve AC eş değeri

Transistörlü bir yükselteç devresinin AC eş değer devresi çizilirken, DC kaynaklarkısa devre yapılır. Yükselteç devresi doğal olarak girişinden uygulanan AC işaretiyükselterek çıkışına aktaracaktır. Dolayısıyla bir kazanç söz konusudur.

Yükseltecin temel amacı da bu kazancı sağlamaktır. Bir yükselteç devresi; girişindenuygulanan işaretin genliğini, akımını veya gücünü yükseltebilir. Dolayısıyla bir akım,gerilim veya güç kazancı söz konusudur. Yükselteçlerde kazanç ifadesi A ile sembolizeedilir. Gerilim kazancı için AV, Akım kazancı için AI ve güç kazancı için AP sembollerikullanılır.

Örneğin şekil 1.14’te görülen yükselteç devresinin gerilim kazancı AV;

g

OV

V

VA

17

Beta (ß) ve Alfa (α) kazançları

β akım kazancı, ortak emiter bağlantıda akım kazancı olarak da adlandırılır. Birtransistör için β akım kazancı, kolektör akımının beyz akımına oranıyla belirlenir.

β =B

C

I

I

β akım kazancı bir transistör için tipik olarak 20-200 arasında olabilir. Bununlabirlikte β değeri 1000 civarında olan özel tip transistorler de vardır. β akım kazancı kimikaynaklarda veya üretici kataloglarında hFE olarak da tanımlanır.

β = hFE

Kolektör akımını yukarıdaki eşitlikten;IC= β.IB

olarak tanımlayabiliriz. Transistörde emiter akımı; IE=IC+IB idi. Bu ifadeyi yenidendüzenlersek;

IE= β.IB+IB

IE= IB(1+ β)

değeri elde edilir. Ortak beyzli bağlantıda akım kazancı olarak bilinen α değeri; kolektörakımının emiter akımına oranı olarak tanımlanır.

α =B

C

I

I

Emiter akımının kolektör akımından biraz daha büyük olduğu belirtilmişti. Dolayısıylatransistörlerde α akım kazancı 1’den küçüktür. α akım kazancının tipik değeri 0.95-0.99arasındadır. Emiter akımı; IE=IC+IB değerine eşitti. Bu eşitlikte eşitliğin her iki tarafı IC’yebölünürse;

α DC=IC/IE ve βDC=IC/IB olduğundan, yukarıdaki formüle yerleştirilirse;

değeri elde edilir. Buradan her iki akım kazancı arasındaki ilişki;

olarak belirlenir. Bir transistörde α akım kazancı değeri yaklaşık olarak sabit kabul edilir.Ancak α akım kazancı değerinde çok küçük bir değişimin, β akım kazancı değerinde çokbüyük miktarlarda değişime neden olacağı yukarıdaki formülden görülmektedir.

18

Örnek : Bir transistörün β akım kazancı değeri 200’dür. Beyz akımının 75µA olmasıdurumunda, kolektör akımı, emiter akımı ve α akım kazancı değerlerini bulunuz.

Çözüm:

IE=IC+IB=(1+ β)IB IE= (1+200)75µA IE= 150,75mA

1.8. Katolog Bilgilerini Okuma

Uluslararası bir çok firma, transistör üretimi yapar ve kullanıcının tüketimine sunar.Transistör üretimi farklı ihtiyaçlar için binlerce tip ve modelde yapılır. Üretilen her birtransistör farklı özellikler içerebilir. Farklı amaçlar için farklı tiplerde üretilen her birtransistör; üreticiler tarafından birtakım uluslararası standartlara uygun olarak kodlanırlar.Transistörler; bu kodlarla anılır. Üretilen her bir transistörün çeşitli karakteristikleri üreticifirma tarafından kullanıcıya sunulur.

1.8.1. Uluslararası Standart Kodlama

Transistörlerin kodlanmasında birtakım harf ve rakamlar kullanılmaktadır. ÖrneğinAC187, BF245, 2N3055, 2SC2345, MPSA13 vb. gibi birçok transistör sayabiliriz.Kodlamada kullanılan bu harf ve rakamlar rastgele değil, uluslararası standartlara göredir veanlamlıdır. Günümüzde kabul edilen ve kullanılan başlıca 4 tip standart kodlama vardır.Birçok üretici firma bu kodlamalara uyarak transistör üretimi yapar ve tüketime sunarlar.Yaygın olarak kullanılan standart kodlamalar aşağıda verilmiştir.

Avrupa Pro-electron Standardı (Pro-electron) Amerikan jedec standardı (EIA-jedec) Japon (JIS) Firma Standartları

1.8.1.1 Avrupa Standardı (Pro-Electron Standardı)

Avrupa ülkelerinde bulunan transistör üreticilerinin genellikle kullandıkları birkodlama türüdür. Bu kodlama türünde üreticiler transistörleri; AC187, AD147, BC237,BU240, BDX245 ve benzeri şekilde kodlarlar. Kodlamada genel kural, önce iki veya üç harfsonra rakamlar gelir. Kullanılan her bir harf anlamlıdır ve anlamları aşağıda ayrıntılı olarakaçıklanmıştır.

İlk Harf: Avrupa (Pro Electron) standardına göre kodlanmada kullanılan ilk harf,transistörün yapım malzemesini belirtmektedir. Germanyumdan yapılan transistörlerdekodlama A harfi ile başlar. Örneğin AC121, AD161, AF254 vb. kodlanan transistörlergermanyumdan yapılmıştır. Silisyumdan yapılan transistörlerde ise kodlama B harfi ilebaşlar. Örneğin; BC121, BD161, BF254 vb. kodlanan transistörler silisyumdan yapılmıştır.

IC= 200. (75µA) IC= 150mA

19

İkinci Harf: Transistörlerin kodlanmasında kullanılan ikinci harf Avrupa Standardınagöre, transistörün kullanım alanlarını belirtir. Örnek kodlamalar aşağıda verilmiştir.

AC: Avrupa (Pro Electron) Standardına göre, düşük güçlü alçak frekanstransistörüdür. Germanyumdan yapılmıştır. AC121, AC187, AC188, AC547 gibi...

BC: Avrupa (Pro Electron) Standardına göre, düşük güçlü alçak frekans transistörüdürve Silisyumdan yapılmıştır. BC107, BC547 gibi...

Üçüncü Harf: Avrupa (pro electron) standardında bazı transistörlerin kodlanmasındaüçüncü bir harf kullanılır. Üçüncü harf, ilk iki harfte belirtilen özellikler aynı kalmakkoşuluyla o transistörün endüstriyel amaçla özel yapıldığını belirtir. Örnek olarak; BCW245,BCX56, BFX47, BFR43, BDY108, BCZ109, BUT11A, BUZ22 vb. gibi

1.8.1.2 Amerikan (Jedec) Standardı

Amerikan yapımı transistörler 2N ifadesi ile başlayan kodlar ile isimlendirilmişlerdir.Bu kodlarda:

Birinci rakam : Elemanın cinsini gösterir.

Birinci harf : Transistörün yapım malzemesini belirtir.

Son rakamlar : Tipini ve kullanma yerini gösterir.

Örneğin 2N3055’teki 2 rakamı transistör olduğunu, N harfi transistörün silisyumdanyapıldığını ve 3055 imalat seri numaralarını belirtir.

1.8.1.3 Japon StandardıJapon yapımı transistörler 2S ifadesi ile başlayan kodlar ile isimlendirilmişlerdir. Bu

kodlarda

Birinci rakam : Elemanın cinsini gösterir.

Birinci harf : Transistörün yapım malzemesini belirtir.

İkinci harf : Tipini ve kullanma yerini gösterir.

Örneğin 2SC1384’de 2 rakamı elamanın transistör olduğunu, S harfi transistörünsilisyumdan yapıldığını C harfi NPN tipi yüksek frekans transistörü olduğunu ve 1384 imalatseri numaralarını belirtir.

20

UYGULAMA FAALİYETİ

Transistörün Anahtar Olarak Kullanılması Devresinin İncelenmesi

Amaç:Bu uygulama faaliyetini başarı ile tamamladığınızda,

Transistörün anahtar olarak kullanılması devresini kurup çalıştırabileceksiniz.Elektronik simülasyon programları ile devrenin çalışmasını inceleyiniz.

Kullanılacak Araç Gereçler:1. Breadboard2. Güç Kaynağı3. AVO metre4. Devre şemasında belirtilen elamanlar

Transistörün Anahtar Olarak Kurulup Çalıştırılması

Q1BC237

B19V

R3470R

R110K

R210K

S1

D1LED-BLUE

Şekil 1.15: Transistörün Anahtar Olarak Kullanılması

İşlem Basamakları Öneriler Şekil 1.13’teki devreyi montaj seti üzerine

kurunuz. R1 = 10 K, R2 = 10 K ve R3=470Ω olarak seçiniz.

Güç kaynağının canlı ucunu R3'ün ve S1anahtarının ucuna bağlayınız.

Devreyi kurmadan önce transistörün ve LEDdiyodun sağlamlık kontrolünü yapınız.

Güç kaynağının bağlantılarınıdoğru yaptığınızdan eminolunuz. Gerilim değerini 9Volarak ayarladığından eminolunuz.Sağlamlık kontrolü hakkında bumodülün en başında verilenbilgileri hatırlayınız.

Devreye enerji vermeden önce devreni tekrarkontrol ediniz.

S1 anahtarına bastığınız zamanLED diyot yanmıyorsa yadevreyi yanlış kurmuşsunuz yada devrede açık devre vardır.Devreyi tekrar kontrol ediniz.

UYGULAMA FAALİYETİ

21

Güç kaynağını aç devreye enerji uygula, devreyiçalıştır.

Besleme geriliminin doğruayarlandığından ve kısa devreolmadığından emin olunuz.

Devrenin çalışmasını takip ediniz. Devrede ısınan parça olupolmadığını kontrol ediniz. S1anahtarına bastığınız zamanLED’in yanması gerekir.

Ölçüm tablosunda belirtilen ölçümlerigerçekleştiriniz.

Bunun için multimetrekullanınız.

AnahtarınDurumu

C-Ş (Volt) B-Ş (Volt) IB IC

S1 AçıkS1 Kapalı

Tablo 1.1. Sonuç değerlerini kaydedin ve yorumlayın

KONTROL LİSTESİDeğerlendirme Ölçütleri Evet Hayır

Araştırma faaliyetleri yaptınız mı?Devre elemanları doğru olarak seçtiniz mi?Gerekli cihazlar temin ettiniz mi?Elamanların sağlamlık kontrollerini yaptınız mı?Devre montajı şemaya uygun ve düzenli yaptınız mı?Cihazlar uygun değerlere ayarladınız mı?Devre öngörülen şekilde çalıştınız mı?Ölçme işlemleri doğru olarak yaptınız mı?Sonuç tablosu eksiksiz doldurdunuz mu?

Tablo 1.2. Kontrol listesi

22

ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME

A- OBJEKTİF TESTLER (ÖLÇME SORULARI)

1. Aşağıdakilerden hangisi kullanım amaçlarına göre transistör çeşitlerine girmez?A) Anahtarlama devre transistörleriB) Osilatör devre transistörleriC) Amplifikatör devre transistörleriD) Yüzey temaslı transistörler

2. Aşağıdakilerden hangisi transistör terminallerine verilen isimlerden biri değildir?A) Emiter B) AnotC) Beyz D) Kolektör

3. Transistörün aktif bölgede çalışma şartı aşağıdakilerden hangisidir?A) Beyz-Kolektör arası ters, beyz-emiter arası doğru,B) Beyz-Kolektör arası doğru, beyz-emiter arası doğru,C) Beyz-Kolektör arası doğru, beyz-emiter arası ters,D) Beyz-Kolektör arası ters, beyz-emiter arası ters polarmalandırılmalıdır.

4. Transistör sağlamlık kontrolüne göre aşağıdakilerden hangisi yanlıştır?A) Doğru yönde beyz emiter arası değer gösterir.B) Doğru yönde beyz-kolektör arası değer gösterir.C) Kolektör-emiter arası bir yönde değer gösterir diğer yönde değer göstermez.D) Kolektör-emiter arası her iki yönde de değer göstermez.

5. Silisyum yarı iletken malzemeden yapılmış bir transistörün iletime geçmesi içingerekli lanan minumum VBE gerilim değeri kaçtır?A) 0,4 Volt B) 0,7 VoltC) 0,9 Volt D) 1 Volt

6. Aşağıdakilerden hangisi transistör çalışma bölgelerinden değildir?A) Pasif B) AktifC) Kesim D) Doyum

7. Transistörün yükselteç olarak kullanıldığı bir devre için aşağıdakilerden hangisisöylenemez?A) Devrenin amacı gerilim kazancı sağlamaktır.B) Transistör aktif bölgede çalışmaktadır.C) Transistör doyum bölgesinde çalışmaktadır.

D) Devrenin kazancıg

OV

V

VA formülü ile hesaplanır.

DEĞERLENDİRMECevaplarınızı cevap anahtarı ile karşılaştırınız. Doğru cevap sayınızı belirleyerek

kendinizi değerlendiriniz. Yanlış cevap verdiğiniz ya da cevap verirken tereddüt yaşadığınızsorularla ilgili konuları faaliyete geri dönerek tekrar inceleyiniz

Tüm sorulara doğru cevap verdiyseniz diğer faaliyete geçiniz.

ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME

23

ÖĞRENME FAALİYETİ–2

Bu faaliyette verilen bilgiler doğrultusunda FET’lerin genel yapısını ve temelözelliklerini tanıyacak, devreye uygun FET’i seçerek FET uygulamalarınıgerçekleştirebileceksiniz

Transistör varken neden FET gibi bir elamana ihtiyaç duyulmuştur? Araştırınız.

2. FET

2.1. FET Çeşitleri

Alan Etkili Transistör (Field Effect Ttransistor), 3 uçlu bir grup yarı iletken devreelemanının genel adıdır. Bu gruptaki transistörler kendi aralarında birtakım kategorilereayrılır ve isimlendirilir. Şekil 2.1’de alan etkili transistör çeşitleri görülmektedir.

Şekil 2.1: Alan ekili tansistörlerin (FET) çeşitleri

Alan etkili transistör; Jonksiyon FET (JFET) veya metal oksitli yarı iletken JFET(MOSFET) olarak yapılır ve isimlendirilir. Her iki tip transistörün de n kanallı ve p kanallıolmak üzere iki tipte üretimi yapılır. N kanallı JFET'lerde iletim elektronlarla, P kanallıJFET’lerde ise oyuklarla sağlanır. FET'lerin yapımı basit ve ekonomik olduğundan dolayıoldukça çok kullanım alanı bulmuştur. JFET’lerin bipolar transistörlere göre önemlifarklılıkları vardır. Bu konu daha sonra ayrıntılı anlatılacaktır.

ÖĞRENME FAALİYETİ–2

AMAÇ

ARAŞTIRMA

24

2.2. JFET Yapısı ve Çalışması

JFET'ler; N kanallı ve P kanallı olmak üzere iki tipte üretilir. JFET'in fiziksel yapısı veelektriksel sembolü şekil 2.2’de gösterilmiştir. JFET üç uca sahiptir. Uçlarına işlevlerindenötürü; Geyt (Gate), Sörs (Source), Dreyn (Drain) isimleri verilmiştir. JFET sembolünde, gateucunda bulunan okun yönü kanal tipini ifade eder. Ok yönü içeri doğru ise N kanal JFET, okyönü dışarıya doğru ise P kanal JFET olduğu anlaşılır. Bu durum şekil 2.2.a ve b’degösterilmiştir.

Şekil 2.2: N kanallı ve P kanallı JFET'in yapısı ve sembolü

N kanallı JFET ile P kanallı JFET’in çalışma prensibi aynıdır. Tek fark akım yönleriile polarma gerilimlerinin ters olmasıdır. Bu yüzden biz burada sadece N kanallı FET’inçalışma prensibini inceleyeceğiz. JFET'e polarma gerilimleri uygulandığında meydana gelenakım ve gerilimler şekil 2.3 üzerinde gösterilmiştir.

Drain-source arasına uygulanan besleme gerilimi, drain ucu ile şase arasına bağlanır.Bu gerilim, drain devresindeki besleme gerilimi olarak tanımlanır ve VDD ile sembolizeedilir. VDD gerilimi, n kanal içerisindeki elektronların hareket etmesini sağlar. Buelektronlar, source'den drain'e oradan da VDD kaynağının pozitif kutbuna gider. VDDkaynağının içinden source’e geri döner. Source ve drain üzerinden geçen bu akıma “drainakımı” denir ve “ID” ile sembolize edilir.

25

Şekil 2.3: JFET'in çalışması

JFET’in gate terminali kontrol ucudur. JFET’in iletkenliğini kontrol eder. Önce gateterminali kullanmadan JFET’in çalışmasını analiz edelim. Bu amaçla şekil 2.4’tenyararlanacağız. Şekil 2.4’te verilen devrede, VGG gerilimi 0V (şase) yapılırsa ve VDD beslemekaynağı da 0V’dan başlayarak yükseltilirse kanal içerisinden geçen akım miktarı da artar.Ancak n tipi kanalın jonksiyon direnci maksimum akım değerini sınırlar. VDD daha fazlaartırıldığında JFET’de bir ters polarma bölgesi oluşur. Bu polarma bölgesine, azalma bölgesi(deplation) denir. Azalma bölgesi, kanal akımının n maddesinin dar bir kesidi içindengeçmesini gerektirir. Bu durum kanal direncinin artmasına sebep olur. Dolayısı ile ID

akımında artık bir azalma söz konusudur.

Şekil 2.4: JFET'in çalışması

26

VDD kaynağının daha fazla artırılması sonucu kanalın tamamen daraldığı (kanaldirencinin maksimuma yükseldiği) bir duruma erişilir. Bu değerden sonra daha fazla akımakışı meydana gelmez. Kısaca kanal akımında artış artık mümkün olmaz. Çünkü kanalkapanma moduna girmiş ve drain akımı doyuma ulaşmıştır. Bu durum şekil 2.4.b’degösterilmiştir. Sonuçta, kanal direncinden dolayı drain-source arasında bir gerilim düşümümeydana gelir. Bu gerilim, VDS gerilimi olarak adlandırılır. Görüldüğü gibi, VDD artarkendrain ve source uçlarında VDS gerilim düşümü meydana gelir. Bu gerilim düşümüne ise ID

akımı sebep olur. Şekil 2.5'te görüldüğü gibi VP noktasında, VDS artarken ID sabit bir değerdekalır. ID maksimum değerine ulaşmıştır. IDmax değerine ise IDSS denir. IDSS kanalın doyumakımıdır. Bu anda yani IDSS akımı, VP değerine ulaştığında gate-source arası gerilim desıfırdır (VGS=0V). IDSS değeri, elemanın yapısına göre belli bir değerde bulunur. Bu değerimalatçılar tarafından verilir veya ölçülebilir.

Şekil 2.5: Kanal akımının neden olduğu daralmanın grafiği

2.3. JFET’in BJT’ye Göre Üstünlükleri

Avantajları: JFET'in giriş empedansı çok yüksektir. (BJT’de 2 KΩ iken FET’lerde yaklaşık

100 M Ω)

Anahtar olarak kullanıldığında, sapma gerilimi yoktur.

JFET'in gürültü seviyesi bipolar transistörlere nazaran azdır. Bu nedenle FET,alçak ve yüksek frekanslarda kullanılabilir. JFET, iyi bir sinyal kırpıcı olarakçalışır.

JFET'in sıcaklık kararlılığı daha iyidir. Sıcaklık değişimlerinden peketkilenmez.

JFET'in radyasyon etkisi yoktur ve radyasyondan az etkilenir.

BJT’lere göre daha küçüktür. Bu nedenle entegrelerde daha fazla kullanılır.

Dezavantajı: JFET'in BJT’ye göre sakıncası; bant genişliklerinin dar olması ve çabuk hasar

görebilmesidir.

27

2.4. JFET’in Karakteristikleri

JFET'lerde; gate ucu, kanal bölgesini (azalma bölgesi) kontrol etmek için kullanılır.Örneğin; n kanallı bir JFET'te, gate ile source arasına uygulanan negatif polariteli bir gerilim,gerilim azalma bölgesini büyültür. Bu durum, kanal akımının daha düşük değerlerindekanalın kapanmasına sebep olur. Eğer; VGS gerilimi artırılırsa (n kanal için daha negatifyapılırsa) kanalın azalma bölgesi daha da büyür. Neticede drain akımı şekil 2.6.a ve b'degösterildiği gibi daha düşük akım seviyelerinde doyuma ulaşır. Şekil 2.6. a ve b'de n ve pkanal JFET'ler için VDS-ID grafiği çizilmiştir. Karakteristikte sabit VGS geriliminin çeşitlideğerlerinde ID ve VDS değerleri gösterilmiştir. Örnek eğriler; VGS=0V, -1V ve -2V içinçizilmiştir.

Şekil 2.6: N ve P kanallı JFET'in drain karakteristikleri

Sonuç olarak, n kanal bir JFET’de gate-source arasına uygulanan ters polarmabüyürken, kanal akımı azalır. Gate-source arasına uygulanan ters polarma gerilimi yeterlibüyüklüğe ulaşırsa kanal tamamen kapanabilir ve ID akımı sıfıra düşebilir. Kanalın tamamenkapanıp akım geçirmemesine neden olan ters gerilim değerine “gate-source daralmagerilimi (pinch-off)” adı verilir: Bu değer “VP” ile ifade edilir. Yukarıdaki şekiller ve grafikiyi incelendiğinde VDS'nin küçük değeri için, ID akımının lineer olarak arttığı görülür (şekil2.6). VDS gerilimi artarken, kanalın daraldığı görülür.

FET'in bir diğer önemli karakteristiği ise, “Transfer Karakteristiği” olarakadlandırılır. Transfer karakteristiği eğrisi; sabit bir drain-source (VDS) geriliminde, gate-source (VGS) geriliminin fonksiyonu olarak elde edilen drain akımının (ID) eğrisini gösterir.Transfer karakteristiği şekil 2.7.a ve b'de gösterildiği gibi elemanın iki önemli parametresiolan VP ve IDSS değerlerini verir. Transfer karakteristiği eğrisi matematiksel olarak;

2)1(P

GSDSSD

V

VII

eşitliği ile ifade edilir. Bu eşitlik veya bu eşitlikten çizilen transfer karakteristiği VP ve IDSS

değerlerine bağlıdır ve JFET'in çalışmasını oldukça iyi tanımlar. VP değeri, n kanallıJFET’ler için negatif, p kanallı FET’ler için pozitif bir değerdir. Transfer karakteristiğieşitliği ile, şekil 2.7'deki transfer karakteristiği karşılaştırılırsa; VGS=0 olduğunda, eşitliğinID=IDSS durumunu sağladığı ve eğrinin dikey eksen ID'yi, IDSS değerinde kestiği görülür.

28

Diğer taraftan ID=0 için, eşitlik VGS=VP durumunu sağlar. IDSS ve VP değerleri imalatçıkataloglarında verilir. Bu değerlerden yararlanılarak transfer karakteristiği çizilebilir.Transfer karakteristiği eğrisinden ve değerlerden faydalanarak ID değerleri de hesaplanabilir.

Şekil 2.7: N ve P kanallı JFET'in transfer karakteristikleri

JFET'in çalışması grafiksel olarak şekil 2.8’deki drain çıkış karakteristiği yardımı ilegörülebilir. IDSS değeri, VGS=0 durumunda elde edilen akım seviyelerinin meydana getirdiğieğriden okunur. VP değeri ise açık bir şekilde görülmez. Ancak VP değeri en alttaki VGS

eğrisinin değerinden biraz daha büyüktür. Karakteristikteki kesik çizgi, doyum akımınınaktığı noktalardan geçmektedir. Buna göre, kesik çizgi VDS=VP-VGS durumunugöstermektedir. Bu çizgi genellikle drain karakteristiğinin bir parçası değildir, ama eğrininyatay eksene (VDS) değdiği noktanın değerini verir.

Şekil 2.8: JFET'in drain karakteristiği

Karakteristikten görüldüğü gibi aktif bölgede ID akımı sabittir. Ancak belli bir VDS

değerinden sonra JFET bozulur, drain akımının artışı JFET tarafından artık sınırlanamaz.Ancak JFET devresine bir harici eleman bağlanarak JFET korunur. JFET'in bozulma gerilimideğeri BVGDS olarak işaretlenmiştir. BVGDS değeri, küçük gate-source polarma gerilimleriiçin daha büyüktür. Üretici firmalar tek bir VGS değeri için genellikle 0V, BVGDS değerinikataloglarında belirtir. JFET’in drain karakteristiğinde kesik çizgi ile belirtilen bölge ile,bozulma eğrileri arasında kalan bölge JFET için aktif çalışma bölgesidir. JFET'ler sinyalyükseltmek amacı ile kullanıldıklarında aktif bölgede çalıştırılır. Aktif bölgede çalışma isebüyük ölçüde dc polarma gerilimleri ile sağlanır. JFET'ler sayısal devrelerde ve anahtarlamadevrelerinde de çok sık kullanılır. Bu tip çalışmada JFET’lerin Kesim veya doyumbölgelerinde çalışmalarından faydalanılır ve bu bölgelerde çalıştırılır.

29

2.5. FET ve MOSFET Ölçme

FET’lerde transistörün aksine gate ucu boşta iken drain (D)-source(S) arasından akımgeçer. Hem FET ve azaltan tip MOSFET’in çalışma prensibi ve ölçümleri aynıdır. Gate ucuboşta iken D-S arası iletkendir. Yani normal transistör gibi ölçülürken C-E arası kısa devreolmuş gibidir. Azaltan tip MOSFET’in D-S arası direnci FET’in D-S arası direncindenbüyüktür.

Çoğaltan tip MOSFET’in gate ucu boşta iken D-S arasından akım geçmez, yalıtkandır.Ölçümü normal transistör gibidir.

N kanal N kanal P kanal P kanalFET ve Azaltan MOSFET Çoğaltan tip MOSFET FET ve Azaltan MOSFET Çoğaltan tip MOSFET

Tablo 2.1: FET ve MOSFET sağlamlık kontrolü sonuçları

Tablodaki değerler yaklaşık değerlerdir. Ölçülecek malzemenin tipine ve karakteristiközelliklerine göre değişiklik gösterebilir.

2.6. JFET Parametreleri ve Formülleri

JFET’e uygulanan voltajların değiştirilmesiyle, JFET’in gösterdiği davranışaParametre denir. Üretici firmalar elamanı tanımlamak ve farklı elamanlar arasında seçimyapabilmek için gerekli olan bilgileri kataloglarda verirler. JFET parametreleri şunlardır.

Drain-Source doyma akımı (IDSS): Gate-Source eklemi kısa devreyapıldığında drain-source arasından akan akımdır.

Gate-Source kapama gerilimi (VP): Drain-Source kanalının kapandığı gerilimdeğeridir.

Gate-Source kırılma gerilimi (BVGDS):Bu parametre belirli bir akımda drain-source kısa devre iken ölçülür. Uygulamada bu değerin üzerine çıkılmasıhalinde elaman hasar görebilir.

Geçiş İletkenliği (gm): Drain akım değişimine göre gate voltaj değişiminedenir. Geçirgenlik, direncin tersi olduğu için birimi (MHO) veya Siemens 'tir.

30

JFET transfer karakteristristiğinde iki önemli nokta IDSS ve VP değerleridir. Herhangibir noktadaki ID akımının değeri şu şekilde bulunur.

2)1(P

GSDSSD

V

VII

Geçirgenlik VDS sabit iken drain akım değişiminin gate-source arası voltaj değişimineoranıdır. Şu formülle hesaplanır.

gm=∆ID / ∆VGS gm=DSS

DDSS

I

I

VP

I2

Örnek 2.1: IDSS=7,5 mA, VP= 4 V olan p-kanallı JFET elamanının drain akımınıVGS=2 Volt için bulunuz.

Çözüm:

2)1(P

GSDSSD

V

VII

ID=7,5 mA (1- )4

2 2

ID=7,5mA.(0,5)2

ID=7,5.0,25

ID=1,875 mA

Örnek 2.2: Drain akımının akmadığı kritik gerilim değeri VP=-6 Volt olan n-kanallıJFET elamanında VGS=1,5 V anında drain akımı 6,75 mA olarak ölçülmektedir. Drain-source doyum akımının değerini bulunuz.

Çözüm:

2)1(P

GSDSSD

V

VII

6,75 mA= IDSS(1- )6

5,1 2

6,75mA=0,5625. IDSS

IDSS=12 mA

31

2.7. JFET Polarmalandırılması (Kutuplanması)

Belli bir drain akımı ve drain-source gerilimi etrafında JFET'in çalışabilmesi içinçoğunlukla polarmalandırılması gerekir. Eleman bir yükselteç olarak çalıştırılacaksa aktifbölgede çalışacak şekilde polarma gerilim ve akımları seçilir. JFET polarmalarında birçokpolarma tipi kullanılabilir. Biz bu bölümde çok kullanılan polarma çeşitlerini inceleyeceğiz.

2.7.1. Sabit Polarma Devresi

Sabit polarmalı bir JFET yükselteç devresi şekil 2.6’da verilmiştir. Devreyiincelediğimizde polarmanın iki adet dc besleme kaynağından sağlandığı görülmektedir.Gerçekte uygulamalarda tek bir dc besleme kaynağı kullanılır. Fakat konunun daha iyianlaşılabilmesi için bu devrede çift besleme kaynağı kullanılmıştır. Aşağıdaki şekilde sabitpolarmalı yükselteç devresi görülmektedir.

Şekil 2.9: Sabit polarmalı JFET'li yükselteç devresi

2.7.2 Self Polarma Devresi

Pratik uygulamada JFET'li yükselteçler genellikle tek bir dc besleme kaynağı ilepolarmalandırılır. Böyle bir polarma devresi şekil 2.10' da gösterilmiştir. Bu devrede gate-source polarma gerilimi elde etmek için bir self polarma direnci RS kullanılmıştır. RS direnciuçlarında ID x RS gerilim düşümü nedeniyle pozitif bir VS gerilimi meydana gelir. Gate veyaRG gate direncinden dc akımı geçmediğinden gate gerilimi sıfır volttur. Gate gerilimi sıfırvolt olduğundan, gate (0V) ile source (+VS) arasında ölçülen net gerilim negatif gerilimdir.(Bu gerilim, referans noktası source alındığında negatif değerde ölçülür.) Ölçülen bu negatifgerilim gate-source arası polarma gerilimi VGS’dir. Gate-source arası polarma bağlantısı;

VGS=0 - ID . RD=ID . RS

olduğu devreden görülmektedir. Bu bağıntı transfer karakteristiği üzerinde gösterilir. Bununiçin iki ID değeri seçilir. JFET kesimde iken,

ID=0olur. JFET iletimde iken ID;

ID=DS

DD

RR

V

Aşağıdaki şekilde self polarmalı JFET devresi görülmektedir.

Şekil 2.10: Self

2.7.3. Gerilim Bölücülü Polarma

JFET için kullanılan diğer bir dc poşekli, gerilim bölücülü gate polarma olarakımının belirlenmesi diğer polarma devrfarklı bir değerde tutulmasında durum değ

Şekil 2.11: Gerili

polarmalı JFET devresi

larma devresi şekil 2.11’de verilmiştir. Bu polarmaak bilinir. Bu polarma tipinde, polarma gerilimi veelerindeki gibidir. Sadece gate geriliminin 0 volttanişir.

m

2N5459

32

bölücülü gate polarması

2N5459

33

2.8. JFET’li Yükselteç Devreleri

FET yüksek giriş empedansı nedeniyle özellikle önyükselteç (preamplifikatör)devrelerinde yaygın olarak kullanılır. Şekil 2.12’de FET’li temel yükselteç devresigörülmektedir.

Şekil 2.12: FET’li temel yükselteç devresi

Bu devrede C1 kondansatörü, giriş sinyalini gate ucuna aktaran kuplajkondansatörüdür. C2 kondansatörü RS direncini AC sinyaller bakımından by-pass yapan (yangeçit) kondansatördür. Yani AC sinyaller RS üzerinden değil C2 üzerinden geçer ve böyleceRS uçlarında AC gerilim düşümü olmaz. C3 kondansatörü de FET’in çıkış sinyalini birsonraki kata iletir.

2.9. Mosfet’lerin Yapısı, Çalışması ve Karakteristikleri

Alan etkili transistörlerin bazı tiplerinde gate terminali kanaldan izole edilmiş(yalıtılmış) biçimde yapılır. Bu tür alan etkili transistörlere, metal oksitli yarı iletken FET(Metal-Oxide Semiconductor FET) veya kısaca “MOSFET” denir.

MOSFET'ler; ya azaltan tip MOSFET (Deplation-MOSFET) ya da çoğaltan tipMOSFET (Enhancment-MOSFET) olarak imal edilir. Azaltan tip Mosfet’lere kısaca D-MOSFET, çoğaltan tip Mosfet’lere ise E-MOSFET denilmektedir. Her iki tipMOSFET’inde; P kanal ve N kanal olmak iki tipi vardır. N kanallı D-MOSFET ve E-MOSFET'in temel yapıları şekil 2.13'te verilmiştir. MOSFET’lerde tıpkı JFET’ler gibi 3 uçluaktif devre elamanları grubundandır. Uçlarına işlevlerinden ötürü; Gate (Gate), Dreyn(Drain) ve Sörs (Source) isimleri verilmektedir. Şekil 2.13’te verilen temel yapıda Sabstreyt(Subsrate) terminali, dördüncü uç gibi görünse de genellikle source’e bağlanır veya şasepotansiyelinde tutulur. D-MOSFET'in yapısında kanal fiziksel olarak yapılmış haldedir. D-MOSFET’in, drain-source uçlarına bir dc gerilim kaynağı bağlandığında drain ile sourcearasında bir akım meydana gelir. E-MOSFET' in yapısında ise, imalat sırasındaşekillendirilmiş veya oluşturulmuş bir kanal yoktur. E-MOSFET'in; drain-source uçlarınagerilim uygulandığında akım meydana gelebilmesi için, şarj taşıyıcılarının kanalıoluşturması gerekir. Bunun için de gate ucuna gerilim uygulanması gereklidir.

2N5459

34

Şekil 2.13: N kanal azaltan (E-MOSFET) ve çoğaltan tip (D-MOSFET) MOSFET'lerin yapıları

2.9.1 Azaltan Tip MOSFET (D-MOSFET) Yapısı

D-MOSFET’lerin, n-kanal ve p-kanal olmak üzere başlıca iki tipde üretimi yapılır.Şekil 2.14 a'da n-kanal D-MOSFET'in yapısı ve şematik sembolü görülmektedir. Şekil 2.14b’de ise p-kanal D-MOSFET’in yapısı ve şematik sembolü görülmektedir. N kanallı D-MOSFET, p tipi gövde (substrate-sabstreyt) üzerine yerleştirilmiştir. N tipi yarı iletkenmaddeden yapılan source ve drain bölgelerine, source ve drain terminalleri bir metalle(alimünyum) bağlanmışlardır. Ayrıca source ve drain bölgeleri içten N tipi kanal bölgesiylebirbirine bağlanır. N kanalın üstünde bulunan ve kanal ile gate arasındaki izolasyonusağlayan ince silikon dioksit (SiO2) tabakasının üzerine ince bir metal tabaka konur. Bubileşim DMOSFET'i oluşturur. Şematik sembol’de elemanın gate, source ve drain uçlarıgösterilir. Sabsreyt ucu ise çoğunlukla source’e bağlı olarak gösterilir. Şematik gösterimdeelemanın kanal tipi sabstreyt ucundaki okun yönü ile belirtilir. Şekil 2.14’te görüldüğü gibiok yönü elemanın içine doğru ise n-kanal D-MOSFET, ok yönü dışarı doğru ise p-kanal D-MOSFET tanımlanır.

Şekil 2.14 a ve b: N kanal ve P kanal DE-MOSFET'in yapısı ve sembolü

35

2.9.2 Azaltan Tip MOSFET (D-MOSFET) Çalışması ve Karakteristiği

N-kanallı D-MOSFET'in gate-source arasına negatif bir gerilim (VGS) uygulanırsaelektronlar kanal bölgesinin ortasına doğru itilir ve kanalda daralma olur. Yeterli büyüklüktegate-source gerilimi kanalı tamamen daraltarak kapatır. Diğer taraftan; pozitif gate-sourcegeriliminin uygulanması halinde, p tipi taşıyıcılar itildiklerinden kanal büyüklüğünde birartış olur. Bu durum daha çok şarj taşıyıcısının oluşumuna izin verdiğinden daha büyük birkanal akımı meydana gelir. N kanallı D-MOSFET'in transfer ve drain karakteristikleri iseşekil 2.15'te görülmektedir. Karakteristik eğriler; elemanın gerek pozitif, gerekse negatifgate-source geriliminde çalışmasını göstermektedir. Negatif VGS değerleri, daraltmagerilimine (pinch-off) kadar drain akımını azaltır. Bu gerilimden sonra drain akımı hiçakmaz. N kanallı D-MOSFET'in transfer karakteristiği, negatif gate-source gerilimleri içinJFET karakteristiği ile aynıdır ve pozitif VGS değerleri için de bu özellik korunur. Negatif vepozitif her iki VGS değerinde de gate kanaldan izole edildiğinden MOSFET, VGS'nin her ikipolarite durumunda çalıştırılabilir. Söz konusu iki polarite durumun da da gate akımımeydana gelmektedir.

Şekil 2.15 a ve b: N Kanal D-MOSFET'in transfer ve V-I karakteristikleri

P ve N kanallı D-MOSFET'ler çalışma esası bakımından birbirinin benzeridir. AncakP kanallı D-MOSFET’te polarma kaynaklarının yönü terstir. Akım taşıyıcıları oyuklardır.Gate-source gerilimi negatif olduğunda drain akımı artarken, pozitif olduğunda azalır. Bunedenle daralma gerilimi VP pozitif değerlidir.

2.9.3 Çoğaltan Tip MOSFET (D-MOSFET) Yapısı

Çoğaltan tip MOSFET’in (E-MOSFET) temel yapısı ve şematik sembolü şekil 2.16'daverilmiştir. E-MOSFET’ler, n-kanallı ve p-kanallı olmak üzere iki tipte üretilir. Şekildekiyapıdan da görüldüğü gibi E-MOSFET’in temel yapısında fiziksel olarak oluşturulmuş birkanal yoktur. Kısaca E-MOSFET, drain ile source arasında fiziksel bir kanala sahip değildir.E-MOSFET'in şematik sembolünde drain ile source arası kesik çizgilerle gösterilir. Budurum başlangıçta E-MOSFET’de kanal olmadığını belirtmek içindir. Şematik semboldesabsreyt ucundaki ok’un yönü E-MOSFET’in kanal tipini belirtir. Ok yönü içeri doğru ise, Ntipi kanalı ok yönü dışarı doğru ise P tipi kanalı gösterir. E-MOSFET’lerde kanal tipi ilesabsreyt’te kullanılan yarı iletken malzemelerin tipleri terstir.

36

Şekil 2.16 a ve b: N kanallı ve P kanallı E-MOSFET'in yapısı ve sembolü

2.9.4. Çoğaltan Tip MOSFET (D-MOSFET) Çalışması ve Karakteristiği

E-MOSFET’lerde kanal, gate terminaline uygulanan harici bir besleme ile oluşturulur.Gate-source uçları arasına pozitif bir gerilimin uygulanması, gate altında sabstreytbölgesinde bulunan oyukları (boşlukları) iter ve orada bir azalma (deplasyon) bölgesi yaratır.Gate gerilimi yeterince pozitif değere çıkarıldığında; elektronlar, pozitif gerilim tarafındanbu azalma bölgesine çekilir. Böylece, drain ile source arasındaki bu bölge N kanalı gibihareket eder. Pozitif gate gerilimiyle oluşturulan ve şekillendirilen N kanallı E-MOSFET'intransfer ve V-I karakteristiği şekil 2.17'de gösterilmiştir.

Şekil 2.17: N kanallı E-MOSFET'in V-I karakteristikleri

Elemanın transfer karakteristiğinden de görüldüğü gibi, gate-source gerilimi eşik(threshold) başlangıç değeri VT'yi aşıncaya kadar drain akım hiç akmaz. Bu eşik gerilimideğerinin üzerindeki pozitif gerilimlerde, artan değerli bir drain akımı meydana gelir. Buakımın transfer karakteristiği de,

2)( TGSD VVkI

eşitliği yardımıyla tanımlanabilir. Eşitlik yukarıdaki formülde yalnız VGS>VT şartı içingeçerlidir. Eşitlikte k sabitesi tipik olarak 0.3 mA/V2değerinde olup elemanın yapısına bağlı

37

olan bir özelliktir. VGS=0 volt durumunda drain akımı akmadığı için E- MOSFET'lerde IDS

değerinden söz edilebilir. E-MOSFET'lerin çalışma sahası; D-MOSFET'lerden daha sınırlıolmasına rağmen, E-MOSFET’ler, büyük-ölçekli entegre devreler için çok kullanışlıdır.Çünkü E-MOSFET’ler basit yapılı ve küçük boyutlu elemanlardır. E-MOSFET'in şematiksembolünde drain ile source arası kesik çizgilerle gösterilir. Bu çoğaltan tip elemandabaşlangıçta kanalın olmayışını belirtmek içindir. Bundan başka sabstreyt ucundaki ok P tipisabstreyti ve N kanalı gösterir.

P kanallı E-MOSFET’in sabstreyti, N tipi yarı iletkenden yapılır. P-kanallı E-MOSFET'in çalışma prensibi N kanallı gibidir. Ancak, P kanallı da polarma kaynaklarınınyönü terstir. Akım taşıyıcıları oyuklardır. Negatif değerli eşik gerilimi aşılıncaya kadar drainakımı yoktur. Daha büyük değerli negatif gate gerilimlerinde artan bir drain akımı vardır.Artıran tipi mosfetlerin gate uçlarına uygulanan gerilime bağlı olarak açılıp kapanan biranahtar gibi davranma özelliğinden yararlanılarak CMOS tipi entegreler üretilmiştir. YaniCMOS tipi dijital entegrelerin içinde bol miktarda mosfet vardır.

2.9.5. MOSFET Parametreleri

JFET parametrelerinde anlatılan, drain source doyma akımı (IDSS), gate-source kapamagerilimi (VP), geçiş iletkenliği (gm) parametreleri MOSFET’lerde de geçerlidir. Drainakımını veren formüller;

2)1(P

GSDSSD

V

VII ve 2)( TGSD VVKI dir.

MOSFET’lerde geçiş iletkenliği;

)(2 TGS VVkgm bağlantısı ile bulunabilir.

Örnek 2.3: Çoğalan tip MOSFET’te VGS=5 V, VT= 3V olduğuna göre drain akımınıbulunuz. (k=0,3 mA/V2)

Çözüm:2)( TGSD VVKI

2)35(3,0 DI V

ID=0,3mA/V2.4V

ID=1,2 mA

38

UYGULAMA FAALİYETİ

MOSFET’in Zamanlayıcı Olarak Kullanılması Devresinin İncelenmesi

Amaç:Bu uygulama faaliyetini başarı ile tamamladığınızda,MOSFET’in zamanlayıcı olarak kullanılması devresini kurup çalıştırabileceksiniz.

Elektronik simülasyon programları ile devrenin çalışmasını inceleyiniz.

Kullanılacak Araç Gereçler:1. Breadboard2. Güç Kaynağı3. AVO metre4. Devre şemasında belirtilen elamanlar

MOSFET’in Zamanlayıcı Devresi Olarak Kurulup Çalıştırılması

3

2

1

Q12N7000

R147K

R21M

S1

C1100uF

B19V

D1LED-BLUE

R3470

Şekil 2.18: Transistörün anahtar olarak kullanılması

İşlem Basamakları Öneriler Şekil 2.18’deki devreyi montaj seti üzerine

kurunuz. R1 = 47 K, R2 = 1MΩ ve R3=470Ω olarak seçiniz.

Güç kaynağının canlı ucunu LED’in ve S1anahtarının ucuna bağlayınız.

Devreyi kurmadan önce LED diyodun sağlamlıkkontrolünü yapınız.

MOSFET’in bacak bağlantısını tespit ediniz.

Güç kaynağının bağlantılarınıdoğru yaptığınızdan eminolunuz. Gerilim değerini 9Volarak ayarladığından eminolunuz.

Bacak bağlantısının tespiti içinkataloglardan faydalanınız.

UYGULAMA FAALİYETİ

39

Devreyi kontrol ederek devreye enerji veriniz. S1 anahtarına bastığınız zamanLED diyot yanmıyorsa yadevreyi yanlış kurmuşsunuzdurya da devrede açık devre vardır.Devreyi tekrar kontrol ediniz.

Güç kaynağını açınız devreye enerji uygulayınız,S1 anahtarına basınız ve devreyi çalıştırınız.

Besleme geriliminin doğruayarlandığından ve kısa devreolmadığından emin olunuz.

Devrenin çalışmasını takip ediniz. S1 anahtarınıaçınız, LED diyodun ne kadar süre sonundasöndüğünü takip ediniz.

Devrede ısınan parça olupolmadığını kontrol ediniz. S1anahtarına bastığınız zamanLED’in yanması gerekir.

Devrenin zaman sabitesini hesaplayınız. R1 ve R2dirençlerini değiştirerek LED’in yanma süresindene gibi değişiklik olduğunu gözlemleyiniz.

T=R x C formülünü kullanınız.

KONTROL LİSTESİDeğerlendirme Ölçütleri Evet Hayır

Araştırma faaliyetleri yaptınız mı?Devre elemanları doğru olarak seçtiniz mi?Gerekli cihazlar temin ettiniz mi?Elamanların sağlamlık kontrolleri yaptınız mı?Devre montajı şemaya uygun ve düzenli yaptınız mı?Cihazlar uygun değerlere ayarladınız mı?Devre öngörülen şekilde çalıştırdınız mı?Ölçme işlemleri doğru olarak yaptınız mı?Sonuç tablosu eksiksiz doldurdunuz mu?

Tablo 2.1. Kontrol listesi

40

ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME

1. Aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır?A) JFET'in giriş empedansı çok yüksektirB) JFET’ler anahtar olarak kullanıldığında, sapma gerilimi yoktur.C) JFET'in gürültü seviyesi bipolar transistörlere nazaran azdır.D) JFET’lerin bant genişlikleri BJT’lere göre daha büyüktür.

2. Bir FET’te maksimum drain akımı hangi durumda geçer?A) VGS gerilimi VP gerilim değerine eşit olduğunda.B) VGS gerilimi VP gerilim değerinin yarı olduğundaC) VGS gerilim değeri 0V olduğundaD) VGS gerilimi - VP gerilim değerine eşit olduğunda.

3. VDS sabit iken drain akım değişiminin gate-source arası voltaj değişimine oranına nedenir?A) IDSS B) gmC) VGS D) ID

4. Aşağıdakilerden hangisi JFET parametrelerinden değildir?A) VP B) VGS

C) IDSS D) VCE

5. Aşağıdakilerden hangisi FET Polarlama yöntemlerinden değildir?A) Değişken polarlama B) Sabit polarlamaC) Self polarlama D) Gerilim bölücülü polarlama

6-9. soruları doğru yanlış olarak cevaplandırınız.

6. ( ) CMOS tipi dijital entegrelerin içinde bol miktarda mosfet vardır.

7. ( ) FET’ler gerilim ile gerilim kontrolü esasına göre çalışan devre elamanlarıdır.

8. ( ) FET’lerin giriş empedansı yüksek MOSFET’lerin ise düşüktür.

9. ( ) MOSFET’ler Azaltan, Artıran ve Sabit tipi MOSFET olmak üzere 3 çeşittir.

Cevaplarınızı cevap anahtarı ile karşılaştırınız.

DEĞERLENDİRME

Cevaplarınızı cevap anahtarı ile karşılaştırınız. Doğru cevap sayınızı belirleyerekkendinizi değerlendiriniz. Yanlış cevap verdiğiniz ya da cevap verirken tereddüt yaşadığınızsorularla ilgili konuları faaliyete geri dönerek tekrar inceleyiniz

Tüm sorulara doğru cevap verdiyseniz diğer faaliyete geçiniz.

ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME

41

MODÜL DEĞERLENDİRME1. Aşağıdakilerden hangisi kullanım amaçlarına göre transistör çeşitlerine girmez?

A) Anahtarlama devre transistörleriB) Osilatör devre transistörleriC) Amplifikatör devre transistörleriD) Yüzey temaslı transistörler

2. Aşağıdakilerden hangisi transistör terminallerine verilen isimlerden biri değildir?A) EmiterB) AnotC) BeyzD) Kolektör

3. Transistörün aktif bölgede çalışma şartı aşağıdakilerden hangisidir?A) Beyz-Kolektör arası ters, beyz-emiter arası doğruB) Beyz-Kolektör arası doğru, beyz-emiter arası doğruC) Beyz-Kolektör arası doğru, beyz-emiter arası tersD) Beyz-Kolektör arası ters, beyz-emiter arası ters polarmalandırılmalıdır.

4. Transistör sağlamlık kontrolüne göre aşağıdakilerden hangisi yanlıştır?A) Doğru yönde beyz emiter arası değer gösterir.B) Doğru yönde beyz-kolektör arası değer gösterir.C) Kolektör-emiter arası bir yönde değer gösterir diğer yönde değer göstermez.D) Kolektör-emiter arası her iki yönde de değer göstermez.

5. Silisyum yarı iletken malzemeden yapılmış bir transistörün iletime geçmesi içingerekli olanan minumum VBE gerilim değeri kaçtır?A) 0,4 VoltB) 0,7 VoltC) 0,9 VoltD) 1 Volt

6. Aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır?A) JFET'in giriş empedansı çok yüksektir.B) JFET’ler anahtar olarak kullanıldığında, sapma gerilimi yoktur.C) JFET'in gürültü seviyesi bipolar transistörlere nazaran azdır.D) JFET’lerin bant genişlikleri BJT’lere göre daha büyüktür.

7. Bir FET’te maksimum drain akımı hangi durumda geçer?A) VGS gerilimi VP gerilim değerine eşit olduğundaB) VGS gerilimi VP gerilim değerinin yarı olduğundaC) VGS gerilim değeri 0V olduğundaD) VGS gerilimi - VP gerilim değerine eşit olduğunda.

MODÜL DEĞERLENDİRME

42

8. VDS sabit iken drain akım değişiminin gate-source arası voltaj değişim oranına nedenir?A) IDSS

B) gmC) VGS

D) ID

9. Aşağıdakilerden hangisi JFET parametrelerinden değildir?A) VP

B) VGS

C) IDSS

D) VCE

10. Aşağıdakilerden hangisi FET polarma yöntemlerinden değildir?A) Değişken polarmaB) Sabit polarmaC) Self polarmaD) Gerilim bölücülü polarma

DEĞERLENDİRME

Cevaplarınızı cevap anahtarı ile karşılaştırınız. Doğru cevap sayınızı belirleyerekkendinizi değerlendiriniz. Yanlış cevap verdiğiniz ya da cevap verirken tereddüt yaşadığınızsorularla ilgili öğrenme faaliyetine dönerek tekrar inceleyiniz.

43

CEVAP ANAHTARLARI

ÖĞRENME FAALİYETİ-1CEVAP ANAHTARI

1 D

2 D3 A4 C5 B

6 A7 C

ÖĞRENME FAALİYETİ–2 CEVAP ANAHTARI

1 D2 C3 B4 D5 A6 Doğru7 Doğru8 Yanlış9 Yanlış

MODÜL DEĞRLENDİRME CEVAP ANAHTARI

1 D

2 B3 A4 C5 B6 D7 D8 B

9 D10 A

Cevaplarınızı cevap anahtarları ile karşılaştırarak kendinizi değerlendiriniz.

CEVAP ANAHTARLARI

44

KAYNAKÇA

BEREKET Metin, Engin TEKİN, Atölye ve Laboratuvar 2, İzmir 2003.

Peynirci h. refik, Hikmet ÖZATA, Temel Elektronik, İzmir 2001.

YAĞIMLI Mustafa, Feyzi AKAR, Elektronik.

YARCI Kemal, Elektronik 2, Ağustos 2002.

Mersin Üniversitesi Web sitesiwww.mersin.edu.tr

silisyum.net Web Sitesihttp://www.silisyum.net/htm/opamp/opamp.htm

KAYNAKÇA