5/21/2015 Transistörler İki polarmalı yüzey temaslı transistörler, teknik ifadelerde BJT ( Bipolar Junction Transistör) olarak adlandırılmaktadır. Transistör birçok elektronik devrede uygulama bulan işaret yükseltme işlemi veya anahtar olarak görev yapmaktadır. Bu kısımda ve ilerleyen kısımlarda bu konuları ayrıntılı olarak işleyeceğiz. 1 5/21/2015 • Transistörler de diyotlar gibi P ve N tipi yarı iletkenlerin birleşmesinden oluşmaktadır. • Bir transistör, NPN ya da PNP şeklinde bir araya getirilmiş üç yarı iletkenin birleşmesidir. • Transistör üç terminali olan bir elektronik devre elemanıdır. • Emiter (Yayıcı), Kollektör (Toplayıcı) ve Baz(Taban,kontrol,giriş). Bu terminaller ayni zamanda sırası ile E, C ve B harfleri ile ifade edilmektedir. 2 5/21/2015 • Transistörlerin doğru olarak çalıştırılabilmeleri için her iki PN birleşme yüzeyi, dışarıdan uygulanacak DC gerilim kaynakları tarafından polarlanması gerekmektedir. 3 5/21/2015 Sonuç: NPN bir transistörün Çalışması için; VBE > 0V, VCB >0 V ve akımlar arası ilişki IE = IB + IC Sonuç: PNP bir transistörün Çalışması için; VBC VEB > 0V, VBC >0 V ve akımlar arası ilişki IE = IB + IC 4 5/21/2015 IC VCC Transistör akım kazancı DC IC IB 5 5/21/2015 IC VCC • VBE = 0.7 V (Bir transistörün B-E terminali her zaman için diyot özelliği gösterir) • VBB = VRB + VBE = ( IB x RC ) + 0.7V (Giriş KGY) • VCC = VRC + VCE = ( IC x RC ) + VCE (Çıkış KGY) • VCB = VCE - VBE 6 5/21/2015 Örnek 3.1 IB , IC, VRB , VRC , VCE, VCB , VE , VB ve VC değerlerini bulunuz. Devrede verilem transistörün DC akım kazancı DC= 90 dır. DC polarma gerilimi uygulanmış bir transistörde çeşitli akım ve gerilim ilişkilerini gösteren eğrilere, “transistör karakteristik eğrileri” denir. 1.Çıkış Karakteristiği 7 5/21/2015 2. Akım Geçiş Karakteristik Eğrisi Aktif Doyum 8 5/21/2015 3. Giriş Karakteristik Eğrisi 4 Gerilim Geçiş Karakteristik Eğrisi 9 5/21/2015 Transistörde Kesim, Doyum ve Yük Doğrusu Transistörde kesim Transistörde doyum IC(sat) = VCC RC 10 5/21/2015 DC yük doğrusu Örnek 3.2 Şekil 3.19 da gösterilen devrenin çalışma noktasını yük doğrusu üzerinde gösteriniz. DC = 50. 11 5/21/2015 Transistör Katalok Bilgileri 1.Maksimum güç harcama 2.Maksimum gerilim sınırları 3.Maksimum akım sınırları Maksimum güç harcama Bir transistörün maksimum güç harcaması PD(maks) olarak ifade edilirse, bu ifade PD(maks) = IC VCE.......................................................................(3.13) olarak ifade edilir. 12 5/21/2015 Transistörün katalok bilgilerinde verilen maksimum güç harcaması 25 oC için verilmektedir. Sıcaklık artarsa transistörün PD(maks) değeri azalmaktadır. Pratik olarak yapılan değerlendirmelerde her 1 oC `lik artış için PD(maks) değeri birkaç mW azaltılmaktadır. Her bir o C `lik artış için PD(maks) değerinde yapılacak azaltma miktarına “azaltma faktörü “ (Derating Factor) denmektedir. Örneğin maksimum güç harcaması 1W olan bir transistörün katalog bilgisinde azaltma faktörü 10mW/ oC olarak verilmektedir. Anlam olarak, çevre sıcaklığı 25 oC den bir derece fazla olursa, transistörün maksimum harcama gücü (1000mW -10 mW) = 990 mW olacaktır. 13 5/21/2015 Maksimum gerilim sınırları: VCEO: Trabsistörün B terminali açık devre iken, C-E terminali arasına uygulanabilecek olan en yüksek gerilim değerini belirtir. VCBO: Trabsistörün E terminali açık devre iken, C-B terminali arasına uygulanabilecek olan en yüksek ters gerilim değerini belirtir. VEBO: Trabsistörün C terminali açık devre iken, E-B terminali arasına uygulanabilecek olan en yüksek ters gerilim değerini belirtir. Maksimum akım sınırları Transistör kataloglarında genellikle transistörün taşıyabileceği maksimum kollektör akımı IC(maks) verilmektedir.Dolayısıyla, devre tasarımlarında transistörün kollektör akımı belirlenirken maksimum güç harcama değeri PD(maks) aşılmayacak şekilde, kollektör akımı belirlenmelidir. 14 5/21/2015 1k + VCC 22k + 5V Şekil 3.23 IB = 5V 0.7V = 195 A 22k IC = DC IB = (100 x 195 A) IC = 19.5 mA VCC(maks) = VCE(maks) + (IC x RC) VCC(maks) = 25V + (19.5 mA x 1k) = 44.5 V PD = VCE(maks) IC = (25V) (19.5mA) = 487.5 mW 15 5/21/2015 önemli bir husus, devreden akan baz akımı IB = 0A olduğu zaman, transistör kesim bölgesinde olacağından, VCC(maks) > VCEOolacaktır. Sonuç olarak, transistör VCC(maks) değerinde çalıştırılırsa, hiçbir zaman IB = 0A olmamalıdır. Aksi halde transistörün C-E terminali zarar göreceğinden transistör bozulacaktır. Transistörün Anahtar Olarak Kullanılması 16 5/21/2015 Vcc Vc R2 R2 = S 0V R R1 LED Vcc Vcc LED S Vcc = R R1 LED LED 17 5/21/2015 Örnek 3.6 Şekil 3.28 de verilen devrenin doyumda çalışabilmesi için; (a) baz akımının değeri en az kaç A olmalıdır? (b) giriş gerilim değeri Vin = 5V olarak devreye uygulanırsa, baz direncinin en büyük değeri kaç k olmalıdır? ( DC= 120) Vcc 12V Rc 1k Vin RB 18 5/21/2015 Çözüm 3.6 (a) Şekil 3.28 de anahtar olarak kullanılan transistörün doyum anında kollektöründen taşıyacağı doyum akımı, doyum anında VCE = 0V olarak kabul edilirse IC( sat ) = VCC 12 V = = 12 mA RC 1k Transistörü doyuma taşıyacak en az baz akım değeri IB( sat ) = IC( sat ) DC = 12mA = 100A 120 olarak bulununur. (b) Transistörün doyum anında akması gereken en az baz akımı ve giriş gerilimini bildiğimiz için, giriş gerilim ifadesinden faydalanarak transistörün en büyük baz direnç değerini aşağıdaki gibi bulabiliriz. 5V = (RB x100A) + 0.7 V RB = 5 V 0 .7 V = 43 k 100A 19 5/21/2015 Örnek 3.8 Şekil 3.32 de verilen devrede herbir LED diyodunun ışıması için gerekli olan LED akımı, ILED = 30 mA ve LED diyot gerilimi, VLED = 1.5 V dur. Devrede kullanılan transistörün maksimum akım değeri IC(maks) =200 mA ßDC = 200 dür. Buna göre (a) Devreye paralel olarak en çok kaç adet LED bağlanabilir? (b) RC direnç değerini bulunuz. (c) Devreye uygulanacak kare dalga giriş işaretinin tepe değeri en az kaç volt olmalıdır? Çözüm 3.18 (a) 12V Devrede kullanılan LED ler paralel olarak bağlanmışlardır. Transistörün maksimum akımı 200 mA ve her bir LED akımının 30 mA olmasından dolayı, paralel olarak devreye en çok 6 adet LED bağlanabilmektedir. Devreye daha çok LED bağlanabilmesi için transistörün daha yüksek akım değerli bir transistörle değiştirilmesi gereklidir. Rc LED1 LED2 3.3k LED3 NPN Vin Şekil 3.32 RC = 12V 1.5V = 116 90mA I IB(sat) = C( sat ) = 90mA DC 200 = 0.45 mA dir. Vin = (3.3k x 0.45mA) + 0.7 V = 2. 19 V L Vcc 240Vrms D Bir kontaktörün transistörle sürülmesi NPN Vin R 20 5/21/2015 Örnek 3.19 Şekil 3.34 deki devrede 12V \ 220 değerinde elektromekanik röle kullanılmıştır. Devrenin kesim ve doyumda düzenli olarak çalışabilmesi için devre girişine uygulanacak olan kare dalga işaretinin en az (minimum) değerlerini bulunuz. Devrede kullanılan transistörün maksimum akım değeri IC(maks) =200 mA ve = 200 dür. L Vcc 240Vrms D Vin 10k NPN Şekil 3.34 IC( sat ) = VCC = 12V = 60 mA rC 200 IB(sat) = IC( sat ) DC = 60mA = 0.3 mA dir. 200 Vin = (10k x 0.3mA) + 0.7 V = 3.7 V 21 5/21/2015 D1 Yuk R2 R6 R4 LED2 R1 240Vrms D3 + C1 240Vrms D2 LED1 Red Green Q1 R3 Q2 R5 Z1 Z2 2x12Vrms 3.8 Transistör Kılıfları Şekil 3.36 Plastik ve metal kılıflarda bulunan bazı genel amaçlı transistörler 22 5/21/2015 Şekil 3.37 Çeşitli kılıflardaki güç transistörleri Şekil 3.38 Çeşitli kılıflardaki yüksek frekans transistörleri 23 5/21/2015 3.9 Transistörlü Devrelerde Arıza Bulma 0.7V DC V 8.85V DC V 1k + 10V 100k + 3V 0V DC V 1k Bulgu: Transistör kesimde ve baz terminalinde hiçbir şekilde gerilim yok. 10V DC V + 10V 100k Arıza: Transistörün 100k değerindeki baz direnci açık devre + 3V Şekil 3.40 Açık devre baz direnci arızası Şekil 3.41 Açık devre kollektör direnci arızası 0.7V DC V 1k Bulgu: Transistörün B-E terminali çalışıyor, fakat C-E terminalinde hiçbir şekilde gerilim yok. 0V DC V + 10V 100k Arıza: Transistörün 1k değerindeki kollektör direnci açık devre + 3V 3V DC V 1k 10V DC V + 100k 10V + 3V Şekil 3.42 Baz terminali açık devre gibi görünen devre. 24 5/21/2015 0.7V DC V 1k Bulgu: Transistörün B-E terminali çalışıyor, fakat transistör kesimde. 10V DC V + 100k 10V Arıza: Transistörün yapısal olarak içerisinden kollektör terminali kopuk. + 3V Şekil 3.43 Transistörün yapısal kollektör arızası 25