GÜMÜŞHANE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK VE DOĞA BİLİMLERİ FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

Transkript

1 GÜMÜŞHANE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK VE DOĞA BİLİMLERİ FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRONİK LABORATUVARI I DENEY FÖYÜ Deney 1 Deney 2

2 İÇİNDEKİLER LABORATUVAR GÜVENLİK KURALLARI DENEY: DİYOT KARAKTERİSTİKLERİ DENEY: TRANSİSTOR KARAKTERİSTİKLERİ... 30

3 LABORATUVAR GÜVENLİK KURALLARI YAPMAYINIZ: 1. Laboratuvarda kesinlikle yalnız çalışmayınız. 2. Laboratuvara yiyecek ve içecek getirmek kesinlikle yasaktır. 3. Deney masaları üzerine sıvı içeren bir şey koymayınız. 4. Deneyiniz dışında başka bir işle meşgul olmayınız. 5. Kullanımını bilmediğiniz cihazları kullanmayınız. 6. Deney sorumlusu kurduğunuz devreyi kontrol etmeden deney düzeneğine kesinlikle enerji vermeyiniz. 7. Enerji altında olup olmadığını bilmediğiniz makine aksamlarına dokunmayınız. 8. Laboratuvarda yüksek sesle konuşmayınız. YAPINIZ: 1. Laboratuvara gelirken uygun kıyafet giyiniz. 2. Deneye gelirken deney föylerini ve hesap makinenizi mutlaka getiriniz (Deney föyü yanında olmayan öğrenciler deneye alınmayacaktır). 3. Deneydeki devreleri kurarken enerjiyi kesiniz. 4. Deney devrenizi kurarken cihazları kapalı tutunuz. 5. Deney föylerinin deneye gelmeden önce mutlaka okuyunuz ve gerekli ön hazırlığı yapınız. 6. Deney bitince cihazları kapatınız ve enerjisini kesiniz. 7. Doğruluğundan emin olmadığınız bağlantıları daima deney sorumlusuna gösteriniz. 8. Deney esnasında yolunda gitmeyen bir durum fark edildiği anda vakit geçirmeden deney sorumlusuna haber veriniz. 9. Laboratuvardan ayrılırken bütün cihazları kapatınız, cihazları ve kabloları yerlerine koyunuz. 10. Deney sırasında elektrik çarpmasına karşı tüm önlemleri aldığınızdan emin olunuz. 11. Deneylere giriş için zamanında (ders saatinden 5 dakika önce ) laboratuvarda hazır bulununuz. Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölüm Başkanlığı 2

4 1. DENEY: DİYOT KARAKTERİSTİKLERİ 1.1 DENEYİN AMACI (1) Her bir diyot tipinin karakteristiklerini anlamak. (2) Her bir diyot tipinin kendine özgü özelliklerini tanımak. (3) Çeşitli ölçü aletleri yardımıyla farklı türde diyotların karakteristiklerinin nasıl test edileceğini ve arızalı elemanların nasıl belirleneceğini öğrenmek. 1.2 GENEL BİLGİLER Önemli Terimler (1) Katkılama: a. Bir yarıiletkenden daha yüksek elektrik akımı iletebilmek için, üç valans elektronuna sahip elementler (boron, galyum veya indiyum gibi) ya da beş valans elektronuna sahip elementler (antimon, arsenik veya fosfor gibi), daha fazla delik ya da serbest elektron elde etmek amacıyla, saf yarıiletken içerisine eklenirler. Bu işleme katkılama adı verilirken, ifade edilen üç ya da beş valans elektronlu elementler katkı elementi olarak adlandırılır. (2) İyon: a. Eğer bazı nedenlerden dolayı, atomun en dış yörüngesine bir veya daha fazla elektron katılırsa ya da en dış yörüngesinden bir veya daha fazla elektron ayrılırsa, bu atom bir "iyon"a dönüşür. b. Üç valans elektronuna sahip bir elemente, yeni bir elektron eklenirse, bu element Şekil 1.1'de gösterildiği gibi negatif bir iyona dönüşür. c. Beş valans elektronuna sahip bir element bir elektron kaybederse, bu element de Şekil 1.2'de gösterildiği gibi pozitif bir iyona dönüşür. Şekil 1.1 Negatif iyon oluşumu Şekil 1.2 Pozitif iyon oluşumu 3

5 1.2.2 Temel Prensip A. Diyot Nasıl Oluşur? Kısaca ifade etmek gerekirse, diyot p-tipi ve n-tipi yarıiletkenlerin birleşiminden oluşur. p yada n-tipi yarıiletken parçalarının uygun kombinasyonuyla, farklı elektriksel karakteristikler ortaya çıkacak ve farklı fonksiyonlara sahip yarıiletken elemanlar elde edilecektir. Diyot karakteristiklerinin tam olarak anlaşılabilmesi için, atom, valans elektronu ve yarıiletken gibi kavramlar hakkında bilgi sahibi olunmalıdır. (1) Atomun Yapısı Şekil 1.3 Atomun yapısı a. Atom çekirdeği, pozitif yüklü protonlardan ve yüksüz nötronlardan oluşmuştur. b. Çevre yörüngelerde bulunan ve atom çekirdeğinin etrafında dönen elektronlar, negatif yüke sahiptir. c. Atom çekirdeğindeki protonlar tarafından taşınan yük miktarı, çevre yörüngelerdeki elektronlar tarafından taşınan yük miktarına eşit olduğu için, atomun kendisi elektriksel olarak nötrdür. (2) Valans Elektronu: a. Atomik yörüngedeki elektronların sayısı 2n 2 şeklinde hesaplanır. Burda n ilgili yörüngenin katman numarasıdır. Şekil 1.4 te, bu şekilde düzenlenmiş elektronlar gösterilmektedir. b. En dış yörüngede bulunan elektronlar, valans elektronları olarak adlandırılırlar. (3) Malzemelerin elektriksel karakteristikleri, valans elektronlarının sayısına göre açıklanabilir. a. Yalıtkan: Çoğunlukla 8 valans elektronuna sahiptir, elektronlarını serbest bırakması (serbest elektron) ve iletken hale gelmesi çok zordur. b. İletken: Çoğunlukla 1 valans elektronuna sahip olması bakımından, elektronlarını serbest bırakması ve iletken hale gelmesi en kolay olan malzeme türüdür. c. Yarıiletken: Bir yarıiletkenin valans elektronu sayısı, iletken ve yalıtkanın valans elektron sayıları arasında bir değerdir ve tipik olarak 4 tür. Yarı iletkenin iletkenlik düzeyi de iletken ile yalıtkan arasında yer almaktadır. 4

6 Şekil 1.4 (4) Saf Yarı İletken a. Saf yarıiletkene hiçbir katkı eklenmemişken, en dış yörüngedeki dört elektron komşu atomlarla birleşerek, Şekil 1.5'te gösterildiği gibi, bir sekiz-yüzeyli (octahedron) oluştururlar. Burada, ilgili elektron çiftleri bir kovalent bağ oluşturmaktadır. Kovalent bağ sonrasında, elektronlar atomlara bağlandığı için, saf yarıiletken iletmeyen durumdadır. Bununla birlikte, ortam sıcaklığı mutlak sıfırdan ( C) büyük olduğunda, yüksek sıcaklığın etkisiyle bazı elektronların hareketi artacak ve sonuç olarak bu elektronlar kovalent bağdan kurtularak, Şekil 1.6'da gösterildiği gibi, serbest elektron gibi davranacaklardır. b. Elektron kovalent bağdan koptuktan sonra, yerinde "delik" olarak adlandırılan bir boşluk bırakır. Normalde elektriksel olarak nötr olan atomdan bir elektronun ayrılmasıyla, bu atom pozitif yüklü pozitif bir iyona dönüşür. c. Oda sıcaklığında, silisyum ve germanyumda birkaç serbest elektron bulunduğu için (ve buna eşit sayıda delik, n=p), saf yarıiletken tam olarak yalıtkan değildir. Şekil 1.5 Sekiz-yüzeylinin (octahedron) şematik diyagramı (dört kovalent bağ kümesi) Şekil 1.6 Kovalent bağdan kopan elektron 5

7 (5) N-Tipi Yarı İletken a. Beş valans elektronuna sahip elementlerin, düzgün dağılımlı olarak, germanyum yada silisyuma eklenmesi sonucunda, valans elektronları birbirleriyle kovalent bağ oluştururlar. Bu şekilde, her beş valans elektronlu elementin, komşu dört valans elektronlu elementlerle (germanyum, silisyum) kovalent bağ yapması, Şekil 1.7'de gösterildiği gibi, fazladan bir elektronla sonuçlanır. Bu şekilde oluşan yarıiletkene, N-tipi yarıiletken denir. (N: elektriksel olarak negatif; elektron negatif yüke sahip olduğu için). b. Eklenen katkı atomu, yarıiletken malzemeye elektron katkısında bulunduğu için, beş valans elektronuna sahip katkı maddesine katkı atomu yada donör atomu adı verilir. c. Beş valans elektronuna sahip elementlerin saf yarıiletkene eklenmesiyle, serbest elektron sayısı oldukça artar. Elektronlar, deliklere göre çoğunlukta oldukları için, "çoğunluk taşıyıcıları" olarak adlandırılırken, delikler "azınlık taşıyıcıları" olarak adlandırılırlar. Şekil 1.7 N-tipi yarıiletkenin yapısı (6) P-Tipi Yarı İletken a. Üç valans elektronuna sahip elementlerin (Boron, Galyum ya da İndiyum), düzgün dağılımlı olarak, germanyum yada silisyuma eklenmesi sonucunda, valans elektronları birbirleriyle kovalent bağ oluştururlar. Bu şekilde, her üç valans elektronlu elementin, komşu dört valans elektronlu elementlerle (germanyum, silisyum) kovalent bağ yapması, yeterli elektron bulunmamasından dolayı, bir boşlukla sonuçlanır. Şekil 1.8 de gösterilen bu boşluk, delik olarak adlandırılır. Üç valans elektronlu elementin eklenmiş olduğu yarıiletkene, P-tipi yarıiletken denilir (P: Pozitif, delik elektriksel olarak pozitif kabul edilir). b. Saf yarıiletkene üç valans elektronlu elementlerin eklenmesiyle ortaya çıkan boşluklar, serbest elektronları almaya hazır olduğundan, üç valans elektronlu katkı elementleri, alıcı atomlar olarak adlandırılır. c. Üç valans elektronuna sahip elementlerin saf yarıiletkene eklenmesiyle, delik sayısı oldukça artar. Delikler, elektronlara (serbest elektronlar) göre çoğunlukta oldukları için, "çoğunluk taşıyıcıları" olarak adlandırılırken, elektronlar "azınlık taşıyıcıları" olarak adlandırılırlar. d. Genellikle delik, elektriksel olarak pozitif kabul edilir. Bir valans elektronu kovalent bağını koparmaya yetecek enerjiyi alır ve komşu atomlardaki herhangi bir deliği doldurursa, bu durumda elektronu bırakan kovalent bağda bir boşluk oluşur. Bu yeni boşluk da başka bir kovalent bağdaki bir elektronla doldurulmaya hazırdır. Bu işlem sürekli tekrarlanır ve bu şekilde delik, elektron hareketinin ters yönünde hareket eder. 6

8 Şekil 1.9'da gösterildiği gibi, tam bir kovalent bağdaki elektron, boşluğu doldurmak için kovalent bağını kopardığında, bu elektron, 1. ve 2. satırda görüldüğü gibi, sağdan sola doğru hareket eder. Delik ise, elektronun aksine, soldan sağa doğru hareket eder. Başka bir ifadeyle, elektron akış yönü, delik akış yönünün (elektrik akımı) tersidir. Negatif yük taşıyan elektron bir deliği doldurabilir, çünkü deliğin bulunduğu kovalent bağ, bir oktahedron oluşturabilmek için diğer elektronları çekmektedir. Elektron ve delik arasındaki ilişki, pozitif ve negatif yükler arasındaki çekim ilişkisine benzemektedir. Elektron negatif yüklü olduğu için, deliğin de pozitif yüke sahip olduğu kabul edilir. Şekil 1.8 P-tipi yarıiletkenin yapısı Şekil 1.9 (7) PN-Jonksiyon Diyodu a. Şekil 1.10'da gösterildiği gibi, P-tipi bir yarıiletkenin, N-tipi yarıiletkenle birleştiğini kabul edelim. P-tipi yarıiletkende çok sayıda delik, N-tipi yarıiletkende ise çok sayıda elektron bulunduğundan, P-N birleşimi durumunda, jonksiyona yakın olan elektronlar, jonksiyona yakın olan delikleri, Şekil 1.10(a) da gösterildiği gibi, doldurur. N-tipi yarıiletkenin jonksiyona yakın olan kısmı elektron kaybettiği için pozitif iyona dönüşürken, P-tipi yarıiletken ise delik kaybettiği için negatif iyona dönüşür (Şekil 1.10(b) ). b. Böylece, jonksiyona yakın bölgede taşıyıcılar (elektronlar ya da delikler) azalırken, sadece pozitif ya da negatif yüklü iyonlar mevcut olur ve bu bölge boşaltılmış bölge olarak adlandırılır. 7

9 Boşaltılmış bölgedeki pozitif yüklü iyonlar delikleri, negatif yüklü iyonlar da elektronları ittiği için, elektron ve delikler arasındaki bu birleşimin devam etmesi engellenmiş olur. c. Boşaltılmış bölgedeki iyonların, elektron ve deliklerin jonksiyondan geçmesini engelleyen etkisi, engel (eşik) gerilimi olarak adlandırılır. Germanyum (Ge) için P-N jonksiyonundaki tipik engel gerilim değeri 0.2~0.3V, silisyum (Si) için P-N jonksiyonundaki tipik engel gerilimi ise 0.6~0.7V civarındadır. Şekil 1.10(a) Şekil 1.10(b) (8) İleri Öngerilimleme: a. Şekil 1.11'de gösterildiği gibi, güç kaynağının artı ve eksi uçları sırasıyla P ve N'ye bağlanırsa, bu bağlantı "ileri öngerilimleme" olarak adlandırılır. b. Eğer ileri öngerilimlemede uygulanan gerilim, engel gerilimini aşmak için yeterliyse, elektronlar güç kaynağının artı ucu tarafından çekilirken, eksi ucu tarafından da itilirler. N-tipi yarıiletkendeki elektronlar böylece P-N jonksiyonunu geçerek, deliklerle birleşmek için P-tipi yarıiletkene girerler. Harici güç kaynağı (E) tarafından üretilen elekronlarla birlikte, elektronların iyonizasyonu sonucu N-tipi yarıiletkende çok sayıda delik oluşur. Elektronlar, güç kaynağının (E) etkisiyle sürekli olarak, E'nin eksi ucundan artı ucuna doğru bir elektron akışı oluşturacak şekilde, hareket ederler. Bu elektron akış yönü, geleneksel elektrik akım yönüne göre terstir. c. Diyodun P-N jonksiyonuna uygulanan ileri öngerilim, IF ile gösterilen bir ileri yön akımı oluşturur. IF'nin değeri harici güç kaynağı (E) ile doğru orantılı ve diyodun iç direnci (r) ile ters orantılıdır. Şekil 1.11 d. Difüzyon Kapasitansı: Enjekte edilen yüklerin, gerilime göre değişim hızı olarak tanımlanır. 8

10 Difüzyon kapasitansı (Cd), I akımı ile doğru orantılıdır. (9) Tersine Öngerilimleme a. Şekil 1.12'de görüldüğü gibi, eğer güç kaynağının artı ve eksi uçları sırasıyla N ve P'ye bağlanırsa hem elektronlar hem de delikler E tarafından çekilirler ve jonksiyon bölgesinden uzaklaşırlar. Bunun sonucunda da boşaltılmış bölge genişler ve hiçbir elektron ya da delik jonksiyonu geçip birleşemez. Harici gerilimi bu şekilde uygulamak "tersine öngerilimleme" olarak adlandırılır. b. P-N jonksiyonuna ters öngerilim uygulandığında, ideal durumda ters yönde hiç akım akmaz. Fakat sıcaklık etkisinden dolayı, ısı enerjisi yarıiletkende azınlık elektron-delik çiftleri meydana getirir. P-N jonksiyonuna ters öngerilim uygulandığında; P-tipi yarıiletkendeki azınlık elektronları, N-tipi yarıiletkendeki azınlık taşıyıcıları olan deliklerle birleşebilmek için P-N jonksiyonunu geçebilirler. Pratikte PN jonksiyonuna ters öngerilim uygulandığında, çok küçük bir akım akar. Bu akım, kaçak akım veya ters doyma akımı olarak adlandırılır ve IR veya IS ile gösterilir. c. IR ters öngerilim değerinden bağımsızdır, ancak sıcaklık ile ilişkilidir. Germanyum ya da silisyum olmasından bağımsız olarak, her 10 0 C'lik sıcaklık artışında IR iki katına çıkar. Aynı sıcaklık koşullarında, silisyum diyodun IR (IS) değeri, germanyum diyodunkinin sadece %1- %0.1 i kadardır. 25 o C oda sıcaklığında, ters öngerilim uygulanmış germanyum diyodun IR değeri 1~2 µa dir ve bu durumda diyot açık devre kabul edilir. d. Ters öngerilim sonucu, boşaltılmış bölgenin genişliği artar ve böylece geçiş kapasitnası C = ε A küçülür. Yani, daha yüksek ters öngerilim değeri, daha büyük d ve daha küçük kapasite d değerine sebep olur. Şekil 1.12 Tersine öngerilimleme (10) Kırılma (Breakdown) a. İdeal PN-jonksiyon diyoduna ters öngerilim uygulandığı durumda, IR akımı çok küçük olur. Ancak, uygulanan ters öngerilim çok yüksek olursa (nominal değerden daha yüksek), azınlık taşıyıcıları, çarpışma ve kovalent bağları koparma yoluyla, önemli miktarda elekton-delik çifti oluşturmaya yetecek enerjiye sahip olurlar. Bu yeni üretilen elektron ve delikler de, yüksek ters öngerilimden aldıkları enerjiyle diğer kovalent bağları koparırlar. Serbest elektronların hareketinin hızlanmasıyla, ters yönde akan akım önemli ölçüde artmış olur. Bu olay "kırılma" olarak adlandırılır. b. Diyotta, artan ters öngerilim nedeniyle, kırılma olayı ortaya çıktığında akım sınırlanmazsa, diyot yanar. 9

11 c. Kırılma olayı gerçekleşmeyecek şekilde diyoda uygulanabilecek maksimum ters öngerilim değerine, ters tepe gerilimi (PIV yada PRV) adı verilir. (11) Diyodun Montajı ve Sembolü a. Diyot üretimi, P-N jonksiyon gövdesine iki kurşun tel eklenmesi ve daha sonra gövdenin seramik veya cam ile kaplanmasıyla tamamlanır (yüksek güçlü diyotlara, ısı yayılımını sağlamak için, demir muhafaza da eklenir). b. Diyodun iç yapısı Şekil 1.13(a)'da, devre sembolü 1.13(b)'de ve katot ucunun bir band ile işaretlenmesi 1.13(c)'de gösterilmiştir. (12) Diyodun Karakteristik Eğrisi (V-I Eğrisi) Şekil 1.13 Şekil 1.14 İleri öngerilim karakteristik eğrisi, Şekil 1.14(b)'nin birinci bölgesinde gösterilmiştir. Karakteristik eğriden, diyoda uygulanan ileri öngerilim değeri eşik geriliminden (Vr) küçük olduğunda, akımın çok küçük olduğu görülmektedir. İleri öngerilim değeri, eşik gerilimini aştığında (germanyum diyot için 0.2V, silisyum diyot için 0.6V), IF akımı çok hızlı bir şekilde artar, bir anlamda diyot kısa devre gibi çalışır (VF, yaklaşık 0.7V olacak şekilde). Diyodun eşdeğer devresi şekil 1.15'te gösterilmiştir. 10

12 Şekil 1.15 Şekil 1.14 teki devre için ileri öngerilim akımı IF şu şekilde hesaplanır: Burada r, diyodun iç direncidir. Sıcaklığın artması durumunda, diyot üzerinde ileri yöndeki gerilim düşümü azalır ve bu azalma miktarı şu şekilde hesaplanır; T : Sıcaklıktaki değişim (artış) K = -2.5 mv / (silisyum) ve mv/ (germanyum) Diyodun ters öngerilim karakterisitk eğrisi, Şekil 1.14(b)'nin 3. Bölgesinde gösterilmiştir ve aşağıdaki şekilde ifade edilir: (1) Kırılmadan önceki ters yön akımı çok küçüktür ve diyot açık-devre olarak değerlendirilebilir. (2) Oda sıcaklığında (25 ), germanyum diyodunun IR değeri birkaç µa iken, silisyum diyot için IR değeri, germanyum diyodununkinin %1~%0.1'i kadardır. (3) Silisyum ya da germanyum olmasından bağımsız olarak, diyodun IR değeri, her 10 lik sıcaklık artışında, ikiye katlanır. (4) Ters öngerilim değeri kırılma gerilimine ulaştığında, IR büyük bir hızla artar. B. Silisyum ve Germanyum Diyotların Karşılaştırması Aynı üretim şartları altında: Tablo 1 Diyot Karakteristiklerinin Karşılaştırılması 11

13 C. Diyodun Karakteristik Parametreleri Doğrultucu diyodun temel parametreleri şu şekilde tanımlanır: (1) Nominal Akım : Yük olarak direnç kullanıldığında diyottan geçebilecek ortalama akım dır ve üretici kataloglarında genellikle I0 ile gösterilir. (2) Ters Tepe Gerilimi (PIV) : Üretici kataloglarında genellikle VR ile gösterilir. D. Diyodun İsimlendirilmesi (1) 1Sxxx : Japon standardı, örneğin 1S1604 (2) OAxxx : Avrupa standardı, örneğin OA200 (3) 1Nxxx : Amerikan standardı, örneğin 1N4001 Bunlar arasında en bilineni ve en çok kullanılanı 1N diyotlarıdır. Diğer isimlendirme standartları için mevcut ticari kataloglara bakılabilir. Tablo 2 :Sık kullanılan bazı diyotlara ilişkin parametreler E. P-N Jonksiyonlu Diğer İki-Uçlu Elemanlar (1) ZD: Zener Diyot a. Zener diyot, gerilim düzenleyici (regülatör) diyot olarak da adlandırılır. b. Zener diyodun devre sembolü Şekil 1.16 da ve karakteristik eğrisi Şekil 1.17 de gösterilmiştir. (a) görünüm (b) sembol Şekil 1.16 Şekil 1.17 Zener diyodun V-I karakteristik eğrisi 12

14 c. Yarıiletkene uygulanan ters öngerilim VZ değerine ulaştığında, akım oldukça hızlı bir şekilde artar (akımı sınırlamak için devreye direnç eklenmelidir), gerilim ise sabit kalır. Bu karakteristiğe sahip diyot Zener diyot olarak adlandırılır ve gerilimin sabit kalmasını sağlayan regülatör devrelerinde yaygın olarak kullanılır. VZ değeri, katkılama düzeyi değiştirilerek kontrol edilebilir. Katkılama düzeyi arttırılırsa, eklenen katkı maddesi artacak ve VZ değeri azalacaktır. Regüle gerilimi 3V ile birkaç yüz volt arasında bulunan ve 200 mw ile 100W arasında güç değerlerine sahip olan zener diyotlar mevcuttur. d. Şekil 1.17 den, zener diyodun ileri öngerilim bölgesindeki davranışının, normal diyot ile aynı olduğu görülmektedir. Bununla birlikte, ters öngerilim bölgesinde, ters öngerilim değeri, kırılma geriliminin aşağısında (VBR), zener gerilimine (VZ) ulaştığında diyottan akan ters yöne akımı oldukça hızlı bir şekilde artar. Bu akım IR ile gösterilir. e. IZ, IZmin den küçük olduğu zaman, karakteristik eğrinin eğimli kısmında çalışan diyot, gerilim regüle etmek için kullanılamaz. IZ, IZmax tan daha büyük olursa diyot yanacağı için, zener diyoda seri olarak bir direnç bağlanmalı ve gerilim regülasyonunun gerçekleşmesi için IZ değerinin IZmin ve IZmax arasında olması sağlanmalıdır. f. Zener Diyodun Karaktersitik Parametreleri (1) VZ : Zener gerilimi (regüle edilmiş gerilim) (2) PZmax: Harcanan maksimum güç (3) I Zmin: Regülatör özelliğinin çalıştığı minimum zener akımı (4) IZmax: Zenerin dayanabileceği maksimum akım Herhangi bir zener diyoda ait parametreler, üreticikataloglarından edinilebilir. Eğer PZmax ve VZ biliniyorsa, bu durumda IZmax hesaplanabilir. PZmax= VZ x IZmax IZmax= PZmax x VZ g. Temel Zener Diyot Devresi Şekil 1.18 (2) LED: Işık-Yayan Diyot a. LED, galyum arsenik fosfit yada galyum fosfitten yapılan bir tür PN- jonksiyon diyodudur. İleri öngerilimleme durumunda LED in elektron ve delikleri birleştiğinde, serbest elektronlar tarafından taşınan enerji, görülebilir ışık spektrumunda olan ışık enerjisine dönüştürülür. Eğer malzeme olarak silisyum veya germanyum kullanılırsa, enerji ısı enerjisine dönüştürülür, ancak görülebilir bir ışık üretilmez. b. Tipik olarak, LED lerin çalışma gerilimi 1.7V ~ 3.3V düzeylerindedir. Güç tüketimleri 10~50mW civarında olup, çalışma ömürleri 100 bin saati aşmaktadır. c. LED ler seçilen malzemeye bağlı olarak, kırmızı, beyaz, sarı, yeşil vs. ışık üretebilirler d. İletim yönünde minimum 1.5V luk gerilim uygulandığında, LED ler ışık yaymaya başlar. Akım arttıkça, LED in parlaklığı da artar. Bununla birlikte, akım 10mA i aştıktan sonra parlaklıkta önemli bir artış olmaz. 13

15 e. Eğer LED in üzerinden sürekli yüksek akım akıtılırsa, LED yanar. f. LED in kırılma gerilimi çok küçük olduğu için, uygulanan ters gerilim 3V u aşmamalıdır. (3) Foto-diyot a. Foto-diyot, çalışma bölgesi ters öngerilim bölgesiyle sınırlı olan jonksiyon tipi bir yarıiletken elemandır. Fotodiyodun temel yapısı, öngerilimlenmesi ve sembolleri aşağıdaki şekilde gösterilmiştir. Şekil 1.19 b. Fotodiyodun ters öngerilim durumundaki akımı, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, ışık şiddetiyle doğru orantılıdır. Şekil 1.20 c. Fotodiyotta kullanılan ışık kaynakları arasında görünür ışık, kızılötesi ve lazer ışınları yer almaktadır. 1.3 KULLANILACAK ELEMANLAR (1) KL-200 Lineer Devre Deney Düzeneği (2) Deney Modülü: KL (3) Ölçü Aletleri: 1. Osiloskop (4) Araç: Temel el araçları. 1.4 DENEYLER (1-1) Silisyum Diyot Deneyi Si Diyodun V-I Eğrisinin Çizilmesi (I) - Osiloskop Yöntemi Deneyin Yapılışı: 14

16 (1) KL modülünü, KL-200 Lineer Devre Deney Düzeneğine yerleştirin ve a bloğunun konumunu belirleyin. (2) Şekil 1.1(a) daki devre ve blok a.1 bağlantı diyagramı yardımıyla kısa-devre klipslerini yerleştirin. (3) IN ucuna 1KHz, 18 Vpp lik bir sinüzoidal işaret uygulayın. (4) Osiloskobun CH2(Y) ve CH1(X) girişlerini sırasıyla TP1,TP2 ve TP3,TP2 uçları arasına bağlayın. TP1,TP2 dikey giriş ucu olarak ve TP3,TP2 yatay giriş ucu olarak kullanılır. TP2, ortak toprak noktasıdır. (5) Osiloskobu X-Y tetikleme moduna ve tetikleme sinyalini INT e ayarlayın. Osiloskoptaki grafiği gözleyin ve kaydedin. (6) VR2(VR10K) yi ayarlayın ve eğrideki değişimi gözleyin Deney Sonucu: Şekil 1.1(a) Şekil blok a.1 Şekil (1) 15

17 1-1-2 Si Diyodun V-I Eğrisinin Çizilmesi (II) Voltmetre,Ampermetre Yöntemi Deneyin Yapılışı: (1) Deney 1-1-1, Adım (1) ile aynı işlemleri gerçekleştirin. (2) Şekil 1.1(b) deki devre ve blok a.2(a) bağlantı diyagramı yardımıyla kısa-devre klipslerini yerleştirin. Voltmetre ve ampermetreyi bağlayın. (3) 12V u IN giriş uçlarına bağlayın ve VR2 (VR10K) potansiyometresini, diyodun uçları arasına, Tablo (1) de gösterildiği gibi, 0.1V ile 0.7V arasında gerilimler uygulayacak şekilde ayarlayın. Her gerilim değerine karşılık gelen IF ileri yön akımını ölçün ve Tablo (1) e kaydedin. (4) Şekil 1.1(b) deki devre ve blok a.2(b) (ters bağlantı) bağlantı diyagramı yardımıyla kısa-devre klipslerini yerleştirin. Voltmetre ve ampermetreyi bağlayın. (5) 12V u IN giriş uçlarına bağlayın ve VR2 (VR10K) potansiyometresini, diyodun uçları arasına, Tablo (2) de gösterildiği gibi, 0V ile 5V arasında VR gerilimleri uygulayacak şekilde ayarlayın. Her gerilim değerine karşılık gelen IR akımını ölçün ve Tablo (2) ye kaydedin. (6) Tablo (1) ve (2) deki değerleri, Şekil (2) deki koordinat düzlemine çizin. Şekil 1.1(b) Şekil blok a.2 16

18 Deney Sonucu: Şekil (2) (1-2) Germanyum Diyot Deneyi Ge Diyodun V-I Eğrisinin Çizilmesi (I) Voltmetre,Ampermetre Yöntemi Deneyin Yapılışı: (1) Deney 1-1-1, Adım (1) ile aynı işlemleri gerçekleştirin. (2) Şekil 1.2(a) daki devre ve blok a.3(a) bağlantı diyagramı yardımıyla kısa-devre klipslerini yerleştirin. Voltmetre ve ampermetreyi bağlayın. (3) 12V u IN giriş uçlarına bağlayın ve VR2 (VR10K) potansiyometresini, diyodun uçları arasına, Tablo (3) de gösterildiği gibi, 0.1V ile 0.7V arasında gerilimler uygulayacak şekilde ayarlayın. Her gerilim değerine karşılık gelen IF ileri yön akımını ölçün ve Tablo (3) e kaydedin. 17

19 (4) Şekil 1.2(a) daki devre ve blok a.3(b) (ters bağlantı) bağlantı diyagramı yardımıyla kısa-devre klipslerini yerleştirin. Voltmetre ve ampermetreyi bağlayın. (5) 12V u IN giriş uçlarına bağlayın ve VR2 (VR10K) potansiyometresini, diyodun uçları arasına, Tablo (4) te gösterildiği gibi, 0V ile 5V arasında VR gerilimleri uygulayacak şekilde ayarlayın (kırılma olmadan). Her gerilim değerine karşılık gelen IR akımını ölçün ve Tablo (4) e kaydedin. (6) Tablo (3) ve (4) teki değerleri, Şekil (3) deki koordinat düzlemine çizin. Şekil 1.2(a) Şekil blok a.3 18

20 Şekil (3) Ge Diyodun V-I Eğrisinin Çizilmesi (II) - Osiloskop Yöntemi Deneyin Yapılışı: (1) Deney 1-1-1, Adım (1) ile aynı işlemleri gerçekleştirin. (2) Şekil 1.2(b) deki devre ve blok a.4 bağlantı diyagramı yardımıyla kısa-devre klipslerini yerleştirin. (3) IN ucuna 1KHz, 18 V pp lik bir sinüzoidal işaret uygulayın (4) Osiloskobun CH2(Y) ve CH1(X) girişlerini sırasıyla TP1,TP2 ve TP3,TP2 uçları arasına bağlayın. TP1,TP2 dikey giriş ucu olarak ve TP3,TP2 yatay giriş ucu olarak kullanılır. TP2, ortak toprak noktasıdır. (5) Osiloskobu X-Y tetikleme moduna ve tetikleme sinyalini INT e ayarlayın. Osiloskoptaki grafiği gözleyin, Şekil (4) teki koordinat düzlemine kaydedin. (6) VR2(VR10K) yi ayarlayın ve eğrideki değişimi gözleyin. Şekil 1.2(b) 19

21 Şekil a.4 Şekil (4) (1-3) Zener Diyot Zener Diyodun V-I Karakteristik Eğrisinin Çizilmesi (I) Deneyin Yapılışı: (1) Deney 1-1-1, Adım (1) ile aynı işlemleri gerçekleştirin. (2) Şekil 1.3(a) daki devre ve blok a.5(a) bağlantı diyagramı yardımıyla kısa-devre klipslerini yerleştirin (ileri öngerilim). Voltmetre ve ampermetreyi bağlayın. (3) 12V u IN giriş uçlarına bağlayın ve VR2 (VR10K) potansiyometresini, zener diyodun uçları arasına, Tablo (5) te gösterildiği gibi, 0.1V ile 0.7V arasında gerilimler uygulayacak şekilde ayarlayın. Her gerilim değerine karşılık gelen IF ileri yön akımını ölçün ve Tablo (5) e kaydedin. 20

22 (4) Şekil 1.3(a) daki devre ve blok a.5(b) bağlantı diyagramı yardımıyla kısa-devre klipslerini yerleştirin (ters bağlantı). Voltmetre ve ampermetreyi bağlayın. (5) 12V u IN giriş uçlarına bağlayın ve VR2 (VR10K) potansiyometresini, zener diyodun uçları arasına, Tablo (6) da gösterildiği gibi, 0V ile 11V arasında ters gerilimler uygulayacak şekilde ayarlayın. Her gerilim değerine karşılık gelen IZ zener akımını ölçün ve Tablo (6) ya kaydedin. (6) Tablo (5) ve (6) daki değerleri, Şekil (5) teki koordinat düzlemine çizin. Şekil 1.3(a) Şekil a Deney Sonucu: Ölçüm sonuçlarını Tablo (5),(6) ya kaydedin ve bu değerleri koordinat düzlemine çizin. 21

23 Şekil (5) Zener Diyodun V-I Karakteristik Eğrisinin Çizilmesi (II) Deneyin Yapılışı: (1) Deney 1-1-1, Adım (1) ile aynı işlemleri gerçekleştirin. (2) Şekil 1.3(b) deki devre ve blok a.6 bağlantı diyagramı yardımıyla kısa-devre klipslerini yerleştirin. (3) IN ucuna 1KHz, 18 Vpp lik bir sinüzoidal işaret uygulayın. (4) Osiloskobun CH2(Y) ve CH1(X) girişlerini sırasıyla TP1,TP2 ve TP3,TP2 uçları arasına bağlayın. TP1,TP2 dikey giriş ucu olarak ve TP3,TP2 yatay giriş ucu olarak kullanılır. TP2, ortak toprak noktasıdır. (5) Osiloskobu X-Y tetikleme moduna ve tetikleme sinyalini INT e ayarlayın. Osiloskoptaki grafiği gözleyin, Şekil (6) daki koordinat düzlemine kaydedin. (6) VR2(VR10K) yi ayarlayın ve eğrideki değişimi gözleyin. 22

24 Deney Sonucu: Şekil 1.3(b) Şekil blok a.6 (1-4) LED Karakteristik Deneyi Şekil (6) IF ile parlaklık arasındaki ilişkinin belirlenmesi Deneyin Yapılışı: (1) KL modülünü, KL-200 Lineer Devre Deney Düzeneğine yerleştirin ve e bloğunun konumunu belirleyin. (2) Şekil 1.4(a) daki devre ve blok e.1 bağlantı diyagramı yardımıyla kısa-devre klipslerini yerleştirin. 12V güç kaynağı ile voltmetre ve ampermetreyi bağlayın. (3) VR10K yı maksimuma ayarlayın. Ampermetrede ölçülen IF ve voltmetrede ölçülen VF değerleri ile LED in parlaklığını Tablo (7) ye kaydedin. (4) VR10K yı minimuma ayarlayın. Ampermetrede ölçülen IF ve voltmetrede ölçülen VF değerleri ile LED in parlaklığını Tablo (7) ye kaydedin. 23

25 Deney Sonucu: Şekil 1.4(a) Şekil blok e Farklı LED tiplerinin IF değerlerinin karşılaştırılması Deneyin Yapılışı: (1) Deney 1-4-1, Adım (1) ile aynı işlemleri gerçekleştirin. (2) Şekil 1.4(b) deki devre ve blok e.2 bağlantı diyagramı yardımıyla kısa-devre klipslerini yerleştirin. 12V güç kaynağını bağlayın. (3) Ampermetreyi bağlayın ve kırmızı LED in (genel tip) IF değerini ölçüp Tablo (8) e kaydedin. 24

26 (4) 12V güç kaynağını kapatın. Şekil 1.4(b) deki devre ve blok e.3 bağlantı diyagramı yardımıyla kısa-devre klipslerini yerleştirin (yüksekverimli LED bağlanmış olur).12v güç kaynağını bağlayın. (5) Ampermetreyi bağlayın ve kırmızı LED in (yüksek-verimli tip) IF değerini ölçüp Tablo (8) e kaydedin. (6) 12V güç kaynağını kapatın. Şekil 1.4(b) deki devre ve blok e.4 bağlantı diyagramı yardımıyla kısa-devre klipslerini yerleştirin (yeşil LED bağlanmış olur). 12V güç kaynağını bağlayın. (7) Ampermetreyi bağlayın ve yeşil LED in IF değerini ölçüp Tablo (8) e kaydedin Deney Sonucu: Şekil 1.4(b) 25

27 Şekil blok e.2 Şekil blok e.3 Şekil blok e.4 (1-5) Fotodiyot Deneyi 26

28 1-5-1 Parlaklık ile Ir arasındaki ilişkinin belirlenmesi (1) Deney 1-4-1, Adım (1) ile aynı işlemleri gerçekleştirin. (2) Şekil 1.5(a) daki devre ve blok e.5 bağlantı diyagramı yardımıyla kısa-devre klipslerini yerleştirin. 12V güç kaynağını bağlayın. (3) Ampermetreyi bağlayın ve sırasıyla şu koşullar altında Ir değerlerini ölçün: (1) Fotodiyot ışık alırken, (2) ışık engellenmişken. Daha sonra sırasıyla en parlak ışık ve en düşük ışık durumlarındaki Ir değerlerini kaydedin. (4) En parlak ve en düşük ışık durumlarında direnç (RD), I r = 12V hesaplanabilir (3. adımdaki Ir değerlerini kullanın). 470Ω+RD denklemi ile (5) Şekil 1.5(b) deki devre ve blok e.6 bağlantı diyagramı yardımıyla kısa-devre klipslerini yerleştirin. (6) Ampermetreyi bağlayın ve sırasıyla şu koşullar altında Ie değerlerini ölçün: (1) Fototransistör ışık alırken, (2) ışık engellenmişken. Daha sonra sırasıyla en parlak ışık ve en düşük ışık durumlarındaki Ie değerlerini kaydedin. Şekil 1.5(a) Şekil block e.5 27

29 Deney Sonucu: Şekil 1.5(b) Şekil block e.6 Fotodiyot Parlak ışık Ir= RD= Düşük ışık Ir= RD= Fototransistör Parlak ışık Ie= Düşük ışık Ie= 1.6 DENEY SONUÇLARI Bu bölümde gerçekleştirilen deneyler, P,N yarıiletkenlerinden yapılmış iki-uçlu elemanların karakteristiklerine odaklanmıştır. Farklı karakteristik ve fonksiyonları dolayısıyla, gerçekleştirilen deneylerdeki iki-uçlu elemanlar aşağıdaki şekilde sınıflandırılmıştır: (1) Genel diyot (2) Zener diyot (3) Işık yayan diyot (4) Fotodiyot Genel diyotlar, kullanılan malzemeye göre silisyum ve germanyum diyotlar olmak üzere iki gruba ayrılabilir. Deney ve sonuçlarından, gerçek silisyum ve germanyum diyotlar için eşik gerilimleri belirlenebilir. Kırılma gerilimi testi, aşırı ters yön gerilimi diyoda zarar vereceği için gerçekleştirilmemiştir. Sadece karakteristik eğri içeriğinde IR testi gerçekleştirilmiş ve tipik olarak birkaç µa lik sonuçlar elde edilmiştir. Kırılma sonrası akacak akım, devredeki harici gerilim kaynağına ve dirence bağlıdır ve tipik olarak birkaç Amper düzeylerindedir. Zener diyodun ileri öngerilim karakteristiği normal diyotlara benzerken, ters öngerilim karakteristiği, Zener diyot Zener bölgesinde çalışacağı için, farklıdır. Deney sonuçlarından 28

30 görüldüğü gibi, Zener diyoda uygulanan ters gerilim Zener değerini (regüle gerilimi) aşarsa, Zener diyodun uçları arasındaki gerilim sabit kalır. Uygulanan ters gerilim arttıkça IZ akımı da artar, ancak eğer IZ>IZmax olursa zener diyot zarar görür. LED in parlaklığı ve uygulanan gerilim (akım) arasındaki ilişki, Deney 1-4 sonuçlarından görülmektedir. Tipik olarak, üzerinden akan akım 10mA e ulaştığı zaman LED in parlaklığı tam olarak görülebilir hale gelir. Daha yüksek akım değerleri LED in parlaklığını önemli ölçüde artırmamakla birlikte, LED in çalışma ömrünü kısaltacaktır. Fotodiyodun, ileri öngerilim ve ışık almadığı durumlardaki ters öngerilim karakteristikleri, genel diyodunkine benzemektedir. Işık olduğu zaman, genel diyottan farklı olarak, ters yöndeki akım ışığın şiddetiyle doğru orantılı olur. Bu olgu Deney 1-5 ten öğrenilebilir. Pratikte, ışık dönüşümü ile elde edilen akım, direkt olarak bir yükü sürmek için kullanılamaz. Yükü sürebilmek için, bu akımın bir transistör veya IC tarafından kuvvetlendirilmesi gerekir Raporda İstenenler Elde ettiğiniz sonuçları yorumlayarak sonuç grafik ve/veya tablolarını raporunuza işleyiniz. NOT : Raporunuzu bilgisayar ortamında yazınız. Bir sonraki deneyde, teslim edilmek üzere yanınızda bulundurunuz. 29

31 2. DENEY: TRANSİSTOR KARAKTERİSTİKLERİ 2.1 DENEYİN AMACI (1) Transistörlerin yapılarını ve sembollerini anlamak. (2) Transistörlerin karakteristiklerini anlamak. (3) Ölçü aletlerini kullanarak transistörün uçlarını belirlemek. 2.2 GENEL BİLGİLER Yeni Terimler (1) β (hfe): ortak emetör düzenlemeli transistörün akım yükseltme katsayısı. β =IC/IB. β değeri transistör karakteristik bilgi sayfalarından yada deneysel olarak elde edilebilir. (2) α : ortak baz düzenlemeli transistörün akım yükseltme katsayısı. α= IC/IE= β/(1+β) (3) Transistör: Transistörün C ve E uçları arasında akan akım, IB akımına bağlı olarak değişir. Yani IB, transistorün iç direncini kontrol eder. Transistör, esasen giriş sinyalini direncin büyüklüğüne transfer edebilen bir taşıyıcı direnç tir. Bundan dolayı transistör kelimesi, transfer ve resistor kelimelerinin birleştirilmesiyle elde edilmiştir Temel Prensip: (1) Transistörlerin yapıları ve karakteristikleri 1) Transistörlerin yapıları Transistörler PNP ve NPN olmak üzere iki gruba ayrılabilir. NPN ve PNP transistörlerin temel yapısı Şekil 2.1(a) (b) de gösterilmiştir. E (Emetör), B (Baz) ve C (Kollektör) transistörün üç ucunu ifade etmektedir. 2) Transistörlerin karakteristikleri Şekil 2.2(a) da gösterildiği gibi, transistörün E-B uçları arasına ileri öngerilim uygulanması durumunda (P pozitif, N negatif kutba bağlı), VBE eşik gerilim değerine (silisyum için 0.6V, germanyum için 0.2V) ulaşır ve E ile B arasında ileri yönde bir IB akımı akmaya başlar. Şekil 2.2(b) de gösterildiği gibi, transistörün E-B uçları arasına ters öngerilim uygulanması durumunda ise (P negatif, N pozitif kutba bağlı), B-C arasında bir akım akmaz (ters sızıntı akımı çok küçüktür ve ihmal edilebilir) ve C ucundan akan IC akımı sıfır olur. Şekil 2.2(a) ve (b), Şekil 2.2(c) yada (d) deki gibi birleştirilirse; B ve C arasındaki ters öngerilime rağmen (Şekil 2.2(d) de gösterildiği gibi, VCB=VCC-VBE, VCC>>VBE, VCB ters öngerilim), ileri öngerilim VBE sayesinde önemli miktarda IC akımı akacaktır. IC=βIB denklemi (β, akım yükseltme katsayısıdır), IC ve IB arasındaki ilişkiyi tanımlar. IB nin IC ye göre çok küçük olmasının nedeni, transistör bazının çok dar ve çok düşük katkılama düzeyine sahip olmasıdır. VBE, E deki elektronları B ye girmeye zorlar. Ancak elektronların sadece küçük bir kısmı, çok dar olan B bölgesine ulaşarak deliklerle birleşirken, çoğu elektron B-C jonksiyonuna doğru hareket eder. Böylece C ye uygulanan daha yüksek gerilim (VCB ya da VCC), önemli düzeyde 30

32 IC akımı akmasını sağlar. Şekil 2.2(c) ve (d) de gösterildiği gibi, IE=IB+IC dir. Benzer şekilde, PNP transistöre Şekil 2.3 te gösterildiği gibi bir öngerilim uygulanırsa, bu transistör de NPN transistöre benzer davranış gösterir. IE, IB ve IC arasındaki bağıntılar: IE=IB+IC, IC=βIB Şekil 2.1 Transistörün Yapısı Şekil 2.2 (a) (b) (c) (d) PNP Transistörün Öngerilimlenmesi 31

33 Şekil 2.3 PNP Transistörün Öngerilimlenmesi (2) Transistörlerin Sembolleri ve Temel Devreleri 1) Semboller: Şekil 2.4 Transistör sembolleri Şekil 2.4 te gösterilen transistör sembolleri aşağıdaki anlamlara sahiptir: 1. NPN ve PNP transistörleri ayrırt etmek için kullanılan ok işareti, NPN tipi transistörde dışa doğru, PNP transistörde ise içe doğrudur. 2. E ucu bir oka sahipken, C ucu ise sahip değildir. 3. Kullanılan ok, emetör akımının yönünü göstermektedir. 2) Temel devreler NPN ve PNP transistörler için temel öngerilim ve akım yönleri, sırasıyla Şekil 2.5(a) ve (b) de gösterilmiştir. (a) Şekil 2.5 (b) 32

34 (3) Transistörün V-I karakteristik eğrisi Transistör, iki adet V-I karakteristik eğrisine sahiptir: 1) Giriş karakteristik eğrisi: VBE ve IB arasındaki ilişkiyi tanımlamak için kullanılır. 2) Çıkış karakteristik eğrisi: IB, VCE ve IC arasındaki ilişkiyi tanımlamak için kullanılır. Şekil 2.6 da gösterildiği gibi, VBE 0.6V u aşınca, I hızlı bir şekilde artmaktadır. Şekil 2.7 de gösterildiği gibi; IB =0µA, IC =0. IB =10µA, IC 15mA (VCE =15V). Şekil 2.6 Giriş Karakteristik Eğrisi Şekil 2.7 Çıkış Karakteristik Eğrisi 2.3 KULLANILACAK ELEMANLAR (1) KL-200 Lineer Devre Deney Düzeneği (2) Deney Modülü: KL (3) Ölçü Aletleri: 1. Osiloskop 2. Sinyal üreteci 3. Multimetre ya da dijital multimetre (4) Araç: Temel el araçları. DENEYLER (2-1) Transistör karakteristikleri deneyi IE,IB, ve IC akımlarının ölçülmesi Deneyin Yapılışı: (1) KL modülünü, KL-200 Lineer Devre Deney Düzeneğine yerleştirin ve a bloğunun konumunu belirleyin. (2) a. Şekil 2.1(a) daki devre ve blok a.1 bağlantı diyagramı yardımıyla kısa-devre klipslerini yerleştirin.ie,ib, ve IC akımlarını ölçmek için ampermetreleri bağlayın. Eğer yeterince ampermetre mevcut değilse, o anda akım değeri ölçülmeyen kollara, ampermetre yerine köprüleme klipsi bağlayın. c. IC=3mA ve maksimum (IC(sat)) olacak şekilde VR10K yı ayarlayın. 33

35 d. IB,ICve IE akımlarını ölçün ve sonuçları kaydedin. Şekil 2.1 (a) Şekil blok a.1 (2-2) NPN transistör karakteristikleri deneyi IE, IB ve IC akımlarının ölçülmesi Deneyin Yapılışı: Tablo 2-1 (1) Şekil 5.2(a) daki devre ve blok a.2 bağlantı diyagramı yardımıyla kısa-devre klipslerini yerleştirin. 34

36 (2) Deney (1-1) deki (2) b, c, d adımlarını tekrarlayın. Sonuçları Tablo 2-2 ye kaydediniz Transistör karakteristik eğrisinin ölçülmesi ve çizilmesi Deneyin Yapılışı: (1) Şekil 2.2(b) deki devre ve blok a.3 bağlantı diyagramı yardımıyla kısa-devre klipslerini yerleştirin. (2) IB=0 µa olacak şekilde VR2 (VR10K) yi ayarlayın. (3) VCE gerilimi sırasıyla 0.1V, 0.3V, 0.5V, 0.7V, 1.0V, 2.0V, 3.0V, 4.0V, 5.0V olacak ve sonuçta VCC ye yaklaşacak şekilde, VR1(VR1K) i ayarlayın. Her VCE gerilimi için IC değerini ölçün ve Tablo 2-3(b)~(g) ye kaydedin. (4) IB akımı, Tablo 2-3(b)~(g) de gösterilen değerlere eşit olacak şekilde, VR2 yi ayarlayın ve VCE, IC değerlerini ölçmek için Adım (3) ü tekrarlayın. Sonuçları Tablo 2-3(b)~(g) ye kaydedin. (5) Tablo 2-3 te kaydedilen değerleri kullanarak, çıkış karakteristik eğrisini Şekil 2.3 te çizin. Şekil 2.2 (a) Şekil blok a.2 35

37 Tablo 2-2 Şekil blok a.3 Şekil 2.2 (b) 36

38 Tablo 2-3 Şekil 2.3 Çizilen VCE-IC eğrisi 37

39 2.4 DENEY SONUÇLARI Bu bölümün asıl amacı, transistör karakteristiklerinin anlaşılmasıdır. Transistörün karakteristikleri, bu bölümde anlatılan bazı ölçüm yöntemleri dışında, doğrudan transistor eğri izleyiciden de elde edilebilir. Transistör özelliklerine aynı zamanda, yayınlanan özellik dökümanlarından da bakılabilir. En sık kullanılan transistör özellikleri şunlardır: Maksimum anma değerleri (haricen uygulanan) 1. VCBO 2. VEBO 3. IC 4. PC Elektriksel karakteristikler (kendine ait) 1. ICBO 2. hfe Yukarıdaki terimlerin anlamları özellik kataloglarında bulunabilir. Transistördeki akım hem elektronlar hem de delikler tarafından oluşturulduğu için, iki kutuplu eleman olarak adlandırılmaktadır. Ayrıca IC çıkış akımı, IB akımıyla kontrol edildiği için, akım kontrollü eleman da denilmektedir. Transistörün, aktif, kesim ve doyum bölgelerindeki VBE ve VCE gerilimleri sırasıyla şöyledir: 1. VBE (aktif) : 0.7V (silisyum) 0.2V (germanyum) 2. VBE (kesim) : 0.5V (silisyum) 0.1V (germanyum) 3. VBE (doyum) : 0.8V (silisyum) 0.3V (germanyum) 4. VCE (doyum) : 0.2V (silisyum) 0.1V (germanyum) 5. VCE (kesim) : 0V (silisyum) -0.1V (germanyum) 2.5 Raporda İstenenler Elde ettiğiniz sonuçları yorumlayarak sonuç grafik ve/veya tablolarını raporunuza işleyiniz. NOT : Raporunuzu bilgisayar ortamında yazınız. Bir sonraki deneyde, teslim edilmek üzere yanınızda bulundurunuz. 38