Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı

T.C. SAKARYA ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı -I- Grup No: Adı : Soyadı : Öğrenci No :

2 Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I İçindekiler Laboratuar Tüzüğü... 3 Elektronik Devre Elemanları... 5 Deney No: 1... 9 LABORATUAR GEREÇLERİNİN TEMEL ELEMANLAR ÜZERİNDEKİ UYGULAMALARLA TANITILMASI... 9 ÖNBİLGİ... 9 1.- Doğru Gerilim Kaynakları... 9 2.- Voltmetre ve Ampermetreler... 9 3.- İşaret Üreteçleri (Osilatörler)... 10 4.- Osiloskoplar... 10 TEORİK... 11 PRATİK... 17 Deney No: 2... 19 YARI İLETKEN DİYODUN İNCELENMESİ... 19 ÖN BİLGİ... 19 TEORİK... 21 PRATİK... 26 PRATİK... 27 Deney No: 3... 29 BJT ELEMAN DAVRANIŞININ İNCELENMESİ... 29 ÖNBİLGİ... 29 TEORİK:... 31 PRATİK... 43 Deney No: 4... 47 MOSFET ELEMAN DAVRANIŞININ İNCELENMESİ... 47 ÖNBİLGİ... 47 TEORİK:... 49 PRATİK:... 61

Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I 3 Laboratuar Tüzüğü 1) Daha önceki senelerde laboratuar dersini almış ve devam etmiş olanlar yıliçi çalışmalara katılmayacak, bunun yerine farklı yıliçi çalışma yaparak buna göre not alacaklardır. Vize ve final sınavlarıtüm öğrenciler için ortaktır.daha önce dersi aldığı ve devam ettiği halde, tekrar devam etmek isteyen öğrenci varsa, dönem başında bildirmelidir. 2) Deneye ait teorik çözümler deney sonrasında toplanır. Geç getirilen teorik çözümler KESİNLİKLE kabul edilmez. Deney sırasında Teorik çözümle uğraşan öğrenci hem deneyden hem teorik çözümdem 0 alır. 3) Telafi deneyi yapılmayacaktır. 2 yoklamaya girmeyen devamsızlıktan kalır. Yoklamalar 4 deneye ait birer laboratuar olmak üzere 4 tanedir. 4) Deney esnasında ciddiyet ve dikkat şarttır. Deneylerde şebeke gerilimi ile çalışma yapıldığı için yapılan hatalarda hasar oluşabilir. Gözetmenden izin almadan yapılan çalışmalarda veya deney konusu dışında yapılacak denemelerden doğacak hasarlarda sorumluluk öğrenciye aittir. 5) Laboratuarda yüksek sesle konuşulmaz. 6) Öğrenciler deneye 5 dakika erken geleceklerdir. Geç gelenler deneye alınmayacaktır. Deneyi tam zamanında bitirmeyenler # (-) puan# alacaktır. 7) Deney başında her öğrencinin davranış notu 100 dür. süresince öğrenci yaptığı hatalar ve eksiklikleri sebebiyle alacağı #(-) puan#larla deney notunu düşürür. 8) Deneylere her öğrencinin bir kurşun kalem, silgi, cetvel ve hesap makinesi getirmesi zorunludur. 9) Deneylerdeki devreler önceden hazırlanıp laboratuara getirilemez. 10) Deneyin başında 10 dakikalık bir test yapılır. Bu testler yıl içi notunda etkili olacaktır. Testten sonra deneye başlamadan önce ilk 10 dakika içerisinde deney elemanları ve multimetre test edilir (edile biliniyorsa). # test hatalı ise (-) #. 11) Deney board üzerine kurulur ve doğruluğu kontrol edildikten sonra gözetmen çağrılır, gözetmen multimetreyi ve deney devresini board üzerinde kontrol eder. # eksiklik varsa (-) #. 12) Gözetmen nezaretinde enerji verilir. # deney çalışmıyorsa (-) #. 13) Gözetmen board üzerinde hata bulursa, öğrenci 10 dk. süreyle gözetmeni tekrar çağıramaz. 14) Gerekli ölçümler yapıldıktan sonra gözetmen çağırılarak grup yoklama ve puanlama kağıdını imzalatırlar ve diğer deneye geçmeye hak kazanırlar.

4 Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I 15) Yapılamayan deneyler için #( )# puan alınır. 16) Deney bitimine 10 dk kala multimetre, deney seti, eleman testleri yapılarak deneyden izin alınarak çıkılmalıdır. 17) Föydeki teorik çözümleri hazırlamayan veya %50 den az hazırlayan öğrenci deneye alınmayacaktır (üç tane soru varsa en az iki tanesi cevaplanmalıdır). 18) Deneye öncesi testte %40 başarı gösteremeyen öğrenci teorik hesaplamalardan 0 alır. 19) Deney föyündeki deneylere ait teorik çözümler öğrenci numarasının son iki hanesine göre düzenlenir. 20) Teorik çözümler sadece belirlenmiş alan içine yapılır. Alan dışına, başka bir kağıda veya kağıt arkasına çözüm yapılamaz. 21) Teorik çözüler okunabilir bir yazı ile yazılmalıdır. Karalama şeklindeki çözümler değerlendirmeye alınmaz. 22) Çözümler sadece el yazısı ve kurşun kalem kullanılarak yapılacaktır. Ancak grafiklerde renkli kalemler kullanılabilir 23) Grafikler ve şekiller çizilirken mutlaka cetvel kullanılmalıdır (Grafiklerdeki iki nokta arası birleştirilmesini sadece ve sadece cetvel yardımıyla yapılmalıdır). 24) Teorik çözümler yapılırken ilk önce sayısal değer içermeyen ifade yazıldıktan sonra sayısal değerler yerine yazılarak çözüm yapılır. Örnek: V=I R V=1 10-3 100 10 2 25) Teorik hesaplamalarda virgülden sonra 3 haneye kadar değer alınır. Üçüncü haneden sonrası yuvarlanır. Hesaplamalarda bu hassasiyet gösterilmediği takdirde teorik çözümler değerlendirilmez. Örnek: 9,3524789=9,352 9,3525789=9,353 26) Virgülden önce sıfırdan farklı herhangi bir sayı olmalı ve 10 -x çarpanındaki x sayısı 3 veya 3 ün katı olmalıdır. Hesaplamalarda bu hassasiyet gösterilmediği takdirde teorik çözümler değerlendirilmez. Örnek: 0,0096=9,6 10-3 0,0001354457=135,4457 10-6 =135,446 10-6 NOT: Laboratuar kurallarına uymayanlar deneyden uzaklaştırılır. Teorik çözümlere ait şart ve koşullara uymayan teorik çözüler değerlendirmeye alınmayacaktır. (-) Olumsuz deney hata puanı.

Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I 5 Elektronik Devre Elemanları 1) Direnç Renk Tablosu: Tablo I.1 Direnç renk tablosu. Şekil I.1. Direnç şekli. Örnek: Kahverengi Yeşil Kahverengi Altın 1 5 x10 %5 =150 Ohm, %5 Örnek: Kahverengi Yeşil Kahverengi Kırmızı Altın 1 5 1 x100 %5 =15100 Ohm, %5

6 Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I 1 3 2 Şekil I.2 Ayarlı direnç (potansiyometre) şekli. 2) Tranzistor: a Şekil I.3 Tranzistor şekilleri. b 3 -C- 2 -C- 2 -B- NPN 1 -B- NPN 1 -E- BC238, BC547, BC548 Şekil I.4 Tranzistor bağlantı şekilleri. BD135 3 -E- NMOS 3 -D- PMOS D 1 -G- B G B 2 -S- K583, 2SK583 Şekil I.5 MOSFET bağlantı şekilleri. S

Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I 7 3) Kondansatör: 2 + 1 a Şekil I.5 Elektrolyt Kondansatör şekilleri. b 1' 1 a b Şekil I.6 Polyester Kondansatör şekilleri. 4) Diyot: 1 2 1 2 Şekil I.7 Diyot şekli. 1 2 1 2 Şekil I.8 Zener Diyot şekli.

8 Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I 5) Bread Board: Kısa Devre Eleman Yerleştirme aralığı Güç Yolları Eleman Yolları Board üzerinde iki çeşit yol vardır. Bunlardan birincisi Güç Yollarıdır. Bu yollardaki birleşim noktaları yatay yönde birbiri ile Kısa Devre, düşey yönde ise açıkdevredirler. Genel olarak devrelerin besleme gerilimi ve toprak hatları için kullanılırlar. İkinci çeşit yol ise Eleman Yollarıdır. Bu yollar birbiri ile düşey yönde Kısa Devre, yatay yönde ise açıkdevredirler. Genelde bir sırada 5 adet birleşim noktası bulunur. Bu beş nokta birbiri ile Kısa Devredir. Diğer eleman yolları ile aralarında bir boşluk vardır (Eleman Yerleştirme aralığı). Bu boşluk entegre devrelerin bacak aralığına uygun şekilde dizayn edilmiştir.

Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I 9 Deney No: 1 LABORATUAR GEREÇLERİNİN TEMEL ELEMANLAR ÜZERİNDEKİ UYGULAMALARLA TANITILMASI ÖNBİLGİ TEMEL LABORATUAR GEREÇLERİ: 1.- Doğru Gerilim Kaynakları Laboratuar deneylerinde devrelerin beslenmesi için kullanılan doğru gerilim kaynakları genellikle gerilimi belirli aralıklarda ayarlanabilen türden kaynaklardır. Bunun yanında elektronik devrelerde en çok kullanılan gerilimler olan 5V, 12V ve 15 V besleme gerilimleri için sabit değerli, yani sadece bu değerleri veren gerilim kaynakları da mevcuttur. İdealde gerek sabit değerli olanların ve gerekse ayarlanabilen değerlikli olanların gerilim değerlerini şebeke gerilimi değişimi vb gibi etkilerden bağımsız olarak değiştirmeden devreye verebilmeleri yani kararlı olmaları gereklidir. Ayrıca gerilim verdikleri devreye bağlı olarak farklı yükleme etkilerine (yani çekilebilecek farklı akımlara) karşı da idealde duyarsız olmaları beklenir. Ancak gerçekte bütün DC kaynakların akıtabilecekleri akımda bir üst sınırları vardır. Bu değerden daha büyük akım çekilmeye çalışıldığında ise koruma devreleri yardımıyla devreden çok büyük akımların akması dolayısıyla kaynağın veya devrenin zarar görmesi engellenir. 2.- Voltmetre ve Ampermetreler Gerilim ve akım ölçmek için kullanılırlar. İdeal bir voltmetrenin iç direnci sonsuzdur, yani üzerinden akım akmaz. İdeal bir ampermetrenin ise iç direnci sıfırdır, yani üzerinde gerilim düşümü olmaz. Voltmetre devre üzerinde aralarındaki gerilim farkı ölçülmek istenen iki nokta arasına paralel bağlanır. Ampermetre ise akım ölçülmek istenen hatta içinden akım geçecek şekilde, yani seri bağlanmalıdır. Ampermetreler ve voltmetreler kademeli cihazlardır. Akımın ve gerilimin farklı değerleri ancak farklı kademelerde ölçülebilir. Bu nedenle ölçüm yaparken uygun kademenin seçilmesine ve polariteye uygun olarak bağlantı yapılmasına dikkat edilmelidir. Ölçülen işaret alternatif bir işaret olduğunda efektif değer ölçümü devreye girer. Efektif değer ölçen aletlerin bazıları RMS değerini hesaplayarak, bazıları ise tepe değerini 2 ile bölerek ölçüm yaparlar. İdeal sinüs işaretlerde iki yöntem arasında bir fark yoktur. Fakat eğer sinüs işaret bir DC bileşen üzerine bindirildiyse 2 ile bölme yöntemi hatalı sonuç verecektir. Bunun gibi kare dalga veya üçgen dalgaların

10 Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I ölçümünde de hatalı sonuç verir. Zira kare dalganın efektif değeri tepe değerine eşittir ve üçgen dalganın efektif değeri genliğinin 1/ 3 katıdır. Ölçü aletleri ile ölçüm yaparken bu hususlara dikkat edilmesi gerekir. 3.- İşaret Üreteçleri (Osilatörler) Değişken işaretler osilatör kullanılarak elde edilir. En çok kullanılan periyodik işaretler sinüs kare ve üçgen dalgalardır. İşaretin şekli, genliği ve frekansı osilatör üzerinden ayarlanabildiği gibi bazılarında DC seviye ayarı da bulunmaktadır. 4.- Osiloskoplar Osiloskop ekranı bir analitik düzleme benzetilebilir. İki eksen vardır. Yatay eksen zaman ekseni ve dikey eksen gerilim ekseni olarak adlandırılır. Bu eksenler çeşitli değerlerde ölçeklemdirilmiş olduklarından oldukça geniş aralıklardaki işaretlerin incelenmesine imkan tanırlar. Örneğin yatay ekseni, yani zaman ekseni 0.2 s den 0.5s ye kadar değiştirilebilen bir osiloskop frekansı 2Hz ile 5MHz arasında olan işaretleri inceleyebilir. Aynı şey dikey eksen için de söz konusudur. Ayrıca gerilim ekseninin AC ve DC konumları sayesinde bu bileşenlerin birlikte ve ayrı ayrı incelenmesine imkan tanınmış olur.

Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I 11 Adı, Soyadı: No: İmza: Grubu: TEORİK 1.- Şekil 1.1 deki devre için Ohm kanununu sınayınız. Dirençler üzerindeki gerilimleri ve üzerlerinden akan akımları bulunuz. Kirchhoff gerilimler yasasını yazınız ve devre için doğrulayınız. Kirchhoff akımlar yasasını yazınız ve A düğümü için uygulayınız. Referans aldığınız akım yönlerini gösteriniz. V gerilim kaynağının değeri, XY numaranızın son iki rakamı olmak üzere, 1X.Y Volt olacaktır. (örnek olarak numarasının son iki rakamı 24 olan kişi için gerilim kaynağının değeri 12.4 Volt olacaktır). Şekil 1.1

12 Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I Öğrenci No: R 1 R 2 R 3 V I Kirchhoff Gerilimler Yasası: Kirchhoff Akımlar Yasası:

Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I 13 2.- Şekil 1.1 deki devre için ana koldaki akımı ve 330 luk direnç üzerindeki gerilimi ölçmek istiyoruz. Ölçü aletlerini de bağlayarak devreyi tekrar çiziniz. 3.- Şekil 1.2 deki devrede alternatif kaynak genliği 1X.Y Volt ve frekansı 50 Hz olan bir sinüs işaret vermektedir.(xy numaranızın son iki rakamı; V AC =1X.Y Sin t)buna göre; A düğümü için gerilimin zamana bağlı ifadesini çıkarınız. B düğümü için gerilimin zamana bağlı ifadesini çıkarınız. Giriş Gerilimi (V 1 ), A noktasının gerilimi (V A ) ve B noktasının gerilimi (V B ) için dalga şekillerini ilgili eksene farklı renklerde çiziniz. (Düşey eksen için ölçeklendirmeyi siz yapınız) Şekil 1.2

14 Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I V A (t)=... V B (t)=...

Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I 15 Bulunan bu V A (t) ve V B (t) ifadelerine göre dalga formları şu şekildedir: t=0.002 V 1 = V A = V B = t=0.004 V 1 = V A = V B = t=0.006 V 1 = V A = V B = t=0.006 V 1 = V A = V B = t=0.008 V 1 = V A = V B = t=0.010 V 1 = V A = V B = t=0.012 V 1 = V A = V B = t=0.014 V 1 = V A = V B = t=0.016 V 1 = V A = V B = t=0.018 V 1 = V A = V B = t=0.020 V 1 = V A = V B = t(sn) V1 VA VB 0.000 0.002 0.004 0.006 0.008 0.010 0.012 0.014 0.016 0.018 0.020

16 Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I

Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I 17 PRATİK 1.- Laboratuar sırasında size verilecek üç direnç ile Şekil 1.1 deki devreyi kurunuz. Devre üzerinde dirençlere ait akımları ve gerilimleri ölçerek aşağıdaki tabloyu doldurunuz. Şekil 1.1 KAYNAK:...V R 1 =... R 2 =... R 3 =... V I Tablo 1.1 2.- Ölçü aletlerinden okuduğunuz değerlerin Ohm kanunu ve Kirchhoff yasalarını doğrulayıp doğrulamadığını kontrol ediniz. Doğrulamıyorsa sebepleri üzerine tartışınız. 3.- Şekil 1.2 deki devreyi kurunuz. A noktası ve B noktası için dalga şekillerini osiloskop ile inceleyiniz. Şekil 1.2 4.- Ölçü aleti ile A ve B noktalarındaki gerilim değerlerini AC kademesinde ve DC kademesinde ölçünüz. AC DC V A Tablo 1.2 V B

18 Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I t(sn) V1 VA VB 0.000 0.002 0.004 0.006 0.008 0.010 0.012 0.014 0.016 0.018 0.020

Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I 19 Deney No: 2 YARI İLETKEN DİYODUN İNCELENMESİ ÖN BİLGİ Şekil 2.1 de p ve n tipi yarıiletken malzemelerin yanyana getirilmesiyle oluşmuş diyot elemanı ve diyodun şematik gösterimi verilmiştir. p n + V - Anot Katot Şekil 2.1 Bir ideal diyot şekil 2.2 deki karakteristiğe sahiptir. Yani anot-katot gerilimi pozitif iken kısa devre (akım akıtır), negatif iken açık devre (akım akmaz) özelliği gösterir. Bu karakteristik bir çok uygulama için yeteri kadar yakın olsa da hiçbir gerçek diyot bu karakteristiğe tam olarak sahip değildir. 1 I V Şekil 2.2 Şekil 2.3 te ideal diyot için, silisyum diyot için ve germanyum diyot için iletim ve kesim durumları ile bu durumlardaki yaklaşık eşdeğer devreleri verilmiştir.

20 Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I Şekil 2.3 Şekil 2.4 Şekil 2.4 te ise gerçek bir diyodun karakteristik eğrisi görülmektedir. V / Ayrıca diyodun akım bağıntısı: ( D VT I I e 1) D 0

Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I 21 Adı, Soyadı: No: İmza: Grubu: TEORİK 1.a.- Şekil 2.5 teki devre için Ohm kanunu Kirchhoff yasaları ve yaklaşık diyot (si) eşdeğerini kullanarak gerekli hesaplamaları yapınız ve tablo 2.1 i doldurunuz. (XY öğrenci numaranızın son iki hanesidir. Örnek olarak numarasının son iki rakamı 28 olan kişi için V=(4+2,8)=6.8V olacaktır.) Şekil 2.5 R 2 (k ) 100 80 60 40 20 10 5 1 I D (Birimi ile yazınız) Tablo 2.1

22 Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I 1.b.- Şekil 2.5 teki devre için diyodun akım bağıntısını kullanarak gerekli hesaplamaları yapınız ve tablo 2.2 yi doldurunuz. (XY öğrenci numaranızın son iki hanesidir. Örnek olarak numarasının son iki rakamı 28 olan kişi için V=(4+2,8)=6.8V olacaktır.) I 0 =1.10-14 A ve V T =25.9 mv alınacaktır. R 2 (k ) V D (V) I D (Birimi ile yazınız) 100 80 60 40 20 10 5 1 Tablo 2.2

Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I 23 2.- Şekil 2.6 daki devre için; ana koldan akan akımı (I), D1 diyodu üzerinden akan akımı (I 1 ), D2 ve D3 diyotları üzerinden akan akımı (I 2 ) A noktasının gerilimini (V A ) Diyodun akım bağıntısını ve çevre akımları yöntemini kullanarak bulunuz. Devredeki direnç X.Y k dur.(xy öğrenci numaranızın son iki hanesi) I 0 =1.10-14 A ve V T =25.9 mv alınacaktır. Şekil 2.6 I 1 =... I 2 =... I=... V A =... (Boş bırakılan alan çözüm için yetmezse sayfanın arkasını kullanınız)

24 Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I 3.- Şekil 2.7 deki devre için B noktasının geriliminin zamana bağlı ifadesini çıkarınız. Bulduğunuz bu ifadeye göre eksen takımına dalga şekillerini farklı renklerle çiziniz. (osilatörden çıkan işaret genliği 1X.Y Volt (XY numaranızın son iki hanesi) ve frekansı 50 Hz olan sinüs dalgasıdır. Şekil 2.7 t=0.002 V A = V B = t=0.004 V A = V B = t=0.006 V A = V B = t=0.006 V A = V B = t=0.008 V A = V B = t=0.010 V A = V B = t=0.012 V A = V B = t=0.014 V A = V B = t=0.016 V A = V B = t=0.018 V A = V B = t=0.020 V A = V B =

Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I 25 t(sn) VA VB 0.000 0.002 0.004 0.006 0.008 0.010 0.012 0.014 0.016 0.018 0.020

Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I 27 PRATİK 1.- Besleme gerilimini 5V alarak Şekil 2.5 teki devreyi kurunuz. R2 direncini tablo 2.3 teki değerlere ayarlayarak diyot üzerinden akan akımı ve diyot üzerindeki gerilimi ölçerek tabloya kaydediniz. Ayrıca R 1 direncinin devreye ne amaçla konulduğunu tartışınız. Şekil 2.5 R 2 (k ) V D (V) I D (Birimi ile yazınız) 100 80 60 40 20 10 5 1 0.5 Tablo 2.3 2.- Şekil 2.6 daki devreyi kurunuz. Direncin değerini 4k7 alınız. Bu durumda diyotların akım ve gerilimlerini ölçüp tabloya kaydediniz. Şekil 2.6 D 1 D 2 D 3 V Tablo 2.4 I

28 Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I 3.- Şekil 2.7 deki devreyi kurunuz. Osilatörden bir sinüs dalga verip A ve B noktalarındaki dalga şekillerini osiloskop ile ölçünüz. Dalga şekillerini ölçekli olarak çiziniz. Şekil 2.7 VA VB t(sn) f=...

Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I 29 Deney No: 3 BJT ELEMAN DAVRANIŞININ İNCELENMESİ ÖNBİLGİ Bir npn bipolar tranzistörün, baz-emetör ve baz-kollektör gerilimleri değerlendirildiğinde, sahip olabileceği 4 farklı çalışma rejiminin şekil 3.1'de gösterildiği gibi olduğunu biliyoruz. Ayrıca baz-emetör jonksiyonu yaklaşık 0.7V ve baz-kollektör jonksiyonu yaklaşık 0.5V olduğunda iletimdeki bir diyot gibi davranacağını biliyoruz. V BC Ters Yönde Çalışma Doyma V BE Kesim İleri Yönde Çalışma + + V BC V BE - - B C E N P N Şekil 3.1 Aslında bir akını kontrol elemanı olan BJT, kuvvetlendirici olarak kullanıldığı uygulamalarda ileri yönde (aktif) çalışma bölgesinde kalacak şekilde kutuplanır.

30 Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I Şekil 3.1'den anlaşılacağı üzere bu bölgede V BE >0 ve V BC <0 olmalı, yani baz-emetör jonksiyonu geçirme, baz-kolektör jonksiyonu tıkama yönünde kutuplanmalıdır. Bir anahtar eleman olarak kullanıldığı uygulamalarda (dijital) ise çalışma bölgeleri doyma (anahtar kapalı) ve kesimdir (anahtar açık). Şekil 3.1 üzerinde bu durumlara ilişkin baz-emetör ve baz-kolektör gerilimlerini irdeleyiniz. Önce tranzistörün ileri yönde çalışmasını inceleyelim. V BE >0 ve V BC <0 olduğu bu durum için kollektör akımının I I C C V BE I VT e (3.1) S I (3.2) F B şeklinde ifade edildiği biliniyor. Tranzistörün ileri yönde çalışmasına ilişkin bu iki temel karakteristiği elde edebilmek için şekil 3.2'deki, elektronik devrelerde en çok uygulaması olan, ortak emetörlü devre kullanılabilinir. V 1 I 1 R 2 V C V B R 1 V 2 V C Şekil 3.2

Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I 31 Adı, Soyadı: No: İmza: Grubu: TEORİK: 1) Şekil 3.3 deki devreyi ileri yönde çalıştırmak için ayarlanabilir R 1 direnci için verilen değerleri kullanarak V BE, I B, I C ve F değerlerini bulunuz. Bulduğunuz bu değerleri Şekil 3.4 ve Şekil 3.5 e işleyiniz (Eksen takımının tüm değerlerini yazmaya unutmayınız). Elde ettiğiniz sonuçları yorumlayınız. XY öğrenci numaranızın son iki hanesi olmak üzere: I S =XY 10-16 A, F =1XY (ilk değer olarak seçiniz), V B =5V, V C =5V ve R 2 =10kΩ olarak alınız. V 1 I 1 R 2 V C V B R 1 V 2 V C Şekil 3.3 R 1 =0Ω için V B =...+... V BE =... I B =... I C =... F =...

32 Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I R 1 =10Ω için V B =...+... V BE =... I B =... I C =... F =... R 1 =20Ω için V B =...+... V BE =... I B =... I C =... F =...

Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I 33 R 1 =30Ω için V B =...+... V BE =... I B =... I C =... F =... R 1 =40Ω için V B =...+... V BE =... I B =... I C =... F =...

34 Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I R 1 =50Ω için V B =...+... V BE =... I B =... I C =... F =... R 1 =100Ω için V B =...+... V BE =... I B =... I C =... F =...

Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I 35 R 1 =500Ω için V B =...+... V BE =... I B =... I C =... F =... R 1 =1kΩ için V B =...+... V BE =... I B =... I C =... F =...

36 Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I R 1 =5kΩ için V B =...+... V BE =... I B =... I C =... F =... R 1 =10kΩ için V B =...+... V BE =... I B =... I C =... F =...

Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I 37 R 1 =50kΩ için V B =...+... V BE =... I B =... I C =... F =... R 1 =100kΩ için V B =...+... V BE =... I B =... I C =... F =...

38 Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I R 1 =500kΩ için V B =...+... V BE =... I B =... I C =... F =... R 1 =750kΩ için V B =...+... V BE =... I B =... I C =... F =...

Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I 39 R 1 =1MΩ için V B =...+... V BE =... I B =... I C =... F =... IC IB Şekil 3.4

40 Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I IC VBE Şekil 3.5 Yorum:

Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I 41 2) Şekil 3.6 daki devreyi doyma bölgesinde çalıştırmak için V B ve V C değerlerini belirleyiniz. Belirlediğiniz V B ve V C değerlerine göre V BE, V CE, I B, I C ve I E değerlerini bulunuz. Elde ettiğiniz sonuçları yorumlayınız. XY öğrenci numaranızın son iki hanesi olmak üzere: I S =XY 10-16 A, F =1XY (ilk değer olarak seçiniz), R 1 =XY0kΩ, R 2 =10kΩ ve R 3 =XY0Ω olarak alınız. V 1 I 1 R 3 R 2 V C V B R 1 V 2 V C Şekil 3.6 Doyma bölgesi için V B =...ve V C =... V BE =..., V CE =..., I B =..., I C =..., I E =... Yorum:

42 Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I 3) Şekil 3.7 deki devreyi kesim bölgesinde çalıştırmak için V B ve V C değerlerini belirleyiniz. Belirlediğiniz V B ve V C değerlerine göre V BE, V CE, I B, I C ve I E değerlerini bulunuz. XY öğrenci numaranızın son iki hanesi olmak üzere: I S =XY 10-16 A, F =1XY (ilk değer olarak seçiniz), R 1 =XY0kΩ, R 2 =10kΩ ve R 3 =XY0Ω olarak alınız. V 1 I 1 R 3 R 2 V C V B R 1 V 2 V C Şekil 3.6 Kesim bölgesi için V B =...ve V C =... V BE =..., V CE =..., I B =..., I C =..., I E =... Yorum:

Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I 43 PRATİK 1) Şekil 3.7 deki devreyi ileri yönde çalıştırmak üzere ayarlanabilir R 1 direncini değiştirerek, önce I C -V BE değişimini sonra da I C -I B karakteristiğini elde etmeye yeter sayıda ölçüm yapınız. Sonuçları Tablo 3.1 e, R 2 direnci üzerinden akan akımı (I B ) hesaplayarak işleyiniz ve Şekil 3.8 ve Şekil 3.9 daki eksen takımları üzerine bulduğunuz bu değerleri işaretleyiniz. Elde ettiğiniz bu sonuçları teorik sonuçlarla karşılaştırınız ve yorumlayınız. V B =5V, V C =5V, R 1 =100kΩ ve R 2 =10kΩ olarak alınız. V 1 I 1 R 2 V C V B R 1 V 2 V C Şekil 3.7 V CE = V CE = V BE I C V R2 I C I B Tablo 3.1

44 Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I IC IB IC VBE Şekil 3.9 Şekil 3.8

Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I 45 Yorum: 2) Şekil 3.10 daki devreyi doyma bölgesinde çalıştırmak için R 1 ve R 3 değerlerini ve V B ve V C nin yönlerini (şekildeki kaynaklara + ve işaretleri koyunuz) belirleyiniz. Belirlediğiniz R 1 ve R 3 değerlerine göre V BE, V CE, I B ve I C değerlerini bulunuz. Elde ettiğiniz sonuçları teorik sonuçlarla karşılaştırınız ve yorumlayınız. V B =5V ve V C =5V, R 1 =R 3 =100kΩ ve R 2 =10kΩ olarak alınız. V 1 I 1 R 2 V C R 3 V B R 1 V 2 V C Şekil 3.10 R 1 R 3 V BE V CE I B I C Doyma Yorum:

46 Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I 3) Şekil 3.11 deki devreyi kesim bölgesinde çalıştırmak için R 1 ve R 3 değerlerini ve V B ve V C nin yönlerini (şekildeki kaynaklara + ve işaretleri koyunuz) belirleyiniz. Belirlediğiniz R 1 ve R 3 değerlerine göre V BE, V CE, I B ve I C değerlerini bulunuz. Elde ettiğiniz sonuçları teorik sonuçlarla karşılaştırınız ve yorumlayınız. V B =5V ve V C =5V, R 1 =R 3 =100kΩ ve R 2 =10kΩ olarak alınız. V 1 I 1 R 2 V C R 3 V B R 1 V 2 V C Şekil 3.11 R 1 R 3 V BE V CE I B I C Kesim Yorum:

Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I 47 Deney No: 4 MOSFET ELEMAN DAVRANIŞININ İNCELENMESİ ÖNBİLGİ Bir MOSFET in savak akımının, eşik gerilimi (V T ), geçit-savak gerilimi (V GS ) ve savak-kaynak gerilimine (V DS ) bağlı olarak üç farklı bölgede incelendiğini biliyoruz. Bir NMOS için bu rejimler ve bu rejimler ilişkin savak akımları, 1) V GS -V T <0 için kesim I D =0 2 2) V GS -V T V DS için doymasız I D V GS V 3) V GS -V T <V DS için doymalı 2 I D V 2 GS V T T V DS 1 V 2 olarak belirlidir. Şekil 4.1 de bir NMOS tranzistörün yapısı görülmektedir. DS G S n + n + D 0 x y D p G B B S Şekil 4.1

Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I 49 Adı, Soyadı: No: İmza: Grubu: TEORİK: 1) Şekil 4.2 deki ayarlanabilir R 2 direnci için verilen değerleri kullanarak V GS ve I D değerlerini bulunuz. Bulduğunuz bu değerleri Şekil 4.3 e işleyiniz (Eksen takımının tüm değerlerini yazmaya unutmayınız). Elde ettiğiniz sonuçları yorumlayınız. XY öğrenci numaranızın son iki hanesi olmak üzere: =XY 10-10 A/V 2, V D =5V, V G =10V, V T =2V ve R 1 =X.YkΩ olarak alınız. I 1 R 1 V G V D R 2 V 1 Şekil 4.2 R 2 =0Ω için I D =... V GS =... I D =... R 2 =10Ω için I D =... V GS =... I D =...

50 Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I R 2 =20Ω için I D =... V GS =... I D =... R 2 =30Ω için I D =... V GS =... I D =... R 2 =40Ω için I D =... V GS =... I D =...

Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I 51 R 2 =50Ω için I D =... V GS =... I D =... R 2 =100Ω için I D =... V GS =... I D =... R 2 =200Ω için I D =... V GS =... I D =...

52 Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I R 2 =300Ω için I D =... V GS =... I D =... R 2 =400Ω için I D =... V GS =... I D =... R 2 =500Ω için I D =... V GS =... I D =...

Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I 53 R 2 =1kΩ için I D =... V GS =... I D =... R 2 =5kΩ için I D =... V GS =... I D =... R 2 =10kΩ için I D =... V GS =... I D =...

54 Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I R 2 =50kΩ için I D =... V GS =... I D =... R 2 =100kΩ için I D =... V GS =... I D =... R 2 =500kΩ için I D =... V GS =... I D =...

Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I 55 ID VGS Şekil 4.3 Yorum: Yorum (PMOS ile karşılaştırınız):

56 Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I 2) Şekil 4.4 deki V D gerilim kaynağı için verilen değerleri kullanarak I D değerini bulunuz. Bulduğunuz bu değerleri Şekil 4.5 e işleyiniz (Eksen takımının tüm değerlerini yazmaya unutmayınız). Elde ettiğiniz sonuçları yorumlayınız. XY öğrenci numaranızın son iki hanesi olmak üzere: =XY 10-10 A/V 2, V G =5V, R 2 =10kΩ, V T =2V ve R 1 =X.YkΩ olarak alınız. I 1 R 1 V G V D R 2 V 1 Şekil 4.4 V D =0V için I D =... I D =... V D =1V için I D =... I D =...

Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I 57 V D =2V için I D =... I D =... V D =3V için I D =... I D =... V D =4V için I D =... I D =...

58 Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I V D =5V için I D =... I D =... V D =6V için I D =... I D =... V D =7V için I D =... I D =...

Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I 59 V D =8V için I D =... I D =... V D =9V için I D =... I D =... V D =10V için I D =... I D =...

60 Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I ID VDS Şekil 4.5 Yorum: Yorum (PMOS ile karşılaştırınız):

Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I 61 PRATİK: 1) Şekil 4.6 daki düzeneği kurarak V DS nin belirli bir değeri için, ayarlı R 2 direnci yardımıyla V GS yi 0V dan başlamak üzere arttırarak, I D -V GS karakteristiğini belirleyecek yeterli sayıda noktada ölçüm yaparak ölçtüğünüz değerleri Tablo 4.1 e ve Şekil4.7 deki eksen takımına işleyiniz. Elde ettiğiniz bu sonuçları teorik sonuçlarla karşılaştırınız ve yorumlayınız. V D =5V, V G =10V, R 2 =100kΩ ve R 1 =10kΩ olarak alınız. I 1 R 1 V G V D R 2 V 1 Şekil 4.6 V DS = R 2 V GS I D Tablo 4.1

62 Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I ID VGS Şekil 4.7 Yorum:

Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I 63 2) Şekil 4.8 deki düzeneği kurarak V GS nin belirli bir değeri için, V D gerilim kaynağını 0V dan başlamak üzere arttırarak, I D -V DS karakteristiğini belirleyecek yeterli sayıda noktada ölçüm yaparak ölçtüğünüz değerleri Tablo 4.2 ye ve Şekil4.9 daki eksen takımına işleyiniz. Elde ettiğiniz bu sonuçları teorik sonuçlarla karşılaştırınız ve yorumlayınız. V G =5V, R 1 =10kΩ ve R 2 =100kΩ olarak alınız. I 1 R 1 V G V D R 2 V 1 Şekil 4.8 V GS = V DS I D Tablo 4.2

64 Elektronik Devre Tasarım Laboratuarı I ID VDS Şekil 4.9 Yorum: