BLM 224 ELEKTRONİK DEVRELER Hafta 4 BJT TRANZİSTÖRLERİN TEMELLERİ Prof. Dr. Mehmet Karabük Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümü Elektronik Devreler Prof. Dr. Mehmet 1
TRANZİSTORLER BJT FET BJT: Bipolar Junction Transistor (ÇİFT JOKSİYONLU TRANZİSTOR) FET: Field Effect Transistor (ALAN ETKİLİ TRANZİSTOR) Prof. Dr. Mehmet 2
Tranzistor: Çift Jonksiyonlu Tranzistor (BJT) Genel Yaıpsı ve Çalışması Tranzistorlar elektroniğin temel yapı bloklarını (tuğla taşlarını) oluşturur. İki tip tranzistor vardır: 1. Çift Jonksiyonlu Tranzistor veya Bipolar Junction Transistor (BJT) (Bundan sonra sıkça BJT kullanılacak) 2. Alan Eykili Tranzistor veya Field Effect Transistor (FET). Bu bölmde BJT leri göreceğiz. FET leri daha sonraki bölümlerde inceleyeceğiz. BJT ler üç terminalli bir yapıya sahiptir ve iki tipleri vardır: npn ve pnp. Genel yapı şekil 1 deki gibidir. 3
Şekil 1 den görüldüğü gibi üç tababakadan daha doğrusu üç bölge ve buunların arasındaki iki jonksiyondan oluşur. Bu tabakaların ortadakine beyz vaya baz (base) kenarlardakilere Emiter (Emitter) ve kollektör (collector) adı verilir. pnp BJT trazistorun simgesi şekil 2 de görülmektedir. Üç terminalin Base (Beyz veya baz) (B), Collector (kollektör) (C) ve Emitter (Emiter) (E). Emiter için Emetör sözcüğü de sıkça kullanılıyor. 4
Şekil 1: Tranzistorun Genel Yapısı 5
a) npn tranzistor a) pnp tranzistor Şekil 2: npn and pnp tranzistorların yapıları 6
(Elektron akım yönleri Şekil 3: npn tranzistorun yapısı ve devre simgesi 7
Şekil 4: npn tranzistörün yapısı ve devre simgesi 8
Geçek akım yönü dediğimiz oyuk akımı yönü şekilde gösterilen akım yönlerinin tersinedir. Şekil 5: pnp tranzistorun yapısı ve elektron akım yönleri 9
Çeşitli Tranzistor tipleri Elektronik Devreler Prof. Dr. Mehmet 10
Çeşitli Tranzistor tipleri Elektronik Devreler Prof. Dr. Mehmet 11
7 Tranzistorlük Entegre devre Çeşitli Tranzistor tipleri Elektronik Devreler Prof. Dr. Mehmet 12
Kutuplandırma (Eğilimlendirme) Şekil 6 npn ve pnp BJT ler için kutuplandırma ve yükseltici olarak çalışma düzeneği görülmektedir. Her iki tip için Beyz-emiter birleşmi ileri yönde Beyz-kollektör birleşimi ters yönde kutplanmiştır. Bu tür bağlamaya ileri-geri yönde kutuplandırma (eğilimlendirme) denilmektedir. (forward-reverse bias) Elektronik Devreler Prof. Dr. Mehmet 13
Şekil 6: npn ve pnp tranzistorların temel devreleri 14
TRANZISTORUN ÇALIŞMA PRENSİBİ Şekil 7(a) npn tranzistorun genel bağlama şemasını göstermektedir. Çok ac yoğunlukla katkılanmış ve kalınlığı çok küçük olan p-tipi tabaka iki tane yoğunluklu olarak katkılanmış p ye oranla kalınlıkları daha büyük olan n tipi tabakalar arasına sıkıştırılmıştır. p tabakasının kalınlığı 1 mikron kadar küçük olabilir. Şekil 7(a) da S anahtarı açık olduğundan beyz akımı akmaz (I B =0) fakat Şekil 7(b) S anahtarı kapatıldığında ve V BE bataryasından tranzistorun beyz ine bir akım akmaya başlar. Şekil 7(a) kolektör-beyz jonksionu ters (tıkama) yönde kutuplanmış ve bir potansiyel bariyeri oluşturmuştur ve buda çoğunluk taşıyıcıların akışını önlemektedir. 15
Şekil 7(a) 16
Elektronik Devreler Prof. Dr. Mehmet 17
Bu durumda kaçak akım ihmal edilirse kollektör akımı sıfır oluur. Şimdi Şekil 7(b) de görüldğü gibi S anahtarını kapatalım. Bu durumda beyz-emiter jonsiyonu doğru (iletim) yönde kutuplanmış olur faka kollektör-beyz jonksiyonu yine ters yönde kutuplanmış olarak kalır. Beyz-emiter jonksiyonu doğru yönde kutuplanmış olduğundan, elektronlar n-tipi emetörden p-tipi beyz bölgesine geçerler. Bu elektronların bir kısmı beyz bölgesindeki oyuklarla birleşip yok olurken diğer bir kısmı beyz bataryasına doğru hareketlenirler. Fakat geriye kalan elektronların çoğu n-tipi kollektöre geçer ve ordanda C ucundaki bataryaya doğru hareketlenirler. Böylece kollektör-emiter arasında akım akmaya başlar. Kollektör ve emiterden geçen akımlar, bu akımlara kıyasla çok daha küçük olan beyz akımı ile kontrol edilir. 18
Şekil 7(b) 19
Çalışma prensibi Şekil 8 den de takip edilebilir. Doğru yönde polarmalanan emiter-beyz jonksiyonu, çok sayıda çoğunluk taşıyıcısının P tipi malzemeye (beyze) ulaşmasını sağlar. Bu çoğnluk taşıyıcılar I B akımına katkıda bulunacaklardır ve büyük bir çoğunluğuda n tipi malzemeye migeçeceklerdir. Beyz bölgesinin (p tipi malzeme) iletkenliği düşüktür ve çok incedir. Bu nedenle; az sayıda taşıyıcı yüksek dirence sahip bu yolu izleyerek beyz ucuna ulaşacaktır. Dolayısıyla beyz akımı, emiter ve kollektör akımlarına kıyasla çok küçüktür. Şekil 8 de gösterildiği gibi çoğunluk taşıyıcılarının çok büyük bir bölümü, ters kutuplanmiş kolektör-beyz jonksiyonu üzerinden difüzyon yoluyla kollektör ucuna bağlı n-tipi malzemeye geçecektir. 20
npn ve pnp BJT tranzistorlar akım yönleri ve grilim polariteleri şekil 9 da görülmektedir. (Emiter akımının beyz ve kollektör akımlarının toplamına eşit olduğunu görünüz) (a) npn transistor Şekil 9. npn(a) ve pnp(b) tranzistorların akım yönleri ve gerilim polariteleri 21
Elektronik Devreler Prof. Dr. Mehmet 22
TRANZİSTORLARDA AKIM BAĞINTILARI Şekil 10(a) npn tranzistorun, Şeki 10(b) pnp tranzistorların akım yönnlerini göstermektedir. Burada dikkat edilmesi gereken bir husus vardır oda Emetörde akım yönünü belirleyen bir ok kullanılmaktadır. npn tip tranzistorda bu okun yönü tranzistorun içinden dişarıya doğru, pnp tip trazistorda ise bunun tersi, yani okun yönü dışarıdan tranzistorun içine doğrdur. Bu sayede devre şemalarında pnp ve npn tranzistorlar kolaylıkla tanınabilmektedir. Üç akım arasında aşağıdaki bağıntı vardır: I E I C I B (1) I B beyz akımı, I E emetör akımı ve I C kollektör akımına kıyasla çok daha küçüktür. Büyük harfler DC (doğru) akımları, küçük harfler AC (değişken) akımları gösterir. 23
(a) (b) Şekil 10: npn ve pnp tranzistörlerde akım yönleri 24
Tanzistor Şekil (10.a) ve (10.b) den gösterildiği biçimde kutuplama (polarma-eğilimleme) gerilimlerine bağlandığında hem npn hemde pnp tiplerde, V BB beyz-emiter jonksiyonunu doğru (iletim) yönde kutuplar (forward-bias), V CC ise beyz-kollektör jonksiyonunu ters yönde (tıkama yönünde) kutuplar (reverse-bias). Elektronik Devreler Prof. Dr. Mehmet 25
DC Beta (βdc= β DC =β) ve DC Alpha ( dc = DC = ) parametrelerinin tanımları Βir tranzistorun doğru akım kazancı, ortak emiter bağlantı akım kazancı olarak da adlandırılır. Bir transistör için akım kazancı, kollektör akımının (I C ), beyz kımına (I B ) oranıyla belirlenir ve beta DC olarak bilinir ( β DC = β dc = β ). Bu aşağdaki bağıntıyı belirler: DC ac dc AC I I C B V I I CE C B cons tan t( sabit ) (2) Ve βac veya β AC aşağıdaki gibi tanımlanmiştır: (3) 26
I E I I I I 1 C B B B I B (4) β>>1 (genellikle β>50) ve =0.96 ile 0.99 1 arasında kalır. Bu durumda gerektiğinde I B ihmal edilerek aşağıdaki yaklaşik ifade yazılabilir: I E I C βi B (5) (5) bağıntısı uygulamalarda sıkça kullanılmaktadır. 27
β=i C / I B bağıntısında I B =I C / β, aynı şekide = I C / I E bağıntısından I E =I C / yazılırsa: (6) (7) Yukarıdaki bağıntının her iki tarafı I C ye bölünürse: (8) (9) Elektronik Devreler Prof. Dr. Mehmet 28
Örnek: Aşağıdaki şekilde I B, I C, I E, V BE, V CE, ve V CB değerlerini hesaplayınız. Tranzistörn dc akım kazancı β DC =150. Çözüm: Tranzistörün silisyum tranzistor olduğunu varsayıp V BE =0.7 V alırsak beyz, kollektör ve emiter akımları aşağıdaki gibi olur: Elektronik Devreler Prof. Dr. Mehmet 29
ve hesaplanırsa Kollektör beyze göre daha yüksek gerilime sahip olduğundan kollektör-beyz birleşimi (jonksiyonu) ters (tıkama) yönde kutuplanmıştır. Elektronik Devreler Prof. Dr. Mehmet 30
Tranzistorun Çalışma Bölgeleri Tranzistorarın aşağıda verilen dört ayrı çalışma : Cutoff region (Kesim bölgesi) Saturation region (Doyum bölgesi) Active region (Aktif bölge) Breakdown region (Bozulma bölgesi) Bozulma (Breakdown) bölgesi tranzistorların normal çalışma bölgelerinden biri değildir. Bu bölgeye giren bir tranzistor artık kullanılmaz hale gelir ve bir daha kullanılamaz. Çalışma bölgeleri şekil 11 de gösterilmiştir. İlk üç bölgeyi anlamaya ve analiz etmeğe çalişalim. 31
BJT çalışma bölgeleri (I B =0) Şekil 11(a): BJT çalışma bölgeleri 32
Şekil 11(b): BJT çalışma bölgeleri 33
I B1 <I B2 <I B3 <I B4 <...<I B6 Şekil 11(c): BJT tranzistörün çalışma bölgeleri Elektronik Devreler Prof. Dr. Mehmet 34
Çalışma bölgelerinin en belirgin özellikleri aşağıda açıklanmaktadır: 1. Cutoff region (Kesim Bölgesi): Beyz-emiter jonsiyonu tıkama (ters) yönde ktuplanmıştır. Akım akmaz. Şekil 12: Cutoff çalışması n p n Kollektörden sadece kaçak akım (I CEO ) geçer ve bu akım çok çok küçük olduğundan yok sayılacaktır. Beyz-emiter ve beyzkollektör jonksiyonlarının her ikiside ters (tıkam a) yönde kutuplanmıştır. 35
Cuttoff bölgesinde kollektörden geçen kaçak akım I CBO veya I CO ile gösterilir. Bu akım çok küçük olduğundan devre çözümlerinde ihmal edilir. Fakat sıcaklık ile çok fazla değiştiğinden sıcaklık arttığında devrenin çalışmasınıbüyük oranda etkiler. 2. Saturation region (Doyma Bölgesi): Beyz-emiter jonksiyonu iletim( doğru) yönde kutuplanmış Kollektör-beyz jonksiyonu iletim (doğru) yönde kutuplanmış I C maximum değerdedir ve I B den ve aynı zamanda β dan bağımsızdır. Kontrol yok. V CE < V BE ve V B >V C (çok önemli bir özellik) 36
Şekil 13: Saturatıon (Doyma) bölgesinde çalışma 37
Saturation (doyma) bölgesinde çalışırken V BB deki artıştan dolayı I B artar, aynı zamanda I C de artar ve bu durumda R C nin uçlarında düşen gerilimdeki artışan dolayı V CE azalır. Tranzistor doymaya (saturasyona) ulaştıktan sonra I B artsa bile I C dada fazla artamaz. Beyz-emiter ve beyzkollektör jonksiyonlarının her ikiside doğru (iletim) yönde kutuplanmış durumdadırlar. 38
3. Aktif Bölge (Active region): Beyz-emiter jonksiyonu doğru yönde kutplanmış Kollektör-beyz jonksiyonu ters yönde kutuplanmış Kontrol var, I C, I B ile kontrol edilir I c = βi b. Şekil 11 den görüleceği gibi aktif bilgede I C nin V CE ile değişiminde eğrinin eğimi çok kücüktür. I C Hemen hemen yatay olarak değişir. V BE <V CE <V CC (V CC >V C >V B ) 39
Mode (Bölge) BEJ CBJ Cutoff (Kesim) BJT Modes of Operation (BJT Çalışma bölgeleri) Reverse (Ters kutuplama) Reverse (Ters kutuplama) Forward Active (Doğru yönde aktif) Reverse Active (Ters yönde aktif) Saturation (Doyma) Forward (Doğru kutuplama) Reverse (Ters kutuplama) Forward (Doğru kutuplama) Reverse (Ters kutuplama) Forward (Doğru kutuplama) Forward (Doğru kutuplama) TRASİSTÖRLER Prof. Dr. M.
R C R B V BB V B V E V C V CC Gerilimlerin yönleri Şekil 14: Biasing Transistor for operation in Active Region. npn Transistor. (Aktif bölgede çalişmaya uygun bir şekilde kutuplanmış (polarmalanmış) bir npn tranzistör) TRASİSTÖRLER Prof. Dr. M.
Tranzistorlerin Konfigurasyonları - Bağlantı Tipleri Üç çeşit bağlantı tipi vardır: OrtakBeyz Bağlantısı (CB) Ortak-emiter Bağlantısı (CE) Ortak-Kollektor Bağlantısı (CC) Bu bağlantı tiplari değişik uygulamalarda kullanılmaktadır. En yaygın kullanılan tip ortak-emiter (CE) bağlantısısdır. Her bir tipi aşağıda ayrı ayrı inceleyeceğiz. 42
Ortak-Beyz Bağlantısı (CB) Bu bağlamada Şekil 15 de görüldüğü gibi beyz otak bağlantısı ve sistemin sıfır gerlimli referans (toprak) noktasını oluşturur ve kutuplama (polarma ) gerilimleri şekil 15 de gösterildiği gibi bağlanır. Şekil 15: Ortak-Beyz bağlantısı ve npn tranzistör için kutuplama gerilimlerinin yönleri 43
Gerilim polariteleri ve bağıntısı ile akım yönleri ve bağıntısı aşağıdaki gibi dir. Gerilim bağıntısı: V CE =V CB +V BE Akım bağıntısı: I E =I C +I B Şekil 15.b: Ortak-beyz bağlantısı (pnp) 44
Ortak-beyz bağlantısında tranzistor aşağıdaki gibi kutuplanır. Figure 16: Otak-beyz bağlantısında gerilimlerin polariteleri (npn) 45
Gerilim polariteleri ve bağıntısı ile akım yönleri ve bağıntısı aşağıdaki gibi dir. Gerilim bağıntısı: V CE =V CB +V EB Akım bağıntısı: I E =I C +I B Şekil 17: Otak-beyz bağlantısı (npn) 46
Şekil 18: Ortak beyzli tranzistorde giriş karekteristiği (Emiter akımının beyz-emiter gerilimi ile değişimi) Elektronik Devreler Prof. Dr. Mehmet 47
Şekil 19: Otak-beyz bağlantısı (npn) çıkış karekteristiği 48
Şekil 20: Otak-beyz bağlantısı (pnp) çıkış karekteristiği 49
Ortak-Emiter Bağlantısı Bu bağlamada Şekil 21 de görüldüğü gibi emiter otak bağlantı noktasını ve sistemin sıfır gerlimli referans (toprak) noktasını oluşturur ve kutuplama (polarma ) gerilimleri şekil de gösterildiği gibi bağlanır. Şekil 21: Common-Emitter Configuration (npn) 50
Figure 22: Common-Emitter Configuration for pnp transistor 51
Ortak emetörlü bağlantı en çok kullanılan bağlantıdır ve bu devrede giriş ucu beyz, çıkış ucu ise kollektördür. Buna göre giriş büyüklükleri beyz-emetör gerilimi V BE ile beyz akımı I B, çıkış büyüklükleri kolektör-emetör gerilimi V CE ile kolektör akımı I C dir. Akım ve gerilimlerin yönleri Şekil 21 (npn) ve Şekil 22 (pnp) de gösterilmiştir. Şekil 21 deki akımların yönleri referans yönü olarak alınmıştır, pnp tranzistorda akımların yönü, referans yöne ters terstir (Şekil 22). Bu bağlamada Kollektör-emiter gerilimi, kollektör- beyz gerilimi ile beyz-emiter gerilimlerin toplamına eşittir. Buna göre V CE =V CB +V BE (10) 52
koşulunun sağlanması gerekir. npn tranzistorda V BE >0 tür. V CB 'nin pozitif olması durumunda npn tranzistorda C-B jonksiyonunun tıkama yönünde kutuplanabilmesi için (10) bağıntısından V CE > V BE (11) koşulunun sağlanması gerekir, pnp tranzistorda V CE ve V BE gerillmleri negatiftir, C-B jonksiyonu, V CB negatif olduğunda tıkama yönünde kutuplanır. (10) bağıntısına göre bu, ancak V CE 'nin V BE 'den daha negatif olması halinde mümkündür. V CE <V BE koşulu, pnp tranzistor için mutlak değerler kullanılarak V CE > V BE (12) 53
bağıntısına dönüşür. Tranzistorda beyz-emiter jonksiyonu iletim yönünde kutuplanmış bir diyot gibi davranır. Emıter akımının büyük değerlere çıkmadığı, miliamperler mertebesinde kaldığında, npn tranzistor için yaklaşık V BE =0.7V, pnp tranzistorda ise V BE =-0.7V. Kadardır (silsyum tranzistor. Ge tranzistor için bu değerler 0.3 V ve -0.3 V alınır). Ortak emetörlü devrede giriş büyüklükleri V BE ve I B arasındaki değişime giriş karekteristiği denir. (9) bağıntısına göre beyz akımı I B, yaklaşık olarak I E akımının l E / β'sine eşittir. Akım kazancı β, akıma ve V CE 'ye az da olsa bağlı olmasına karşın giriş eğrisi, I E 'nin V BE ye bağımlılığın da olduğu gibi diyot eğrisine benzeyecektir. 54
Şekil 23 : Ortak-emiter bağlantısında bir npn tranzistorun giriş karekteristiği 55
Şekil 24(a): Ortak-emiter dvrede tranzistorun çıkış karekteristiği Elektronik Devreler Prof. Dr. Mehmet 56
Şekil 24(b): Ortak-emiter dvrede tranzistorun çıkış karekteristiği 57
Şekil 25: Ortak-Emiter bağlantısında kollektör çıkış ucundaki işaretin polaritesinin değiştiğine dikkat edelim. 58
Ortak-kollektölü bağlama npn ve pnp tranzistörler için ortak kollektörlü bağlantı, gerilim polariteleri ve akım yönleri sıra ile Şekil 26 ve 27 de gösterilmiştir. Ortak kollektörlü bağlama esas olarak yüksek giriş empedansı ve düşük çıkış empedansı karekteritiğinden dolayı empedans uyumu sağlayan devre olarak kullanılır. Gerilim kazancı bir (1) e yakın olduğundan gerilim yükseltici olarak kullanılmaz. Ortak kollektörlü bağlantılı tranzistörün çıkış karekteristiği (emiter akımının kollektör-emiter gerili ile değişimi) Şekil 29 da gösterilmiştir. 59
Bu bağlamada Şekil 26 da görüldüğü gibi kollektör otak bağlantı noktasını ve sistemin sıfır gerlimli referans (toprak) noktasını oluşturur ve kutuplama (polarma ) gerilimleri şekil de gösterildiği gibi bağlanır. Şekil 26: Ortak-Kollektör bağlantısı, npn tranzistör 60
Bu bağlamada gerilim ve akım yönleri ve kutplama polariteleri yönleri aşağıdaki gibidire: Şekil 27: npn tranzistör için Ortak-Kollektör bağlaması, gerilim ve akım yönleri 61
Gerilim polariteleri ve bağıntısı ile akım yönleri ve bağıntısı aşağıdaki gibi dir. Gerilim bağıntısı: V CE =V CB +V BE Akim bağıntısı: I E =I C +I B Şekil 28: npn tranzistör için Ortak-Kollektör bağlaması, gerilim ve akım yönleri 62
Figure 29: Common-Collector Outpu Characteristic 63
DC Yük doğrusu (DC Load Line ) V CC R C V CE =0 için I C V C I C = 0 için V CE = V CC I CE IC( sat ) V R CC C I C V R CC C V R Bu iki nokta birleştirilerek dc yük doğrusu (dc Load Line) çizilir. CE C 64
Şekil 30: DC Load Line (DC Yük Doğrusu) 65
Gerilim Amplifikasyonu (Yükseltilmesi): Tranzistorun Yükselteç olarak Çalışması Daha önce öğrendiğimiz gibi kollektör akımı akım kazancı, β ile beyz akımınnın çarpımına eşit olduğundan, bir transistör akımı yükseltir. Tranzistörde beyz akımı kollektör ve emiter akımları ile karşılaştırıldığında çok küçüktür. Bu nedenle, kollektör akımı emiter akıma yaklaşık olarak eşittir. Bu düşünceyle, Şekil 31 verilen devreye bakalım. Gösterildiği gibi bir ac voltajı Vs, kapasitif kuplaj ile DC besleme gerilimi V BB ye bindirilir. DC besleme gerilimi V CC kollektör direnci, R C aracılığıyla kollektöre bağlanır. 66
Şekil 31: Temel tranzirtörlü yükseltici devre. ac kaynak gerilimi V s dc beyz gerilimi V BB nin üzerine bindirilmiştir. (superimpoz edilmiştir) 67
ac giriş gerilimi bir ac beyz akımını üretir ve buda çok daha büyük bir ac kollektör akımı ile üretir. Ac kollektör akımı RC direncinin uçlarında daha büyük fakat negativ yönde bir ac gerilimi üretir ve böylece çıkışta giriş geriliminden daha büyük ac gerilimi üretilmiş ve gerilim yükseltme işlemi gerçekleşmiş olur. Şekil 31 de bu oluşum gösterilmiştir. Doğru yönlü beyz-emiter jonksiyonu ac sinyali için çok düşük bir direnç gösterir. Bu ac emiter iç direnci Şekil 31 seri R B direnci ile birlikte gösterilmiştir. Ac beyz gerilimi (13) bağıntısı ile belirlenir. (ac işaretlerinin küçük harfli alt simgeler veya tamaen küçük harflerle gösterileceklerini hatırlayalım) (13) 68
ac collector gerilimi, V c, R C direncinin uçlarında düşen ac gerilime eşit olacaktır.. I c I e V b gerilimi trranzistörün giriş gerili olarak alınırs V c tranzistorun ac çıkış gerilimi alınırsa tranzistörün ac gerilim kazancı V c nin V b ye oranı olarak alınır ve A v ile gösterilir. Elektronik Devreler Prof. Dr. Mehmet 69
Yukarıdaki ifadelerden Ve sonuç olarak gerilim kazancı aşağıdaki gibi elde edilir: Elektronik Devreler Prof. Dr. Mehmet 70
Tranzistörün Anahtar Olarak Kullanılması Şekil 32 tranzistörün bir anahtar olarak kullanılma şeklini sergilemektedir. Şekil 32(a) da beyz akımı sıfır olduğundan beyz-emiter birleşimi tıkama yönündedir (kesimdedir). Budurumda akım akmaz ve tranzistör açık bir anahtar gibi davranır. Şekil 3 (b), yüksek beyz akımı uygulanmiş ve yüksek collektör akımı geçtiğinden VCC geriliminin büyük bir bölümü RC direnci zerinde düşer ve tranzistorun kendi üzerinde düşen VCE gerili çok küçük değerde kalacağından tranzistor doyma bölgeside çalışır. Bu durumda tranzistorden büyük akım geçmesine karşılık uçlarında düşen VCE gerilimi çok küçük olduğundan tranzistor kısa devre olmuş gibi çalışır ve kapalı bir anahtar gibi çalışır. Böylece tranzistörün beyzine kare dalga uygulanarak tranzistor anahtar olrak çalıştırılır (kesim ve doyma bölgeleri arasında geçiş yaparak çalışır) Elektronik Devreler Prof. Dr. Mehmet 71
Şekil 32: İdeal bir Tranzistörün anahtar olarak çalıştırılması Elektronik Devreler Prof. Dr. Mehmet 72
Kesim (Cutoff) bölgesinde çalışma Beyz-emiter jonksiyonu ileri yönde ktuplandırılmamışsa tranzistör kesim bölgesinde çalışır. Kollektör kaçak akımı ihmal edilirse Öte yandan beyz-emiter jonsiyonu ileri yönde kutuplandırılmışsa ve yeterince büyük beyz akımı akıyorsa tranzistor saturasyona (doymaya) sürülür ve bu durumda saturasyon (doyma) akımı aşağıdaki gibi olur: Elektronik Devreler Prof. Dr. Mehmet 73
Doyma gerilimi V CE (sat) V CC geriliminden çok küçük olduğundan ihmal edilebilir ve doyma için gerekli olan beyz akımının değeri aşağıdaki gibi hesaplanır: Normal olarak I B akımı doyma bölgesine girmeyi garantilemek için I B (min) dan belirgin bir şekilde büyük olmalıdır. Elektronik Devreler Prof. Dr. Mehmet 74
Örnek: (a) Şekil 33 deki devrede V IN = 0 V olduğu zaman V CE nin değeri ne kadardır? (b) Tranzistörn doyuma gitmesi için I B akımının minimum değerini bulunuz. β dc = 200 ve V CE (sat)=0 alınacaktır. (c) V IN =5 V için R B nin maksimum değerini bulunuz. Figure 33 Elektronik Devreler Prof. Dr. Mehmet 75
(a)v IN =0 V olduğunda tranzistör kesime gider ve açık bir anahtar gibi çalışır: (b) V CE (sat) = 0 alındığından I B nin bu değeri tranzistörü doymaya gürmek için gerekli olan minimum akımdır. I B daha fazla arttırılırsa kollektör akımı artık daha fazla artmaz. Elektronik Devreler Prof. Dr. Mehmet 76
(c) Tranzistör akım akıtınca R B nin uçlarındaki gerilim: Ohm kanununa göre 50 ma lik I B akımı akması için R B nin maksimum değeri aşağıdaki gibi olur: Elektronik Devreler Prof. Dr. Mehmet 77
KAYNAKLAR 1. Robert Boylestad and Louis Nashelski, Elektromik Cihazlar ve Devre Teorisi, Palme Yayıncılık 2. Mehmet, Elektronik Devreler Ders Notları 3. Thomas L. Floyd, Electronic Devices, Merill Publishin Company Elektronik Devreler Prof. Dr. Mehmet 78