Transistör Nedir ? Nasıl Çalışır ?
TRANSİSTÖR
Transistör sözcüğü tek başına kullanıldığı zaman; üç bacaklı, bacaklarına emitör, kollektör ve beyz
denilen elemandır dersek pek doğru söylemiş sayılmayız…. Biraz doğru söylemiş oluruz. Evet,
transistör bir devre elemanıdır. Bazı durumlarda 2, 3 yada 4 bacaklı olabilir. Bacakları farklı isimler
alabilir. Kesin olan bir şey ise transistörün yapısına göre akım yada gerilim kazancı sağlayan, başka bir
değişle YÜKSELTME işi yapan bir devre elemanıdır. Transistörler aynı zamanda katı-hal “solid-state”
devre elemanlarıdır. Transistör yapımlarında silisyum, germanyum yada uygun karışımlar
kullanılmaktadır. Transistör bir grubun genel adıdır. Bu grup içinde BJT, FET, MOSFET…..vardır.
Birinci şekilde de görüldüğü gibi NPN transistör, N, P ve N tipi yarı iletkenlerden oluşmuştur. Daha kalın
olan N maddesi kollektör ( Collector ), kollektöre göre daha ince olan N maddesi emitör ( Emitter ) ve
çok ince olan “yaklaşık 0,002mm” P maddesi ise beyz (Base) olarak adlandırılır. PNP transistör ise
daha kalın olan P maddesi kollektör ( Collector ), kollektöre göre daha ince olan P maddesi emitör (
Emitter ) ve çok ince olan “yaklaşık 0,002mm” N maddesi ise beyz (Base) den oluşur.
Buradaki C, B ve E harflerinin anlamları ise
C TOPLAYICI,
B TABAN ve
E YAYICI dır.
TRANSİSTÖR İÇERİSİNDEKİ HAREKETLER
BJT transistörün çalışmasını taşıyıcının
1- püskürtülmesi (injection)
2- sürüklenmesi (diffusion) birleşme
3- toplanması (collection)
olarak kısaca anlatabiliriz. Aşağıda NPN bir BJT transistörün içinde oluşan akımlar ve nasıl oluştuğunu
gösteren şekle bakalım.
E-B bağlantısı Vee bataryası ile doğru bağlanmıştır. C-B bağlantısı ile Vcc bataryası ile ters
bağlanmıştır.
1- Püskürtülme
NPN transistör içinde Elektronlar, emitör bölgesi içinde Çoğunluk taşıyıcılarıdır. E-B bölgesine
uygulanan doğru bayas ile, (Emitor N tipi madde, buraya Vee bataryasının negatif ucu bağlanmış,
Beyz P tipi madde ve buraya da VEE bataryasının pozitif ucu bağlanmış.) elektronlar Vee bataryasının
negatif ucundan emitöre girerek beyze doğru püskürtülürler. Emitörden beyz bölgesine püskürtülen
elektronlar, emitör akımını oluşturur ve IE olarak adlandırılır.
2- Sürüklenme
Beyz bölgesine giren elektronlar burada azınlık taşıyıcısı oldukları için hareketleri bir sürüklenmedir.
Beyz bölgesi çok ince olduğundan, emitörden beyze doğru püskürtülen elektronların ancak bir kısmı
buradaki boşluklarla birleşir. Her boşluk-elektron birleşmesinden dolayı yeni bir boşluk oluşur.
Böylece az miktarda elektron beyz bölgesinden VEE bataryasının pozitif terminaline gider. Bu elektron
akışı IB beyz akımını oluşturur.
Beyz bölgesinin çok dar olduğunu, bu nedenle çok az boşluk-elektron birleşimi (recombination)
oluştuğunu ve bu nedenle de beyz akımının çok küçük değerde olduğunu az önce söylemiştim. Bu
akım aynı zamanda kollektor kesim akımı ( Collector Cut-Off current) ICO olarak da adlandırılır.
3- Toplanma
Beyz bölgesinde boşluk-elektron birleşmesi yapamayan oldukça çok sayıdaki elektron beyz içinde
pozitif biaslı kollektöre doğru sürüklenerek çekilirler. N tipi kollektör ters biaslı olduğu için buradaki
elektronlar VCC bataryasının pozitif ucu tarafından çekilmiş ve kollektör içinde bolca boşluk
oluşmuştur. İşte beyzden gelen elektronlar kollektördeki bu boşluklarla birleşir. Her birleşme sonucu
açığa bir elektron çıkar. Bu elektronlarda kollektör terminaline bağlı VCC bataryasının pozitif ucu
tarafından çekilerek toplanır. Beyz içinde sürüklenen elektronların kollektör tarafından çekilebilmesi
için VCC geriliminin, VEE geriliminden daha büyük olması yada başka bir değişle kollektör deki pozitif
gerilim değerinin beyz deki pozitif gerilim değerinden daha büyük olması gereklidir. (Vcc > Vee) Bu
şekilde oluşan akıma Kollektör Akımı, IC denir.
Şimdi aklınıza şöyle bir sonuç gelebilir. Eğer Vee gerilimini yeteri kadar büyütürsem beyz bölgesindeki
elektronların hepsi beyze bağlı Vee bataryasının pozitif ucu tarafından çekilir ve kollektöre hiç
elektron gitmez ve IC akımı oluşmaz. Yada başka bir değişle Vee bataryasının değerini değiştirerek Ic
akımı değiştiririm, yani beyz emitöre göre daha pozitif olduğunda Ic akımı azalır, beyz emitöre göre
daha az pozitif olduğunda Ic akımı artar. Bu doğrumudur? Eğer beyz maddesi en az emitör kadar kalın
olursa doğrudur. Gerçekte beyz o kadar incedir ki; E-B arasına uygulanan gerilim, yani beyzde ki
pozitiflik emitör tarafından çok yoğun elektron gelmesini sağlar. Fakat beyz çok ince olduğu için
üzerinde az miktarda elektron-boşluk birleşmesi olur. IB akımını bu elektron-boşluk birleşmesi
sağladığı için her zaman IB beyz akımı IC kollektör akımından az olacaktır. Yani buradaki püf noktası
beyzin emitör ve kollektöre göre çok ince olmasıdır.
PNP transistör içindeki olayları çok kısa olarak açıklamak yeterli olacaktır. PNP transistör içinde
çoğunluk taşıyıcısı BOŞLUKLAR dır. Bağlanan bataryaların kutupları ters, akım yönleri de ters dir. Yani
NPN bir transistörde beyz emitöre göre pozitif, kollektöre göre negatif, kollektör ise hem base hem
de emitöre göre pozitif olur. Akım yönleri ise kollektörden içeri doğru, beyz den içeri doğru ve
emitörden dışarı doğrudur. PNP bir transistör de beyz emitöre göre negatif, kollektöre göre pozitif,
kollektör ise hem base hem de emitöre göre daha negatif olur. Akım yönleri ise kollektörden dışarı
doğru, beyz den dışarı doğru ve emitörden içeri doğrudur.
Yukarıdaki paragrafta söylediğimi bir formül olarak yazarsak;
IE=IC+IB
Olup transistör üzerinden geçen akımın denklemidir.
Hatırlanması gereken yada unutulmaması gereken bir noktada, dikkat edilirse E-B bağlantısı bir diyot
gibi. Yani PN birleşimi. Şimdi bir hatırlama yapalım. Bir PN birleşimden akım geçebilmesi için eşik
voltajının aşılması gerekir. Bu voltaj değeri silisyum için yaklaşık 0,6V, germanyum için yaklaşık 0.2
volt dur. Transistörden akım geçirilebilmesi için beyz-emitör voltajının aşılması gereklidir.
