DENEY NO 4 DENEYİN ADI: BJT Transistörün Karakteristiklerinin

DENEY NO 4
DENEYİN ADI: BJT Transistörün Karakteristiklerinin Çıkarılması
DENEYİN AMACI :
Emiteri şase BJT transistörün giriş, çıkış, transfer karakteristiklerinin çıkarılması, (, β) akım
kazançlarının bulunması, yük doğrusunun elde edilmesi ve çalışma noktasının bulunması.
Tablo 4.1. Deneyde Kullanılan Araç ve Gereçler:
Adı
DC Güçkaynağı
BC 237 BJT Transistör
Miliampermetre
Miliampermetre
Voltmetre
Voltmetre
Direnç, RB
Yük Direnci, RC
Özelliği
2* 0-15V Ayarlı ( Dual )
NPN 200 mA ( 100 mA ), 45V, hfe=120 …460
0 – 200 mA, IC
1 mA, IB
0 – 30V, VCC
3V, VBB
3K- 3K3, ¼ W
150  – 220 ; 1,5 W
Adeti
1
1
1
1
1
1
1
3
ÖN BİLGİ
BJT transistörler üç uçlu akım kontollü yarıiletken devre eleman ve aynı zamanda akım kontrollü
bağımlı akım kaynaklarıdır. Genellikle NPN veya PNP tipi olarak yapılırlar. Her iki transistörün
çalışma prensibi aynı olup sadece akım yönü ve polariteleri farklılık gösterir. Uçlarından ikisi giriş
ve çıkış diğeri kontrol ucudur. Giriş ucu Emiter (E) Çıkış ucu kollektör (C), kontrol ucu Base
(B)’dir Transistörler üç farklı şekilde devreye bağlanırlar: Beyz’i şase,Emiteri şase ve Kollektörü
şase bağlantı. Bağlantı şekline göre . Şekil 4.1’de BJT transistörlerinin yapısı, devredeki sembolleri
ve uçları ve akım yönleri gösterilmiştir. Her iki tip transistörün çalışma prensipleri ve
karakteristikleri aynı olup sadece polarma ve akım yönleri değişmektedir. Transistörde Emiter ucu,
giriş, kollektör ucu çıkış ve beyz ucu kontrol ucudur. Transistörde akımın büyük bir kısmı (%98’i)
emiter – kollektör arasından, çok küçük bir kısmı (%2) emiter beyz arasından akar. Buradan
kollektör akımının emiter akımından çok az küçük olduğu anlaşılmaktadır.
Transistörler; kesim, doyum ve aktif olmak üzere üç bölgede çalışırlar. Transistörün beyz akımı
minmum ile sıfır arasında kesimde, maksimumda iken doyumda, minimum ile maksimum arası
beyz akımlarında aktif bölgede çalışırlar. Transistör, kesim ve doyumda çalıştırıldıklarında
anahtarlama görevi, aktif bölgede çalıştırıldıklarında yükselteç olarak kullanılırlar. Transistör aktif
bölgede çalışırken doğrusal olarak çalışır. Transistör bu bölgede, emiter – kollektör arası ayarlı bir
direnç gibi çalışır.
Transistörlerde çıkış akımı IC, giriş veya (kontrol) akımı IB’ye büyük oranda bağlıdır. BJT
transistörleri devreye beyzi şase, emiteri şase ve kollektörü şase olmak üzere üç farklı şekilde
bağlanırlar. Bütün bağlantı şekillerinde emiter- beyz arası düz, beyz kollektör arası ters
polarmalandırılır. Uygulamalarda daha çok ortak emiterli bağlantı kullanılmaktadır. BJT
transistörünün karakteristiklerinin çıkarılmasında da, Şekil 4.1’de verilen emiteri şase bağlantıdan
yararlanılacaktır.
+
-
Çıkış
Çıkış
-
+
Giriş
Giriş
-
+
Şekil 4.1. BJT PNP ve NPN ransistör yapıları ve devre sembolleri
Emiteri şase transistörde akım ve gerilim bağlantıları verilmiştir.
VCE= VCB +VBE
VCC= RC.IC+VCB+VBE
IE = IB + IC
IB << IE; IC  IE
BJT Transistörün Statik (DC) Karakteristikleri:
1. Giriş Karakteristiği: Sabit bir VCE (VCE= VCC/2 alınabilir) geriliminde, transistörün giriş akımı
IB ve gerilimi VBE arasındaki değişimdir (IB=f(VBE)). Diyotun ileri polarma i-v karakteristiğinin
aynısıdır. Giriş karakteristiği ile statik (dc) çalışmada giriş direnci ve ac dinamik çalışmada (ac)
empedansı bulunur. BJT taransistörlerin giriş empedansı çok küçüktür. Şekil 4.2’de transistörün
giriş karakteristik eğrisi (i-v karakteristiği) verilmiştir.
2. Transfer ( Geçiş ) Karakteristiği: Sabit bir VCE geriliminde, transistörün giriş ve çıkış akımları
arasındaki bağıntıyı veren karakteristiktir (IC=f(IB)). Başka bir ifadeyle, transistörün β akım
kazancını veren karakteristiktir (Şekil 4.3.a).
3. Çıkış ( Dış ) Karakteristiği: Belirli ve sabit IB akım değerlerinde, transistörün çıkış akım (IC) ve
gerilimi (VCE) arasındaki bağıntıyı veren karakteristiktir (IC=f(VCE)). Transistörün çıkış
karakteristiği ile çıkış direnci ve/veya çıkış empedansı bulunur. BJT transistörün çıkış empedansı
çok büyüktür (Şekil 4.3.b)
(A)
VCE
VCC/2
Sabit
(V)
0
Şekil 4.2.Transistörün giriş karakteristşiği
a
VCE
VCC/2
b
Sabit
Şekil 4.3. Transistörün; a) Geçiş ( transfer ) b) Transistörün çıkış karakteristiği
4. Geri Besleme Karakteristiği: IB akımının belli sabit değerleri için VBE geriliminin VCE çıkış
gerilimine göre değişimini veren karakteristiktir (VBE=f(VCE)). Bu karakteristik ile transistörün
kollektör – Beyz arasındaki geri besleme oranı bulunur (Şekil 4.4)
VBE
Şekil 4.4. BJT transistörün geri besleme karakteristiği
DENEYİN YAPILIŞI :
A. GİRİŞ VE GEÇİŞ KARAKTERİSTİĞİ
1) Şekil 4.5’deki devreyi kurunuz.
2) VBB giriş gerilimini 0V, VCE gerilimini (VCC çıkış besleme kaynağı ile) 7.5 V’a ayarlayınız
3) VBB giriş gerilimini; beyz akımı, sırasıyla; ( 50-100-150-200-250-300-350-400 ) A değerlerini
elde edecek şekilde ayarlayınız. Aldığınız IB akımlarına karşılık gelen VBE ve IC değerlerini
Tablo 4.1’e kaydediniz. Her IB akımında VCE geriliminin 7.5V’da sabit kalmasını sağlayınız.
4) Kaynak gerilimlerini sıfırlayarak deneye son veriniz.
RC
A
IB
RB B
C
V
A
VCE
VBB
V
Ic
E
VCC
0-15V
VBE
0-2V
Şekil 4. 5. Giriş ve Geçiş karakteritiği deney bağlantı şeması
Tablo 4.1. Giriş ve Geçiş karakteristiği deney verileri
VCE [ Volt ]
7.5
VBE [ Volt ]
IB [ A ]
50
100
150
200
250
300
350
400
IC [ mA ]
B. ÇIKIŞ – GERİ BESLEME KARAKTERİSTİĞİ
1) Şekil 4.5’deki devreyi kullanınız.
2) VBB ve VCC kaynak gerilimlerini sıfıra getiriniz. VCC gerilimini sıfırdan itibaran 5’er volt arayla
20V’a kadar artırınız. Her VCC gerilimine karşılık gelen IC akım ve VBE gerilim değerlerini
alınız ve Tablo 4.2’e kaydediniz.
3) Aynı işlemleri IB= 200 ve 400 A değerleri için tekrarlayınız. Aldığınız değerleri yine Tablo
4.2’e kaydediniz.
4) Kaynak gerilimlerini sıfırlayarak deneye sonveriniz.
Tablo 4.2. Çıkış Geri besleme karakteristiği deney verileri
IB [A]
0
200
400
VCE [Volt]
5
10
15
20
IC [ mA ]
VBE [ Volt ]
5
10
15
20
5
10
15
20
DENEYDE İSTENENLER VE SORULAR
1. Yaptığınız deneylerden elde ettiğiniz sonuçlara göre kullandığınınız BJT transistörün giriş,
transfer, çıkış ve geri besleme statik karakteristik eğrilerini milimetrik kağıda ölçekli olarak
çiziniz.
2. Çıkış karakteristiği üzerinde yük doğrusunu çizerek 0, 200 ve 400 A beyz akımları için
çalışma noktalarını bulunuz.
3. Grafik üzerinde, IB= 200 A için transistörün çalışma noktasına göre emiter – kollektör ve
yük direnci uçlarında düşen gerilimleri bulunuz ve grafik üzerinde gösteriniz.
4. Çıkış karakteristik eğerilerinden, IB= 200 A deki çalışma noktası için, transistörün çıkış ve
giriş dc dirençlerini bulunuz
5. Aynı çalışma noktası (4’cü sorudaki ) için transistörün girişine sinüssel bir ac sinyali
uygulandığında beyz akımı 0 ile 400 A arasında değiştiğine göre ( çıkış karakteristiği )
grafik üzerinde IB, IC akımları ile VCE gerilim değişimlerini çiziniz
6. Beşinci sorudaki durumda transistörün giriş ve çıkış ac veya dinamik dirençlerini
hesaplayınız
7. Transfer karakteristik eğrisinden transistörün ortalam dc  akım kazancını hesaplayınız.