Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü

İÇİNDEKİLER
SAYFA NO
Notların Belirlenmesi
1
Elektronik Laboratuvarı Kuralları
2
Deneyler Yapılırken Dikkat Edilmesi Gereken Noktalar
2
Elektronik Laboratuvarı Rapor Yazım Kılavuzu
3
Örnek Rapor Kapağı
4
1.Ohm Yasası, Kirchhoff Yasaları ve Osiloskop
5
2.Kondansatörlerin Tanıtılması, Bir Direnç Üzerinden Dolup Boşalması ve
24
RC Süzgeç Devresi
3.Giriş-Çıkış Empedansları, Türev Alıcı ve Entegre Edici Devreler
33
4.Yarıiletken Diyotlar, Kırpıcı ve Kıskaç Devreleri
41
5.Yarım Dalga-Tam Dalga Doğrultucular, Köprü Doğrultucular, Filtreleme
54
6.Transistörler ve Karakteristikleri
64
7.Transistörlü DC Gerilim Regülasyonu
79
8.Transistörlü Yükselticiler
87
9.J-FET Karakteristikleri
97
ELEKTRONİK I LABORATUVARI
Öğretim Üyesi: Doç. Dr. Yusuf YERLİ
Laboratuvar Sorumluları:
Arş. Gör. Dr.: Nurcan DOĞAN BİNGÖLBALİ , Arş. Gör.: Arif KÖSEMEN
Deneyler: Toplam 9 deney yapılacaktır (Deney1-Deney9).
Öğrenciler katılmadıkları sadece bir deneyi yılsonunda, telafi deneyi olarak yapabilirler.
Tüm deneylere katılmış olan öğrencilerden isteyenler, 50’nin altında not aldıkları sadece
bir deneyi notlarını yükseltmek için telafi döneminde tekrar edebilirler.
Notların Belirlenmesi:
1. Devam Zorunluluğu: Her öğrenci vize alabilmek için en az 8 deneye (telafi deneyi
dahil) katılmak zorundadır.
Deney Notu: Her deneyden önce ön çalışmalarla ilgili sorular sorulacaktır. Ayrıca
her deneyden sonra rapor hazırlama kılavuzunda belirtildiği şekilde bir grup raporu
hazırlanacaktır. Öğrencilerin o deneyden alacağı notu, laboratuvar çalışması ve rapor
notu belirleyecektir. Öğrencilerin katılmadıkları deneylerin notu sıfır olarak
belirlenecektir. Yılsonunda deney notu ortalaması, tüm deney notlarının toplanıp
9’a bölünmesiyle elde edilecektir. Birbirinin kopyası olduğu belirlenen raporlar –10
puan ile cezalandırılacaktır.
2. Dönemiçi Sınavları: Dönem içinde, deneyler arasındaki bir hafta yazılı bir sınav
yapılacaktır. Dönemiçi sınavının yapıldığı günlerde deney yapılmayacaktır.
3. Dönemsonu Sınavı: Tüm deneyler tamamlandıktan sonra deneylerde elde edilen
bilgileri sınamaya yönelik dönemsonu sınavı uygulamalı olarak yapılacaktır. Bir
öğrencinin dönemsonu sınavına girebilmesi için telafi deneyleri bittikten sonra en az
8 deneye katılmış olması zorunludur.
4. Başarı Notu: Dönemsonu başarı notu aşağıdaki ağırlıklara göre hesaplanacaktır:
Deney notu ortalaması
:%25
Dönemiçi Sınavı
:%25
Dönemsonu Sınavı
:%50 Uygulama
1
ELEKTRONİK LABORATUVARI KURALLARI
Elektronik Laboratuvarı, öğrencilerin Elektronik bilgilerini pratik yönden geliştirmeyi ve bu konuda
yeni bilgiler edinmelerini sağlamak amacıyla hazırlanmıştır. Laboratuvar çalışmalarının verimli olabilmesi
için deneylerin aşağıdaki kurallara uygun olarak yapılması gerekmektedir:
1.
Öğrenciler, laboratuvar çalışmalarından bir yarar elde edebilmek için yapacakları deneye ilişkin
kılavuzu önceden mutlaka okumalı ve her deneye hazırlıklı gelmelidir. Deneylerden önce öğrencilere
ön çalışmalarla ilgili sözlü sorular sorulacaktır.
2.
Deneye ilk 10 dakikada geç gelen öğrenciler uyarılırlar. İkinci defa bir deneye geç gelen öğrenci o
deneye alınmaz. Deneye 10 dakikadan daha geç gelen öğrenciler deneye alınmazlar.
3.
Deneylerin süresi 2 saat olarak öngörülmüştür. Deney süresince laboratuvardan çıkmak yasaktır.
Deneylerini erken bitiren gruplar laboratuvar dersi sona ermeden önce çıkabilirler.
4.
Her deneyin raporu ertesi haftaki laboratuar saatinde mutlaka getirilmelidir. Raporu getirmeyenler o
deneyden sıfır puan almış olurlar.
5.
Yönetmelik gereğince öğrenci deneylere %80 oranında devam etmek mecburiyetindedir. Devam, her
deneyde yoklama yapılarak tespit edilecektir.
6.
Öğrencinin gelmediği deneyden alacağı not sıfırdır.
7.
Öğrencinin yalnızca bir deneyi telafi etme hakkı vardır.
8.
Deneyde kullanılacak olan malzeme (elektronik elemanlar, el aletleri, kablolar) deneyi yaptıracak olan
öğretim elemanından sayılarak teslim alınacaktır. Deney sonunda aynı malzeme eksiksiz olarak geri
verilecektir. Gruplar, kaybettikleri veya zarar verdikleri malzemenin yerine yenisini koymak
zorundadır. Bu nedenle deney süresince başka grupların malzemelerini almayınız ve kendi
malzemelerinizi başka gruplara vermeyiniz.
9.
Diğer grupları rahatsız etmemek ve daha olumlu bir çalışma ortamı sağlamak için laboratuvarda
mümkün olduğu kadar sessiz çalışınız.
DENEYLER YAPILIRKEN DİKKAT EDİLMESİ GEREKEN NOKTALAR:
1.
Devreleri kurarken gerilim kaynağı mutlaka kapalı olmalıdır.
2.
Devreye gerilim verilmeden önce yapılan bağlantıların doğruluğu kontrol edilmeli.
3.
a.
Devrelerin besleme ve toprak hatları doğru olarak bağlandı mı?
b.
Besleme gerilimi ve toprak hattı arasında kısa devre oluşabilir mi?
c.
Çıkış olan bir hatta yanlışlıkla giriş işareti uygulanmış olabilir mi?
d.
Çıkışlar yanlışlıkla kısa devre edilmiş olabilir mi?
e.
Bağlantılar, deneyde istenen işlemi gerçekleştirmek üzere doğru olarak yapıldı mı?
Tüm bağlantıların doğruluğundan emin olduktan sonra devreye besleme gerilimi verilmeli. Eğer devre
beklendiği gibi çalışmıyorsa hemen besleme gerilimi kapatılarak devre kontrol edilmeli. Kontrol
işleminde 2. maddede belirtilen noktalara dikkat edilmeli.
4.
Doğru çalıştığından şüphe edilen elemanların devre ile bağlantıları kesilmeli ve bu elemanlar ayrı
olarak test edilmelidir.
5.
Devre üzerinde değişiklik yaparken (eleman ekleme/çıkarma, bağlantı değiştirme) gerilim kaynağı
mutlaka kapalı olmalıdır.
6.
Tüm uğraşılara rağmen hata bulunamıyorsa laboratuvarda görevli öğretim elemanından yardım
istenmelidir.
2
Elektronik Laboratuvarı Rapor Yazım Kılavuzu
Laboratuvar raporları, bilimsel bir çalışmada elde edilen sonuçları sunmak üzere
aşağıdaki kurallara uygun olarak hazırlanacaktır.
1. Grup elemanları her deneyden sonra ortak bir grup raporu hazırlayacaklardır.
Raporlar beyaz A4 kâğıtlarının tek yüzüne, mümkünse bilgisayar ile ya da okunaklı
bir el yazısı ile yazılarak hazırlanacaktır. Çizimler bilgisayar ya da cetvel kullanarak
bir mühendis özeniyle yapılacaktır.
2. Raporlar bilimsel ve teknik bir anlatım tarzı kullanılarak Türkçe olarak yazılacaktır.
3. Raporlar, deneyi yapan tüm öğrencilerin isimlerinin ve imzalarının yer aldığı tek tip
kapak sayfası ile başlayacaktır.
4. Raporlar bir sonraki deneyde mutlaka getirilmelidir. Raporlarınızı deneyi yaptıran
öğretim üyelerine doğrudan vermeyiniz. Teslim zamanından daha geç getirilen
raporlar kabul edilmeyecektir. Eğer teslim tarihi tatil gününe denk geliyorsa
tatilden sonraki ilk iş günü rapor teslim edilecektir. Teslim edilmeyen raporların notu
sıfır olarak belirlenecektir.
5. Raporlar aşağıdaki bölümlerden oluşacaktır:
 Deney No ve Adı:
 Amaç: Deneyde hangi konuların incelenmesi ve öğrenilmesi amaçlanmaktadır?
 Verilerin değerlendirilmesi: Bu bölümde deneyde kullanılan devre şemaları çizilecek
ve veriler tablolar halinde verilecektir. Grafikler çizilecek, hesaplamalar yapılacaktır.
Daha sonra veriler deney kılavuzunda tarif edildiği gibi değerlendirilecektir.
 Sonuçlar: Deneyin her bölümü için elde edilen sonuçlar (tablo, çizim, gözlem) düzgün
ve okunaklı bir şekilde yazılacak ve yorumlanacaktır. Eğer deneyde istenmişse teorik
olarak beklenen değerler ile deneyde elde edilen sonuçlar karşılaştırılacaktır.
Tamamlayamadığınız bölümler için de beklenen sonuçları yazınız.
 Sorular: Deney kılavuzunda sorulan sorularının cevapları rapora yazılacaktır.
 Yorum ve Görüşler: Öğrenciler isterlerse deneyle ilgili yorum ve görüşlerini bu
bölüme yazabilirler.
3
GEBZE YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ
FİZİK BÖLÜMÜ
ELEKTRONİK I LABORATUVARI
DENEY RAPORU
DENEY NO
:
DENEYİN ADI
:
DENEY TARİHİ
:
RAPOR TESLİM TARİHİ :
GRUP NO
:
DENEYİ YAPANLAR
:
Numara
Adı
DENEYİ YAPTIRAN
ÖĞRETİM ELEMANI:
4
Soyadı
İmza
Deney No
: E1
Deneyin Adı
: Ohm Yasası, Kirchhoff Yasaları ve Osiloskop
Deneyin Amacı
: Elektrik büyüklüklerini ölçme tekniklerinin, ohm ve Kirchhoff
yasalarının öğretilmesi.
Ön Bilgi
:
Elektrik ve elektronikle uğraşanların en çok karşılaştıkları temel ve çok önemli yasa,
ohm yasasıdır. Bu yasaya göre, bir iletkenin iki ucuna bir potansiyel farkı uygulanırsa,
iletkenden geçen akımla uygulanan voltaj arasında bir doğru bağıntı vardır, diğer bir
deyimle voltajla akımın oranı sabittir. Bu sabite o iletkenin direnci denir ve birimi
ohm'dur. Bu bağıntı Denk. 1.1 deki gibidir.
V  IR
1.1
Ohm yasasında direncin değerinin sabit olması gerçekten tartışmaya açıktır. Tabiatta
hiç bir iletkenin direncinin değeri tamamen sabit değildir. Örneğin; bilinen en iyi
dirençlerin bile değerleri sıcaklık parametresi ile değişir. Ancak bu bağımlılık çok küçük
olduğundan dikkate alınmaz ve küçük sıcaklık aralıklarında direncin değeri sabit kabul
edilir. Örneğin, metal iletkenlerin dirençleri bu tür davranış gösterirler ve özel isimleri ile
ohmik direnç olarak isimlendirilirler.
R  R0  T  T 2  ...
1.2
ifadesinde , doğrusal sıcaklık katsayısıdır. Değeri çok küçüktür, ancak geniş sıcaklık
aralıklarında, sıcaklık ölçmek için kullanılabilir. R0 referans direncidir. Örnek olarak
Şekil 1.1 'de platin telin sıcaklığa bağlı direnci verilmiştir.
R
Şekil 1.1: Platin telin sıcaklığa
T
bağlı direnç eğrisi.
Ohmik dirençler dışında, değeri büyük ölçüde değişik parametrelere bağlı olan
dirençler için empedans terimi kullanılır. Örneğin sığaların empedansı,
X C  1 jWC
1.3
biçiminde frekansa ve bobinlerin empedansı da,
5
X L  jWL
1.4
biçiminde yine frekansa bağlıdır. Bunlardan başka, yarı iletkenlerden yapılan özel amaçlı
dirençler de vardır. Bunların dirençleri çok büyük ölçüde doğrusal olmayan biçimde
sıcaklığa, üzerinden geçen akıma, uygulanan voltaja ya da üzerine düşen ışık şiddetine
bağlıdır.
Kirchhoff yasaları, ohm yasası ile birlikte devrenin çözümlenmesinde esas teşkil
ederler ve iki tanedir.
1. Kirchhoff Gerilim Yasası(KGK) ya da Kirchhoff voltaj yasası, kapalı bir ilmekte
toplam voltajın sıfır olduğunu ifade eder, Şek. 1.2. Bu yasa genişletilmiş ohm yasasıdır.
2. Kirchhoff Akım Yasası(KAY) da bir düğüm noktasına gelen ve çıkan akımların
toplamının sıfır olmasıdır. Bu yasa gerçekte yük korunumunun bir sonucudur, Şekil 1.3.
Vi  V1  R1 I  V2  V3  R2 I  0
1.5
-+
R1
+
V1-
V2
I
I
V3
+
-
R2
Şekil 1.2: Kirchhoff gerilim yasasını gösteren örnek devre.
I i  I1  I 2  I 3  I 4  I 5  0
I2
1.6
I3
I1
I4
I5
Şekil 1.3: Kirchhoff akım yasasını gösteren örnek devre.
Voltaj, Akım ve Direnç Ölçümleri
Elektrik ile ilgili gözlemler, elektrik ölçü araçları ile yapılır. Başlıca temel gözlem
araçları, voltmetre, ampermetre, ohmmetredir. Günümüzde artık, potansiyel farkı, akım
şiddeti ve direnç ölçen araçlar bir arada yapılmaktadır. Biz buna Avometre diyoruz.
Elektronikle uğraşan bir kimsenin çok iyi bir ölçme bilgisine sahip olması gerekir. Bir
6
devre tasarlanır, üzerinde hesaplamalar yapılır ve sonrada devre kurularak üzerinde
ölçümler yapılarak devrenin doğru çalışıp çalışmadığı kontrol edilir. Bir elektronik
laboratuvarında ya da atölyesinde bulunması gereken en önemli ölçme cihazları
voltmetre, ampermetre ve ohmmetredir (AVOMETRE).
Avometreler, anolog ve sayısal olmak üzere iki farklı yapıda olabilirler. Analog ölçü
cihazları, ya da bildiğimiz ibreli cihazların temel elemanı GALVANOMETRE' dir.
Galvanometrenin iç yapısı Şekil 1.4 de görüldüğü gibi, bir sürekli mıknatıs, bir eksen
etrafında serbestçe dönebilen bobin ve bir geri çekme yayından ibarettir. Mıknatıs
kutupları arasındaki düzgün manyetik alan içinde bir bobinden akım geçirildiği zaman
bobin üzerine bir

 
  xB
1.7
torku uygulanır. Burada µ, bobinin manyetik dipol momenti ve B, manyetik alan
vektörüdür. Bu tork bobini, bir yönde çevirir ve bobine bağlı yayın uyguladığı geri
çekme kuvveti yüzünden, dönme belirli bir açıya kadar olur. Manyetik alan şiddeti ve
yay sabiti değişmez olduğundan, bobin ve buna bağlı ibrenin dönme açısı yalnızca
bobinden geçen akıma bağlıdır.
N
S
Şekil 1.4 Bir galvanometrenin yapısı.
Bobin sargısının direnci çok düşük olduğundan galvanometrenin direnci yok denecek
kadar azdır. Ayrıca, hassasiyet için sargı çok ince telden yapıldığı için, galvanometreler
oldukça küçük akımlarda çalışırlar.
Eğer galvanometre, voltmetre olarak kullanılacaksa, buna seri büyükçe bir direnç
bağlanır ve galvanometreden geçen akımın değeri küçülürken, voltmetrenin direnci
büyür, Şek. 1.5. Buna karşılık, eğer galvanometreye paralel olarak küçük değerli bir
direnç bağlanırsa, akım bölünür ve galvanometrenin direnci küçülür.
7
I
I
G
R
G
R
(a)
IR
IG
(b)
Şekil 1.5: Bir galvanometrenin, a) voltmetreye, b) ampermetreye dönüştürülmesi
Voltmetre, bir devrede, voltaj ölçülecek uçlar arasında devreden büyük miktar akım
çekerek, başka bir deyişle, devreye ek bir yük getirerek devreyi etkilememelidir. Bunun
içinde ek direnci büyük olmalıdır (30k/volt ). Bunun yanında, ampermetre akım
ölçülecek kola seri bağlanarak, o koldaki tüm akımın ampermetre üzerinden geçmesi
sağlanır. Bu da sıfıra yakın bir direnç etkisi göstererek devreye ek bir yük getirmemesi
ile başarılır.
Voltmetre ve ampermetrenin öğrenilmesinden sonrası ohm yasası yardımı ile bu
aletlerle bir iletkenin direnci kolaylıkla bulunabilir. Bunun için küçük bir voltaj
kaynağının devreye eklenmesi gerekir. Ölçülecek direnç üzerinden bir akım geçirilerek
geçen akım miktarı direnç değeri ile ters orantılı olduğundan(Ohm yasası), ölçülen akım
dirence kalibre edilebilir, Şek. 1.6.
G
r: iç direnç
R:ölçülecek direnç
r
R
V
+
-
Şekil 1.6: Bir ohmmetrenin yapısı.
Benzer şekilde bir direnç üzerinde harcanan güç,
P  IV  V 2 R  I 2 R
1.6
yardımı ile kolayca hesaplanabilir yada galvanometre doğrudan güç ölçer duruma
getirilebilir.
Sayısal avometrelerin çalışma ilkesi tamamı ile analog cihazların aynısıdır. Tek
farkları analog cihazlardaki mıknatıs ve bobinlerden yapılan galvanometre yerine başka
bir sistem kullanılır. İbreli gösterge yerine Analog/Sayısal dönüştürücü vardır. Ölçümler
sayısal olarak okunur.
8
Avometrenin Kullanılması
Amper-Volt-Ohm metre(AVOMETRE), her üç ölçümü de kolayca yapabilecek
şekilde tasarlanmış ve yapılmıştır. Ölçüm yöntemlerini anlatırken analog cihaz üzerinde
duracağız. Gerçekte sayısal cihazların kullanılışı da tamamı ile analog cihazların
aynısıdır.
Avometre, en çok kullanılan biçimi ile bir gösterge (ibre), çok konumlu fonksiyon
seçici anahtar, bir potansiyometre ve iki giriş terminalinden oluşur. Bunun yanında bazı
cihazların çok yüksek voltaj ya da yüksek akım ölçümleri için ayrı bir giriş terminalleri
ve daha fazla fonksiyon seçimi için birden fazla seçici anahtar bulunabilir. Bazen diyot
ve transistör test etmek için ek aksesuarlar olabilir.
Avometre, iki kablo(ölçüm uçları) ile ölçüm yapılacak noktalara bağlanır. Kablolar,
isteğe göre iğne uçlu veya kıskaçlı olabilir. Alışkanlık olması bakımından şu noktaları
belirtmek gerekir. Kırmızı renkli kablo pozitif (+), siyah renkli kablo negatif () uçlara
bağlanır ve kullanım sırasında kabloların renginden pozitif ya da negatif ölçüm noktaları
kolayca bilinir. Bu kablolar, bir devre yada cihaz üzerinde ölçüm yapılacak noktalara
dokundurularak veya kıskaçla tutturularak temas sağlanır.
Direnç ölçümü yapılırken şu noktalara dikkat edilmelidir:
a) Direnç ölçümü sırasında, ohmmetrenin sıfır ayarı yapılmalıdır.
b) Direnci ölçülecek devre elamanı serbest olmalı, bir elektrik devresine bağlı
olmamalıdır.
c) Direnç ölçümü bittiğinde, pil enerjisini harcamamak için avometrenin çoklu
düğmesi direnç ölçüsü bölgesinden ayrılmalıdır.
Elektrik Sinyalleri
Alternatif akım (aa veya ac) ve doğru akım (da veya dc) olmak üzere ikiye ayrılır. Bu
yüzden Avometreler, hem alternatif hem de doğru akımları ölçebilecek şekilde
yapılmışlardır. Bu yüzden fonksiyon seçici anahtar, direnç ölçümü ile birlikte beş ayrı
bölgeye ayrılmıştır. Bunlar; aa voltaj, dc voltaj, aa akım, dc akım ve direnç bölgeleridir.
Bazı cihazlar, örneğin aa akım ölçme konumuna sahip olmayabilirler ya da bazı türleri
transistör veya diyot testi için ek konumlara sahiptir.
Burada hemen bir kuralı belirtelim: Fonksiyon seçici anahtar hangi ölçüm
yapılacaksa o bölgede olmalıdır. Örneğin aa ölçümü yapacaksanız, fonksiyon seçici
anahtar da bölgesinde ise doğru akım ölçemeyeceğiniz gibi cihazı da bozabilirsiniz.
9
Fonksiyon seçici anahtar her bir bölgesi kendi içinde basamaklara ayrılmıştır. Örneğin
aa bölgesi; 1200, 300, 60, 12 Volt yada direnç bölgesi x10k, x1k, x100, x1
basamaklarına ayrılmıştır. Buna göre, ölçüm yapılacak büyüklük, (voltaj, akım veya
direnç) hangi mertebede ise, fonksiyon seçici anahtarın da o mertebeyi içine alan
konumda olması gerekir. Örneğin şehir şebeke voltajını ölçecekseniz (yaklaşık 220V ac
dir). Fonksiyon seçici anahtarın da, buna en yakın olan 300 konumunda olması gerekir.
Uygun konum seçmezseniz, ya ibre çok az saptığında rahat ölçüm alamazsınız, ya da ibre
fazla sapar cihazı tahrip edebilirsiniz. Bu genel hususların belirtilmesinden sonra,
ölçümlerin nasıl yapılacağı üzerinde durabiliriz.
Voltaj ve akım ölçümleri ilke olarak birbirlerine benzerler. Göstergede, kadran
üzerinde, ölçüm yapacağınız büyüklüğün ölçeğini bulunuz, çok konumlu anahtar
konumlarının aynısı veya tam katlarıdır. İbre tam saptığı zaman ölçülen voltaj yada akım,
çok konumlu anahtarın gösterdiği rakamdır. Yani çok konumlu anahtar hangi konumda
ise cihazın ölçebileceği en büyük değer o rakamdır. Örneğin fonksiyon seçici anahtar
300V(ac)de ise ibre tam saptığı zaman 300V(ac) ölçüyor demektir. İbre daha fazla
sapıyorsa fonksiyon seçici anahtarı daha büyük konuma, çok az sapıyor ise bir küçük
konuma almanız gerekir.
Güç Kaynakları
Şehir şebekeleri alternatif akım taşır. Voltaj değerleri çoğu elektronik cihazların gerek
duyduğu değerden çok büyüktür. Ancak bu aa voltajın değerinin küçültülmesi ve da
voltaja çevrilmesi mümkündür. Bu işlemi yapan cihazlara adaptör veya daha geniş
anlamıyla GÜÇ KAYNAĞI denmektedir. Bir güç kaynağı bir besleme kablosuyla şehir
elektriğine bağlanır. Ön panelinde AÇ-KAPA anahtarı, pozitif ve negatif çıkış
terminalleri ve çıkış voltaj ayarı kontrol düğmesi bulunur. Bunların dışında güç
kaynağının kalitesini ve kullanışını kolaylaştıran akım sınırlayıcı kontrol düğmesi, çıkış
voltaj ve akım göstergesi de bulunabilir.
DİKKAT! Güç kaynağı kullanılırken artı(+) ve eksi(-) uç kabloları birleştirmeyin
(kısa devre yapmayınız).
Deney Seti ve Deney Tabloları (Protoboard)
Elektronik deney setleri, çeşitli elektronik devrelerin kolayca kurulabilmelerini, test
edilmelerini ve gerekiyorsa çeşitli elemanlarının kolayca değiştirilip denenebilmelerini
sağlayan çok amaçlı bir düzenektir.
10
Deney tablaları (protoboard) üzerinde lehimleme, vidalama gibi bir ek işlem
yapmadan her türlü devrenin kolayca kurulduğu bir sistemdir. Tablanın üzeri devre
elemanlarının kolayca takılıp alınabileceği deliklerden oluşmuştur.
En üsteki ve en alttaki ikişerli yatay sıralar boydan boya, ortadaki dikey iki blok
yukardan aşağıya iletken tellerle bağlanmıştır.
Direnç Renk Kodları ve Okunuşları
Dirençler sıkıştırılmış karbon veya çeşitli metal alaşımlarından yapılan bir elektronik
devre elemanıdır. Üzerlerinde harcanacak güç sınırlıdır. Eğer fazla güç harcanırsa
ısınarak yanabilirler. Devre tasarlanırken direnç üzerinde harcanacak güç hesaplanarak
ona göre direnç seçmek gereklidir. Standart dirençlerin değerleri genel olarak iki şekilde
belirtilir. Birinci olarak, üretici firma tarafından direnç üzerine direncin değeri (,
kMolarak) ve güçleri (1/8 W, 1/4 W, 1 W olarak) yazılır. İkinci olarak, dirençlerin
değerleri ve toleransları renk kodu denilen işaretleme ile belirtilir. Bu renk kodları ve
anlamları, örnekleriyle birlikte aşağıda gösterilmiştir.
Siyah
Karşılık gelen
rakamlar
0
Kahverengi
Kırmızı
Turuncu
1
2
3
Sarı
Yeşil
Mavi
4
5
6
Mor
7
Gri
Beyaz
Altın
8
9
%5
Gümüş
% 10
Band yoksa
% 20
Renkler
Sembol
Kodlama
Tolerans
10c
b
a
Direnç Değeri: abx10c
Örnek:
Bu direncin değeri: abx10c = 12x104 Ω
ALTIN
= 120000 Ω
SARI
KIRMIZI
= 20 k
KAHVE
11
Osiloskop
Elektrik ölçümlerinde kullanılan temel ölçü cihazlarından en önemlisi olan osiloskop,
ampermetre, voltmetre vs. gibi diğer ölçü cihazlarından çok daha fazla bilgiyi tek başına
bize verir. Örneğin bir voltmetre ile ölçüm yaptığımız zaman sadece sinyal voltajının
KOK (rms) değerini ölçebiliriz. Sinyalin frekansı, fazı, şekli, gürültü bileşeni, ac-dc
bileşeni hakkında ayrıntılı bilgi alamayız. Ancak bir osiloskopta bu bilgileri ve daha
fazlasını elde ederiz. Ölçü duyarlılığı, geniş frekans aralığında çalışması ve sinyalin canlı
grafiğini göstermesi en önemli özelliği ve üstünlükleridir.
Osiloskop, elektrik değişkenlerin ve parametrelerin fonksiyonlarını bir ekran üzerinde
çizen elektronik bir aygıttır. Ekranda görülen şekil, gerilimin zamana göre değişim
grafiğidir, yani sinyalin voltajıdır.
Sinyalin osiloskoba bağlanması
Herhangi bir sinyali gözlemek için sinyal osiloskoba ön paneldeki BNC
konnektöründen bağlanır. Bu bağlantı normal bir kabloyla yapılabilir. Ancak böyle bir
kablo çevreden gelen gürültü sinyallerini de girişe uygular. Dolayısıyla biz ekranda
uygulanan sinyal yanında çevredeki parazit sinyalleri de gözleriz. Bazen bu gürültü
sinyalleri, gözlenecek sinyalleri bastırabilirler. Normal bir kablo tıpkı bir anten gibi
davranır. Şebeke sinyali yakın radyo istasyonlarının sinyali gibi çeşitli gürültüleri girişe
uygular.
Gürültüleri önlemenin en iyi yolu, osiloskop için hazırlanmış özel bir prob
kullanmaktır. Bu problar, uçlarına özel tutucular, girişinde RC süzgeçler olan ve özel
koaksiyel kablodan yapılmış, gürültüyü önleyici özellikteki problardır.
Osiloskopla yapılan ölçümler
Kullanacağımız osiloskoplar, ekranda ölçülü olarak zamana göre değişen voltaj
grafiğini gösterirler. Ancak bu grafikten pek çok ölçümü kolaylıkla yapabiliriz.
Osiloskopla yapılan ölçümler
1-Doğrudan yapılan ölçümler
2- Dolaylı yapılan ölçümler
olmak üzere ikiye ayrılır. Şimdi sırasıyla bu ölçümlerin nasıl yapılacağını görelim.
1-Doğrudan yapılan ölçümler
Bir osiloskopla doğrudan yapılan ölçümler voltaj ve zamandır (periyot).
Osiloskopta en çok kullanılan periyodik sinyaller, sinüs dalga, üçgen dalga ve kare
dalgadır. Her üç dalga şekli; tepe değeri (genlik), tepeden tepeye genlik, periyot (veya
12
frekans) ve faz parametrelerine sahiptir. Bu dalga şekilleri tamamen periyodiktir. Şekil
1.7 da bu dalga şekilleri ve parametreleri gösterilmiştir. Bu parametreler dışında dalga
şekilleri, KOK veya rms değerlerinde belirtilir. Sinüzoidal dalga için bu değer,
VKOK 
V
VT
 0.707  VT veya VKOK  T T  0.3535  VT T
2
2 2
olarak bulunur. Bu ifadelerle VT voltajın tepe değeri (genliği) ve VT-T 'de tepeden tepeye
genlik olarak kullanılmaktadır. Bazı kaynaklarda bu ifadeler Vp ve Vp-p olarak da verilir.
VT
VT
VT-T
VT
VT-T
VT-T
Şekil 1.7: Periyodik Dalga Şekilleri
Bu sinyallerin dışında gözlenebilecek diğer periyodik olan veya olmayan dalga
şekillerinin bazıları Şek. 1.8 da gösterilmiştir. Bunlar sırasıyla sönümlü sinüs dalga,
basamak ve gürültü sinyalleridir. Bunların dışında Şekil 1.9 de dc+ac bileşik sinyali,
genlik ve frekans modülasyonlu sinyaller de gösterilmiştir.
t
t
t
Sönümlü sinyal
Basamak sinyali
Gürültü sinyali
Şekil 1.8
13
ac
dc
0
V
t
dc + ac sinyali
t
Genlik modülasyonu
Frekans modülasyonu
Şekil 1.9
Voltaj Ölçümü:
Şekil 1.10 de verilen sinüs dalgayı göz önüne alarak voltaj ölçümünün nasıl
yapıldığına bakalım. Önce sinüs dalganın en büyük ve en küçük değerlerinin doldurduğu
aralık sayılır. Sonra Volt/Div seçici düğmesinin gösterdiği rakam, bununla çarpılarak
sinüs dalganın tepeden tepeye volt değeri bulunur. Ancak burada dikkat edilecek diğer
bir husus prob zayıflatmasıdır. Prob zayıflatması 1 veya 10 olarak seçilebilir. Eğer
zayıflatma 1 ise sonuç değişmez. Eğer zayıflatma 10 ise, bulunan sonuç 10 ile
çarpılmalıdır.
Volt/Div = 2V
Time/Div = 0.2ms
Genlik:
Tepeden
tepeye 5
bölme
Prob zayıflatması = 1
VT-T = 5 bölme x 2V = 10V
Periyot = T = 6 bölme x 0.2ms = 1.2ms
Periyot(T): 6 bölme
Şekil 1.10: Osiloskopla Voltaj Ölçümü
14
Frekans ve Periyot ölçümü:
Bir sinyal tekrarlanıyorsa, bir frekansı ve bir de periyodu vardır. Frekans Hertz (Hz)
biriminde ifade edilir ve bir saniyedeki tekrarlanan sinyal sayısına eşittir. Periyot ta
sinyalin kendini tekrarlamaya başlamadan önce bir tam dalganın oluşması için geçen
süredir. Periyot ve frekans birbirinin tersidir ( f  1 T ).
Periyot ölçümü, voltaj ölçümü ile hemen hemen aynı şekilde yapılır. Önce yatay eksen
üzerinde sinyalin tam bir salınımının doldurduğu aralıklar (bölmeler) sayılır. Bu sayım
Time/Div seçici düğmesinin gösterdiği rakamla çarpılarak sinyalin periyodu bulunur.
Periyodun tersi alınarak frekans elde edilir (Şekil 1.10 ve 1.11 e bakınız).
Periyot
Saniye
Şekil 1.11
NOT: En hassas ölçüm, sinyalin ekranı doldurmasıyla, elde edilir. Bunun için
Volt/DIV ve Time/Div seçicileri ile oynayarak, sinyalin ekrana sığan en büyük
görüntüsü elde edilir.
2-Dolaylı Ölçümler
Voltaj ölçümüne bağlı; akım, direnç ve güç ölçümleri ile zaman ölçümüne bağlı;
frekans ve faz ölçümleri bizim kullanacağımız dolaylı ölçümlerdir. Hassasiyet
bakımından biz genellikle alternatif sinyallerin tepeden tepeye değerlerini ölçeriz. Tepe
değeri (genlik) bunun yarısıdır. KOK değeri ise sinüs dalgaları için,
VKOK 
VT
2
veya VKOK 
VT T
olarak verilir.
2 2
15
Akım, Direnç ve Güç Ölçümü
Osiloskopla akım ölçümü için değeri bilinen bir direnç kullanmak gereklidir. Direnç
uçlarındaki gerilim düşmesi osiloskopla ölçülerek akım,
Akım = Volt / Direnç ,
I=V/R
ifadesinden bulunur. Güç ölçümü yapmak için, yukarıda anlatıldığı şekilde direnç yada
akım değerleri ölçüldükten sonra, voltajın da ölçülmesiyle güç;
Güç=Volt×Akım =(Volt)2/Direnç
P=V×I=V2/R
ifadesinden hesaplanır.
Faz Ölçümü
Faz kayması benzer iki sinyal arasındaki zaman farkını ifade eder. Sinüzoidal dalgalar
dairesel harekete bağlı olduğundan faz farkını çok iyi gösterirler. Bir sinüs dalgasının bir
tam salınımı tam bir daireye karşılık gelir. Bu da 360° demektir. Dolayısıyla bir sinüs
dalgasının faz açısı, derece kullanarak temsil edilebilir. Şekil 1.12, bir tam sinüs
salınımının 360° lik bir devri nasıl tamamladığını gösterir.
Şekil 1.12:Tam bir sinüs dalga
Faz ölçümü, biraz daha karmaşıktır ve iki ayrı yoldan yapılabilir. En çok kullanılan
metot X-Y ölçümü yöntemi, ya da lissajous şekli yöntemidir. Lissajous şekli, iki ayrı
periyodik sinyalin vektörel toplamıdır. Örneğin, x ekseninde bir sinüzoidal, y ekseninde
de ayrı bir sinüzoidal sinyal bulunsun. Bunların aralarındaki faz farkı , frekansları W1,
W2 genlikleri x0 ve y0 olmak üzere, bu iki sinyalin vektörel toplamı,
V = (x0sinW1t)i + (y0sin(W2t+))j
olacaktır.
Yukarıda verdiğimiz denklem,  faz farkının aldığı değerlere ve frekans oranlarına
göre Şek. 1.13 de verilen referans şekillerinden birine uyar. Bu referans şekillere
16
bakılarak X-Y işlemiyle gözlediğimiz şekillerin frekans ve faz ilişkisini ölçebiliriz.
Bunun yanında frekans ve faz ölçümü için aşağıda vereceğimiz ifadeler, oldukça büyük
önem taşırlar.

Şekil 1.13 X-Y işlemi ile elde edilen şekillere örnekler.
X-Y işlemiyle (Lissajous şekliyle) frekans ölçümü için eksenlerden birine frekansı
bilinen bir sinyal uygulanır. Diğer eksene de frekansı bilinmeyen sinyal uygulanır.
Ekranda gözlenen kapalı eğrinin dış kenarlarına x ve y eksenleri çizilir. Kapalı eğrinin
her iki eksene teğet noktası sayılır ve
f x  nx  f y  n y
orantısı kullanılarak bilinmeyen frekans bulunur. İfadede fx ve fy, x ve y eksenlerine
uygulanan sinyallerin frekanslarıdır. nx ve ny, sayılan x ve y eksenlerine teğet nokta
sayılarıdır. Şekil 1.14 da verilen örneğe bakınız.
nx = 3, ny = 2, fx = 50 Hz.
y
fy 
f x  nx
ny
fy = 75 Hz
x
Şekil 1.14:X-Y işlemi ile frekans ölçümü.
17
Değişik frekans ve faz ilişkileri için, Şekil 1.13 de görülen LISSAJOUS yöntemi ile
sadece frekansları aynı olan sinyallerin faz farkları bulunabilir. Şekil 1.15 örneğine
bakınız.
sin  
b
a
  sin 1
b
a
b
(Faz açısı)
a
Şekil 1.15: Aynı frekansa sahip iki sinyalin faz farkının ölçülmesi.
Faz farkı ölçümümde diğer bir yöntem ÇİFT İZ yöntemidir. Osiloskopta her iki
sinyali ekranda aynı anda görüntüleyerek yapılan ölçümdür. Temel ilke frekansları aynı
iki sinyal arasındaki zaman farkının ölçümüne dayanır. Şekil 1.16 frekansları aynı benzer
iki sinüs dalgasını gösterir. Burada T, sinüs dalganın periyodudur. t ise her iki sinyalin
sıfır geçiş noktaları arasındaki zaman farkıdır. Bu zaman farkı osiloskoptan ölçülerek
derece cinsinden faz farkı  
t
360 bağıntısından bulunur.
T
Yanda
görülen
sinüs
dalgaları
arasındaki faz farkı aşağıdaki gibi
bulunur.
Time/div =1ms
t = 3x1ms, T = 10x1ms

t
3
360   360  108
T
10
Şekil 1.16: Çift iz yöntemi ile faz farkı ölçümü.
18
DENEYLER
Araçlar: Deney tablası, Osiloskop, Sinyal üreteci, Güç kaynağı, Avometre, Bağlantı
telleri, Dirençler: 4 tane 1k (½W), 1 tane 2.2k (½W), 100, 3.3k, 68k, 100k,
Kondansatör: Bir adet 47nF
A- Ohm Kanunu
1- Aşağıdaki devreyi kurunuz.
A
V
R
12V
Şekil 1.17: Ohm kanunu devresi
2-Tablo 1.1 de verilen voltaj değerlerine karşılık gelen akım değerlerini ölçerek bu
tabloya yazınız.
Tablo 1.1
V (volt)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
I (Amp.)
3- Voltaj-Akım grafiğini çizerek grafiği yorumlayınız. Grafikten direnç değerini bularak
ölçeceğiniz direnç değeri ile karşılaştırınız
B- Kirchhoff Akım Kanunu
1- Şekil 1.18 deki birleşik devreyi kurunuz.
2- Ana kollardan (R1 ve R4) ve diğer kollardan (R2 ve R3) geçen akımları ölçünüz ve
Tablo 1.2 ye yazınız.
3- Her bir koldan geçen akımı hesapla da bulunuz ve düğüm noktası akım kanununu
doğrulayınız. Hesapladığınız değerleri Tablo 1.2 ye giriniz. Hesaplanan ve ölçülen
değerleri deneysel hatalar içersinde karşılaştırınız. Farklılıkları açıklayınız.
19
R2
R1
1.0kohm
R4
1.0kohm
R3
1.0kohm
1.0kohm
V
12V
Şekil 1.18: Akım kanunu için birleşik devre
Tablo 1.2
Direnç numarası
Ölçülen I
Hesaplanan I
R1
R2
R3
R4
C- Kirchhoff Gerilim Kanunu
1- Şekil 1.19 daki birleşik devreyi kurunuz.
2- Her bir direnç üzerindeki gerilimi ölçünüz ve Tablo 1.3 e yazınız.
3- Her bir direnç üzerindeki gerilimi hesapla da bulunuz ve kapalı halka gerilim
kanununu doğrulayınız. Hesapladığınız değerleri Tablo 1.3 e giriniz. Hesaplanan ve
ölçülen değerleri deneysel hatalar içersinde karşılaştırınız. Farklılıkları açıklayınız.
R2
R1
1.0kohm
R4
1.0kohm
R3
1.0kohm
1.0kohm
V
12V
Şekil 1.19 Gerilim kanunu devresi
20
Tablo 1.3
Direnç numarası
Ölçülen V
Hesaplanan V
R1
R2
R3
R4
D- Osiloskopla Faz Farkı Ölçümü
1- Şekil 1.20 deki devreyi kurunuz. C = 47nF, R = 100, 3.3k, 68k, 100k. Sırasıyla
her bir direnç için tekrarlayınız.
C
CH
II
CH
I
S.Ü
osiloskop
Şekil 1.20: Faz farkı ölçme devresi
2- Sinyal üretecinin çıkışını 6VT-T ve 1kHz sinüs dalgaya ayarlayınız.
3- Osiloskopta Lissajous şekliyle faz farkını ölçünüz.
4- Osiloskobunuzu dual konumuna alarak çift iz yöntemiyle de faz farkını ölçünüz.
5- Bu ölçümleri sırasıyla yukarıda verilen dört farklı direnç için yaparak sonuçları Tablo
1.4 e giriniz. Her iki yöntemle bulunan sonuçları karşılaştırınız.
Tablo 1.4
Lissajous Yöntemi
Dirençler
a
b
Çift iz Yöntemi

t
T

100 
3.3 k
68 k
100 k
21
7- Osiloskobun SOURCE anahtarını LINE konumuna ve TIME/DIV anahtarını CHB
konumuna getirerek kanallardan birini sinyal üretecinin çıkışına bağlayınız. Yani
Lissajous şekillerini elde ediniz. Osiloskobun düşey ekseni 50Hz şebeke frekansı verir (fx
= 50Hz).
8- Sinyal üretecinin en az 4 ayrı frekansı için (kendiniz seçin) ekranda görülen kapalı
şekilleri Şek.1.21 deki alanlara çiziniz. Bu şekillerden sinyal üretecinin frekansını (fy)
hesaplayınız ve alanların altına yazınız.
fy =……
fy=……
fy =……
fy=……
Şekil 1.21
SORULAR
1. Galvanometre nedir? İç direnci hangi mertebededir? Galvanometre ibresinin dönme
açısı hangi değişkene bağlıdır?
2. Bir galvanometre nasıl voltmetre ve ampermetre haline getirilir?
3. Elinizde bulunan bir ampermetre ile nasıl voltaj ölçersiniz? Anlatınız?
4. Elinizde bulunan bir voltmetre ile akım ölçebilirimsiniz? Nasıl?
5. Voltmetre ve ampermetre devreye nasıl bağlanır? Niçin?
6. Direnç ölçümü yaparken, ölçeceğiniz direnç devreye bağlı ise, doğru direnç değerini
ölçebilir misiniz? Niçin?
22
7. Paralel ve seri bağlı dirençlerde eş değer direnç ifadelerini veren ifadeleri
oluşturunuz?
8. Dirençlerde tolerans ne demektir?
9. 1/4 Wattlık bir direnç 10 volt altında maksimum ne kadar akım geçirmelidir?
10. Yükselme zamanı neye denir?
11. Osiloskopla kaç türlü ölçme yapılır ikişer örnekle açıklayınız.
12. Osiloskobun probunda hangi tür devre elemanı vardır ve ne işe yarar?
13. Osiloskoplar hangi tür sinyalleri görüntüler?
14. Prob zayıflatması denince ne anlıyorsunuz?
15. Osiloskopta voltaj ölçümü nasıl yapılır ve bir voltajın değeri nasıl belirlenir?
16. Osiloskopta faz ölçümü hangi metotlarla yapılır? Kısaca belirtiniz.
17. Bir potansiyel sinüzoidal olarak değişiyor ise ivme nasıl değişir? Neden?
18. Faz kayması denince ne anlıyorsunuz?
19. VTT=12V ölçülen bir sinyalin etkin değeri nedir?
20. Ohm yasası nedir? Ohmik direnç ne demektir? Empedans terimi hangi tür dirençler
için geçerlidir?
21. Ohmik direnç için volt-amper eğrisi nasıldır?
22. Kirchhoff yasaları nelerdir?
23. Açık devre ve kısa devre neye denir?
23
Deney No
: E2
Deneyin Adı
: Kondansatörlerin Tanıtılması, Bir Direnç Üzerinden
Dolup Boşalması ve RC Süzgeç Devresi
A) Kondansatörlerin Tanıtılması, Bir Direnç Üzerinden Dolup Boşalması
Deneyin Amacı
Sığaların
:
özelliğinin
öğrenilmesi,
dolma
boşalma
fonksiyonlarının incelenmesi.
Ön Bilgi:
Kondansatörler, birbirine paralel duran araları dielektrik madde ile yalıtılmış iki
paralel levhadan ibarettir. Plakalara bir voltaj uygulandığı zaman plakaların birbirine
bakan yüzlerinde pozitif ve negatif yükler birikir, Şek. 2.1. Bu haliyle kondansatör, bir
elektrik yük deposu olarak kabul edilebilir.
Bir paralel plakalı kondansatörde biriken yük miktarı, plakalara uygulanan
potansiyelle doğru orantılıdır.
Q  CV
2.1
C faktörü, plakanın yüzey alanına, plakalar arasındaki uzaklığa ve iki plaka arasındaki
dielektrik maddenin elektrik geçirgenliğine bağlı bir büyüklüktür.
C  A d
2.2
Burada  ortamın dielektrik geçirgenliği, A plakaların yüzey alanı ve d levhalar
arasındaki uzaklıktır.
++++++++
V
C
––––––––
Şekil 2.1: Bir paralel plakalı kondansatör.
Kondansatörlerin en önemli özelliği zamana bağlı olarak yüklenmesi ve boşalmasıdır.
Yani bir kondansatörün devredeki fonksiyonu, zamana karşı dolma ve boşalma eğrilerine
göre belirlenir.
Şekil 2.1 deki devreye bir voltaj uygulandığında kondansatör Q  CV kadar yük
biriktirir. Kondansatör voltaj kaynağından söküldüğü zaman bu yük kondansatörün
üzerinde kalır. Eğer kondansatörün ayak uçları birbirine dokundurulursa kondansatör
üzerindeki yük boşalır. Ancak, kondansatör, bir dirençle seri bağlanırsa dolması dolu
24
kondansatör dirençle seri olarak kısa devre yapılırsa boşalması yavaş olur, Şek. 2.2.
Şimdi bu dolma ve boşalma işlemlerini ayrıntılı bir şekilde inceleyelim.
I
S
II
R
V
C
Şekil 2.2: Kondansatörün bir direnç üzerinden yüklenmesi ve boşalması
Şekil 2.2 de gösterilen devreyi ele alalım. Başlangıçta kondansatörün üzerinde yük
sıfır olsun ve t=0 anında voltaj uygulanmaya başlansın, yani S anahtarı t=0 anında I
konumuna alınsın. Devre için KGY nı yazarsak,
V0  RI 
Q
C
2.3
olur. İdeal bir kondansatörde yük korunur ve direnç üzerinde kondansatöre doğru giden
akımla yük arasında,
I
dQ
dt
2.4
şeklinde bir ilişki vardır. Yani ideal durumda akım, yükün zamanla değişimidir. Bu
tanımla Denk.2.3 ü yeniden oluşturursak,
V0  R
dQ Q

dt C
2.5
biçimini alır. Bu denklem birinci dereceden bir diferansiyel denklemdir. Bu denklemin
t=0 için Q=0 başlangıç şartıyla çözümü,
Q(t )  V0 C (1  e t RC )
2.6
olarak bulunur. Ancak ölçülebilen büyüklük kondansatör üzerindeki voltaj olduğunda, bu
ifadeyi,
V (t )  V0 (1  e t RC )
2.7
olarak yazmak daha uygundur. Kondansatörün bir direnç üzerinde dolma eğrisi Şek.2.3a
da verilmiştir.
Başlangıçta dolu olan bir kondansatörün bir direnç üzerinde zamana bağlı boşalmasını
veren ifade de, yine Denk. 2.5 de verilen diferansiyel denklemi t=0 anında kondansatörün
Q0 başlangıç yükü taşıdığı şartı ile çözülür ve sonuç için voltaj ifadesi,
V (t )  V0 e t RC
2.8
olarak bulunur. Değişim eğrisi Şek. 2.3.b de verilmiştir.
25
V(t)
V(t)
V0
V0
t
t
Şekil 2.3.a) Bir kondansatörün direnç
üzerinden dolma eğrisi.
b) Bir kondansatörün direnç üzerinden
boşalma eğrisi.
Şekil 2.2 de S anahtarı önce I konumuna alınır ve yeteri kadar uzun beklenerek
kondansatör doldurulur. V0 voltajına kadar dolan kondansatör, t=0 anında S anahtarı II
konumuna alınarak boşalma başlatılır. Denk. 2.7, 2.8 ve Şek. 2.3 de verilen
kondansatörün bir direnç üzerinden üstel biçimde dolup boşalma karakteristiklerinde,
üzerinde durulması gereken önemli bir parametre vardır. Bu da zaman sabiti olarak
isimlendirilen,
τ  RC
2.9
ifadesidir ve zaman boyutundadır. Bu zaman, başlangıçta V0 voltajına kadar dolmuş olan
kondansatörün, bir direnç üzerinden boşalırken, voltajın V0/e değerine kadar düşmesi için
geçen zamandır. Ayrıca kondansatörün boşalırken değişik zamanlarda VAB gerilimleri
ölçülür ve bir tabloya kaydedilir. Ölçülen VAB geriliminin e tabanına göre logaritmaları
alınarak, logaritmik olarak
Log eVAB  Log eV0  (1 RC )t
2.10
yazılır. LogeVAB nin zamana göre değişim grafiği bir doğru olur. Bu doğrunun eğimi
m  1 RC olacağından buradan zaman sabiti hesaplanır.
DENEYLER
Araçlar: Kronometre, Güç kaynağı, Voltmetre veya Osiloskop, Bağlantı telleri
Dirençler: 220k, 560k , Kondansatörler: 470µF, 1000µF
1- Deneye başlamadan önce 220k’luk direnci kondansatörün uçlarına
bağlayarak biraz bekleyin. Eğer kondansatörde kalıntı yük varsa böylece bunu boşaltmış
olursunuz.
26
Not: Kondansatörlerin uçlarını kesinlikle kısa devre yapmayınız. Kondansatöre
zarar verebilirsiniz. Kondansatörlerin + ucunun Güç kaynağının + ucuna ve 
ucunun da güç kaynağının  ucuna denk gelecek şekilde bağlı olmasına dikkat
ediniz. Aksi takdirde patlayabilir.
2- Şekil 2.4 deki devreyi önce 220k ve 470µF için kurunuz. S anahtarı
başlangıçta II konumunda olacaktır. Kondansatörün kutuplarına dikkat ediniz kesinlikle
ters bağlamayınız.
3- Voltaj kaynağını 20 volt yapınız. Voltmetreyi 20-30 volt ölçecek biçimde
ayarlayınız. Kronometre veya kol saatinizi ölçüme hazır hale getiriniz.
4- S anahtarını I konumuna aldığınızda t=0 anı kronometreyi çalıştırınız veya kol
saatinizden takip ediniz.
I
S
II
R
V
C
V
Şekil 2.4: Deney devresi
5- Her 10s de bir voltmetreden okuduğunuz değeri Tablo 2.1 e kaydediniz. Bu
işlemi yapmadan önce bir kez alıştırma yapınız.
6- Dolum ölçümünü alırken bir süre sonra voltaj değişmez olacaktır. Artık
kondansatör dolmuştur.
7- Kondansatör dolduktan sonra, boşalma ölçümlerini almak için, kronometreyi
sıfırlayınız ve S anahtarını II konumuna alınız. Yine her 10 s de bir voltaj ölçerek Tablo
2.1 e kaydediniz. Bu işlem kondansatörün voltajı sıfır oluncaya kadar devam ediniz.
8- Ölçümünüz bittikten sonra, S anahtarını I konumuna alarak kondansatörü
tekrar tam doldurunuz. Tam dolma değeri VT ise, VT/e değerini hesaplayınız(e = 2.7172).
S anahtarını II konumuna aldığınız zaman kronometreyi çalıştırınız ve voltajın VT/e
değerine düşünceye kadar geçen zamanı ölçerek Tablo 2.1 e kaydediniz.
9- Aynı ölçümleri Tablo 2.1 de verilen R-C çiftleri için tekrarlayınız ve tabloyu
doldurunuz.
27
Tablo 2.1: Deney sonuçları
t saniye
R=220k, C=470µF
Dolma V(Volt)
Boşalma V(Volt)
R=560k, C=1000µF
Dolma V(Volt)
Boşalma V(Volt)
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
Zaman sb.()
Sonuçların değerlendirilmesi:
1- Tablo 2.1 de yazdığınız ölçümleri t yatay eksen V düşey eksen olacak şekilde
grafik kağıdına çiziniz. Her bir R-C çifti için aldığınız ölçümleri grafik kâğıdına
işaretlerken farklı sembollerle gösteriniz.
2- Grafiğe çizdiğiniz boşalma eğrilerinden, her R-C çifti için ayrı ayrı VT/e
değerlerini işaretleyerek, bu noktaya karşılık gelen zamanı grafikten okuyunuz.
28
3- Deneyde kullandığınız her bir R-C çifti için  = RC değerini hesaplayınız.
4- Ölçerek bulduğunuz  değerini, grafikten bulduğunuz  değerini ve RC
çarpımından bulduğunuz  değerini karşılaştırınız.
5- Değerlerde uyuşmazlık varsa bunların nedenlerini belirtiniz.
SORULAR
1- Kondansatör ne demektir? Yapısı nasıldır ve ne işlem görür?
2- Kondansatörün değeri hangi parametrelere bağlıdır?
3- Kondansatörlerde kırılma voltajı ne demektir?
4- Elektrolitik kondansatörlerde neye dikkat etmek gerekir?
5- Değişken kondansatörlerde, değişkenlik hangi parametre ile sağlanır?
6- Zaman sabiti ne demektir, zaman boyutunda olduğunu gösteriniz?
7- Akıma, yüke ve voltaja göre bir kondansatörün dolma ve boşalma eğrilerini
çiziniz?
8- Kondansatörler doğru akımda ve alternatif akımda devrelerde nasıl davranır?
B) RC Süzgeç Devresi
Deneyin Amacı
: Bir RC süzgeç devresinin hangi frekans aralığında iletip
iletmediğinin gözlenmesi.
Ön Bilgi
:
RC süzgeç devresi seri bağlı bir kondansatör ve bir dirençten oluşan basit fakat
çok kullanışlı bir devredir( Şekil 2.5).
C
R
Vo
Vi
Şekil 2.5: Bir RC süzgeç devresi.
Bu RC süzgeci ,
Vi  V p sin wt
2.11
ile verilen bir gerilim kaynağına bağlanmıştır. İlmek boyunca gerilim düşmeleri
Vi 
Q
 Ri
C
2.12
29
biçiminde yazılır. Burada i akımdır. Bu denklemde her terimin zamana göre türevi alınır
ve i  dQ dt yazılarak, Denk. 2.12 düzenlendiğinde,
R
di 1
 i  wV p cos wt
dt C
2.13
biçimine girer. Bu diferansiyel denklemi çözmek için akımın,
i  I p sin( wt   )
2.14
ile verildiğini varsayarak gerekli işlemler yapıldığında,
Vo
1

Vi
1  (1 wRC ) 2

2.15

12
ifadesi elde edilir. Bu ifadeden de anlaşılacağı gibi bir grafik üzerinde Vo/Vi düşey eksen
ve lnf yatay eksen olmak üzere Şekil 2.6 grafiği elde edilir.
Şekil 2.6 daki çizim alçak frekanslarda çıkış geriliminin (Vo), çok küçük olduğunu ve
yüksek frekanslarda giriş gerilimine eşit olduğunu gösteriyor. Alçak frekanslarda az
geçirip yüksek frekanslarda azaltılmadan geçirildiğinden bu devreye yüksek frekans
Vo/Vi
geçiren RC süzgeci denir.
1.0
fo
0.1
0.01
0.1
1.0
10
100
ln f
1000
10000
Şekil 2.6: Yüksek frekans geçiren RC süzgecinin frekans belirtgeni.
Burada ise
2 f 0 RC  1
2.16
şartını sağlayan fo frekansına yarı güç frekansı denir.
DENEYLER
Araçlar : Osiloskop, Sinyal jeneratörü, Direnç: 100k, Kondansatör: 150nF, bağlantı
telleri.
1- Şekil 2.7 deki devreyi kurunuz.
30
C
Vi
CH
I
CH
II
R
osiloskop
Vo
Şekil 2.7
2- Osiloskop bağlantılarını şekildeki gibi yapınız.
3- Sinyal jeneratörünü 10 VTT ayarlayarak devreye uygulayınız
4- Sinyal jeneratörünü Tablo 2.2 deki frekans değerlerine ayarlayarak direnç uçlarına
bağlı osiloskop kanalı ile Vo genliğini ölçünüz ve Vo/Vi yi oluşturarak Tablo 2.2 ye
kaydediniz.
5- Bu alınan ölçümler neticesinde Vo/Vi düşey eksen ve ln f yatay eksen olmak üzere
grafiği çiziniz. Bu grafikten RC süzgecinin hangi noktadan (frekans aralığı) itibaren
yüksek frekans geçirme özelliğine sahip olduğunu belirtiniz.
6- Şekil 2.7 deki devrede R ve C nin yerlerini değiştirerek, osiloskobun kanalını
kondansatörün uçlarına bağlayarak 4. maddedeki işlemleri tekrarlayınız. Ölçüm
sonuçlarını Tablo 2.2 ye kaydediniz. 5. maddedeki işlemlerin aynısını bu devre için de
yapınız.
Tablo 2.2
RC ilk durum
f, frekans (Hz)
Vo/Vi
0.1
1
10
100
500
1000
5000
10000
50000
100000
200000
500000
1000000
RC ikinci durum
f, frekans (Hz)
Vo/Vi
0.1
1
10
100
500
1000
5000
10000
50000
100000
200000
500000
1000000
31
SORULAR
1-
Vo
1

Vi
1  (1 wRC ) 2


12
bu ifadeyi Şekil 2.5 den hareketle elde ediniz.
2- Yarı güç frekansı nedir? Ne işe yarar?
3- Bir RC süzgeç devresi ne zaman türev alıcı ne zaman integral alıcı devre özelliği
gösterir. Açıklayınız.
4- (Vo/Vi) = 1 ve R = 10k ve C= 1µF ise f’in değeri nedir?
32
Deney No
: E3
Deneyin Adı
:Giriş-Çıkış Empedansları, Türev Alıcı Ve Entegre Edici
Devreler
A) Giriş ve Çıkış Empedansları
Deneyin Amacı
: İki kapılı (giriş-çıkış) devrelerin giriş ve çıkış empedanslarını
ölçmek. Bunları hesapla bulunan sonuçlarla karşılaştırmak.
Ön Bilgi
:
Aşağıdaki devreyi göz önüne alalım.
Şekil 3.1.
Giriş empedansı; devrenin girişine bir sinyal bağlandığında bu sinyal üretecinin giriş
kapısında gördüğü direnç olarak tanımlanır. Çıkış empedansı da; çıkış kapısında görülen
Thevenin eşdeğer direncidir (ya da Norton eşdeğer direncidir). Bir başka tanımla
Thevenin direnci, devredeki gerilim kaynaklarını kısa devre, akım kaynaklarını açık
devre kabul ettiğimizde kapıdan gördüğümüz açık dirençtir.
Örnek: Şekil 3.1 deki devrenin eşdeğer direnci
Reş d  R1 
R2 R3
R2  R 3
olarak bulunur. Bu direnç giriş empedansının değeridir.
Çıkış direnci için, devreye bağlı kaynak ve kaynak içdirenci de göz önüne
alınmalıdır.
Şekil 3.2.
33
Şimdi de Şekil 3.2 deki devreyi dikkate alalım; kaynak gerilimini gözönüne
almazsak (0 kabul edersek), çıkış direnci;
R2 R3 ( R1  Rk )
1
1
1
1
veya Rç 
bulunur.



( R1  Rk )( R2  R3 )  R2 R3
Rç R2 R3 R1  Rk
Bu devre sadece dirençlerden oluştuğundan, empedans yerine sadece direnç
eşdeğeri hesaplanmıştır. Devrede kondansatör veya bobin olması durumunda, durum
biraz daha değişik olacak, dinamik empedans işe karışacaktı.
Ölçme Yöntemi
Yukarıdakine benzer bir devrede giriş empedansı, giriş kapısında okunan gerilim
ve akım değerlerinden hemen hesaplanır. Giriş akımı, girişe seri bağlı bir direnç
üzerindeki gerilim yardımıyla bulunacaktır.
Şekil 3.3.
Böyle bir durumda giriş empedansı;
Z giriş 
Vi
Vi
Vi R


 i (Vg  Vi ) / R Vg  Vi
olarak bulunur. Ii akımı R üzerindeki gerilim düşmesinden bulunur. R direnci
bilindiğinden bu akım;
i 
Vg  Vi
R
olarak bulunmuştur.
Çıkış empedansı; çıkış kapısından bakıldığında görülen Thevenin eşdeğer
devresinin direncidir. Çıkış kapısından bakıldığında devre aşağıdaki gibi görülür.
Şekil 3.4.
34
Önce, çıkışta hiç bir akım çekilmeksizin, çıkış gerilimi ölçülür. Bu değere Vo
diyelim. Sonra çıkışa bir değişken direnç bağlanarak çıkış gerilimi Vo/2 olduğunda R =
Ro değerini almıştır. R değişken direncinin bu değeri bir ohmmetreyle ölçülebilir.
DENEYLER
Araçlar: Dirençler: 2 tane 470 , 3 tane 1 k, 500  ; Değişken direnç, 1 k, (veya
300, 40) ;: 1F kondansatör, sinyal üreteci, osiloskop, bağlantı kabloları, ohmmetre.
I- Sinyal Üretecinin Çıkış Direncinin Ölçülmesi
Sinyal üreteci bir devre olduğundan , bununda bir giriş ve çıkış empedansı
olacaktır. Bizi sadece çıkış empedansı ilgilendirdiğinden; çıkış empedansını ölçeceğiz.
Sinyal üreteci
Şekil 3.5.
1 - Vo açık devre gerilimini 5 VTT ye ayarlayınız.
2 - Sinyal üreteci frekansını önce 100 Hz, sonra 10 kHz yaparak aynı çıkış
empedanslarını ölçünüz.
II- Sadece Dirençlerden Meydana Gelen Bir Devrenin Giriş- Çıkış Empedansları
1 - Şekil 3.6 daki devreyi kurunuz.
Şekil 3.6
2 - Sinyal üretecini 5 VTT 100 Hz değerlerine ayarlayarak giriş ve çıkış
dirençlerini ölçünüz.
35
NOT: Giriş direncini ölçerken girişe seri R = 500 bağlanacaktır. Gerilimler
osiloskopla, dirençler ohmmetre ile ölçülecektir.
3 - Aynı ölçümleri, 10 kHz için yapınız. Sonuçları yazınız.
III- Kondansatörlü Bir Devrenin Giriş- Çıkış Empedansının Ölçülmesi
1 - Şekil 3.7 deki devreyi kurunuz.
Şekil 3.7
2 - Sinyal üretecini önce 100 Hz, 5VTT değere ayarlayarak giriş ve çıkış
empedanslarını ölçünüz.
NOT: Girişe seri 500  direnç bağlayınız.
3 - Aynı ölçümleri 10 KHz frekans için tekrarlayınız. Sonuçları yazınız.
SORULAR
1- Şekil 3.8.a daki devrenin giriş empedansı nedir?
Şekil 3.8.a
Yol gösterme: R4 ve R5 paralel dirençlerinin eşdeğeri R dirençlerini  dönüşümü
yaparak,
bulunur.
36
Ra 
R2 R3
 238.5
R2  R3  R 
Rb 
R2 R 
 253.8
R2  R3  R 
Rc 
R3 R 
 119.5
R2  R3  R 
Şekil 3.8.b
Girişten görülecek eşdeğer direnç Rg = 470 + 238.5 + 253.5 = 962  olur.
Girişe, içdirenci Z0 = 50  olan ve 12 V’luk bir gerilim kaynağı bağlandığında
çıkış empedansı ne olur?
2 - Şekil 3.9 daki devreyi düşünelim.
Şekil 3.9
Bu devrenin çıkış empedansı nedir? Girişten içdirenci Z0 = 50, 100 Hz ve 12
V’luk bir gerilim kaynağı bağlandığında çıkış empedansı ne olur? Frekansı 10 kHz’ e
çıkarttığımızda giriş ve çıkış empedansları ne olur?
3 - Şekil 3.9 daki devrede R1 direnci yerine L = 10 mH değerinde bir bobin bağlansaydı
giriş ve çıkış empedansları ne olurdu?
B) Türev Alıcı ve Entegre Edici Devreler
Deneyin Amacı
: Bir kare dalganın türev alıcı ve entegre edici devrelerle
incelenmesi.
Ön Bilgi
:
Bir RC devresinin türev ve integral alma kavramlarını ve bu uygulamanın
gereklerini açıklamak için Şekil 3.10 daki devreyi gözönüne alalım.
37
Şekil 3.10
Karedalga şekilli bir yarım dalga pulsu (Şekil 3.11), seri direnci R ve başlangıçta
yüksüz C sığasından oluşan RC devresinin girişine uygulansın. Seri RC devresi, çıkışın R
veya C üzerinden alınmasına ve belli sınırlamaların çıkış voltajları üzerinde
sürdürülmesine
bağlı
olarak
yaklaşık
bir
türev
veya
integral
alıcı
olarak
görevlendirilebilir.
Şekil 3.11
Eğer devrenin zaman sabiti, puls genişliği T1 yanında çok kısa yapılırsa ( « T1)
kondansatör üzerindeki voltaj VC , giriş voltajını yakından izleyecek ve sadece Vg den
biraz
daha küçük olacaktır. Bu her zaman
VC  Vg
1
olmasını istemeğe özdeştir. O zaman ani akım
iC
dVg
dVC
C
dt
dt
2
dir. Denklem 1 i ve Ohm yasasını kullanarak R üzerindeki voltajı
VR  R i  RC
dVg
dt
3
buluruz. Bu sonuç, Denk. (1) deki sınırlama altında, direnç üzerindeki voltajın giriş
voltajının zamana göre türevi ile devrenin zaman sabitinin çarpımı olduğunu gösteriyor.
Yaklaşıklık VC  Vg şartının korunmasına yani VR « Vg yapılmasına bağlıdır.
38
RC devresini bir integral alıcı olarak kullanmak için çıkışı C üzerinden alır ve her
zaman VC « Vg ve  » T1 olmasını isteriz. O zaman VR  Vg ve akım
i
VR Vg

R
R
4
olur. Bu akımı, kondansatörün başlangıçta yükü olmadığını varsayarak üzerindeki voltajı
hesaplamada kullanırsak
1t
1 t
VC   idt 
V dt
C0
RC 0 g
5
elde ederiz. Böylece VC « Vg sağlanmak şartıyla kondansatör üzerindeki voltajın giriş
voltajının integrali ile zaman sabitinin tersinin çarpımı olduğunu görüyoruz.
RC integral alıcı devre bir dalganın biçiminde istenilen değişikliği oluşturmakta
kullanılabilir. Örneğin giriş kare dalga ise çıkış üçgen dalga olabilir. Başka bir uygulama
tek bir puls veya puls gruplarının integrali olabilir. Kuşkusuz her integrasyondan sonra
kondansatörü boşaltmak için bazı yollar gerekli olabilir. Bu otomatik olarak bir kıskaç
devresi ve pulsla harekete geçen geçit devresi birleşimi ile yapılabilir.
Şekil 3.12
DENEYSEL
Araçlar: Sinyal üreteci, değişken direnç (10 k), kondansatör 0.1 F, osiloskop,
bağlantı kabloları, avometre.
1- Aşağıdaki devreyi kurunuz.
Şekil 3.13
2- Giriş sinyalinin frekansını f = 100 Hz’ e ve genliğini 6 VTT ayarlayarak, R
direncini önce küçük değere sonra büyük değere değiştirin. Gözlediğiniz dalga şekillerini
39
birbirine göre ölçekli olarak çizerek, direncin hangi durumunda devrenin türev aldığını
belirtiniz.
3- Her iki durumda dalga periyodunu ölçerek  = RC değeri ile karşılaştırınız.
Tahmininiz doğru çıktı mı?
4- Aynı işlemleri girişten uygulanacak sinüs ve üçgen dalga biçimleri için de
yapınız.
5- Devrede aşağıdaki gibi elemanların değerini ve yerini değiştirerek gözlemlerinizi
tekrarlayınız. Bir önceki devreyle karşılaştırınız. Fark nedir?
Şekil 3.14
SORULAR
1. Türev ve integral alma durumunda zaman sabiti  = RC ile işlem gören sinyalin T
periyodu arasında nasıl bir ilişki vardır?
2. Türev ve integral alma durumunda giriş voltajı Vg ile çıkış voltajı Vç arasında nasıl
bir ilişki vardır? Niçin?
3. RC devresinde direncin değeri kondansatör empedansı yanında nasıl bir değer
aldığında devre türev veya integral alır?
4. Türev ve integral işlemi seri bağlı bir direnç ve bobinden oluşan RL devresi ile de
mümkündür. RL devresinin bu işlemleri nasıl yaptığını teorik olarak gösteriniz.
40
Deney No
: E4
Deneyin Adı
: Yarıiletken Diyotlar, Kırpıcı ve Kıskaç Devreleri
Deneyin Amacı
::
1- Yarı iletken diyotların tanıtılması,
2- Bir diyotun iletim ve tıkama yönünün bulunması,
3- Bir diyotun gerilim-akım karakteristiğinin çizilmesi, ohmmetre ile bir diyotun
kontrolü.
4- Kırpıcı ve kıskaç devrelerin tasarlanması ve kullanım alanlarının belirlenmesi.
Ön Bilgi
:
Yarıiletkenler Elektroniğine Giriş
Yarı iletkenler, elektrik özellikleri iletkenlerle yalıtkanlar arasında değişik bir
davranış gösteren maddelerdir. Uygulama alanı son yıllarda çok genişlemiş olan yarı
iletkenler çeşitli elektronik elemanların ve düzeneklerin temel taşlarını oluştururlar.
Diyotlar, transistörler, fotodiyotlar, fotoseller, çeşitli entegre devreleri hep yarı iletkenler
kullanılarak yapılmaktadır.
Yarı iletkenlerin fiziksel temellerini burada uzun uzun tartışmayacağız. Katıhal
fiziğinin ayrıca bilinmesi gereklidir. Biz, sadece yarı iletken devre elemanlarının
elektriksel özelliklerini, karakteristiklerini ve belli başlı kullanma yerlerini özlü bir
uygulama olarak öğretmeye çalışacağız.
En çok bilinen yarı iletkenler silisyum ve germanyum elementleridir. Diğer
metallerde, elektrik iletkenliği sıcaklıkla ters orantılıdır. Yani sıcaklık arttıkça,
iletkenlikleri azalır. Yarı iletkenlerde ise iletkenlik sıcaklıkla artan bir özellik
gösterir. Normal şartlarda bir metale göre oldukça fazla elektrikî dirence sahip yarı
iletkenlerin direnci, sıcaklık arttıkça eksponansiyel (üstel) bir düşüş gösterir. Bundan
başka, yarı iletkenler içine çeşitli maddeler karıştırılarak iletkenlikleri büyük ölçüde
arttırılabilir.
Herhangi bir maddenin iletkenliği, madde içinde az veya çok serbestçe hareket
edebilen elektronların varlığına bağlıdır. Normal metallerde alçak sıcaklıklarda bile bir
çok hareketli elektron bulunur. Germanyum veya silisyum gibi yarı iletkenlerde ise,
kristal yapı dolayısıyla alçak sıcaklıklarda hiç serbest elektron yoktur. Her atomun sabit
değerlik elektronu ve kristal örgüsü içinde düzgün eşkenar dörtyüzlüsünün köşelerine
yerleşmiş en yakın dört komşu atomu vardır. Her değerlik elektronu en yakın
komşulardan biriyle bir kovalent (paylaşılmış elektron) bağ çiftine katılır. Böylece bütün
41
değerlik elektronları atomlara bağlanmıştır ve hiç biri serbestçe hareket edemez. Bu
bağları koparmak için az bir enerji yeterlidir (Silisyum için 0.3eV, Germanyum için
0.7eV’ dir.). Bu enerji termik hareketle sağlanabilir. Yani sıcaklık yükseldikçe kopan bağ
sayısı artar ve serbest kalan elektronlar, sayıları oranında iletkenliği arttırırlar. Artı
(pozitif) yüklü boşluklar veya delikler de, komşu elektronların adım adım yer
doldurmasıyla hareket edebilirler. Böylece bunlarda iletkenliğe ilave bir katkıda
bulunurlar.
Yarı iletkenlerde, iletkenliğin sıcaklıkla artmasını az çok anladık. Yabancı
maddelerden arındırılmış böyle iletkenliğe, yarı iletkenin kendine özgü (intrinsic)
iletkenliği denir.
Şimdi de, yarı iletken içine yabancı maddeler karıştırarak iletkenliğin
arttırılmasını tartışalım. Yarı iletken kristalinin oluşumu sırasında, arsenik gibi beş
değerlikli elektronu olan bir elementten bir miktar karıştırılırsa (saflık bozulursa)
elektronlardan dördü kovalent bağa girer, fakat beşincisi çok zayıf olarak bağlı (bağ
enerjisi 0.01eV kalır) ve düşük sıcaklıklarda bile kolayca yerinden koparılabilir. Yapıyı
oluşturan atomlar, negatif yüklü akım taşıyıcılar verdikleri için bu tip safsızlığa VERİCİNEGATİF veya n- tipi safsızlık denir. n- tipi bir yarı iletkenin normal sıcaklıktaki
iletkenliği, kristal içinde karışmış yabancı elementlerin elektronlarından ileri gelir.
Benzer şekilde, gallium gibi üç değerlikli elektronu olan yabancı bir atom yarı
iletken kristali içinde dört bağı tamamlamak için komşu germanyum atomundan bir
elektron alabilir. Bu, komşu atomda bir boşluk, bir delik bırakır. İşte bu delik iletkenliğe
katkıda bulunmak üzere kristal içinde hareket edebilir. Böyle bir safsızlığa ALICIPOZİTİF safsızlık ve bu yolla oluşturulan yarı iletken maddeye de p- tipi yarı iletken
denir.
Yarı iletken devre elemanlarını (diyot, transistor, entegre gibi) oluşturan yarı
iletkenler, bu iki tip yarı iletkenin birbirine çeşitli şekillerde eklenmesiyle oluşturulur.
Şekil 4.1. Birbirine eklenmiş p ve n tipi
yarı iletkenler boyunca dağılmış
yabancı
atomların
oluşturduğu
boşluklar.
42
Şekil 4.2. Bir p-n eklemi (junction) etrafında
elektronlar ve delikler eklemden sızacaklar ve
yeniden birleşeceklerdir.
Şekil 4.3. Bu sızmanın sonucu daha fazla sızmayı
önleyecek bir elektrik alanı oluşacaktır.
Şekil 4.5. Elektrik alanı zıt yönde uygulanırsa
eklem üzerinde sıcaklıkla üreyen taşıyıcılardan
dolayı zayıf bir akım oluşur.
Şekil 4.4. İleriye doğru bir elektrik alanı uygulanırsa
yeniden birleşme dolayısıyla epeyce büyük bir akım
elde edilir.
Şekil 4.6. Şu halde bir p- n ekleminde I- V
grafiği oldukça asimetriktir.
Eklemler
Yarı iletken teknolojisinde, farklı bölgelerde çeşitli safsızlıklar olan ve bir uçtaki
n- tipi yarı iletkenden diğer uçtaki p- tipi yarı iletkene doğru düzgün olarak değişen
gereçlerin yapılması oldukça dikkat ister. Böylece bir uçta elektron fazlalığı, öteki uçta
delik fazlalığı olur. Bu elektron ve delikler, eklemi geçerek azınlık taşıyıcısı oldukları
karşı bölgeye sızmaya çalışırlar. Şekil 4.2 ve Şekil 4.3 de gösterildiği gibi elektrik
yükünün bu yeni dağılımından doğan elektrik alanları bu sızmayı sınırlarlar.
Şimdi eklem boyunca bir elektrik alanı uygulamış olalım. Elektrik alanının (E0)
yönü p’ den n’ ye doğru ise (Şekil 4.4.) ortaya çıkan kuvvetler; delikleri, eklemi aşarak n
bölgesine ve elektronları da zıt yönde p bölgesine doğru sürmeye çalışırlar. Böylece
eklemden bir hayli akım geçer. Fakat elektrik alanı zıt yönde olsaydı (Şekil 4.5.) hem
elektronlar hem de delikler eklemden uzaklaştırılacaklardı ve neticede önemsiz bir akım
meydana gelecekti. Başka bir değişle p bölgesinden n bölgesine doğru uygulanan elektrik
alanı, taşıyıcıları eklemden hızla geçirerek akım meydana getirirken, zıt yönde uygulanan
elektrik alanı buna karşı koyar. Öyleyse, bir p-n eklemi elektrik özellikleri bakımından
oldukça yönlü bir özelliğe sahiptir ve bir doğrultucu gibi işler. Yarı iletken diyotları
oluşturan p-n eklemleridir. Pratikte, akım geçirme yönüne iletim yönü, zıt yöne de
tıkama yönü denir.
43
İletim yönü
Tıkama yönü
Şimdi de, iki p-n eklemini sırt sırta birleştirerek yeni bir eklem düzeni yapalım.
Meydana gelecek düzenek p-n-p veya n-p-n transistor olacaktır. Bir transistörün, işleyiş
ilkeleri diyotla aynıdır. Ancak ortadaki üçüncü bölge dolayısıyla akımın miktarı, akıp
akmayacağı dışarıdan kontrol edilebilir.
p-n-p transistör
n-p-n transistör
Elektronik, akım kontrolü yapan gereçlerle uğraşan bir daldır. Yarı iletkenler
bulunmadan önce, akım kontrolü için direnç, kondansatör ve bobinin yanında vakum
tüpleri ve gaz deşarj tüpleri kullanılmaktaydı. Hem fazla büyük olan, hem de fazla güç
harcayan bu gereçler, yarı iletkenlerin bulunmasıyla büyük ölçüde terk edilmiştir.
Yarı iletkenlerin yapısı giriş kısmında kısaca anlatılmıştı. Şimdi bu konuyu
atlayarak sadece, diyotun pratik özelliklerini anlatacağız.
En basit yarı iletken gereç, bir p-n eklem diyotudur. Gerilim-akım bağıntısı için
gerekli formüller katıhal fiziğinde ayrıntıları ile açıklanmış ve türetilmiştir. MaxwellBoltzman dağılımından I = I (V) fonksiyonu için,
   0 (e
eV
kT
 1)
1
sonucuna ulaşılır. Burada I0 kullanılan diyotun özel bir sabitidir ve en büyük V gerilimi
için oluşan ters akım olarak tanımlanır. e; elektronun yükü, V; uygulanan gerilim, k;
Boltzman sabiti ve T; sıcaklığı göstermektedir. I0 , e ve k sabit olduğundan akım yalnızca
uygulanan gerilime ve sıcaklığa bağımlıdır.
İleri denetleme (Forward bias) ve ters denetleme (reverse bias) terimleri yarı
iletkenleri anlatırken sık sık kullanılır. İleri denetleme gerilimi bir p-n eklemde p’ den n
bölgesine doğru akan iletim yönü gerilimi için, ters denetleme de bunun tersi durumu,
yani tıkama yönünde olan gerilim için kullanılır.
44
Şekil 4.7.(b) Geri denetleme gerilimi.
Diyot tıkama yönünde olduğundan, yok
denecek kadar az bir akım akıtır.
Şekil 4.7.(a) İleri denetleme gerilimi.
Akım diyodun iletim yönünde fazladır.
Bundan sonra, diyot için devre sembolünü kullanacağız. Devre sembolü Şekil 4.8
de gösterilmiştir.
Şekil 4.8
Semboldeki ok yönü ileri denetleme geriliminde, akım yönünü gösterir. Yani
kolay akım yönü ok yönüdür.
İleri Denetleme Volt-Amper Karakteristiği
Elektronik elemanlarda, elemanın kimliğini, ilgili değişkenlere göre çizilen
karakteristik eğriler tayin eder. Diyot için gerilim, akım, sıcaklık ve cam kılıflı diyotlar
için ışık başlıca değişkenlerdir. Denklem 1 sadece tek tip (p veya n tipi) yarı iletken için
geçerli fonksiyondur. Değişim eksponansiyel (üstel) dir. Fakat, iki ayrı iletken ekleminde
durum tamamen değişiktir. Bu sebepten dolayı karakteristik eğrileri deneylerle çizilir.
Bir diyotu, Şekil 4.9 deki gibi bağlayalım. Buradaki direnç, akımı sınırlamak
içindir. İleri denetleme gerilimini sıfırdan başlayarak arttıralım. Belirli bir gerilim
değerine kadar akım çok az olacaktır. Belirli gerilim, ki buna minimum ileri denetleme
gerilimi denir, silisyum için ~0.7V, germanyum için ~0.3V değerindedir. Bu değerden
sonra akım, eklemde çok az bir direnç ile karşılaşır.
Şekil 4.9
45
Geri Denetleme Volt-Amper Karakteristiği
Şimdi de diyotun yönünü değiştirelim ve gerilimi yavaş yavaş yükseltelim.
Gerilim oldukça büyüdüğü halde akım sıfıra çok yakın olacaktır. Ancak belirli ve çok
yüksek bir gerilimde diyot ters yönde iletime geçecektir. Bu tür gerilime ters denetleme
(reverse bias) gerilimi denir. Normal bir doğrultucu diyot için ileri denetleme gerilimi
(Vi) ile ters denetleme gerilimi (Vg) arasında V g » Vi şartı geçerlidir.
Şekil 4.10
Zener Diyotlar (Z-Diyotlar)
Eklemi oluşturan yarı iletkenlerin yapılışında karışım madde miktarı değiştirilerek
geri denetleme gerilimi istenen değere ayarlanabilir. Bütün diyotların tıkama yönlerinde,
eninde sonunda bir gerilimde iletim yapacaklarını biliyorduk. Zener diyot bu prensibe
dayanır; geri denetleme gerilimi ayarlı diyot demektir. Dolayısıyla kullanma alanı da
farklı olmalıdır. İletim yönünde, ileri denetleme gerilimleri yine silisyum ve germanyum
için sırasıyla 0.7V ve 0.3V tur. Geri denetleme gerilimleri birkaç volttan birkaç yüz volta
kadar değişen zener diyotlar üretilmektedir.
Şekil 4.11. Zener diyot sembolü.
Zener diyotların geri denetleme gerilimleri belli bir değerde bulunduğu için
bunlar gerilim kararlılığında (stabilizasyon) kullanılırlar.
EK BİLGİLER
Üretici firmalar, ürettikleri diyotların çeşitli karakteristiklerini de kataloglarında
toplamışlardır. Bir diyotu yada zener diyotu kullanırken bütün karakteristiklerinin çok iyi
bilinmesi gerekir. Örnek olarak, kod numarası 1N4148 olan ve yüksek frekans
46
sinyallerinin doğrultulmasında kullanılan silisyum diyotu ele alalım. Teknik katalog
bilgileri şunlardır:
Tıkama yönü gerilimi (reverse bias)
: Max. 75V
Ortalama iletim yönü akımı
: 75mA (max. 225mA)
10mA akarken uçlarındaki gerilim
: 1V
Tıkama yönü kaçak akımı (V =20V)
: 25nA
Yükselme zamanı
: 4ns
Üzerinde harcanabilecek güç (T=25C)
: 500mW
Bu verilerin anlamları şunlardır: Tıkama yönünde uygulanacak gerilim 75
Voltu, iletim yönünde akıtılacak akımın değeri 75mA yı aşmamalıdır. Eğer iletim yönü
akımı alternatif akım ise veya dalgalı ise maksimum değer 225mA den fazla
olmamalıdır. Yapım toleransı nedeniyle içlerinden 10mA akım akarken diyotun iki
ucundaki gerilim düşmesi diyottan diyota değişebilir. Fakat ortalama durumda bu değer
1Volttur. Tıkama yönünde 20V uygulandığında diyotun akıtacağı kaçak akım en fazla
25nA. Benzer bir germanyum diyotta bu kaçak akım bu değerin yaklaşık 1000 katı
değerindedir. Bu yüzden silisyum diyotlar ideale yakın diyotlardır.
Diyot uçlarına alternatif gerilim uyguladığımızı düşünelim. Gerilim pozitif
olduğunda diyot ileri denetleme altında olacağından iletim halindedir. Ama gerilim
negatif olduğu zaman, geri denetleme gerilimi uygulandığından diyot tıkama durumunda
olacaktır. Fakat bu tıkama ani değildir. Kısa bir süre daha diyot iletimde kalacak, sonra
tıkamaya geçecektir. Bu geçiş süresine yükselme zamanı (rise time) denmektedir ve bu
süre, diyotun kullanılacağı frekans bölgesini tayin eder.
Örnek olarak, 100kHz frekanslı bir radyo sinyalini ele alalım. Bu sinyalin
periyodu T 
1
100  10 3
 10 s değerindedir. 1N4148 diyotunun yükselme zamanı 4ns,
bu değer yanında küçük olduğundan, rahatlıkla kullanılabilir. Fakat bir de 1N4001 gibi
bir doğrultucu diyotu ele alalım. Bu diyotun yükselme zamanı 30s = 30000 ns
değerindedir. Yani 1N4001 diyotu 100kHz frekans değişimine duyarsızdır. Bu tip
doğrultucu diyotlar ancak 50-60 Hz şebeke frekanslarında çalıştırılabilirler. Daha yüksek
frekanslarda kullanılmaları işaretin niteliğini ve şeklini bozar.
47
Şekil 4.12. Yükselme zamanının işaret üzerine etkisi
Tabloda son olarak diyot üzerinde harcanmasına izin verilen gücün maksimum
500mW olabileceği belirtilmiştir. Önemli bir nokta, parantez içinde verilen T=25C
değeridir. 500mW güç değeri 25C çevre sıcaklığında geçerlidir. Daha yüksek
sıcaklıklarda diyot soğuyamayacaktır ve sıcaklık ta karakteristiği değiştireceğinden,
harcanan güç daha düşük tutulmalıdır.
Şimdi çevre sıcaklığının T=25C olduğunu varsayarak 500mW değerinin ne
V2
olduğuna bakalım. Güç bağıntısının W  VI 
 I 2 R olduğunu biliyoruz. Bu
R
durumda Şekil 4.13 deki devreyi ele alalım.
Şekil 4.13
Devreye uygulanan gerilim V olduğunda devreden I kadar akım geçeceğinden,
V  RI  Vi
olacaktır. Vi diyotun ileri denetleme durumunda uçlarında oluşacak
gerilimdir. (Silisyum için 0.7V, germanyum için 0.3V). Bu durumda devrede harcanan
güç W  RI 2  Vi I olacaktır. Sadece diyot üzerinde harcanan gücü, yani Wd  Vi I
eşitliğini alırsak, maksimum güç tüketim durumunda
500mW  0.5W  (0.7V ) I
I
0.5W
 0.7 A  700mA
0.7V
olmalıdır. Daha yüksek akımlar diyotun sıhhati bakımından tehlikelidir.
a) Kırpıcı devreler: Diyotlar güç kaynaklarından başka yerlerde de kullanılırlar. En
büyük uygulamaları kare dalga pulsları ile çalışmak için düzenlenen devrelerdir.
48
Diyotların doğrultma belirtkenleri sinüs dalga işaretleri ile görev yapan devrelerde
kullanılır. Şekil 4.14 de görüldüğü gibi AC kaynağa paralel olarak bağlanan iki diyottan
oluşan diyot kırpıcı devreyi göz önüne alalım.
Şekil 4.14 : Diyot kırpıcı devre
V1 ve V2 , her biri diyotu ters öngerilimde besler. Giriş gerilimi işareti V1 den
büyük olur olmaz D1 diyotu iletir ve seri R direnci üzerinden gerilim düşmesine neden
olur. Benzer biçimde giriş gerilimi V2 den negatif olduğu zamanlar D2 diyotu iletir.
Böylece çıkış dalga biçimi, ters öngerilimler olan V1 ve V2 ile bu gerilim değerine
kırpılmış ve sınırlandırılmış olur. Kırpma işlemi seri direnç yük empedansından çok daha
büyük olduğu zaman etkindir.
Şekil 4.15. Diyot kırpıcının çıkış dalga biçiminde maksimum genlikler önbesleme
gerilim değerlerine sınırlandırılmıştır
Şekil 4.14, Şekil 4.15 de de görüldüğü gibi bir sinüs dalga üretecinden verilen
dalgaları çıkışta kare dalgaya dönüştürebilir. Eğer V1=V2 ise ve giriş işaretinin genliği
önbesleme geriliminden oldukça yüksek ise çıkıştaki dalga biçimi bir kare dalgadır. Eğer
V2=0 ise çıkış hiçbir zaman negatife kaymaz ve dalga biçimi pozitif olarak devam eden
bir kare pulsları treni olur. Kırpma işlemi girişteki herhangi bir dalga biçimi için yürür ve
ters önbesleme gerilimleri V1 ve V2 değiştirilerek ayarlanabilir.
Kırpıcı devreler;
1-Giriş gerilimlerini, önbesleme geriliminin ayarlandığı güvenilir gerilim
değerlerine sınırlandırdığı için koruyucu devre olarak kullanılır.
49
2- Radyo alıcı devrelerinde sınırlandırıcılar çoğu kez kuvvetli gürültü pulslarının
genliklerini istenilen işaretin büyüklüğünün mertebesine sınırlayarak bu pulsların
etkilerini azaltmak için kullanılırlar.
3- İşaretin dalga biçiminin ani genliği önbesleme gerilimlerinden küçük kaldığı
sürece işaret bozulmadan yayılması için kullanılır
b) Kıskaç devreleri: Bir diyot kıskaç devresi Şekil 4.16 de görüldüğü gibidir.
Şekil 4.16. Diyot kıskaç devresi
Önce önbesleme gerilimi V nin sıfıra eşit olarak ayarlandığı durumu dikkate
alalım. Diyot her bir negatif devrinde iletir ve böylece kondansatörü giriş işaretinin
negatif tepe değerine eşit bir gerilimle yükler. Eğer yük akımı sıfırsa kondansatör yükünü
pozitif yarı devir de korur. Çünkü bu durumda diyot gerilimi ters yöndedir. Öyle ise çıkış
gerilimi VÇ=Vg+VT dir. Burada VT giriş geriliminin negatif tepe değeridir. Önceki
denkleme göre çıkış işaretinin dalga biçimi giriş işaretini yineler yalnız işaret
kondansatör üzerindeki DC gerilimine eşit bir miktarda kaydırılır. Sinüssel bir girişe
karşılık gelen çıkış dalga biçimi Şekil 4.17 de gösterilmiştir. Şekilden görülen şudur,
sinüs dalganın negatif tepelerini sıfır gerilim değerine kıskaçlar. Bu her zaman böyledir
ve giriş geriliminin genliğinden de bağımsızdır.
Şekil 4.17. Şekil 4.16 daki diyot kıskaç devresinde V=0 olduğu zaman çıkış dalga
biçiminin negatif tepe değeri sıfıra kıskaçlaşmıştır.
Eğer Şekil 4.16 da önbesleme gerilimi, V, sıfırdan başka bir değere ayarlanırsa
kondansatör VT+V 'ye eşit bir gerilimle yüklenir. Bundan ötürü negatif tepeler V
gerilimine kıskaçlanır. Aynı biçimde önbesleme -V olduğunda negatif tepeler bu gerilime
50
kıskaçlanır. Diyotun kutupları ters çevrildiğinde giriş dalgasının pozitif tepeleri
önbesleme gerilimine eşit bir gerilime kıskaçlanmış olur
Diyot kıskaçlar, devrelerde belirli noktalarda gerilimlerin tepe değerlerinin sabit
olmasının gerekli olduğu yerlerde kullanılır.
EK BİLGİLER
Buraya kadar incelediğimiz doğrultucu diyotlar ve zener diyotları dışında pek çok
uygulamalar için değişik diyotlar üretilmektedir. Gerekli bilgiler çeşitli kaynaklardan
sağlanabileceğinden burada sadece bu diyotların neler olduğunu kısaca gözden geçirelim:
- Şebeke geriliminin doğrultulması için doğrultucu diyotları.
- Besleme gerilimlerinin kararlılığı için zener diyotları.
- Yüksek frekans, küçük genlikli sinyallerin doğrultulması için germanyum
diyotları.
- Çeşitli işaretlerin seçimi için anahtarlama diyotları.
- Dijital tekniğinde mantık(Logic) devrelerinin yapımında kullanılan diyotlar.
- Işıklı gösterim için LED (ışık yayan diyot-Light Emitting Diode) diyotlar.
- Gerilime göre sığası değişen ve radyo- TV alıcılarda kullanılan kapasitif
diyotlar.
- Basit sinyal üreteçleri olarak tünel diyotlar.
- Mikrodalga uygulamaları için Scottki (Esaki) diyotları.
- Yüksek frekanslarda ayarlı direnç olarak PIN diyotları.
DENEYLER
NOT: Diyot üzerindeki ok yönü ( n tarafı veya katot) ileri denetleme akım yönünü
gösterir.
A-)
1 - Aşağıdaki devreyi kurunuz. (Direnç akımı sınırlamak içindir.)
51
2 - Güç kaynağını 4 volta ayarlayınız. Reostayla 0 volt gerilimden başlayarak, diyot
uçlarındaki gerilimi bir miktar (~0.1 V) arttırınız. Ampermetreden geçen akımı
okuyunuz. Bundan sonra her bir 100mV gerilim artışı için ampermetreden geçen akımı
kaydediniz. Reostayı bu şekilde sonuna kadar getiriniz. Sonuçları aşağıdaki tabloya girin.
3 - Diyot uçlarındaki gerilim 0.4V iken diyotu hafifçe ısıtınız ve ölçü aletlerindeki
değişmeyi gözleyiniz. Ne oldu?
4 - Kaydettiğiniz V ve I değerlerini bir grafiğe aktarınız.
5 - Diyotun yönünü ters çevirerek bu sefer güç kaynağının en yüksek geriliminde, V ve I
değerlerini alınız.
6 - Aynı deneyleri, AA119 ve 9.1V (Zener) diyotları için tekrarlayınız. Grafikleri çiziniz.
7 - Avometreyi x10direnç konumuna alarak (direnç ölçü konumuna), her üç diyotun her
iki yönünden direnci ölçünüz. Gözlemlerinizi belirtiniz.
B-) a) Diyot kırpıcı devresi
1- Şekil 4.14 deki devreyi kurunuz.
2- V1 ve V2 kaynaklarını 2 Volta ayarlayınız.
3- Sinyal jeneratöründen girişe 1kHz, 6VTT değerlerine sahip sinüs sinyali
uygulayınız.
4- Osiloskoptan girişe göre çıkışı ölçekli olarak çiziniz.
5- Sinyal jeneratöründen girişe 1kHz, 15VTT değerlerine sahip sinüs sinyali
uygulayınız ve 4. maddeyi tekrar uygulayınız .
6- V1 = 0 ve V2 = 2V yaparak 3. ve 5. maddeyi tekrar yapınız.
7- Elde etmiş olduğunuz sonuçları yorumlayınız.
b) Diyot Kıskaç Devresi
1- Şekil 4.16 daki devreyi kurunuz.
2- V voltaj kaynağını 0 Volta ayarlayınız.
3- Sinyal jeneratöründen girişe 1kHz, 6VTT değerlerine sahip sinüs sinyali
uygulayınız.
4- Osiloskoptan girişe göre çıkışı ölçekli olarak çiziniz.
5- V= 1, 2, 4 volt yaparak 3. ve 4. maddeleri tekrar yapınız.
52
6- Elde etmiş olduğunuz sonuçları yorumlayınız.
SORULAR
1 - Bir diyot hangi şart altında iletime geçer? Deneye dayanarak cevaplandırınız.
2 - 1N4001 diyotu için ileri denetleme gerilimi nedir?
3 - Daha önce öğrendiklerinize ve ileri denetleme gerilimlerine bakarak Diyotların
hangi yarı - iletkenden yapıldığını söyleyiniz.
4 - 9.1 V zener diyotun geri denetleme gerilimi nedir?
5 - Çizdiğiniz Volt-Amper karakteristiklerinin hangi bölgeleri doğrusaldır?
6 - Doğrusal ve doğrusal olmayan bölgelerde direnç hakkında ne söyleyebilirsiniz?
7 - Tanımadığınız ve üzeri silinmiş bir diyotun anot ve katodunu nasıl bulabilirsiniz?
8 - Deney a ve b deki devre şekillerinin çıkış sinyallerini teorik olarak hesaplayınız.
9 - Kıskaç ve kırpıcı devreler nerelerde kullanılır?
10- Kıskaç ve kırpıcı devreler arasındaki farklar nelerdir?
11- Kıskaç devresinin çıkış uçlarına daha büyük değerde bir yük direnci bağlanırsa
sizce devreye ne faydası olabilir?
12- Kırpma işlemi ne zaman daha etkindir? Niçin?
53
Deney No
: E5
Deneyin Adı
: Yarım Dalga-Tam Dalga Doğrultucular, Köprü
Doğrultucular, Filtreleme
Deneyin amacı
::
1-Yarım dalga doğrultucuların çıkış dalga şekillerinin gözlenmesi, ölçülmesi.
2-Tam dalga doğrultucuların çıkış dalga şekillerinin gözlenmesi, ölçülmesi.
3-Köprü doğrultucuların çıkış dalga şekillerinin gözlenmesi, ölçülmesi.
4-Çıkış dalga şekillerinin kondansatör yoluyla filtrelenmesi,dalgalanmanın
azaltılması.
Ön Bilgi
:
Bir önceki deneyimizde diyotların özelliklerini öğrenmiştik. Bu deneyimizde en
yaygın diyot uygulaması olan doğrultma devrelerini inceleyeceğiz.
Şekil 1' deki alternatif gerilimi ele alalım. Normal halde, gerilimin değeri pozitif
ve negatif değerler arasında sürekli değişecektir. Eğer devreye bir doğrultucu diyot
koymuşsak, gerilim pozitifken, diyot ileri denetleme gerilimi etkisinde iletim yapacak ,
yani akım geçirecek gerilim negatifken, diyot geri denetleme gerilimi etkisinde iletim
yapmayacaktır. Bu durumda, gözlenen gerilim sadece pozitif alteransları olan bir şekle
girer.
(a)
(b)
Şekil 5.1.a)Normal bir alternatif gerilimin gerilim-zaman grafiği.
b)Devreye iletim yönünde doğrultucu takıldığında negatif alteranslar kesilerek
sadece pozitif alteranslar iletilir.
Evlerimizde, işyerlerimizde bulunan şebeke gerilimi 50Hz frekanslı alternatif
gerilimdir. Bunun yanında hayatımıza girmiş pek çok elektronik cihaz(radyo,TV,v.s.)
doğru gerilimle çalışan cihazlardır. Bu cihazlar için teknik bakımdan en ideal güç
54
kaynakları piller ya da akümülatörlerdir. Fakat bunların pahalı olması, fazla güç için ağır
olmaları ve masrafın artması, şebeke gerilimiyle çalışan ve bizim adaptör dediğimiz güç
kaynağının tercih edilmesinin başlıca sebebidir.
Diyotların tek yönlü (belirli bir gerilim aralığında) olmaları, ilk uygulamasını
alternatif gerilimlerin doğrultulmasında bulmuştur. Yani, ilk önce alternatif gerilimin
sadece pozitif kısmını alarak doğru gerilim güç kaynağı yapımına başlanır.
Doğrultucu Elemanlar
Silisyum doğrultucular (diyotlar), belirli miktarda yabancı maddenin silisyum
kristalleriyle karıştırılması ile elde edilir. Yapılan doğrultucular içinde ideale en yakın
doğrultucudur. Selenyum, germanyum, bakır-oksit doğrultucuların yanında silisyum
doğrultucular oldukça iyi sonuçlar verirler. Yüksek sıcaklıkta (T=175C) çalışabilirler.
Geri denetleme (reserve bias) gerilimleri yüksek, geri kaçak akımı çok azdır ve iletim
akımı istenen miktarda olabilir.
İdeal bir doğrultucu, iletim yönünde sıfır direnç, tıkama yönünde sonsuz direnç
gösteren bir elemandır. Bu ideal doğrultucuya, üretilenler içinde en yakın olanlar
silisyum doğrultuculardır. Piyasada, fiyatı artmakla birlikte, birkaç yüz miliamperden,
birkaç bin ampere kadar akım iletebilen doğrultucular mevcuttur.
Doğrultucuların (genelde bütün diyotların) devrede gösterdikleri direnç değişken
bir dirençtir. Yani direnç, diyot uçlarındaki gerilime ve içinden geçen akıma bağlıdır. Bu
durumda bir diyotun devre içindeki direnci bulunmak isteniyorsa, gerilim ve akım
bilinmelidir. Bir diyotun direnci, dc veya statik direnç ve ac veya dinamik direnç
olmak üzere iki çeşittir. Diyotun, belirli bir çalışma noktasındaki direncine dc veya
statik direnci denir. Şu şekilde hesaplanır;
Rdc 
VD
ohm
ID
Örneğin, iletim durumunda, 1 amper akım akıtan bir diyot için direnç,
Rd c 
0.7V
 0.7
1A
olur.
Aynı diyot 100mA akıttığı zaman direnci,
Rd c 
0.7V
 7
100mA
olur.
55
Geri denetleme durumunda direnç, eğer denetleme gerilimi 10V ve kaçak akım
10A ise,
Rd c 
10
6
6  10   1 M
10  10
olur.
Doğrultucuların bir diğer özelliği de karakteristiklerinin çevre sıcaklığıyla
değişmesidir. Bunun yanında, fazla sıcaklıklarda doğrultucu yarı-iletkenlik özelliğini
tamamıyla kaybeder. Silisyum için bu sıcaklık 175C dir. Sıcaklık daha fazla
olmamalıdır. Bu yüzden yüksek akımda çalıştırılacak doğrultucular, akıma dayanıklı
olmalı, gerekirse soğutucu üzerine takılmalıdır. Kataloglardan (Deney 4’e bakınız), diyot
üzerinde harcanabilecek maksimum güç verilmiştir. Harcanan güç bu değerin altıdaysa
sorun yoktur. Eğer bu değerin üstüne çıkarsa, eklem sıcaklığı da artacağından özellik
kaybolur. Bunu önlemek için, o devreden geçen akıma ve bu akımda çalışacak diyotun
harcayacağı güce göre doğrultucu seçilmelidir.
Elimizde yüksek akıma dayanıklı diyot yoksa ve devrenizden yüksek akım
geçiyorsa, yeteri kadar küçük akım değerli diyotu paralel bağlayabilirsiniz. Aynı şekilde
ters denetleme gerilimi yüksek olan devreler için bir kaç doğrultucu seri bağlanarak ters
denetleme gerilimini arttırılabilir.
Şekil 5.2. Paralel ve seri bağlanmış doğrultucular.
Tam Dalga Doğrultucu
Tepeden-tepeye (dolayısıyla etkin) değerleri olan ve bir uçları ortak iki alternatif
gerilim düşünelim. (Böyle bir gerilimi üç uçlu simetrik transformatörlerden
sağlayabiliriz.) Orta uca göre ölçüldüğünde, iki gerilimin 180 faz farkıyla salındıklarını
görürüz.
56
Şekil 3 a) 180 faz farkıyla salınan iki alternatif gerilim.
b) Bu gerilimlerin her birinin aynı yönde doğrultulmuş şekli.
Bu iki gerilim ucuna aynı yönde iki doğrultucu bağlayalım. Her iki gerilim, yarım
dalgada olduğu gibi doğrultulacaktır. Doğrultulan bu dalgaların toplamı, ardı ardına
aralıksız devam eden pozitif alteranslar olacaktır.
Şekil 5.4. Zıt fazlı iki ayrı gerilimin doğrultulduktan sonraki toplamları.
Köprü Doğrultucular
Elimizde her zaman simetrik çıkışlı, üç uçlu transformatör bulunmayabilir. Daha
sonra göreceğimiz filtreleme işleminde, tam dalga doğrultulmuş gerilimlerin, yarım dalga
doğrultulmuşlara göre bazı üstünlükleri vardır. Tam dalga doğrultulmuş gerilimler her
zaman tercih edilir.
İki
çıkışlı
alternatif
gerilim
kaynaklarının
tam
dalga
doğrultulması,
doğrultucuların köprü bağlanması yoluyla her zaman mümkündür. Şekil 5.5' deki devreyi
57
göz önüne alalım. Salınım C noktasında pozitif alteranstayken D1 iletimde olacaktır.
Aynı alteransta transformatörün diğer ucu, negatif alteransta olduğundan D3 diyotu da
iletimde olacaktır. D2 ve D4 bu anda ters denetlemede olduğundan tıkamada olacaklardır.
Benzer fakat ters durum, salınım negatif alteransa geçtiğinde olacaktır. D2 ve D4 iletimde,
D1 ve D3 tıkamada (kesilimde) olduğundan ikinci bir pozitif yarım dalga E çıkışında
belirecektir. Dolayısıyla, köprünün E çıkışında tam dalga şeklinde doğrultulmuş bir
gerilim gözlenecektir.
Şekil 5.5. Köprü doğrultucu şeması.
Filtreleme
Eğer, elektronik cihazlar, doğrultucudan çıkan şekliyle bir gerilim uygularsak
hiçte iyi bir netice alamayız. Uygulayacağımız gerilim 0 ve Vmax arasında değişen bir
gerilimdir. Kısacası böyle bir gerilimi kullanamayız. Kullandığımız gerilim, pil yada
bataryaların gerilimi gibi düzgün ve ideale yakın olmalıdır.
Şekil 5.6. Bir doğrultucudan çıkan gerilim ve bir pil geriliminin gerilim-zaman grafikleri.
Kondansatörlerin, bir gerilim altında nasıl davrandıklarını biliyoruz. Bir
kondansatör, önce; uçlarına uygulanan gerilim değerine ulaşıncaya kadar yüklenecektir.
Gerilim uçlarından ayrıldığında kondansatör yüklü kalır. Fakat irtibatı kesmeden gerilim
değerini azaltırsak, kondansatör, yükünü devrenin diğer kısmına vererek gerilim değerini
eşitlemeye çalışır.
58
Şekil 5.7. Tek bir alteransın kondansatör uçlarına uygulanması ve kondansatör uçlarında
meydana gelen değişmiş gerilim.
Şimdi, daha önce, yarım yada tam dalga olarak doğrulttuğumuz gerilimi
kondansatöre bağlayalım. Gerilim her tepe değerine ulaştığında kondansatör yüklenecek,
gerilim düşüşlerinde kondansatör bu yükünü boşaltarak bu düşmeyi azaltacaktır.
Dolayısıyla gerilim doğru gerilime yaklaşacaktır.
Şekil 5.8.
Kondansatörlerin bu özelliklerini öğrendikten sonra, şimdi kısaca, yarım ve tam
dalga şeklinde doğrultulmuş gerilimlerde işlenmesine bakalım.
Kondansatörün dolup boşalması zamana bağlıdır ve üstel bir şekildedir. Dolması
ve boşalması için belirli sürelerin geçmesi gerekmektedir. Eğer biz bu süreleri mümkün
olduğunca azaltırsak gerilimin minimum ve maksimum değerleri arasındaki fark ta
azalacaktır. Dolayısıyla ideale yaklaşılacaktır. Bu süre, tam dalga olarak doğrultulmuş bir
gerilimden yarım dalgaya göre kısadır. Öyleyse elde edilen gerilim de daha düzgün
olacaktır.
59
Herhangi bir doğru gerilimde, gerilimin değerinde olan küçük değişmelere Ripple
(dalgalanma ) denmektedir. İdeal doğru gerilimde dalgalanma hiç olmaz. Fakat yukarda
elde edilen yollarla bu dalgalanma önlenemez. Fakat en aza indirilebilir.
Dalgalanmayı önleme yollarından birisi, tam dalga doğrultucu kullanmaktır.
Diğeri ise kondansatör değerinin olabildiğince büyük seçilmesi ile olur. Ancak fazla
büyük kondansatör, doğrultucuların sıhhati bakımından tehlikelidir. Dolma esnasında ani
ve yüksek akım çekeceğinden, doğrultucular yüksek akıma dayanıklı olmalıdır. En uygun
olanı, üretici kataloğunda doğrultucu ile kullanılabilecek maksimum değerdeki
kondansatördür. (Örneğin 1N4001 ile kullanılabilecek maksimum değer 2200 F tır.)
Bir filtreleme işleminde, dalgalanma miktarı; Vd  Vmax  Vmin ifadesi ile verilir.
Vmax değeri, filtreleme işleminden sonra gözlenen maksimum gerilim değeridir ve bu
değer doğrultucuya uygulanan alternatif gerilimin ‘tepe’ değeridir. Vmin değeri ise
kondansatör değerine ve uygulanan gerilim frekansına bağlıdır.
EK BİLGİLER
1- Düşük Gerilim Transformatörleri: Adaptör ve güç kaynağı yapımında, çoğu
elektronik cihazlar için fazla büyük olan şehir şebeke geriliminin değerini düşürmek
gerekir. Her ne kadar bu gerilim doğrultulup değeri bazı düzeneklerle düşürülebilirse de
hem masraf hem kayıplar hem de tehlikesi artar. En uygun gerilim düşürme yolu
transformatör kullanmaktır. (kısaca trafo diye bilinmektedir) Piyasada özel olarak
sarılmış ve çeşitli çıkış gerilimleri verebilecek değişik güçte transformatörler bulunabilir.
Hepsinin giriş gerilimi 110 veya 220V AC dir. Çıkış gerilimleri ve güçleri değişiktir.
(Örneğin 3V, 4.5V, 9V, 12V v.s. ) Transformatörler hem ucuzdur hem de kayıpları
minimum yapar.
NOT: Transformatör gerilim değerlerinin ETKİN değer olduğuna dikkat ediniz.
Sinüzoidal gerilimler için tepe gerilimi ile etkin gerilim arasında,
Vetkin 
Vtepe
2
bağıntısı vardır.
2- Dalgalanmayı Azaltmak İçin Ek Düzenekler: Tek bir kondansatörle
filtrelenmiş gerilimlerin dalgalanması fazla olabilir. Bunu azaltmanın çeşitli yolları
vardır. Bunlardan ikisini şimdilik burada anlatacağız. Yollardan birisi; zincirleme RC tipi
filtreler ( filtre) koymaktır. Her bir filtre, bir önceki filtreden çıkan dalgalanmayı belirli
60
oranlarda azaltır. Pek tabidir ki bir kaç filtreden sonra konan filtrelerin etkisi
önemsenmeyecek kadar az olacaktır.
Şekil 5.9. Zincirleme RC Tipi (  Tipi ) Filtre.
İkinci yol zincirleme şok bobinli  tipi filtredir. Dalgalanma frekansından daha
düşük
frekanslarla
duyarlı
sarılmış
bobinler,
dalgalanma
frekansına
duyarsız
olacaklarından, dalgalanmayı büyük ölçüde azaltacaklardır. Ancak, böyle sarılmış
bobinlerin hacimleri de oldukça büyük olduğundan çok özel amaçlı besleme devrelerinde
kullanılırlar. Örneğin; max. 25Hz frekansa duyarlı bir bobine 50Hz uyguladığınızda
bobin bunu hissedemeyeceğinden çıkışında doğruya yakın bir gerilim verir.
NOT: Bobinlerin dinamik dirençleri
XL=iWL dir(i kompleks sayıdır). W
büyüyünce dinamik direnç te büyür.
Şekil 5.10. Tek bir  tipi şok bobinli filtre. İstenirse daha fazla halka eklenebilir.
DENEYLER
Araçlar:
1-Doğrultucular: 4 adet 1N4001, Transformatör: 1 adet 2x12V,
2- Kondansatörler: 100F, 1000F(63V), Osiloskop, Bağlantı Kabloları, Reosta,
3-Dirençler: 5.6 k, 560 10W, 100 5W
A - Yarım Dalga Doğrultucu
1- Aşağıda Şekil 5.11'deki devreyi kurunuz.
61
Şekil 5.11. Yarım dalga doğrultucu devresi.
2- Osiloskobun VOLTS/DIV anahtarını 2V ve SEC/DIV anahtarını 5 veya 2ms
konumlarına alarak çalıştırınız.
3- Devreye transformatörlerden gerilim uygulayarak, önce transformatör çıkışını (AD arası), sonra da doğrultucu çıkışını (B-D uçları arası) osiloskoba bağlayarak
gözlediğiniz işaretlerin tepe değerlerini ölçünüz. Etkin değerleri hesaplayınız.
4- B-D uçlarına önce 100F, sonra 1000F, kondansatörleri bağlayarak dalgadaki
değişimi gözleyiniz. Nasıl bir gerilim gördünüz? Her iki kondansatör için Vmax ve Vmin
değerlerini ölçerek dalgalanma değerlerini hesaplayınız. İki kondansatör için bu değerleri
karşılaştırınız.
Not: Gözlediğiniz bütün dalga şekillerini çiziniz.
Not: Kondansatörün ( + ) ve (- ) kutuplarına dikkat ediniz.
B - Tam Dalga Doğrultucuları:
1- Aşağıda Şekil 5.12' deki devreyi kurunuz.
Şekil 5.12. Tam Dalga Doğrultucu Şeması.
2- Önce A-D sonra B-D arasındaki gerilimleri osiloskopta gözleyiniz. Tepe
değerlerini ve etkin değerleri hesaplayınız.
3- B-D arasına 100F ve 1000F kondansatörleri sırasıyla takarak dalgadaki
değişmeyi gözleyiniz. Dalgalanma değerlerini hesaplayarak karşılaştırınız.
NOT: Dalga şekilleri çizilecektir.
62
C- Köprü Doğrultucular:
1- Aşağıda Şekil 5.13'deki devreyi kurunuz.
Şekil 5.13. Köprü Doğrultucu Şeması.
2- Sırasıyla A-G ve B-G arasındaki gerilimleri osiloskopta gözleyiniz. Sonra F-G
arasındaki gerilimi gözleyiniz.
3- Tekrar 100F ve 1000F kondansatörleri takarak dalgalanmayı hesaplayınız.
Şekilleri çiziniz.
4- Çıkış uçlarına reostayı bağlayınız. Direnci arttırdığınızda ve azalttığınızda
dalgalanma nasıl değişiyor?
SORULAR
1- Tepeden-tepeye değeri 25.5V olan bir sinüs gerilimin etkin değeri ne olur?
2- Doğrultma teriminden ne anlıyorsunuz?
3- Yarım ve tam dalga doğrultmada frekans nasıl değişiyor?
4- Küçük değerli kondansatör mü, yoksa büyük değerli kondansatör mü daha iyi filtre
yapar? Kondansatör değerinde bir alt ve üst sınır var mıdır?
5- Dalgalanma ne demektir? Kısaca açıklayınız.
6- Doğrultucudan fazla akım çekildiğinde dalgalanma artıyor mu, azalıyor mu? Sebebi
nedir?
7- Bir diyotun AC veya Dinamik direnci nedir? Nasıl hesaplanır?
63
Deney No
: E6
Deneyin Adı
: Transistörler ve Karakteristikleri
Deneyin Amacı
::
1-Transistörlerin öğrenilmesi,
2-Transistör denetlemesi (BİAS),
3-Transistör üzerindeki akımların öğrenilmesi,
4-Transistörlerin karakteristik eğrilerinin çizilmesi,
5-Transistörlerin akım kazancının bulunması.
Ön Bilgi
:
Bir transistör p ve n tipi yarı iletkenlerin ya p-n-p ya da n-p-n şeklinde yan yana
eklenmesiyle oluşmaktadır (Şekil 6.l). Yan yana duran p-n eklemleri birer diyotu
oluşturur. Ancak üçlü dizi diyottan farklı bir özellik gösterir.
Şekil 6.1 a) Bir pnp transistörün yapısı ve devre sembolü,
b) Bir npn transistörün yapısı ve devre sembolü.
Ok işaretinin yönü transistörün iletim yönünü
gösterir. (C; kollektör veya toplayıcı,
E; emitör veya salıcı, B; baz veya tabandır.)
Transistörlerin çalışma prensibini anlayabilmek için basit bir örnek ele alalım.
Şekil 6.2 deki düzenekte bir pnp transistör kullanılmıştır. E-B arasına, p ucuna pozitif
kutup gelecek biçimde bir gerilim uygulayalım. p-n eklemi bir diyot gibi iletim
yapacaktır. Eğer bu gerilimin yönünü ters çevirirsek p-n eklemi tıkama (kesilim)
yönünde olduğundan hiçbir akım geçmeyecektir. Benzer şekilde, gerilimi C-B arasına
uygularsak bir yönde iletim yapacak, diğer yönde tıkamada (kesilimde) olacaktır.
64
Şekil 6.2
Şimdi de Şekil 6.3 de gösterildiği gibi C-E arasına bir gerilim uygulayalım ve B
açıkta olsun. C-B arasındaki pn eklemi ters denetleme altında bulunduğundan tıkamada,
B-E arasındaki np eklemi ileri denetlemede olduğundan iletimde olacaktır. Fakat C-B
arasındaki tıkamadan (kesilimden) dolayı akım akmayacaktır.
Şekil 6.3 B ucu A noktasına dokunmadığı sürece transistör büyük bir direnç gibi
davranır.
B ucunu A noktasına irtibatlayalım. E-B arasında bir akım oluşacaktır. Bu akım B
bölgesine (-) deliklerin dolmasına sebep olacaktır. Aynı anda B-C arası ters
denetlemededir. C bölgesi içindeki (+) delikler ters yönde zorlanmaktadır. B bölgesinde
biriken fazla (+) delik böyle bir denetleme altında C bölgesine atlayacak, yani E-C
arasında bir akım oluşacaktır. Bir transistörde E-C arasında bir akımın oluşabilmesi için
B bölgesine akım akması gerekmektedir. Dolayısıyla transistörün akımı baz akımıyla
kontrol edilebilmektedir.
npn transistörler, iletim yönü pnp transistörlere göre ters olacak şekilde çalışırlar.
Akım akıtma yönü sürekli ok işareti yönündedir.
Transistörlerin iletim yapabilmesi için pratik bir sonuç olarak diyebiliriz ki,
a) pnp tipi transistörlerde, iletim için denetleme gerilimi C eksi, E artı olacak
şekilde uygulanır. B bölgesi C ye göre artı gerilimde olmalıdır.
65
b) npn tipi transistörlerde C artı, E eksi olacak şekilde denetleme gerilimi
uygulanır.B bölgesi C ye göre eksi gerilimdedir (Şekil 6.3).
Transistör Üzerindeki Akımlar
Transistör elektrik akımını istenen değerde iletebilen bir gereçtir. Akımın fazlası
B-C arasında akar. B ucundan gerçekte çok küçük bir akım geçmektedir. Kirchhoff akım
yasası büyük oranda geçerlidir ( ısınmadan dolayı kayıp az ise ).
Transistör üzerindeki akımlar;
 E   B  C  0
denklemine uyar (çoğu zaman IB ihmal edilebilecek kadar küçüktür ). Gerilimler ise;
VB
E
 VC  B  VC
E
ifadesiyle verilir. Diyotların VBE gerilimi iletim yapan silisyum transistör için 0.7 V,
germanyum transistörler için 0.3 V civarındadır.
Transistörlerde Akım Kontrolü
Şekil 6.4 te gösterildiği gibi bir pnp transistörü ileri denetleme altında tutalım. B
ve D arasına konan S anahtarı 1 konumundayken ampermetreden bir akım geçecek, fakat
anahtar 2 konumuna alındığı zaman hiç bir akım akmayacaktır. Hemen şu sonucu
çıkarabiliriz: E-C arasından akan akım baz akımıyla kontrol edilebilir.
Şekil 6.4
Şekil 6.4 deki devreye S anahtarı yerine bir değişken direnç takalım (Şekil 6.5).
Direncin değişmesiyle baz akımı da değişeceğinden, buna göre E-C akımı da azalıp
çoğalacaktır. Yani E-C akımının değeri belirli bir oranda baz akımına bağlıdır. Deneyde
bu durum akım kazancı adı altında daha değişik bir şekilde incelenecektir.
66
Şekil 6.5
A1 ve A2 ampermetrelerinden okunan akım değerlerinden IE , IC ve IB akımları
bulunabilir. Şöyle ki; A1; IE akımını, A2; IC akımını gösterecektir.
Kirchhoff yasasına göre, kayıp olmadığını varsayarsak IB akımı da;
 B   E  C
olacaktır.
Karakteristik Eğrileri
Elektronik devre elemanları, çeşitli elektriksel karakteristik eğrileri ile
tanımlanırlar. Karakteristikler bir elamanın kimlik kartıdır. Bu amaçla, bir transistörün
çeşitli karakteristik eğrilerinin içinde yalnızca Gerilim-Akım karakteristiğinin nasıl
çizildiğini bu deneyimizde öğreneceğiz.
Şekil 6.6 da verilen örnek grafikte eğriler demeti verilmiştir. Yatay eksen VC-E ve
düşey eksen IC değişkenleri olarak alınmıştır. Her bir eğri, belli bir baz akımında
kollektör akımının kollektör-emitör arası gerilime göre değişimini göstermektedir.
Şekil 6.6 Transistörün, değişik baz akımları için, kollektör akımının, kollektöremitör arası gerilime göre değişimi
Herhangi bir baz akımı için, uygulanan VC-E gerilimi yavaş yavaş artırılırken IC
yaklaşık doğrusal bir şekilde yükselir; belirli bir gerilimde kollektör akımı sabit bir
67
değere ulaşır. İdeal transistörlerde akım tamamıyla sabit olarak kabul edilir. Ancak
gerçek transistörlerde akım, gerilime göre az da olsa bir artış göstermektedir. (Grafikte
eğrilerin tam yatay olmadıklarına dikkat ediniz.)
Grafikten görüldüğü gibi kollektör akımının değeri, VC-E gerilimine olduğu kadar
baz akımına da bağlıdır. Sabit akım bölgesine geçiş gerilim değeri, düşük baz akımları
için az, yüksek baz akımları için yüksektir.
Transistörlerde, kollektör akımı baz akımına bağlıdır. Transistörün uygun
denetleme (bias) altında iletim yapabilmesi için bazdan az bir akım verilmesi gerekir.
Karakteristiklerden de görüldüğü gibi, kollektör akımı büyük ölçüde baz akımıyla
kontrol edilmektedir. Kollektör akımının azalıp çoğalması baz akımına bağlıdır.
Transistörlerde Akım Kazancı
Bu deneyimizde, öğrenilmesi ve aşinalık amacıyla npn tipi transistörlerle
ölçümler yapacağız. İki tip transistör arasındaki fark denetleme gerilimi yönü ile akım
yönünün birbirine göre ters olmasıdır. Başka bir farkları, alternatif gerilimler (veya
akımlar) için zıt fazlı gerilimler elde edilmesidir.
Bir transistörde, kollektör akımı ile baz akımı arasında belirli bir oran vardır. Bu
oran  veya hFE olarak verilir ve transistörün doğru akım kazancı olarak isimlendirilir.
Baz akımında meydana gelecek IB değişimine karşılık kollektörde meydana gelecek IC
akım değişimi bir transistör için sabittir.
  hF E 
C
 1
B
Daha önce, transistör üzerindeki akımların, kayıp olmadığını varsayarak;
 C   E   B veya
 B   E   C
şeklinde verildiğini görmüştük. Transistörün  değerine benzer şekilde bir sabit daha
tanımlanır. Bu sabit,
 
C
E
(VCB sabit)
olarak isimlendirilir ve değeri normal transistörlerde birden küçüktür.  ve  sabitleri
arasında yukarıda verilen bağıntıları kullanarak,
 
C
C
C  E




 B  B  C 1 C  E 1 
sonucu kolayca çıkarılabilir. Benzer şekilde,
68
 

1 
ifadesi de yazılabilir.
Akım kazancını daha iyi anlayabilmek için basit bir örnek verelim. Üretici
katalogunda kazancı 40 olarak verilmiş bir transistör, çalışma bölgesi içinde, bazdan
10mA akım verildiğinde, kollektör akımı;
 C   B    10 mA  40  400 mA
olacaktır. Transistörlerin bu en önemli özelliği, onların güç yükselticisi olarak
kullanılmalarının en büyük sebebidir.
EK BİLGİLER
:
Transistörlerde Bacak Bağlantıları
Deneyimizde ayrıntılarıyla göreceğimiz gibi, transistörler hakkında gerekli teorik
bilgiler, üretici kataloglarında verilmiştir. Bu deneyimizde biz sadece bir kaç transistörün
kılıf şekil ve bacak bağlantısı üzerinde duracağız.
Üretici firmalar değişik amaçlar ve değerler için değişik transistörler
üretmektedirler. Kılıf şekilleri ve buna bağlı olarak bacak bağlantıları da değişiktir. Bir
transistörde üç tane bacak bulunur. Bu bacakların ne olduğu
kataloglarda verilir.
Aşağıda belli başlı bazı transistörlerin kılıfları ve bacak bağlantıları gösterilmiştir. Bacak
bağlantıları için transistöre alttan bakıldığına dikkat ediniz.
Şekil 6.7 Bazı transistör kılıf şekilleri ve bacak bağlantılarının alttan görünüşü. (Bacak
bağlantıları için transistöre alttan bakınız.)
Ohmmetre İle Diyot Testi
Diyotların tek yönlü ileten gereç olmaları sebebiyle, pratik olarak bir ohmmetre
ile sağlamlığı kontrol edilebilir. İletim yönünde küçük bir direnç, tıkama yönünde
69
(kesilme) oldukça büyük bir direnç gösterecektir. Bunun için aşağıdaki yolu takip
edebilirsiniz.
1-Ohmmetrenizi 1k veya daha büyük kademelere alınız. Daha küçük
konumlarda ohmmetre oldukça büyük akım vereceğinden küçük diyotları bozabilir.
2- Ohmmetrenin test uçlarını diyotun her iki yönüne de bağlayarak ölçüm yapınız.
Bir yönde küçük bir direnç ( ) diğer yönde çok büyük bir direnç okuyacaksınız.
Germanyum diyotlar için tıkama (kesilme) yönü direnci az olabilir. Çünkü bu tür
diyotlarda kaçak akım fazladır.
Eğer her iki ölçümde de direnç küçük ölçülürse veya her iki yönde de büyük
direnç ölçülürse o diyot bozuktur.
Ohmmetre İle Transistör Testi
Transistörlerin ohmmetre ile kontrolleri diyotla yapıldığı gibi yapılır.
pnp transistörlerde
1- Ohmmetrenizin kırmızı kablosunu baza tutturunuz.
2- Siyah kabloyu emitöre ve kollektöre tek tek dokundurunuz. Küçük direnç
ölçeceksiniz. Büyük olursa transistör bozuktur.
3- Siyah kabloyu baza tutturunuz. Şimdi de kırmızı kabloyla emitör ve kollektöre
tek tek dokundurunuz. Büyük direnç ölçeceksiniz. Aksi halde transistör bozuktur.
4- E ve C arasının direncini her iki yönden ölçünüz. Her iki yönde büyük direnç
çıkacaktır. Aksi halde transistör bozuktur.
npn transistör testi
1- Siyah kabloyu B ye tutturunuz. Kırmızı kabloyu E ve C ye tek tek
dokundurunuz. Küçük direnç okumalısınız. Aksi halde transistör arızalıdır.
2- Kırmızı kabloyu B ye tutturunuz. Siyah kabloyu E ve C ye tek tek
dokundurunuz. Büyük direnç okuyacaksınız. Aksi halde direnç bozuktur.
3- E ve C arası direnci her iki yönde ölçünüz. Büyük değer çıkmalıdır. Aksi halde
transistör bozuktur.
NOT: Germanyum ve büyük güç transistörlerinde tıkama (kesilim) yönünde fazla
büyük direnç göremezsiniz, bu transistörün arızasından değil, bu tip transistörlerde kaçak
akımın fazla olmasından kaynaklanır. Fakat her durumda tıkama yönü direnci, iletim
yönüne göre çok büyük olacaktır.
Çeşitli akım, gerilim ve frekans bölgeleri için çok değişik karakteristiklere sahip
transistörler üretilmektedir. pnp ve npn tipinde hem germanyum hem de silisyum
70
transitörler, belirli standartlara uygun olarak değişik kılıf şekillerinde ve değişik
boyutlarda üretilmektedir. Her birinin karakteristikleri de ayrıdır.
Biz bu deneyimizde sadece IC─VCE karakteristiğini inceliyoruz. Bunun yanında
transistörlerin daha pek çok karakteristiği vardır. Örneğin sıcaklık-akım, frekans-akım,
frekans-kazanç eğrileri en çok bilinenlerdir.
Üreticiler belirli karakteristiğe sahip transistörleri belirli kod, isim ve numaraları
altında toplamışlardır. Piyasada Amerikan (2N...), Avrupa (AC, AF, BC, BD, MJ, BF) ve
Japon (2S, SB ) standartlarında olmak üzere üç ayrı standartta transistör bulunmaktadır.
Fakat her üç standart birbirine uygundur. Yine piyasada bulunan transistör kataloglarında
her üç standardın birbirlerine göre karşılıklarını bulmak mümkündür.
Transistörlerin teknik özelliklerini ya onu deneyle; ki bu tehlikelidir ya da üretici
kataloglarından öğrenilebilir. Kataloglar, transistörler hakkında gerekli tüm bilgileri
içerirler.
Bir katalogda bulunan bilgilere bir örnek vermeden önce, transistörün çeşitli
elektriksel değerlerini belirten sembolleri listeleyelim:
Sembol
Tanımı
Sembol
Tanımı
IC
Kollektör Akımı
VEB
Emitör baz arası gerilim
IE
Emitör akımı
VCC
Kollektör besleme (denetleme) gerilimi
IB
Baz akımı
VEE
Emitör besleme (denetleme) gerilimi
VC
Kollektör Gerilimi
VBB
Baz besleme (denetleme) gerilimi
VE
Emitör gerilimi
VCE
Kollektör-Emitör gerilimi
VB
Baz gerilimi
VCB
Kollektör baz gerilimi
ICB
Kollektör-baz gerilimi
NOT: Bazı kataloglarda V yerine U da kullanılabilir.
Şimdi, bir katalogda bulunan başlıca bilgileri 2N4074 transistörü örneği üzerinde
inceleyebiliriz.
71
VCE (Collettor-Emitter Voltage):
VBE = -1 Volt iken
max. 40 V
Baz açıkken (Base open)
max. 40 V
VEB (Emitter to Base Voltage)
max. 8 V
IC (Collettor Current)
Nom. 300 mA
IE (Emitter Current
Nom. -300 mA
Transistör üzerindeki güç kaybı
(Transistör dissipation):
TC =75 ye kadar
2W
TA = 25 C ye kadar (T çevre sıcaklığıdır.)
0.2 W
Çalışma sıcaklığı aralığı (Eklem)
-65, 175 C
(Temperature range, operating, junction))
Depo sıcaklığı (Storage temp.)
-65, 175 C
Max. 10 saniye için lehimleme sıcaklığı
220 C
(Lead soldering temp.)
Bu bilgilerin yanında transistörün yaklaşık akım kazancı da bir gerilim ve akım
değeri için verilir. Daha ayrıntılı bilgi kataloglardaki çeşitli karakteristik eğrilerden
kolayca öğrenilebilir. Her transistör her yerde kullanılmaz. Kullanılacak yere göre
transistör seçimi kataloglardan yapılmalıdır.
Transistör Çeşitleri
Şimdiye kadar öğrendiğimiz germanyum ve silisyumdan yapılan iki tip npn, pnp
transistörlerinden başka transistörler de üretilmektedir. Yarı iletken teknolojisinin
gelişmesiyle, çeşitli yarı iletkenlerden, değişik uygulamalar için öğrendiğimiz silisyum
ve germanyum transistörlerinden farklı karakteristiklere sahip çeşitli transistörler
mevcuttur. Belli başlı transistör çeşitleri şunlardır.
1- Si veya Ge yarı iletkenlerden yapılan pnp veya npn
2- Alan etkili transistörler (p veya n kanal ) Field Effect Transistörs (FET)
3- MOS-FET (Metal Oksite Semiconductor-FET) Metal oksit yarı iletken FET, p veya
n kanal ).
4-. Işığa duyarlı foto transistörler
5- UJT (Uni Junction Transistör ) Birleşik Eklemli Transistör, p veya n kanal.
6- VMOS transistörler.
72
Amaca Göre Transistör
Her transistör her yerde kullanılmaz. Örneğin deneyde kullanacağımız BC serisi
transistörü ses frekansı bölgesi için yapılmıştır. Gücü oldukça düşüktür. Bu transistörü ne
radyo frekansı bölgesinde ne de yüksek güç taşıyan bölgelerde kullanamazsınız.
Hazırlanan devreye uygun transistörü kataloglardan seçmelisiniz.
Günümüzde üretilen transistörler belli başlı şu amaçlar için tasarlanmışlardır:
a- Mikro dalga bölgesinde çalışan transistörler
b- Çok yüksek ve yüksek frekans bandında çalışan transistörler
c- Radyo frekans bölgesinde çalışan transistörler
d- Ses frekans bölgesinde çalışan düşük güçlü transistörler
e- Ses frekans bölgesinde çalışan yüksek güçlü transistörler
f- Yüksek gerilimde çalışan transistörler
g- Yüksek akım için tasarlanmış transistörler
DENEYLER
I-A- TRANSİSTÖR DENETLEMESİ (BİAS)
Araçlar : Güç kaynağı, 1.5V pil, iki adet miliampermetre , dirençler 100, 820 ;
transistörler BC337, BC238 veya eşdeğerleri , potansiyometre 47 k.
1- Şekil 6.8 deki devreyi kurunuz.
Şekil 6.8 pnp transistör denetlemesi
2- Ampermetrelerden geçen akımı okuyunuz. Sonucu yorumlayınız.
3- S anahtarının 2 konumundan 1 konumuna getiriniz. Akımları tekrar okuyunuz. Sonucu
yorumlayınız.
4- Devreye Şekil 6.9 daki gibi ikinci bir güç kaynağı ekleyerek ampermetreden geçen
akımları okuyunuz. Sonucu kısaca yorumlayınız.
73
Şekil 6.9 pnp transistör denetlemesi
5- S anahtarını 2 konumuna getiriniz. Ne oldu?
6- S anahtarını tekrar 1 konumuna getiriniz. Bu sefer pilin yönünü ters çeviriniz.
Gözlediğiniz sonucu yorumlayınız.
I-B- KOLLEKTÖR-EMİTÖR AKIMININ KONTROLÜ
1- Devreye Şekil 6.10 daki gibi bir değişken direnç ilave ediniz.
2- P potansiyometresinin 5 ayrı konumu için, IE , IC akımlarını A1 ve A2
ampermetrelerinden okuyunuz. Her okuma için baz akımını
 B   E  C
den bularak,
 
C
B
oranını hesaplayınız. Bu orantı için ne diyebilirsiniz.
Şekil 6.10 Akım kontrolü denetleme
I-C- OHMMETRE İLE KONTROL
1- Ohmmetrenizi 1k direnç konumuna alınız.
2- Önce pnp transistörü alarak aşağıdaki sırayı takip ediniz.
a) Transistörün emitör ve kollektör arası direncini her iki yönden ölçünüz. Direnç
değeri ne kadar çıktı?
b) Kırmızı kabloyu baza, siyah kabloyu önce emitöre sonra kollektöre sırasıyla
dokundurarak dirençleri ölçünüz. Niçin düşük değerli direnç okudunuz?
74
c) Siyah kabloyu baza, kırmızı kabloyu önce emitöre sonra kollektöre dokundurunuz.
Niçin büyük direnç okudunuz?
3- Masanızdaki diğer npn tipi transistörü alınız. İkinci maddedeki sırayı takip ediniz.
Farkları belirtiniz.
II-A- VCE -IC KARAKTERİSTİK EĞRİSİ
Araçlar : Güç kaynağı, ve 1.5 V pil; iki adet miliampermetre; voltmetre; Dirençler,
470; Potansiyometre, 3 k veya 5 k; Transistörler, BC337, (BC338, BC237 vs. );
Osiloskop; Osilatör; Kablolar.
1- Şekil 6.11 deki devreyi kurunuz.
Şekil 6.11
2- Devreye gerilim uygulayınız. Potansiyometreyle IB akımını 10 A olacak şekilde
ayarlayınız.
3- VCC gerilimini 0 V yapınız. V voltmetresi 0 V gösterecektir. (VCE = 0 V) IC akımını
okuyarak kaydediniz.
4- VCC kaynağını 2 V yapınız. Okuduğunuz IC akımını ve VCE gerilimini tablodaki
yerlerine yazınız. Eğer IB 10A den kaymışsa P potansiyometresiyle tekrar 10 A
yapınız.
5- VCC kaynağını sırasıyla 4, 6, 8, 10, 12 Volt yapınız.Her bir durum için IC akımlarını
tablodaki yerlerine yazınız. Her konumda gerekirse IB, 10A değere ayarlanacaktır.
6- Tekrar başa dönerek, bu sefer IB = 20A olacak şekilde 4. ve 5. basamakları
tekrarlayınız, tablodaki yerlerine yazınız.
7- Bu ölçümleri IB sırasıyla, 30, 40, 50A değerleri için tekrarlayınız. Aldığınız verileri
aşağıdaki tabloda toplayınız.
75
8- Aldığınız verilerden, IC düşey, VCE yatay eksen olacak şekilde bir grafik çiziniz. Her
bir ayrı IB ölçümleri için ayrı olmak üzere bir eğriler demeti elde edeceksiniz.
9- Grafikten, eğri demetinin düzgün kısımlarından IB akım farkı için IC akım farkını
okuyarak, dört aralık için dört ayrı akım kazancını hesaplayınız. Birbirleriyle
karşılaştırarak, kısaca yorumlayınız.
  hF E 
 C
 B
II-B- OSİLOSKOPLA KARAKTERİSTİK ÇİZDİRME
Bir transistörün karakteristiği osiloskopla çizdirileblir. Bu deneyimizde,
transistörün önce giriş karakteristiğini, sonrada çıkış karakteristiğini göstereceğiz.
a-Transistör Giriş Karakteristiğinin Osiloskopla Gösterimi
Bir transistörde, VCE sabit tutulup VBE periyotlu olarak değiştirilir. Osiloskobun
düşey eksenine IB ile orantılı bir gerilim verilerek, yatay eksende VBE değişimi çizilebilir.
Eğer VCE başka bir değere ayarlanırsa, Şekil 6.6 da gösterilen grafik benzeri yeni bir
karakteristik olur. Bunun için;
1- Şekil 6.12 deki devreyi kurunuz. Osilatörü sinüs dalga 1 VT-T olacak şekilde
ayarlayınız.
76
Şekil 6.12
2- Osiloskobun SWEEP TIME/DIV anahtarını CH-B konumuna alınız. Her iki
VOLT/DIV anahtarını orta konuma getiriniz.
3- VCC kaynağını sırayla 2, 4, 6, 8, 10 ve 12 Volt yaparak gözlediğiniz grafik şekillerini
aynı grafik üzerine çiziniz.
4- Grafiği kısaca yorumlayınız.
b-Transistör Çıkış Karakteristiğinin Osiloskopla Gösterimi
1- Şekil 6.13 deki devreyi kurunuz.
2- Osiloskop ayarları önceki deney ayarlarında tutunuz. (VOLT / DIV kademelerini
yeniden ayarlamanız gerekebilir.)
Şekil 6.13
3- P potansiyometresini önce bir konumda tutunuz (IB). Osilatör çıkışını yavaş yavaş
arttırarak gözlediğiniz şekli bir grafiğe çiziniz.
4- Aynı işlemleri P potansiyometresinin 4 ayrı konumu için daha tekrarlayarak şekilleri
aynı kağıt üzerine çiziniz.
5- Çizdiğiniz grafiği kısaca yorumlayınız.
77
SORULAR
1- Denetleme ne demektir?
2- Bir npn transistörün denetleme gerilimlerini gösteren bir devre şeması çiziniz.
3- Delik veya oluk terimi yarı-iletkenlerde ne için kullanılır?
4- Bir transistörün verimli çalışması neye bağlıdır?
5- Kazanç nedir? Açıklayınız.
6- Akım kazancı 50 olan bir transistörden 1Amper akım akıtmak için bazdan ne kadar
akım verilmelidir? 250mA de ne kadar baz akımı verilmelidir?
7-  değeri 0.975 olan bir transistörün  değeri ne olur?
78
Deney No
: E7
Deney Adı
: Transistörlü DC Gerilim Regülasyonu
Deneyin Amacı
:
1. DC gerilim regülasyonunun öğrenilmesi
2. Transistörlerin ve zener diyotların regülatör olarak kullanılması
Ön Bilgi
:
Alternatif şehir şebeke geriliminin önce transformatörle düşürülmesini, sonra
doğrultulmasını ve filtrelenmesini Deney 5' te öğrenmiştik. Doğrultucu çıkışındaki
gerilim, boştayken yaklaşık transformatör çıkışının tepe gerilimine eşit olacaktır. Ancak,
çıkıştan herhangi bir yolla ( örneğin yük direnci ile ) akım çekilirse bu gerilim düşecektir.
Alternatif gerilimlerde (veya akımlarda ) iş yapabilen kısım etkin değerlerle
belirtilir. Örneğin 12V çıkışlı olarak bilinen bir transformatör aslında 12  2  16 . 97V
tepe değerinde gerilim verir. Ayrıca, transformatörlerin üzerinde güç ( yada akım ) değeri
de verilir. Bu bilgiler altında bir transformatörden hangi gerilimde ne kadar akım
çekebileceğimiz;
1
W  VZ I
4
denkleminden kolayca bulunabilir.
Örneğin, 10W güç ve 12Vetk gerilim değerlerinde bir transformatörden, 12Vetk de

10W
 0.8 A
12V
değerinde akım alabileceğiz demektir. Bu hesaplamalar ideal transformatörler içindir.
Piyasada
bulunan
transformatörler
bu
özellikten
az-çok
ayrılırlar.
Eğer
bir
transformatörden güç kapasitesinin üstünde çalışmasını beklersek, transformatör gerilim
kaybederek bunu sağlamaya çalışır, ancak fazla ısınacağından tehlikelidir.
Örnek: Gücü 10W olan bir transformatör düşünelim.
Şekil 7.1 Transformatörün gösterilişi
Bu transformatöre bağlayabileceğimiz en düşük değerli direnç,
79
P
V2
formülünden,
R
olacaktır. Daha düşük değerli bir direnç, örneğin 10  bağladığımızda transformatör
gerilimi
V
PR  10  10  10Vetk
değerine düşecektir. Ancak transformatör bu gücü sağlamak için fazla ısınır ve bozulur.
Yukarıda anlattığımız durumlar, doğrultulmuş ve filtrelenmiş gerilimler içinde
doğrudur. Kısaca diyebiliriz ki; doğrultucu çıkışındaki gerilim ondan çekilen akıma
bağlıdır. Bu gerilim, sıfır akım çekildiğinde, Vtepe değerinde, I kadar akım çekildiğinde
daha düşük bir değerde olacaktır. Böyle bir durum elektronik cihazlar için hiç te iyi
değildir.
Alternatif gerilimi doğrulttuktan sonra, gerilim regülatörü denen bir düzeneğin de
devreye eklenmesi gerekmektedir. Regülasyonu şöyle tanımlayabiliriz:
Bir gerilim kaynağından, o kaynağın güç sınırları içinde harcanan çeşitli güçler
için gerilimin sabit kalmasına gerilim regülasyonu denir, yani kaynak çıkışındaki
gerilim dalgalanmasını önlemektir.
Gerilim stabilazörü ( kararlayıcı ) olarak zener diyotlar kullanılmaktadır.
Regülatör olarak da transistörler kullanılır. Önce zener diyotların devredeki
fonksiyonlarını öğrenelim.
Zener diyotlar, Deney 4' te öğrendiğimiz gibi, geri denetleme gerilimi
uygulandığında belirli bir değerde iletime geçerek gerilimi az-çok sabit tutar.
Şekil 7.2 Zener diyot karakteristiği
Ters denetleme gerilimi altında diyot uçlarında gerilim Vg ( iletim gerilimi )
değerine kadar yükselir, bu değerden sonra yükselmez, akım artar.
Önemli bir nokta olarak şunu ekleyelim: Z-diyota uygulanan gerilim artınca akım
da artacaktır ve bu akım diyotu bozacaktır. Üretici kataloglarında zener diyotun ters
80
iletim akımının maksimum değeri öğrenilmeli ve devrede bu akımdan fazla akım diyot
üzerinden akıtılmamalıdır. Bunun için en iyi yol, Z-diyotla seri bağlı bir dirençtir.
Şekil 7.3: Doğrultulmuş bir gerilimin stabilizasyonu
Örnek: 12V çift çıkışlı bir trafo, tam dalga olarak doğrultuluyor ve filtreleniyor.
Devreye, gerilim stabilizasyonu için 9.1V bir zener diyot bağlanır. Üretici kataloğundan
zener diyot için taşıyabileceği maksimum güç 1/4W veriliyor. Zenerle seri bağlı direnç
değeri nedir?
1
W  VZ I bağıntısından zener diyot üzerinden geçebilecek maksimum akım
4
değerini;
I
1
1

 0.027 A  27mA olarak buluruz.
4VZ 4  9.1
( Kataloglarda, doğrudan bu akım değeri de verilebilir. )
Devreye Ohm kanunu uygularsak;
AC arasındaki gerilim, V = 12V
AB arasındaki gerilim, V = IR
BC arasındaki gerilim, VZ = 9.1V
12V  IR  9.1V
R
, I  27mA
12  9.1
 107
0.027
Seri bağlanacak direnç 107 veya daha büyük olmalıdır. Direncin de bir üst sınırı
vardır, ki bu sınır yine üretici kataloglarında, z-diyotun görev yapabilmesi için verilen
minimum akım değerine göre hesaplanır. Yukarıdaki örnekte z-diyot için minimum
akması gereken akım olarak 100A verilmişse R direnci en büyük,
R
12  9.1
2.9
 29 k olabilir.
6 
100  10
1  10 4
81
Transistörle Regülasyon
Doğrultucudan sonra devreye bağladığınız zener diyot uçlarında gerilim sürekli V
olarak kalacaktır. Bu istenen bir sonuçtur. Ancak zener diyotu korumak için ona seri
bağlı direnç akımı sınırlayacaktır. Yani zener diyot uçlarından V gerilimi altında istenen
miktar akımı çekilemez. Bu ise istenmeyen bir durumdur.
Aşağıdaki şekilde devreye bir npn transistör taktığımız zaman, sınırlı akım sorunu
ortadan kalkar. Yalnız transistörün devreden istenen akıma dayanıklı olması gereklidir.
Şekil 7.4: Regülasyon için transistörün takılması
Transistör kazancı ise transistör bazından girecek akım kollektörde  kadar
yükseltileceğinden, kollektör akımı;
IC   I B
değerine kadar yükselebilecektir.
Şimdi de çıkış geriliminin ne olacağına bakalım. Ohm kanununa göre A-B
uçlarındaki gerilim, VZ gerilimi ile transistörün Baz-Emitör arası geriliminin farkı
olacaktır. Hemen bir hatırlatma yapalım. Silisyum transistörler için VBE=0.7V,
germanyum transistörler için VBE=0.3V değerlerindedir. Bu durumda çıkış gerilimi,
VÇ  VZ  VB E
ifadesiyle verilebilir.
Örnek: BC161, npn tipi silisyum bir transistördür. Üretici kataloğunda akım
kazancı 45 ve maksimum taşıyabileceği akım 1A olarak verilmiştir. Filtrelenmiş değeri
12V olan bir gerilimi 9.1V Z-diyotla ve BC161 transistörüyle regüle etmek istiyoruz.
Çıkıştaki gerilim ve çekilebilecek maksimum akım ne olur? Zener diyot max. 25mA
akıma dayanıklıdır.
Önce, zener diyota seri olarak bağlayacağımız direnci bulalım. Direnç uçlarındaki
gerilim,
VR  12V  91
. V  2.9V
olur. Direnç üzerinden 10mA akım akmasını istiyoruz. ( 25mA üst sınırdır. ) Bu
durumda, direncin değeri,
82
R
2.9V
 290
10  10 3 A
olacaktır. Zener üzerinden akan akım, Kirchhoff yasasına göre;
 Z  10mA   B
değerindedir. IB, transistör baz akımıdır. Baz akımı gerçekte kollektör akımına bağlı
olduğundan ve zener diyottan maksimum 25mA akıtabileceğimizden,
 B   Z  10mA  25  10  15mA
olabilir ve bu maksimum değerdir. Bu durumda, kullanılan elemanlarla devrenin
verebileceği maksimum akım, yani kollektör akımı;
 C   . I B  45  15  103 A  0.675 A  675mA
değerine ulaşabilir. Bu değerin üstünde çekilen akım regülasyonu bozar, hatta elemanlara
zarar verebilir.
Çıkış gerilimi de,
VÇ  VZ  VB E  91
.  0.7  8.4V
olacaktır.
Benzer bir regülatör devresini pnp transistörle de yapabiliriz.
Şekil 7.6: PNP transistörle Regülasyon
Devre hesaplamaları önceki örnekle benzerdir.
EK BİLGİLER
Bu deneyimizde tek bir transistörle regülasyon prensiplerini öğrendik. Yaptığımız
regülatör devresi sabit bir gerilim vermektedir. (VÇ Gerilimi) Eğer istenirse bir
potansiyometre takılarak 0-VÇ arasında değişebilen gerilimler de alınabilir. VZ uçlarına
takılan potansiyometre bu gerilimi böleceğinden istenilen gerilim kolayca ayarlanabilir.
Aynı devrede transistör bazı ile şase arasına koyduğunuz C2 kondansatörü, P
potansiyometresinde meydana gelecek küçük dalgalanmaları önleyeceği gibi, daha önce
filtreleme sonunda tam önlenemeyen dalgalanmayı ( ripple ) da büyük oranda
azaltacaktır.
83
Şekil 7.7: Değişik gerilim çıkışı için devreye potansiyometre eklenmesi
C2 kondansatörü, uçlarına uygulanan gerilim seviyesine kadar dolacaktır. Daha
önce filtrelemeye benzer şekilde, transistör bazına ulaşan dalgalanmaları, yükünün bir
kısmını boşaltarak karşılamaya çalışacaktır. Bu işlem, yani bir direnç ve kondansatörün
paralel bağlanarak devreye takılmasına RC kuplajı (çiftlenmesi) denir ve pek çok devrede
kararlılık için kullanılır. Kondansatör değeri transistörün baz akımı miktarına göre tayin
edilir ve değeri 10F-220F arasında seçilebilir. Fazla büyük kondansatör hem zener
diyota hem de transistöre fazla zarar verebilir.
Şehir şebekesi yoluyla ve diyotların iletime-kesime geçme anında oluşan radyo
frekansı (RF) parazitlerini önlemek için doğrultucu diyotlara paralel olarak 0.1F
kondansatörler takılması iyi netice verir. Bu kondansatörler trafo çıkışına da takılabilir.
Yine regülasyon amacıyla çıkış uçlarına tekrar bir direnç ve kondansatör
bağlanması transistörün çalışması ve stabilizasyon bakımından çok kullanılan
metodlardır.
Şekil 7.8: Tek transistörlü bir adaptörün prensip şeması
Daha iyi gerilim regülasyonu için değişik kaynaklarda isteğe uygun transistörlü
gerilim regülatör şemaları bulunabilir. Fakat günümüzde, biraz pahalı olmakla birlikte ya
entegre devreli regülatörler yada hazır regüle entegreleri daha çok kullanılmaktadır.
84
DENEYLER
Araçlar: 12 V transformatör, 2 adet 1N4001 doğrultucu diyot, 1 adet 9.1V zener diyot,
potansiyometre; BD175 transistör;
Dirençler: 5.6k, 560 - 10W, 100 - 5W, 22 - 5W, 10k
Kondansatör: 100F, 1000F - 63V.
A - Regülasyonsuz Gerilim Kaynağı
1- Aşağıdaki devreyi kurunuz.
2- RL yerine, önce 560 direnci takınız. V gerilimini okuyunuz.
3- Daha sonra, 100, 22 dirençleri takarak V değerlerini okuyunuz. Okuduğunuz V
değerlerini birbirleriyle karşılaştırınız. Sonucu yorumlayınız.
B - Regülasyonlu Gerilim Kaynağı
1- Aşağıdaki devreyi kurunuz.
2- VZ ve VBE gerilimlerini ölçünüz. Toplam gerilim ne kadardır? Çıkış gerilimini ölçerek
bu toplam gerilimle karşılaştırınız.
3- Çıkış uçlarına sırasıyla 560, 100 ve 22 dirençleri takarak çıkış gerilimlerini
kaydediniz. Aralarında fark var mıdır? Sonucu yorumlayınız.
4- Deney A için aldığınız V ölçümleriyle, B deneyinde aldığınız V ölçümlerini
karşılaştırarak değerlendiriniz.
85
SORULAR
1- Regülasyon teriminden ne anlıyorsunuz?
2- Deneylerde kurduğunuz devrede 1N4001 diyotunun yönünü ters çevirseydik, çıkış
gerilimi alabilir miydik? Diyotun yönünü ters çevirerek benzer bir regülatör devresi de
siz çiziniz.
3- Bir ses amplifikatörü 12V DC gerilimde çalışıyor. Bu amplifikatör için bir adaptör
yapacaksınız. Amplifikatörün dinamik empedansının 6 civarında olduğunu biliyoruz.
Kaç volt, kaç watt değerlerinde bir trafo kullanılmalıdır? (En düşük değerleri yazınız. )
4- 9Vetk, 5W değerleri olan bir trafo kullanarak 6.8Vdc çıkışlı bir adaptör şeması çiziniz.
Hesaplarını yapınız. ( 7.5V değerli zener diyot ve BD175 transistör kullanınız. ) Zener
diyot 1/4W ve BD175 transistörünün kazancı  = 25' tir. Transistör 3A akım taşıyabilir.
86
Deney No
: E8
Deneyin Adı
: Transistörlü Yükselticiler
Deneyin Amacı
:
1- Bir transistörün ortak emitörlü yükseltici olarak kullanılması,
2- Ortak emitörlü yükseltecin gerilim kazancının bulunması,
3- Yükseltici kazancına emitör geçiş kondansatörünün etkisinin incelenmesi.
Ön Bilgi
:
Transistörlerin başlıca uygulamaları elektrik işaretlerini yükseltme özelliklerine
dayanmaktadır. Bazı devreler küçük gerilim işaretlerini milyonlar çarpanı kadar
yükseltebilirler.
Şekil 8.1
Şekil 8.1 deki devre basit bir yükseltici devresidir. DC ön gerilimi Vcc ile
belirlenirken, Rb aşağıdaki DC baz ön gerilim akımını belirler.
Ib = (Vcc - Vbe ) / Rb ,
Ic =  Ib , Vce = Vcc - IcRc
Transistörün kazancı  için denetleme şartları şunlardır.
a- Emitör - baz eklemi ileri denetlenmiştir.
b- Kollektör - baz eklemi geri denetlenmiştir
Bu iki denetleme şartı radyo, TV gibi cihazların esas yükseltici katlarında
kullanılan denetleme şartlarıdır. Transistörler, DC ve AC gerilimlerde hem akım hem de
gerilim yükselteci olarak kullanılır. Bu deneyde ortak emitörlü yükseltici her iki
yükseltmeyi yapmasından dolayı akım ve gerilim yükseltme prensibini öğreneceğiz.
Şekil 8.2 de npn transistörü ile yapılan bir emitörü topraklı AC yükselteci devresi
görülmektedir. Vbb gerilimi Baz-Emitör devresinin ileri denetleme gerilimi, Vcc de
Kollektör-Emitör devresinin ters denetleme gerilimini göstermektedir. Giriş gerilimi Vg ,
87
C1 kondansatörü yolu ile baza uygulanmıştır. Çıkış sinyali Vç de transistörün
kollektöründen C2 yolu ile alınmaktadır. R1 Baz-Emitör devresinin akım sınırlaması
içindir. R1 , Vbb ile birlikte baz denetlemesini veya çalışma noktasını tespit eder. Büyük
R1 değerleri için, baz denetleme akımı,
Ib 
Vbb
R1
eşitliğinden bulunur. Eşitlikte bazdaki küçük direnç hesaba katılmamıştır.
Transistörün karakteristiklerini incelerken, bazen meydana gelen küçük bir akım
artışı, kollektörde büyük bir akım artışına sebep olur. Bazdaki küçük bir akım azalması
da kollektörde büyük bir akım azalmasına sebep olur. Dolayısı ile baz akımı ile kollektör
akımı aynı fazdadır. Ortak emitör devresinde, kollektör akımının daha fazla kontrolü
transistörün  değerine bağlıdır.
Baz devresinde C1 yolu ile bağlanmış giriş sinyali, baz denetleme akımı ile
toplanır. Baz denetleme akımı giriş sinyaline göre artar veya azalır.
Şimdi baz denetleme akımının 100µA olduğunu ve giriş sinyalinin de alternatif
sinüzoidal sinyal olduğunu varsayalım. Bu sinyalin tepe değeri 50µA değerindedir.
Tam bir periyotta, giriş sinyali önce 0 değerinden 50µA değere ve sonra tekrar 0
değerine gelecektir. Daha sonra -50µA değerine ve tekrar 0 değerine gelecektir. Bu
akımı baz denetleme akımı ile birleştirirsek sonuç,
  B  g
ifadesi gereği, sırasıyla 100, 150, 100, 50 ve tekrar 100A değerleri olacaktır.
Şekil 8.2. Ortak emitörlü yükselticinin prensip şeması
Baz devresinde, sinüzoidal akım değişimi aynı fazda sinüzoidal kollektör akım
değişimine yol açar. Sonucun doğrusal olması ancak transistörün doğrusal bölgesinde
çalışması ile mümkündür. Şekil 8.3 deki grafiklerde  = 20 değeri alınmış ve doğrusal
sonuç elde edilmiştir. Kollektörden alınan alternatif akım,
88
  c    g
ifadesiyle doğrusal olarak verilir. Bir npn transistörün IC - VBE grafiğinde, ilişki 0.1V 0.2V arasında doğrusal, diğer yerlerde doğrusal değildir. VBE gerilimi 0.15V olduğu
zaman alternatif işaret 0.1V ve 0.2V arasında bozulmadan rahatça çalışabilir. Eğer VBE
gerilimini daha yüksek ya da daha alçak yapsaydık sinyal ya kırpılarak çıkacaktı yada
iletilmeyecekti.
Şekil 8.3. Baz denetleme akımı ile giriş sinyalinin grafik toplamı.
Şekil 8.4. Bir transistörün IC - VB E grafiği
89
Ortak Emitörlü Yükselticide, npn yerine pnp transistör kullansaydık, bütün işaret
polaritesi ters çevrilecekti. Baz akımı artarken kollektör akımı azalacaktı. Fakat çıkış
işareti yine sinüzoidal olacaktı. (Baz akımı ve kollektör akımı arasında 180 faz farkı
olacaktı.) Neticede istediğimiz yükseltmeyi yine elde edecektik.
Gerilimle, akım arasında hemen şu bağıntıyı yazabiliriz.
Vçıkış= IC× RL
RL burada kollektör yük direncidir. Giriş akımı sinüzoidal ise çıkış akımı da sinüzoidal
olacak, dolayısıyla gerilim de sinüzoidal olacaktı.
Çıkış işaretinin büyüklüğü, akım kazancına bağlı olduğu kadar, devrenin diğer
elemanlarına da bağlıdır.
Denetleme Metotları Ve Stabilizasyon
Yukarıda anlatıldığı gibi, bir transistörün sinyali bozmadan yükseltmesi için,
denetlemenin uygun olması gerekmektedir. Transistör doğrusal bölgede çalışmalıdır.
Transistörün denetleme şekli, belirli bir giriş seviyesi için çıkış sinyalini etkileyecektir.
Ortak emitörlü yükseltici, önceki şekilde gösterilenin dışında tek bir kaynaktan
denetlenebilir. Bu yüzden ortak emitörlü yükseltici diğer çeşit düzenlemeler yanında
daha yüksek bir giriş empedansına, daha alçak çıkış empedansına, akım, gerilim ve
dolayısıyla güç kazancının büyük olmasını sağlar. Bu yüzden çok kullanılan bir
yükselticidir.
Şekil 8.5 deki devrede, ortak ve tek bir kaynakla denetlenen OE yükseltici
verilmiştir. pnp tipi transistörlere böyle bir denetleme mümkündür, çünkü pnp
transistörün baz ve kollektörü emitöre göre negatif olmalıdır. R1 ve RBE gerilim
bölücüdür ve VCC kaynağından gerilim alarak baz denetlemesini yapar. Benzer şekilde
npn transistör için tek kaynaklı bir devre kurulabilir. Yalnız kaynağın polaritesi ters
çevrilmelidir.
Şekil 8.5. pnp transistörle yapılan bir OE yükseltici
90
Bahsettiğimiz bu devre pratik bir devre değildir ve kullanılmaz. Çünkü emitörü
topraklı yükselticiler sıcaklık değişmelerine fazla duyarlıdır. Değişen sıcaklıklar
transistörün çalışma bölgesini değiştireceğinden yükseltici iyi çalışmaz.
Çalışma bölgesinin kaymasını önlemek ve yükselticide kararlılığı (stabilizasyon)
sağlamak için telafi edici bir ek yapmak gerekir. Şekil 8.6 da kararlılığın (stabilizasyon)
nasıl yapıldığı gösterilmiştir. Emitör-toprak arasına bir R3 direnci konmuştur. Bu direnç,
kollektör akımında sıcaklık değişmesinden doğan küçük değişmeleri telafi eder.
Kollektör akımındaki değişme R3 uçlarında büyük gerilim değişmelerine sebep olacaktır.
Baz-emitör devresindeki bu ileri denetlemeye zıt yöndeki gerilim değişmesi baz akımını
azaltacaktır. Kısaca, R3 negatif bir DC geri besleme yapmaktadır.
Şekil 8.6 daki C3 kondansatörü şu maksat için konmuştur. Eğer baza bir AC
sinyali uygulanmışsa ve C3 devrede yoksa R3 , AC sinyalini söndürücü yönde etki
yapacaktır.
Şekil 8.6.
Baz AC akımına göre kollektör akımı artacak ve azalacaktır, R3 üzerinde baz
sinyaliyle aynı fazlı bir AC sinyali görülecektir. Etkin baz - emitör sinyali baza gelen
sinyal geriliminden az olacaktır. Transistör de düşük seviyeli bir baz gerilimi görecek.
Dolayısıyla kollektör sinyali düşük seviyeli olacaktır. Böylece yükseltici kazancının
düşük olmasına yol açacaktır.
R3 direncine paralel bağlı C3 kondansatörü AC sinyali için diğer bir yolu teşkil
eder. Yükselticinin (Amplifikatör) çalıştığı frekans aralığında kondansatörün reaktansı
R3 direnci yanında çok küçükse işaret bu kondansatör üzerinden taşınacaktır. Dolayısıyla
R3 sinyal üzerine fazla etki yapamayacaktır. Fakat yine bu direnç de denetleme
stabilizasyonu yapacaktır.
91
ÖRNEK: Bir frekansta reaktans XC = 100, ve R3 = 1000 olsun. Kondansatör
ve direnç üzerinden geçen akımların oranı ne olur?
R3 direnci ve XC reaktansı paralel bağlıdır. Dolayısıyla;
R
R3 X C
1000


R3  X C
11
NOT: Reaktans, direnç özdeşi bir değerdir ve kondansatörler için,
XC 
1
jWC
olarak verilir. (W açısal frekanstır.)
Yani kondansatör üzerinden
sadece
10
oranında sinyal iletilirken, direnç üzerinden
11
1
oranında iletilecektir. Dolayısıyla direnç üzerinden geçen bu baz akımı sonucu
11
çok az etkileyebilecektir.
Eğer, yükseltici (amplifikatör) tek bir frekansta değil de bir frekans aralığında
çalışıyorsa, örneğin 100Hz-15kHz ise (ses frekans bandı), seçilen kondansatör en az ve
en çok frekanslar hesaba katılarak tespit edilmelidir.
Gerilim- Bölücü İle Denetleme
Baz denetlemeli yükselticilerde (Amplifikatörlerde), denetlemeler gerilim bölücü
devrelerle yapılır. Bölücü, npn transistörlü bir devrede bazı pozitif denetleme gerilimi
altında tutar ve dolayısıyla bir emitör- baz ve emitör- kollektör akımı akar. Aşağıdaki
şekilde, emitör direnci üzerindeki gerilimin polaritesi belirtilmiştir. Baz denetleme
akımını sağlayan denetleme gerilimi, baz ve emitör arasındaki gerilimdir. R 1 ve R2
dirençleri baz gerilimini bölmek içindir.
92
Şekil 8.8.
Bu devredeki elemanların görevlerini kısaca bir tekrarlarsak; C1 giriş sinyalini
baza uygular, C2 çıkış sinyalini burada gösterilmeyen bir diğer devreye verir. R3 direnci,
sıcaklık ve diğer etkiler yüzünden meydana gelebilecek değişimleri telafi eder. Eğer bu
direnç uygun seçilmişse, transistörün  değişimlerini de telafi eder. C3 kondansatörü AC
işaretlerinin en az bozulmayla geçmesini sağlar. RL kollektör akım sınırlayıcı veya yük
direncidir. R1 ve R2 dirençleri baz gerilimini bölerler.
Bir radyo ve ses frekans amplifikatörü (yükseltici) olarak kullanılan pratik bir
devre Şekil 8.9 da verilmiştir. Eleman değerlerinin seçilişine dikkat ediniz.
Devre, küçük işaretler için kullanılmıştır. Maksimum 0.1 VTT kadar gerilimleri
bozmadan çıkışta verebilmektedir.
Gerilim Kazancı
Emitörü topraklı yükseltici, bir akım, gerilim ve dolayısıyla bir güç yükselticisidir
(güç amplifikatörü). Deneysel yollarla bu yükselticinin gerilim kazancı kolayca
bulunabilir.
(Bir osiloskop veya AC voltmetre ile ) Gerilim kazancı,
GK 
Vçıkış
Vgiriş
ifadesiyle bulunabilir. Tabii ki bu ifade transistörün doğrusal çalışma bölgesi için
geçerlidir.
Bir osiloskopla frekans bandı da tespit edilebilir. Yükselticiye bir sinüzoidal
sinyal verilir. Bu sinyalin frekansı değiştirilerek en alt ve en üst bozma sınırları
osiloskoptan gözlenir.
93
EK BİLGİLER
Bir yükseltecinin güç kazancı, giriş-çıkış güç seviyelerinin oranı olarak
verilebileceği gibi, desibel (dB) cinsinden de verilir.
GÜÇ kazancı 
Pçıkış
Pgiriş
veya güç kazancı
dB  10 log .
Pçıkış
Pgiriş
ifadesiyle verilir. Gerilim kazancı da yine desibel cinsinden;
dB  20 log
Vçıkış
Vgiriş
ifadesiyle verilebilir. Ses frekans yükselticisinde dB cinsinden kazanç çok kullanılır.
Pratikte kullanılan yükselticiler belirli prensiplere göre çalışırlar. Deneyde
inceleyeceğimiz Ortak-Emitörlü yükseltici bunlardan biridir. Diğerleri; Ortak kollektörlü
yükseltici, kaskat bağlı yükselticiler, gibi yükselticilerdir.
Şekil 8.9: Pratikte kullanılabilecek bir ses frekans yükseltici. (Westinghouse Radio
receivers).
Transistör, ses frekans bandında kullanılabilecek bir küçük pnp işaret transistörüdür.
DENEYLER
:
Araçlar : Güç kaynağı, Osiloskop, Sinyal Jeneratörü (Sinüs), BC338 veya 2N6004
transistör, 560, 1k, 8.2k, 18k, 220k luk dirençler, 2adet 25µF-50V, 100µF-50V
kondansatör.
94
A-DENETLEME STABİLİZASYONU
1- Aşağıdaki devreyi kurunuz.
2- Girişe bir sinyal uygulamadan önce; IC akımını,VBE gerilimini ve VCE gerilimini
ölçerek kaydediniz.
3- Girişe 1kHz sinyal uygulayınız. Sinyalin genliği çok küçük olmalıdır.
Osiloskobun 1.kanalına giriş sinyalini ve 2. kanalına çıkış sinyalini bağlayarak, işaretleri
gözlenebilir şekle ayarlayınız.
4- Çıkış işaretinde bir bozukluk varsa osilatörden tekrar giriş sinyalini ayarlayarak
düzeltiniz.
5- Giriş ve çıkış sinyallerinin tepeden tepeye voltaj değerlerini kaydederek ölçekli
olarak çiziniz. Kazancı bulunuz. Giriş ile çıkış sinyali arasındaki faz farkını ölçünüz..
6- Transistörü hafifçe bir lamba ile ısıtınız. Tekrar çıkış sinyalini ölçerek kazancı
bulunuz ve önceki kazançla karşılaştırınız.
B- EMİTÖRÜ STABİLİZE EDİLMİŞ (ÇİFTLENMİŞ) YÜKSELTİCİ:
1- Devreyi aşağıdaki gibi değiştiriniz.
2- Girişe çok düşük genlikli 1kHz sinyal uygulayınız.
3- Osiloskobun 1.kanalına giriş sinyalini ve 2. kanalına çıkış sinyalini bağlayarak,
işaretleri gözlenebilir şekle ayarlayınız.
4- Çıkış işaretinde bir bozukluk varsa osilatörden tekrar giriş sinyalini ayarlayarak
düzeltiniz.
95
5- Giriş ve çıkış sinyallerinin tepeden tepeye voltaj değerlerini kaydederek ölçekli
olarak çiziniz. Kazancı hesaplayınız. Giriş ile çıkış sinyali arasındaki faz farkını ölçünüz.
6- Transistörü hafifçe bir lamba ile ısıtın. Tekrar çıkış sinyalini ölçerek kazancı
bulunuz ve daha önce bulmuş olduğunuz kazançla karşılaştırınız.
7- R3 direncine paralel olarak bağlanmış olan C3 kondansatörünü yerinden sökünüz
ve tekrar aynı ölçümleri yapınız. Sonucu yorumlayınız.
SORULAR
1- Denetleme stabilizasyonu ne demektir? Niçin kullanılır?
2- Sıcaklık transistörde nasıl bir değişiklik meydana getirir? Sebebi ne olabilir?
3- Girişe büyük genlikli bir işaret uygulasaydık, çıkışta işaretin şekli nasıl
olacaktı? Şekil çizerek anlatınız.
4- VBE gerilimi sıfır olsaydı, çıkışta nasıl bir işaret alabilirdik? Şekil çizerek
anlatınız.
5- Transistördeki değişmeleri telafi etmek için nasıl bir yöntem kullanıyoruz?
96
Deney No
: E9
Deneyin Adı
: J-FET Karakteristikleri
Deneyin Amacı
:
1. JFET eklem direncinin ölçümü, JFET değişken kanal direnç voltajının gözlenmesi,
2. JFET çıkış ve transfer karakteristiğinin çizilmesi, JFET parametrelerinin
belirlenmesi,
3. JFET ’in sabit akım karakteristiğinin yorumlanması.
Ön Bilgi
:
Şimdiye
kadar
üzerinde
çalıştığımız
transistörler
bipolar
(çift
kutuplu)
transistörlerdir. Bu tip transistörlerde elektrik iletimi iki çeşit yük taşıyıcı tarafından
yapılır. Bunlar pozitif oyuklar ve elektronlardır. Bu deneyimizde üzerinde çalışacağımız
transistör tek kutuplu (unipolar) transistördür. Bu transistörler Alan Etkili Transistörler
olarak bilinirler ve iki çeşidi vardır. Eklem Alan Etkili Transistör (JFET) ve Metal Oksit
YarıiletkenAlan Etkili Transistör (MOSFET). Biz bu deneyimizde yalnız JFET
üzerinde duracağız.
JFET ler N kanal ve P kanal olmak üzere iki ayrı tipte yapılırlar (bipolar
transistörlerdeki npn ve pnp transistörlere karşılık).
Şekil 9.1.a da N kanal JFET in iç yapısı gösterilmiştir. Transistörün kaynak
(Source), oluk (Drain) ve kapı (Gate) olmak üzere üç bağlantısı vardır. Gövde (kanal) N
tipi bir yarıiletkenden yapılmıştır. Oluk ve kaynak terminalleri, gövdenin alt ve üst
tabanına ohmik temas yapacak şekilde bağlanmıştır (Bunlar yarıiletken değildir.).
Gövdenin her iki yanı oyularak buraya bir P tipi yarı iletken yerleştirilmiştir ve bu kapıyı
oluşturur. Eklem FET ismi de bu işlemden dolayı verilmiştir. Eğer iki p tipi yarıiletkenler
imal sırasında içten birbirine bağlanırsa buna tek kapılı JFET, içten bağlanmadan ayrı
ayrı dışarı çıkarılırsa buna da iki kapılı JFET denir.
Oluk (Drain) D
Oluk
N
Kapi G
(Gate)
N
P
P
Kapi 1
P
P
Kapi 2
Kaynak S
(Source)
Şekil 9.1.a Tek kapılı JFET
Kaynak
Şekil 9.1.b İki kapılı JFET
97
Bipolar transistörleri ve JFET leri karşılaştırarak bazı özellikleri açıklamaya
çalışalım. JFET deki oluk (Drain) bipolar transistörlerdeki kollektöre karşılık, kaynak
(Source) emitöre, kapı (Gate) baz’a karşılık gelir. Fakat bir JFET in çalışması bipolar
transistörlerden tamamen farklıdır. Bu farklılıkların başında, JFET’in oluk akımı ID, kapı
kaynak arası gerilimle kontrol edilirken, bipolar transistörlerde bu akım baz akımı ile
kontrol edilir.
Bir N tipi yarı iletken gövdenin karşılıklı iki ucuna gerilim uygulayalım (oluk ve
kaynak). Yarı iletken içindeki negatif yük taşıyıcılar pozitif terminale doğru giderken,
gövde içindeki boşalan pozitif oyuklar gerilim kaynağından gelen elektronlarla
doldurulacaktır. Kaynak gerilimini değiştirmekle bu akım az çok kontrol edilebilir.
Oluk-Kaynak arasındaki akımın daha iyi kontrolü Şekil 9.2.a daki gibi bir kapı
ilavesi ile yapılır. Şimdi kapıyı kaynağa göre ters denetleme gerilimi altında tutalım.
Şekil 9.2.b de kesikli çizgilerle gösterilen elektrik alanı, elektronların geçebileceği aralığı
fiziksel olarak daraltacak ve dolayısıyla akım azalacaktır. Denetleme gerilimi artırılırsa
elektronların geçebileceği aralık iyice daralacak ve sonunda kapanacaktır. Dolayısıyla
akım olmayacaktır, Şekil 9.2.c.
D
VDD
G
P
P
+
–
–
S
+
P
P
P
P
VGG
Şekil 9.2.a
Şekil 9.2.b
Şekil 9.2.c
Oluk-kaynak arası akım, kapının kaynağa göre ters denetleme gerilimi altında
tutulmasıyla kontrol edilebilmektedir.
Buraya kadar anlattığımız JFET, N kanal ve P kapılı olanıdır. JFET’ lerin bir de P
kanallı ve N kapılı olanı vardır. Bu, N kanal olana göre ters denetleme ile çalışır.
Şekil 9.3 de JFET lerin devre sembolleri gösterilmiştir. Ok daima kapıyı (G)
gösterir.
98
D
D
D
G
D
G
G
G
S
S
S
N Kanal
S
P Kanal
Şekil 9.3
JFET Oluk Karakteristikleri
Bir N kanal JFET de Kapı-Kaynak arası ters denetleme geriliminin Oluk akımı (ID)
üzerine olan etkisini incelemek için Şekil 9.4 deki devre kullanılabilir. VGG, kapı
denetleme gerilimi, VDD ise Oluk denetleme gerilimidir. V voltmetresi VDS gerilimini, A
ampermetresi ise ID akımını ölçmektedir.
–
A
+
D
G
VDD
S
+
–
+
–
V
–
+
VGG
Şekil 9.4.
Şekil 9.5 deki grafik, VGS=0 değeri için, yani kapı ile kaynak kısa devre
yapıldığında VDS gerilimine göre ID karakteristiğini göstermektedir. Kapı ve kaynak arası
kısa devre yapıldığı zaman, VDS gerilimi sıfırdan itibaren yükseltilirse ID akımı önce IDSS
değerine kadar yükselir (VP pincoff geriliminde). Daha sonra VP geriliminden VDS
max
değerine kadar akım sabit kalır. Bu gerilimden daha fazla gerilim uygulanırsa JFET çığ
etkisi yüzünden bozulur.
ID
VGS = 0
IDSS
VGS = -0.5V
VGS = -1.0V
VGS = -1.5V
VGS = -1.75V
VGS = -2V
Vp
VDS
Şekil 9.5. N kanal JFET karakteristiği
99
Şimdi kapı denetleme gerilimini −0.5V değerine değiştirelim. Bu denetleme altında
VDS değerine karşı ID eğrisi Şekil 9. 5 deki üstten ikinci eğri olacaktır. Bu eğri de bir
önceki eğriye benzemektedir. Benzer şekilde kapı denetleme gerilimi eksi değerlerde
arttırılırsa, Şekil 5 deki eğriler demeti elde edilir ve bu işlem maksimum bir kapı
denetleme gerilimine kadar sürer. Maksimum kapı denetleme geriliminde ID akımı sıfır
olur. Bu değere VGSoff değeri denmektedir (−2V civarı).
Transfer Karakteristiği
Alan Etkili Transistörlerin bir diğer karakteristiği de transfer veya transconductance
eğrisidir. Şekil 9.4 deki devre ile elde edilen oluk karakteristik eğrileri kullanılarak yeni
bir eğri daha elde edebiliriz. Eğriler demetinden aldığımız VGS ve buna karşı gelen ID
değerlerini bir grafiğe aktarırsak Şekil 9.6 daki eğriye benzer bir eğri elde ederiz.
ID
VGS
–3
–2
–1
Şekil 9.6: JFET Transfer Karakteristiği
Dikkat ediyorsanız, ID akımı, VGS = −2 volt civarında sıfır, VGS = 0 değerinde ise
maksimumdur. Bu iki değer arasındaki değer parabole benzemektedir. Bunun için
karakteristiğe kare kuralı eğrisi de denmektedir. Değişkenler arasında

VGS 
I D  I DSS 1 

 1  VGSoff 
2
bağıntısı vardır. Kare özelliği dolayısıyla JFET ler radyo ve TV tüner devrelerinde
oldukça başarılı şekilde kullanılmaktadır.
100
JFET lerde giriş empedansı oldukça yüksektir. Çünkü kapı hemen hemen hiç akım
çekmez. Yüksek giriş empedansı dolayısıyla, hassas devrelerde ve çok düşük sinyallerin
yükseltilmesinde yaygın ve başarıyla kullanılmaktadır.
DENEYLER
Araçlar: Güç kaynağı ve pil, miliampermetre ve voltmetre, 2N 5484 veya (BF245) JFET
transistör.
1- Şekil 9.7 deki devreyi kurunuz.
–
A
+
D
G
VDD
S
+
–
+
–
V
+
VGG
–
5k
Pot.
Şekil 9.7
Miliampermetre
2-
ve
Voltmetreyi
uygun
konumlara
alınız
ve
P
potansiyometresiyle VGS gerilimini sıfır volt yapınız (V voltmetresini geçici olarak kapı
denetleme gerilimi ayarında kullanabilirsiniz).
3- Güç kaynağını çalıştırınız ve VDD gerilimini sıfır volttan başlayarak 4’er volt
arttırarak bunlara karşılık gelen ID değerlerini Tablo 1’e doldurunuz.
4- VGS gerilimini potansiyometreyle −0.5 Volt yaparak yine VDD gerilimini sıfır
volttan başlayarak 4’er volt arttırarak bunlara karşılık gelen ID değerlerini Tablo 2’ye
doldurunuz.
5- VGS gerilimini sırasıyla −1, −1.5, −2V yaparak önceki yaptıklarınıza benzer
şekilde Tablo 3, 4 ve 5’i doldurunuz.
Elde ettiğiniz verilerle, çeşitli VGS ters denetleme gerilimleri için VDS gerilimine
karşı ID akımının değişimini gösteriniz. Aldığınız verileri Şekil 9.5 deki grafiğe benzer
bir grafikle çiziniz.
Tablo 1
V
DS
VGS = 0
4
8
12
16
20
2
4
101
ID
Tablo2
VDS
VGS = −0.5
4
8
12
16
20
24
VGS = −1
4
8
12
16
20
24
VGS = −1.5
4
8
12
16
20
24
VGS = −2
4
12
16
20
24
ID
Tablo 3
VDS
ID
Tablo 4
VDS
ID
Tablo 5
VDS
8
ID
Transfer Karakteristiği
1- Yukarıda aldığınız verileri şimdi Şekil 9.6 da verilen grafiğe benzer bir grafikte
ölçekli olarak çiziniz.
2- Grafikten, IDSS değerini, VGS değerini (VGSoff değeri size verilecektir) bulunuz ve
bu değerleri

VGS 
I D  I DSS 1 

 1  VGSoff 
2
ifadesinde yerlerine koyarak, aynı grafik üzerine bir de bu fonksiyonun grafiğini çiziniz.
Deney sonucu elde edilen grafikle bu grafik nasıl uyuşuyor?
SORULAR
:
1. Bir JFETin giriş empedansı nasıl bir değerdedir? Sebebini yazınız.
2. Bir P kanal JFETin gövdesi hangi tip yarıiletkenden yapılmıştır?
3. JFET karakteristik eğrileri, bir bipolar transistörle hangi yönlerden benzerlik, hangi
yönlerden farklılık gösteriyor, maddeler halinde yazınız.
102