ELEKTRONİK I LAB.

ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ
ELEKTRONİK –I LABORATUARI
DENEY RAPORU
Yrd. Doç. Dr. Engin Ufuk ERGÜL
Arş. Gör. Ayşe AYDIN YURDUSEV
1
ÖNSÖZ
ÖNSÖZ
Bu kitapçıkta Amasya Üniversitesi, Teknoloji Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği
3. yarıyıl dönemindeki EEM207 nolu Elektronik-I Laboratuarı dersi uygulama deneyleri
bulunmaktadır.
İÇİNDEKİLER
İÇİNDEKİLER
ÖNSÖZ ....................................................................................................................................................................................1
İÇİNDEKİLER ......................................................................................................................................................................2
DENEY 1: YARIİLETKEN DİYOT KARAKTERİSTİĞİ ........................................................................................4
I.
Önbilgi .................................................................................................................................................................4
II.
Gerekli Malzemeler ........................................................................................................................................6
III.
Deneyin Yapılışı ...............................................................................................................................................6
IV.
Çalışma Soruları ........................................................................................................................................... 11
DENEY 2: KIRPICI DİYOT DEVRELERİ................................................................................................................ 12
I.
Önbilgi .............................................................................................................................................................. 12
II.
Gerekli Malzemeler ..................................................................................................................................... 14
III.
Deneyin Yapılışı ............................................................................................................................................ 14
IV.
Çalışma Soruları ........................................................................................................................................... 18
DENEY 3: KENETLEME (KİLİTLEME) DEVRESİ ............................................................................................. 20
I.
Önbilgi .............................................................................................................................................................. 20
II.
Gerekli Malzemeler ..................................................................................................................................... 22
III.
Deneyin Yapılışı ............................................................................................................................................ 22
IV.
Çalışma Soruları ........................................................................................................................................... 25
DENEY 4: TAM DALGA DOĞRULTUCULAR VE ZENER DİYOT ................................................................ 26
I.
Önbilgi .............................................................................................................................................................. 26
II.
Gerekli Malzemeler ..................................................................................................................................... 29
III.
Deneyin Yapılışı ............................................................................................................................................ 29
IV.
Çalışma Soruları ........................................................................................................................................... 32
DENEY 5: TRANSİSTÖR PARAMETRELERİ ...................................................................................................... 33
I.
Önbilgi .............................................................................................................................................................. 33
II.
Gerekli Malzemeler ..................................................................................................................................... 37
III.
Deneyin Yapılışı ............................................................................................................................................ 37
IV.
Çalışma Soruları ........................................................................................................................................... 40
DENEY 6: TRANSİSTÖRLERİN ANAHTARLAMA ELEMANI OLARAK KULLANILMASI ............... 41
I.
Önbilgi .............................................................................................................................................................. 41
II.
Gerekli Malzemeler ..................................................................................................................................... 43
III.
Deneyin Yapılışı ............................................................................................................................................ 44
V.
Çalışma Soruları ........................................................................................................................................... 45
2
3
ŞEKİLLER TABLOSU
ŞEKİLLER TABLOSU
Şekil 1: N ve P Tipi Madde ....................................................................................................................................... 4
Şekil 2: N ve P Tipi Madde Yük Etkileşimleri ............................................................................................................ 5
Şekil 3: Yarıiletken Diyot.......................................................................................................................................... 6
Şekil 4: Diyotun DMM İle Kontrolü ......................................................................................................................... 7
Şekil 5:Diyotun Karakteristik Eğrisi .......................................................................................................................... 7
Şekil 6: Diyotun Id-Vd Eğrisi .................................................................................................................................... 9
Şekil 7: Diyotun Ters Polarma Id-Vd Eğrisi .............................................................................................................. 9
Şekil 8:Diyot Uygulama Sonuçlarına Göre I-V Eğrisi .............................................................................................. 10
Şekil 9:Seri Negatif Ön Gerilimsiz Kırpıcı Devre ..................................................................................................... 13
Şekil 10:Seri Negatif Ön Gerilimli Kırpıcı Devre ..................................................................................................... 13
Şekil 11:Seri Pozitif Ön Gerilimsiz Kırpıcı Devre .................................................................................................... 14
Şekil 12:Seri Pozitif Ön Gerilimli Kırpıcı Devre....................................................................................................... 15
Şekil 13: Paralel Negatif Ön Gerilimsiz Kırpıcı Devre ............................................................................................. 15
Şekil 14:Paralel Negatif Ön Gerilimli Kırpıcı Devre ................................................................................................ 16
Şekil 15:Paralel Pozitif Ön Gerilimsiz Kırpıcı Devre ............................................................................................... 16
Şekil 16:Paralel Pozitif Ön Gerilimli Kırpıcı Devre .................................................................................................. 17
Şekil 17: Deney 2 Soru 1 ........................................................................................................................................ 18
Şekil 18: Deney 2 Soru 2 ........................................................................................................................................ 19
Şekil 19:Pozitif Kilitleyici Devre ............................................................................................................................. 20
Şekil 20: Pozitif Kilitleyici Devre Kapasitör Şarjı .................................................................................................... 20
Şekil 21:Pozitif Kilitleyici Devre Kapasitör Deşarjı ................................................................................................. 20
Şekil 22:Kırpıcı Deney 1 Sonuçları ......................................................................................................................... 24
Şekil 23:Köprü Tipi Doğrultucu .............................................................................................................................. 27
Şekil 24: Transistörün Temel Yapısı ....................................................................................................................... 33
Şekil 25: PNP ve NPN Tipi Transistör .................................................................................................................... 33
Şekil 26: Transistörün İç Yapısı .............................................................................................................................. 34
Şekil 27:BJT'nin Kutuplama Bağlantıları ................................................................................................................ 34
Şekil 28:Transistörün Giriş Karakteristiği .............................................................................................................. 36
Şekil 29: Transistörün Çıkış Eğrisi .......................................................................................................................... 36
Şekil 30: Transistör Parametreleri Benzetim Programı Devre Şeması ................................................................. 37
Şekil 31: Transistör Parametreleri Benzetim Sonuçları ........................................................................................ 38
Şekil 32: Transistör Parametreleri Deney Şeması ................................................................................................. 38
Şekil 33: Transistör Parametreleri Ic ve Vbe Deney Sonuçları .............................................................................. 38
Şekil 34: Transistör Parametreleri Uygulama Şeması............................................................................................ 39
Şekil 35: Transistör Ic-Vce Değerleri...................................................................................................................... 39
Şekil 36: Transistörün Ic-Vce Karakteristiği ........................................................................................................... 41
Şekil 37:Transistörün Doyum Durumunda İletimde Olması .................................................................................. 42
Şekil 38:Transistörün Kesim Durumunda Yalıtımda Olması .................................................................................. 42
Şekil 39:NPN ve PNP Transistör Polarması ............................................................................................................ 43
Şekil 40: Transistörün On Konumu ........................................................................................................................ 43
Şekil 41: Transistörün Anahtar Olarak Kullanılması Deney Şeması ....................................................................... 44
Şekil 42: Transistörün Anahtarlama Devre Elemanı Olarak Kullanılması Deney Şeması ....................................... 44
DENEY 1: YARIİLETKEN DİYOT KARAKTERİSTİĞİ
DENEY 1: YARIİLETKEN DİYOT KARAKTERİSTİĞİ
I.
Önbilgi
1. Diyotun nerelerde kullanıldığını araştırınız (Niçin elektronikte diyot kullanıyoruz?).
Bu konuya ilişkin üç örnek veriniz.
2. Yarıiletken nedir?
(Cevapları olduğunca basit, anlaşılabilir tutunuz. Örneğin, iletken nedir sorusuna “iletken elektrik
akımını geçiren maddelerdir. Ör: Bakır, demir” cevabı yeterlidir. )
Yarı İletken
Yarı iletken malzemeler, P (pozitif) veya N (negatif) tip yarıiletken olarak ikiye ayrılırlar. P tip
yarıiletkende pozitif yük mevcuttur. Malzeme içindeki elektronlar (negatif yüklü) ve delikler
(pozitif yüklü) eşleştiğinde boşlukta serbest olarak dolaşan delikler Vardır çünkü delik sayısı
elektrondan oldukça fazladır, buna çoğunluk yük taşıyıcısı denir. Bu da malzemeye (+) yük
katar. Tam tersi şekilde N tip malzemede çoğunluk yük taşıyıcısı elektronlardır. Elektronlardaki
negatif yük sebebiyle malzeme de ( – ) yükle yüklüdür. (Şekil 1)
P tip
N tip






Ş EKİL 1: N VE P TİPİ MADDE
 E LEKTRON
……………. Y ÜKLÜ  DELİK …………… YÜKLÜ
 ELEKTRON + DELİK ………… YÜKLÜ
En yaygın bilinen 2 yarıiletken elementin adını yazınız.
Bunlarından birini seçerek, bu maddenin nasıl P ve N tipi yarıiletken olduğunu açıklayınız.
4
5
DENEY 1: YARIİLETKEN DİYOT KARAKTERİSTİĞİ
Yarıiletken Diyot
Yarıiletken diyotların temeli P ve N tipi madde ve aralarındaki elektron akışı oluşturur. P tipi
maddede delikler, N tipi maddede elektronlar serbesttir. Bu iki malzeme arasında engel
bulunmaktadır. Bu engeli bir miktar azınlık yük taşıyıcısı (çoğunluk olmayan yükler: P maddede
(-) ler, N maddede (+) lar) geçebilir.
 
 
     
 
Ş EKİL 2: N VE P TİPİ MADDE YÜK ETKİLEŞİMLERİ
Pozitif ve negatif yükler birbirini çeker.
Bir miktar (-) yük P bölgesine ve bir miktar (+) yük N bölgesine geçer.
 

 

 

(+) YÜKLER BİRBİRİNİ İTE R
(-) YÜKLER BİRBİRİNİ İTE R
P bölgesindeki (-) yükler N bölgesindeki elektronları, N maddesindeki bölgesindeki (+) yükler
ise P bölgesindeki delikleri iter. Böylece PN arasında bir potansiyel oluşmuş olur ve bu
potansiyeli daha fazla (+) veya (-) yük geçemez.
Bu potansiyele engelin yüksekliği denir,
birimi Volt ’tur.
İleri Polarma (Düz Besleme)
Diyotun P ucuna bataryanın artı ucu bağlandığında bu bölgedeki delikler birleşim bölgesine
doğru itilir. Benzer şekilde diyotun N ucu eksi uca bağlı olduğundan, buradaki elektronlar da
DENEY 1: YARIİLETKEN DİYOT KARAKTERİSTİĞİ
birleşim bölgesine itilir. Böylece iki madde arasındaki potansiyel engel (engelin yüksekliği)
azalır. Azalan potansiyel sebebiyle çoğunluk yük taşıyıcıları artık karşı tarafa geçebilir. İletim
sağlanır.
Geri Polarma (Ters Besleme)
Diyotun P ucuna bataryanın - ucuna ve N ucu artı beslemeye bağlı olduğundan bu yükler
birbirini çeker. Böylece yükler birleşim alanından uzaklaşır, engelin yüksekliği (aradaki
potansiyel ) artar. Bu yüksek potansiyelden sadece belli miktarda azınlık yük taşıyıcısı geçebilir.
Bir süre sonra bu alandan geçebilen azınlık yük taşıyıcısı sabitlenir, buna ters doyma akımı
denir. Eğer aradaki potansiyel daha yükseltilirse diyot içerindeki PN madde yapıları bozulur.
Buna kırılma denir.
II.
Gerekli Malzemeler
 1 adet 1N4001 Diyot
 1kΩ direnç
 Ayarlı güç kaynağı (DC 0V-10V)
 Ölçü Aleti
III.
Deneyin Yapılışı
Diyot: bir yönünde küçük direnç göstererek akım
geçişine izin veren, diğer yönde yüksek direnç
göstererek akım geçirmeyen (veya çok az akım
geçiren) devre elemanlarına diyot denir. Şekil 1 de
diyotun içyapısı, devre sembolü ve paketlenmesi
gösterilmektedir.
Ş EKİL 3: YARIİLETKEN DİYOT
Diyodun devre eşdeğeri aşağıdaki gibidir. Silisyum
diyotlar için 0,7V ve germanyum diyotlar için 0,3V eşik gerilimi vardır.
6
7
DENEY 1: YARIİLETKEN DİYOT KARAKTERİSTİĞİ
Multimetre ile Diyodun Sağlamlık Kontrolü:
Diyodun sağlamlık kontrolü OHM kademesinde yapılır.
Çünkü diyot bir yönde direnç göstermeden akım
geçişine izin verirken, diğer yönde çok yüksek direnç
göstererek akım geçişine müsaade etmez. Bu doğrultuda
diyotun ohmmetrede bir yönde çok küçük direnç (sıfıra
olabildiğince yakın), diğer yönde çok yüksek direnç
(sonsuz
olması
istenir
fakat
genelde
4-5
MΩ
gösterebilir) göstermesi gereklidir.
Ş EKİL 4: DİYOTUN DMM İLE KONTROLÜ
Yarıiletken Diyodun Karakteristiği
Diyodun artı ucuna Anot, eksi ucuna Katot denir. Akım geçişi ileri polarmada sağlanırken, ters
polarmada sağlanmaz.
ID (mA)
İleri polarma
bölgesi
Kırılma noktası
VD (V)
Sızıntı akımı
Ters polarma
bölgesi
İletime geçme
gerilimi
ID (µA)
Ş EKİL 5:DİYOTUN KARAKTERİSTİK EĞRİSİ
VD (V)
DENEY 1: YARIİLETKEN DİYOT KARAKTERİSTİĞİ
Diyodun akım-gerilim karakteristiği aşağıdaki formülle matematiksel olarak gösterilir.
𝑞𝑉𝐷
𝐼𝐷 = 𝐼𝑜 (𝑒 𝑘𝑇𝑛 − 1)
Denklem 1
ID=diyot akımı
𝑉
Io=diyot ters yön doyma akımı 𝐼𝑜 = 𝑅 𝑅 ⟹ 𝑅𝑒ş = 𝑅 ∥ 𝑅𝐷𝑀𝑀 (DMM: Dijital multimetre)
𝑒ş
VD= diyot gerilimi
K=Boltzmann sabiti 1,3806.10-23 ev
Q=elektron yükü 1,6.10-19 C
Ƞ=yarı iletken katsayı (genelde Ge:1 ve Si:2 olarak kabul edilir)
T=sıcaklık (Kelvin cinsinden Tk=Tc+273°)
Denklem 1’in VD türünden eşitliğini yazarsak:
𝑉𝐷 =
𝑘𝑇𝑛
𝐼
Ln ( 𝐼𝐷
𝑞
𝑜
+ 1)
Denklem 2
Bulunur.
Aşağıdaki değerler için Silisyum bir diyotu 27℃ de ve Is=1,73 nA olarak ID değerlerini bulunuz:
VD (V) 0,45
0,52
0,55
0,58
0,6
0,61
0,62
0,63
0,64
ID
T ABLO 1: DİYOTUN I D AKIMI HESAPLANMASI
Diyodun DC karakteristiği
Yandaki
şekilde
gösterilen
devreyi
benzetim
programında gerçekleştiriniz. Gerilim kaynağı e’yi
tabloda gösterilen değerlere getiriniz ve tabloyu
doldurunuz.
Tablodaki değerleri kullanarak akım-
gerilim eğrisini çiziniz.
0,65
0,68
0,7
8
9
DENEY 1: YARIİLETKEN DİYOT KARAKTERİSTİĞİ
E (V)
0
0,5
0,75
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
5
10
15
VR (V)
VD (V)
ID (ma)
T ABLO 2: DİYOTUN DC KARAKTERİSTİĞİ
ID
𝐼𝐷 =
𝑉𝑅
𝑅
Olduğunu gösteriniz.
Formül
ile
deneyde
bulduğunuz
rakamları kullanarak ID=VR/R olduğunu
kanıtlayınız.
VD
Ş EKİL 6: DİYOTUN I D -V D EĞRİSİ
ID
Devrede güç kaynağının yönünü ters
çeviriniz
ve
tekrarlayınız
işlem
VD
başmaklarını
(birimlere
dikkat
ediniz).
E (V)
0 1 2 3 4 5 10 15
VR (mv)
VD (V)
ID (µa)
T ABLO 3: DİYOTUN TERS POLARMA DEĞERİ
Ş EKİL 7: DİYOTUN TERS POLARMA I D -V D EĞRİSİ
DENEY 1: YARIİLETKEN DİYOT KARAKTERİSTİĞİ
İleri polarma devresini breadboard üzerine (sayfa 8) kurunuz. Gerilim kaynağını kademeli
olarak aşağıdaki tabloya göre artırınız ve tüm işlemleri benzetim programındaki gibi
tekrarlayınız (tek bir multimetreyi sırasıyla direnç gerilimini ve diyot gerilimini ve sonrasında
devreden geçen akımı ölçmek için kullanabilirsiniz).
E (V)
0
0,5
0,75
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
5
VR (V)
VD (V)
ID (ma)
T ABLO 4: DİYOT UYGULAMA SONUÇLARI
I
V
Ş EKİL 8:DİYOT UYGULAMA SONUÇLARINA GÖRE I-V EĞRİSİ
10
15
10
11
DENEY 1: YARIİLETKEN DİYOT KARAKTERİSTİĞİ
IV.
Çalışma Soruları
Soru 1.
Tablo 1 ve Tablo 2 deki değerleri VD ortak değerleri için aynı tabloya yazınız.
Değerler arasındaki farkı bulunuz. Bunun için Excel kullanmanızı önerilir.
VD
Tablo 1:
değerler
hesaplanan Tablo
2:
değerler
Benzetim Aralarındaki fark
Soru 2.
Soru 1.deki fark niçin gerçekleşmiş olabilir?
Soru 3.
Uygulamada yapılan deney benzetim programındaki deneyle ve teorik bilgiyle
uyuştu mu?
Soru 4.
Uygulama ile deney arasındaki fark niçin gerçekleşmiş olabilir?
Soru 5.
Genel tekrar için:
a. Diyodun akım gerilim eğrisi için verilen formül nedir?
b. Bu formülde diyotun ters yön doyma akımını bilmediğinizde benzetim
programını kullanarak bu değeri nasıl bulabilirsiniz? (Io bilinmese de VD yi ve ID
yi bulabilirsiniz)
c. 5. Soru b şıkkında elde ettiğiniz formülü tablo 1 deki VD ve ID değerlerini
kullanarak Io değerini bulunuz (bu değer 1,73 na olamayabilir, fakat yakın bir
değerdir)
d. Diyottan akan akım (devredeki akım- ampermetrede okunan değer) neye göre
değişiklik göstermektedir? Örneğin daha küçük bir akım değeri için ne yapıla
bilinir?
DENEY 2: KIRPICI DİYOT DEVRELERİ
DENEY 2: KIRPICI DİYOT DEVRELERİ
I.
Önbilgi
a) Yarıiletken diyotun genel akım gerilim karakteristiğini (ileri ve ters polarma için) çiziniz.
b) Diyotun genel karakteristiği nedir? (İleri polarma da ne kadar akım geçirir? Ters
polarma da akım geçirir mi?)
c) Birinci ve ikinci soru cevaplarını temel alırsanız, diyota doğrusal olmayan bir gerilim
uygulandığında (örneğin sinüzoidal dalga diyota artı ve eksi yönde giriş gerilimi uygular)
çıkış geriliminin nasıl olmasını beklersiniz?
Kırpıcı Diyot devreleri
Kırpıcı diyot devrelerinde girişe uygulanan sinyalin çıkışta kısmi olarak doğrultulması
amaçlanmaktadır. Bu sebeple bu devreler kırpıcı devreler denmektedir (sinyalin bir kısmını
kırpar!). Sinüzoidal bir dalga bir periyot boyunca hem pozitif hem de negatif yönde gerilim
içerir. Diyodun temel çalışma prensibi tek yönde akımı geçirmek ve diğer yönde akım
geçirmemek (sızıntı akımı çok küçük bir değer olduğu için yok sayılır) olduğu için, sinüs bir
dalganın da pozitif gerilimin geçişine izin verecek fakat negatif gerilim değerlerini
geçirmeyecektir.
Kırpıcı diyot devreleri şöyle gruplanabilir:
1. Seri Kırpıcı devreler
1.1.
Seri Negatif Kırpıcı devre
1.1.1. Seri Negatif Ön Gerilimsiz Kırpıcı devre
1.1.2. Seri Negatif Ön Gerilimli Kırpıcı devre
1.2.
Seri Pozitif Kırpıcı devre
1.2.1. Seri Pozitif Ön Gerilimsiz Kırpıcı devre
1.2.2. Seri Pozitif Ön Gerilimli Kırpıcı devre
2. Paralel Kırpıcı devreler
2.1.
Paralel Negatif Kırpıcı devre
2.1.1. Paralel Negatif Ön Gerilimsiz Kırpıcı devre
2.1.2. Paralel Negatif Ön Gerilimli Kırpıcı devre
2.2.
Paralel Pozitif kırpıcı devre
2.2.1. Paralel Pozitif Ön Gerilimsiz Kırpıcı devre
2.2.2. Paralel Pozitif Ön Gerilimli Kırpıcı devre
Seri Kırpıcı devreler: Seri kırpıcı devrelerde diyotla direnç birbirlerine seri bağlanır. Girişteki
doğrusal olmayan sinyal çıkışta kısmi kırpılmış olur.
12
13
DENEY 2: KIRPICI DİYOT DEVRELERİ
1.1.1. Seri Negatif Ön Gerilimsiz Kırpıcı devre
Ş EKİL 9:SERİ NEGATİF ÖN GERİLİMSİZ
KIRPICI DEVRE
Devre ismi bu devrenin kısa bir tanımını yapar. Seri kırpıcı devre olması diyotla yükün birbirine
seri bağlandığını, negatif olması giriş sinyalinin negatif kısmının kırpılacağını ve ön gerilimsiz
olması da devrede giriş sinyalinden başka bir güç kaynağı olmayacağını gösterir.
Şekildeki devrede diyot sinyalin pozitif kısımlarının yük üzerinde görünmesine izin vermiş fakat
negatif kısımları geçirmeyerek bu sinyalleri kırpmıştır.
1.1.2. Seri Negatif Ön Gerilimli Kırpıcı devre
Ön gerilimli devrelerde devrede diyoda seri bir DC gerilim kaynağı kullanılır. Bu kaynak yük
çıkışındaki gerilim seviyelerini değiştirir. Devre negatif kırpıcı olduğu için sinyalin -V kısımları
kırpılır. Devredeki V güç kaynağı çıkış gerilimine Vmax +V olarak yansır.
Ş EKİL 10:SERİ NEGATİF ÖN GERİLİMLİ KIRPICI
DEVRE
DENEY 2: KIRPICI DİYOT DEVRELERİ
II.
Gerekli Malzemeler





1 adet 1N4001/1N4007 diyod
1 adet 1 kΩ direnç
5V 50 Hz sin. Sinyal jeneratörü
2V DC güç kaynağı
Osiloskop
III.
14
Deneyin Yapılışı
1.2.1. Seri Pozitif Ön Gerilimsiz Kırpıcı devre
V
t
Ş EKİL 11:SERİ POZİTİF ÖN GERİLİMSİZ KIRPICI DEVRE
1.2.1 deki devrenin çıkış gerilimini yandaki boşluğa çiziniz (genliği vmax alınız). NOT: devre
adından anlaşılabilir şekilde bu devreden çıkış ön gerilimsiz olmalı ve sinyalin pozitif kısımları
kırpılmalı. 1.2.1 deki devreyi benzetim programına kurunuz. Diyot olarak 1N4001, yük olarak
da 1kΩ direnç seçiniz. Giriş sinyaline Vsin kaynağı bağlayınız genliği (Amplitude) 10V, frekansı
50 Hz ayarlayınız. Çıkış sinyalini yandaki alana çiziniz.
1.2.2. Seri Pozitif Ön Gerilimli Kırpıcı devre
1.2.2
deki
devreyi
benzetim
programına
V
kurunuz. Diyot olarak 1N4001, yük olarak da
1kΩ direnç seçiniz. Giriş sinyaline Vsin kaynağı
bağlayınız genliği (Amplitude) 10V, frekansı 50
Hz ayarlayınız. DC güç kaynağını 5Va bağlayınız.
Çıkış sinyalini yandaki alana çiziniz.
t
15
DENEY 2: KIRPICI DİYOT DEVRELERİ
Ş EKİL 12:SERİ POZİTİF ÖN GERİLİMLİ KIRPICI DEVRE
Paralel Kırpıcı devreler: seri kırpıcı devrelerle aynı işi yaparlar. Bu devrelerde diyot yüke
paralel bağlanmıştır.
2.1.1. Paralel Negatif Ön Gerilimsiz Kırpıcı
devre
2.1.1
deki
devreyi
benzetim
programına
kurunuz. Diyot olarak 1N4001, yük direnci 1kΩ
ve direnci 1kΩ olarak seçiniz. Giriş sinyaline
Vsin kaynağı bağlayınız genliği 10V, frekansı 50
Hz ayarlayınız. Çıkış sinyalini yandaki alana
çiziniz.
NOT: buradaki iki direncin (R1 ve R2) gerilim
V
bölücü dirençler olarak çalıştığını unutmayınız.
Bu
durumda
𝑉𝑜𝑢𝑡 =
𝑅𝐿
.𝑉
𝑅+𝑅𝐿 𝑚𝑎𝑥
çıkış
geriliminin
genliği
Olacaktır. Çıkış sinyalinde
t
bunun olduğunu ispatlayınız.
Ş EKİL 13: PARALEL NEGATİF ÖN GERİLİMSİZ
KIRPICI DEVRE
DENEY 2: KIRPICI DİYOT DEVRELERİ
16
2.1.2. Paralel Negatif Ön Gerilimli Kırpıcı
devre
2.1.2 deki devreyi benzetim programına kurunuz.
Diyot olarak 1N4001, yük olarak da 1kΩ direnç
seçiniz. Giriş sinyaline Vsin kaynağı bağlayınız
genliği
(Amplitude)
10V,
frekansı
50
Hz
ayarlayınız. DC güç kaynağını 5Va bağlayınız. Çıkış
sinyalini yandaki alana çiziniz.
V
t
Ş EKİL 14:PARALEL
KIRPICI DEVRE
NEGATİF
ÖN
GERİLİMLİ
2.2.1. Paralel Pozitif Ön Gerilimsiz Kırpıcı
devre
Paralel pozitif ön gerilimsiz devreyi breadboard
üzerine kurunuz. Girişi sinyal üretecinden veriniz
ve
çıkışı
osiloskoptan
okuyunuz.
Osiloskop
ekranında gördüğünüz dalgayı ölçekli olarak
çiziniz.
V
t
Ş EKİL 15:PARALEL
KIRPICI DEVRE
POZİTİF
ÖN
GERİLİMSİZ
17
DENEY 2: KIRPICI DİYOT DEVRELERİ
2.2.2. Paralel Pozitif Ön Gerilimli Kırpıcı
devre
Paralel
pozitif
ön
gerilimli
devreyi
breadboard üzerine kurunuz. Girişi sinyal
üretecinden ve DC güç kaynağından veriniz ve
çıkışı
osiloskoptan
okuyunuz.
Osiloskop
ekranında gördüğünüz dalgayı ölçekli olarak
çiziniz.
V
t
Ş EKİL 16:PARALEL
KIRPICI DEVRE
POZİTİF
ÖN
GERİLİMLİ
DENEY 2: KIRPICI DİYOT DEVRELERİ
IV.
Çalışma Soruları
Soru 1.
Yan şemada gördüğünüz devreyi benzetim programında
gerçekleştiriniz. (5 puan)

Aşağıdaki alana giriş sinyallerini ve çıkış sinyalini
çiziniz.
(5 puan)

Çizimlerden
yararlanarak
devrenin
çalışmasını
anlatınız. (10 puan)
NOT:
Ş EKİL 17: DENEY 2 SORU 1
V1= 10 sin (100πt)
V2= -5 sin (100πt)
R1=R2=R=1kΩ
D=1N4001
V
V1
t
V2
t
Vout
t
1
𝜋
2
𝜋
3
𝜋
2
2𝜋
5
𝜋
2
3𝜋
7
𝜋
2
4𝜋
18
19
DENEY 2: KIRPICI DİYOT DEVRELERİ
Soru 2.
Aşağıdaki sinüzoidal formdaki giriş dalgasını, çizgili noktalardan kesilmiş şekilde olduğu gibi,
hem pozitif hem negatif sinyallerden kısmi olarak kırpan ve çıkışına aktaran devreyi
tasarlayınız. Devre şemasını çiziniz (10 puan). Giriş ve çıkış sinyallerini gösteren ve tepe
değerlerini belirten osiloskop görüntüsünü ekleyiniz (10 puan).
NOT: Vsin 10V genlikte (Vp-p=20V) olacaktır. Frekansı 100 Hz.
Çıkış sinyalinin genliği 4V (Vout p-p= 8V) olacaktır (tam ve kesin olarak 4V olacaktır. 3,90 ya da
4,20 bile kabul edilemez).
Devrede istediğiniz kadar direnç, diyot ve güç kaynağı kullanabilirsiniz.
Ş EKİL 18: DENEY 2 SORU 2
DENEY 3: KENETLEME (KİLİTLEME) DEVRESİ
DENEY 3: KENETLEME (KİLİTLEME) DEVRESİ
I.
Önbilgi
Kenetleme (kilitleme) devresi nerelerde kullanılır?
Kilitleyici Diyot devreleri
Kilitleme devreleri girişinden gelen doğrusal olmayan sinyalin en alt ya da en üst değerini belli
bir DC noktaya sabitler. Sinyalin tepeden tepeye değeri değişmemekte, sadece sinyalin başlangıç
ve bitiş noktaları değişmektedir.
Kilitleyici devreler şu alt gruplarda incelenir:
1. Pozitif Kilitleyici devreler
2. Negatif kilitleyici devreler
Pozitif Kilitleyici Devreler
Girişten gelen sinyalin en alt noktası DC pozitif bir değer (örneğin sıfır olabilir) sabitlenir.
Devrenin çalışması şöyledir:
Devreye negatif gerilim uygulandığında
(doğrusal olmayan
sinyalin negatif alternansı) ideal olarak diyot kısa devre olacaktır.
Diyodun kısa devre olmasıyla gerilim, çıkış direncine ulaşamayıp
Ş EKİL 19:POZİTİF
KİLİTLEYİCİ DEVRE
kapasitör üzerinde depolanacaktır (Şekil 20).
Giriş sinyali pozitif olduğunda diyot
kesime gider (Şekil 21). Devredeki
akım çıkış direnci üzerinden geçer,
giriş sinyali çıkışta görünür. Kapasitör
Ş EKİL 20: POZİTİF
KİLİTLEYİCİ DEVRE
KAPASİTÖR ŞARJI
üzerindeki gerilim de çıkışa yansır,
böylece çıkış gerilim giriş gerilimin 2
Ş EKİL 21:POZİTİF
KİLİTLEYİCİ DEVRE
KAPASİTÖR DEŞARJI
katına ulaşır.
Bu devrede dikkat edilmesi gereken nokta: kondansatördeki gerilim, çıkışa aktarıldığında
tamamıyla boşalmayacak şekilde depolanmalıdır. Deşarj süresi çok uzun seçilmelidir. Çıkışta
istenilen sinyalin elde edilmesi için kondansatörün deşarj süresi giriş sinyalinin yarım
20
21
DENEY 3: KENETLEME (KİLİTLEME) DEVRESİ
periyodunun 5 katından daha büyük olması
gereklidir (uygulamada çok çok daha büyük
olması
gerekir)
𝑧𝑎𝑚𝑎𝑛 𝑠𝑎𝑏𝑖𝑡𝑖 = 𝜏 =
𝑅. 𝐶 𝑑𝑒ş𝑎𝑟𝑗 𝑠ü𝑟𝑒𝑠𝑖 5𝜏 = 5𝑅𝐶 ≫
𝑇
2
𝑜𝑙𝑚𝑎𝑙𝚤𝑑𝚤𝑟.
Pozitif kilitleyici devrelere ek bir kayma
eklenebilir. Ek bir batarya kullanılarak giriş
sinyalinin en alt sınırı DC voltaj seviyesinde
ayarlanabilir.
Ş EKİL 22 :POZİTİF KİLİTLEYİCİ DEVRE ÇIKIŞ
DALGASI
Negatif Kilitleyici devreler
Bu devrelerde girişten gelen sinyalin en üst noktası bir DC
değere
sabitlenir
(örneğin
sıfır).
Pozitif
kilitleyici
devresindeki gibi kondansatörün deşarj süresi çok uzun
seçilmelidir.
Negatif
kilitleme
devresinde
girişe
pozitif
gerilim
uygulandığında diyot iletime geçer, bu gerilim çıkışa
Ş EKİL 23: NEGATİF KİLİTLEYİCİ
DEVRE
negatif
gerilim
ve
ulaşmadan kondansatör üzerinde depolanır. Giriş sinyali
negatif olduğunda ise diyot kesime gider. Girişten gelen
kondansatör
üzerindeki gerilim de çıkışa yansır.
Böylece çıkışta girişteki sinyalin en
üst tepe noktası negatif DC değere
sabitlenmiş olur.
Ş EKİL 24:NEGATİF KİLİTLEYİCİ DEVRE ÇIKIŞ DALGASI
DENEY 3: KENETLEME (KİLİTLEME) DEVRESİ
II.
22
Gerekli Malzemeler
 1000uf kapasitör
 10kΩ direnç
 1N4001 diyot
 10 sin 200𝜋𝑡 sinyal kaynağı
 5V DC güç kaynağı
III.
Deneyin Yapılışı
V
Vin
t
Ş EKİL 25: POZİTİF ÖNGERİLİMLİ
KIRPICI DEVRE
Üst
şekildeki
devreyi
benzetim
programına kurunuz.
Vout
t
Giriş ve çıkış sinyallerini (Vout= R
üzerine düşen gerilim) yandaki alana
çiziniz.
ŞEKİL 26: POZİTİF ÖNGERİLİMLİ KIRPICI DEVRE ÇIKIŞ
DALGASI
Pozitif kilitleme devresinde DC kaynak kullanmak çıkış sinyalini nasıl değiştirdi?
23
DENEY 3: KENETLEME (KİLİTLEME) DEVRESİ
V
Vin
t
ŞEKİL 27: NEGATİF ÖNGERİLİMLİ
KIRPICI DEVRE
Vout
Üstteki
devreyi
benzetim
programında
t
gerçekleştiriniz. Giriş ve çıkış gerilimlerini
yandaki alana çiziniz.
ŞEKİL 28: NEGATİF ÖNGERİLİMLİ KIRPICI DEVRE ÇIKIŞ
DALGASI
Devre 1.
Ş EKİL 29: DENEY 3 KIRPICI DEVRE 1
1. Yukarıdaki devreyi board
üzerine kurunuz. Çıkış sinyalini aşağıdaki alana çiziniz.
Devrenin yaptığı işi anlatınız.
2. R=1kΩ olarak aynı devreyi tekrar kurunuz. Çıkış sinyalini aşağıdaki alana çiziniz (farklı
renk kalem kullanarak)
DENEY 3: KENETLEME (KİLİTLEME) DEVRESİ
V
5V
Vçıkış
t
-5V
-10V
Ş EKİL 22:KIRPICI DENEY 1 SONUÇLARI
Devre 2.
7
V
5
V
5V
3V
5ms
10ms
15ms
20ms
Ş EKİL 31: KIRPICI DENEY DEVRSİ 2
1. Vgiriş giriş sinyali uygulandığında çıkışında Vçıkış çıkış sinyalini üreten bir kenetleme
devresi tasarlayınız. Bu devreyi benzetim programında gerçekleştiriniz.
2. Benzetim programında gerçekleştirdiğiniz devreyi aynı şekilde laboratuarda board
üzerine kurunuz. Giriş ve çıkış sinyallerini osiloskopta gösteriniz. NOT: Laboratuardaki
deneyde çıkış sinyalleri ±1V yakın olabilir ör: 29Volt-31Volt gibi.
24
25
IV.
Çalışma Soruları
Soru 1.
Devre 1’deki direnç değeri değiştikten sonra sinyalde ne gibi bir değişiklik oldu?
Bu değişikliğin sebebini ne olarak görüyorsunuz, gerekli açıklamaları ve hesaplamaları
yapınız (10 puan).
Soru 2.
Devre 2’de osiloskopta izlediğiniz çıkış sinyalleri niçin 0,7Volta yakın bir
kaymaya sebep oldu (5 puan).
Soru 3.
Şekildeki giriş ve çıkışı sağlayan devreyi tasarlayınız. Benzetim programında
devre şemasını giriş ve çıkış osiloskop görüntüsünü föyünüze ekleyiniz (25 puan).
NOT!!!!
Girişteki sin sinyali önce kırpıcı ile hem pozitif hem negatif alternansları kırpmak
gerekir. Bir önceki deneyde yapılan pozitif ve negatif kırpıcılar kullanılır.
Sonra elde edilen sinyal negatif alternansa kilitlenir ve bu kilitlemede DC +3Volt
kadar bir öteleme uygulanır. Bu da bu hafta yapılan deneyde olduğu gibi.
Sonuç olarak her iki devre birleştirilir. (ilkinin çıkışı diğerinin girişine )
DENEY 4: TAM DALGA DOĞRULTUCULAR VE ZENER DİYOT
DENEY 4: TAM DALGA DOĞRULTUCULAR VE ZENER
DİYOT
I.
Önbilgi
Yarıiletken Diyotla Gerçekleştirilen Tam Dalga Doğrultucular
Tam dalga doğrultucular girişinden gelen AC sinyalin negatif alternanslarını pozitif alternansa
çevirerek çıkışa aktarırlar. Böylece AC gerilimden DC gerilim elde edilmesinde kullanılırlar.
Ş EKİL 32: TAM DALGA DOĞRULTUCU ŞEMASI
Devrenin çıkışındaki gerilim, girişindeki gerilimin iki katıvaj olduğundan çıkış ortalama gerilimi
denklem 1 ile hesaplanır.
𝑉𝑜𝑟𝑡 =
2𝑉𝑚𝑎𝑥
≅ 0,636. 𝑉𝑚𝑎𝑥
𝜋
𝐃𝐞𝐧𝐤𝐥𝐞𝐦𝟏
Diyotla yapılan iki tip tam doğrultucu devresi Vardır:
1. Orta Sekmeli doğrultucu (iki diyotlu)
2. Köprü tipi doğrultucu (dört diyotlu)
Orta Sekmeli Doğrultucu
Ş EKİL 33: O RTA S EKMELİ D OĞRULTUCU
26
27
DENEY 4: TAM DALGA DOĞRULTUCULAR VE ZENER DİYOT
Orta sekmeli doğrultucuda2 diyot ve 3 uçlu trafo kullanılır. Şekil 2.A da devrenin genel yapısı ve
giriş çıkış gerilimleri görülmektedir. Trafonun uçlarındaki gerilim Şekil 2.b’deki gibi olduğunda,
giriş gerilimin pozitif alternansı devreye etki eder. Gerilim D1 diyotu üzerinden olduğu gibi Ryük
üzerine yansır. Giriş sinyalinin negatif alternansında trafonun uç işaretleri değişir. Şekil 2.C de
olduğu gibi gerilim pozitif olarak D2 diyodundan geçerek Ryük’te görünür. Böylece tam dalga
doğrultma sağlanır.
Orta sekmeli doğrultucunun çıkış gerilimi giriş geriliminin yarısından diyot eşiği (diyot
gerilimi=Vo) kadar düşüktür.
Köprü Tipi Doğrultucu
Doğrultucunun çıkış gerilimi giriş geriliminden 2 diyot eşiği (diyot gerilimi=V0) kadar düşüktür.
Şekil 3’deki çizimlerden faydalanarak köprü tipi doğrultucunun çalışmasını anlatınız.
Ş EKİL 23:K ÖPRÜ T İPİ D OĞRULTUCU
DENEY 4: TAM DALGA DOĞRULTUCULAR VE ZENER DİYOT
Filtre devreleri
Ş EKİL 35: F İLTRELİ T AM D ALGA D OĞRULTUCU Ş EMASI
Filtre devreleri elektronikte gerçek bir DC gerilim yakalamak için kullanılırlar. Elektronikte
kullanılan DC gerilim, tek bir değere sabit olmalı ve mümkün olduğunca az dalgalanma
faktörüne sahip olmalıdır. Yani sinyal dalgalanmadan devam ettirilmelidir.
Şekil4’de gösterildiği gibi girişten gelen AC sinyal tam dalga doğrultucu ile negatif alternanstan
temizlenir ve sonrasında filtre devresiyle çıkış gerilimi pürüzsüzleştirilir.
Çıkış gerilimindeki dalgalanmalar dalgalanma faktörü ile hesaplanır. Dalgalanma faktörünün
mümkün olduğunca küçük olması, gerçek bir DC çıkış için istenen bir durumdur.
𝑉
𝑑𝑎𝑙𝑔𝑎𝑙𝑎𝑛𝑚𝑎 (𝑟𝑖𝑝𝑝𝑙𝑒)𝑓𝑎𝑘𝑡ö𝑟ü ; 𝑟 = 𝑉 𝑟
Denklem2
𝑑𝑐
Vr rms dalgalanmavajı, Vdc çıkış geriliminin ortalama değeridir.
1
𝑉𝑑𝑐 = 𝑉𝑚𝑎𝑥 (1 − 2𝑅𝐶𝑓)
Denklem 3
𝑉𝑚𝑎𝑥
√3 𝑅𝐶𝑓
Denklem 4
𝑉𝑟𝑚𝑠 = 2
Vp(in) filtre devresinin giriş sinyalidir (filtre devresinin girişi doğrultu devresinin çıkışıdır).
Alttaki şekilde doğrultucu devresinin
giriş gerilimi Vin=15 V, 60 Hz alarak
dalgalanma faktörünü bulunuz (V1,
V2 ve V3 hesaplayınız).
!!! İpucu: sırasıyla denklem 3,4,2
kullanılacak.
!!!!!! Doğrultucu devresinin çıkış (V3)
frekansı giriş (V2) frekansından
farklıdır. Şekil 3’deki giriş çıkış sinyalini
inceleyiniz.
Giriş
sinyalinin
Ş EKİL 36: FİLTRELİ TAM DALGA DOĞRULTUCU
28
29
DENEY 4: TAM DALGA DOĞRULTUCULAR VE ZENER DİYOT
frekansından f=1/T’ den 1 periyotluk zamanı bulunuz. Aynı zaman çıkış sinyalinde 2 periyota eşit
gelmektedir. Dikkat ediniz. Formüllerdeki f (frekans) doğrultucunun çıkış frekansıdır (ve 60
değildir).
ZENER DİYOT
Zener diyotlar, yarıiletken diyotların bir çeşididir. Yarı iletken diyotlardan farklı miktarlarda
katkı malzemesi ile üretilirler. Zener diyotlar özel olarak doğrultucu devrelerinde kullanılırlar.
Doğru polarmada yarıiletken diyoda benzer bir eğri gösterirken ters polarmada belli bir
grilimden sonra iletken olurlar. Bu gerilime kırılma gerilimi kısaca zener gerilimi denir. Zener
gerilimi zener diyotlarda diyot kodundan/kataloğundan bulunabilir. 2-200V arasında zener
gerilimine sahip diyotlar bulunur.
Yarıiletken diyottan farklı olarak zener diyotlar genellikle ters polarmada kullanılır. Çünkü ters
polarmada belli bir gerilime kadar zener diyot açık devre gibi davranır, sonrasında kısa devre
olur. Ör: 3,3v’luk bir zener diyotta 3,3v’tan küçük gerilimlerde devreden geçen akım sıfırken,
3,3v’tan büyük değerlerde devreden akım geçer.
II.
Gerekli Malzemeler








III.
Deney
4 adet 1N4007 diyot
1kΩ direnç
33kΩ direnç
5µf kapasitör
5V zener diyot
10 sin (240πt-0⁰) sinyal kaynağı
10 sin (240πt-180⁰) sinyal kaynağı
Osiloskop
Deneyin Yapılışı
(Benzetim/
Benzetim
programında): Zener diyotla ilgili akımgerilim eğrisini siz çıkarınız. 3,3Vluk zener
diyoda
12V’a
kadar
değişik
giriş
gerilimleri uygulayınız. Sonra diyotun
yönünü
değiştirip
aynı
işlemleri
tekrarlayınız. İlgili birimleri aşağıdaki
tablolara not ediniz ve grafiği çiziniz (VZ-IZ eğrisi) .
Ş EKİL 37: Z ENER DİYOT DE V RESİ
DENEY 4: TAM DALGA DOĞRULTUCULAR VE ZENER DİYOT
T ABLO 5: Z ENER D İYOT ……………… P OLARMA
VR
VZ
IZ
0,2
0,5
0,75
1
2
3
4
5
10
12
2
3
4
5
10
12
T ABLO 2: Z ENER D İYOT …………… P OLARMA
VR
VZ
IZ
0,2
0,5
0,75
1
IZ (mA)
30
ileri
polarma
20
10
VZ (V)
4
3
2
1
0,5
10
ters
polarma
20
30
Ş EKİL 38: Z ENER DİYOT EĞRİSİ
1
1,5
30
31
DENEY 4: TAM DALGA DOĞRULTUCULAR VE ZENER DİYOT
Zener Diyot Regüleli Köprü Tipi Doğrultucu
Zener diyot ters polarmada üzerindeki gerilimi belli bir seviyede (zener gerilimi) sabit tuttar.
Doğrultucularda zener diyodun bu özelliğinden yararlanılır.
33k
Ş EKİL 39: Z ENER D İYOT R EGÜLELİ K ÖPRÜ T İPİ D OĞRULTUCU
Deney 1:
Şekil 39’daki devreyi laboratuarda kurunuz. Trafonun girişine 220V, 60Hz’lik sinüzoidal
gerilim uygulayınız (trafo yerine sinyal üreteci kullanılabilir.1 nolu Sinyal üretecini trafonun 1.
Ucu yerine, 2 nolu sinyal üretecini trafonun 2. Ucu yerine bağlayınız. Bu deneyden önce sinyal
üreteçlerini istenen frekansa ve faza ayarlayınız. Doğruluğunu Osiloskopta kontrol ediniz. 2
sinyal aynı genlik ve frekansta olmalı ve 180 derece faz farkına sahip olmalıdır. ) Trafonun
çıkışındaki ve yük üzerindeki sinyali Osiloskop yardımıyla izleyiniz. Sinyal şeklini, genliğini ve
frekansını not alınız.
Ş EKİL 40: T RANFORMATÖRÜN ÇIKIŞ SİNYALİ (S İNYAL ÜRETECİ ÇIKIŞ SİNYALİ )
DENEY 4: TAM DALGA DOĞRULTUCULAR VE ZENER DİYOT
Ş EKİL 41: T AM DALGA DOĞRULTUCUN UN ÇIKIŞ SİNYALİ
IV.
Çalışma Soruları
Soru 1.
Giriş gerilimi 220V, 50Hz, çıkışı (yaklaşık) DC 10V, dalgalanma faktörünün
%2’den az olan bir köprü tipi doğrultucu devresini gerçekleştiriniz (R ve C değerlerini
hesaplayınız).
Soru 2.
Soru 1’deki devrenin çıkışını 9.1Va sabitleyiniz. Devreyi benzetim programında
kurunuz ve çıkış gerilimini osiloskop yardımıyla gösteriniz.

Devre şemasını ve

Osiloskop ekran görüntüsünü çıktı alarak deney raporunuza ekleyiniz.
32
33
DENEY 5: TRANSİSTÖR PARAMETRELERİ
DENEY 5: TRANSİSTÖR PARAMETRELERİ
I.
Önbilgi
Transistör
Transistörler yarıiletken teknolojisiyle üretilmiş, azınlık-çoğunluk yük taşıyıcılara sahip solidstate elektronik devre elemanlarıdır.
Solid-state ne demek araştırınız.
Transistörler, BJT,FET,MOSFET gibi değişik türlerde elemanlar olarak adlandırılabilir. Fakat
transistör terimi genel olarak BJT’leri kapsar. FET, MOSFET ve diğer çeşitler kendi isimleriyle
adlandırılır.
Bipolar Junction Transistor (BJT) (Çift Kutuplu Yüzey Bileşimli Transistör)
Transistörler P ve N tipi yarıiletkenlerin
birleşimiyle yapılırlar. İki tip BJT Vardır: NPN
transistör
ve
PNP
transistör.
NPN
transistörde iki N tipi madde arasına bir P tipi
madde, PNP transistörde ise iki P tipi madde
arasına bir N tipi madde sıkıştırılır. Bu
maddeler birbiriyle yüzeysel olarak temas
halindedir.
Ş EKİL 24: T RANSİSTÖRÜN TEMEL YAPISI
Ş EKİL 25: PNP VE NPN TİPİ TRANSİSTÖR
Transistörlerde 3 uç bulunur. Bunlar Emetör (E)(yayıcı), Baz (B) (taban) ve Kollektör (C)
(toplayıcı)’dür.
DENEY 5: TRANSİSTÖR PARAMETRELERİ
Transistörün sağlamlık kontrolü
Ş EKİL 26: TRANSİSTÖRÜN İÇ YAPISI
1. Transistörün sağlamlık kontrolü multimetrenin diyot kademesiyle yapılır.
2. Multimetrenin anot ucu transistörün bir bacağına sabitlenir.
3. Multimetrenin katot ucu, transistörün her iki bacağına sırasıyla değdirilir.
4. Her iki bacaktan da bir değer bulununcaya kadar işlem diğer bacaklarla tekrarlanır.
5. Transistörün bir bacağından diğer iki bacağına doğru bir değer okunduğunda,
transistörün bu ucu baz dır.
6. Baz ile diğer uçlar arası pozitif değer Varsa bu NPN tipi transistördür.
7. Eğer baz ile diğer uçlar arasında negatif değer Varsa bu PNP tipi transistördür. PNP
tipi transistörde multimetrenin uçları değiştirlir ve baz ucuna katot bağlanır.
8. Baz ucu ile herhangi bir uç arasındaki değer not edilir. Bu işlem diğer bacak için
tekrarlanır.
9. Hangi bacak daha yüksek değer veriyorsa bu uç emetör ucudur.
10. Diğer uç kollektör olur.
Transistör Parametreleri
Ş EKİL 27:BJT' NİN KUTUPLAMA BAĞLANTILARI
34
35
DENEY 5: TRANSİSTÖR PARAMETRELERİ
Transistörün çalışması için gerekli kutuplama bağlantıları üstteki şekilde gösterilmiştir. NPN tipi
transistörde C-E arası ve B-E arası doğru polarma, PNP tipi transitörde ise ters polarma
uygulanır.
Transistörde önemli bir parametre Beta DC ve Alfa DC Akım kazançlarıdır.
Ortak emetörlü bağlantıda akım kazancı (β):
IC=(1+β)ICO+βıb
Β≌
𝐼𝐶
𝐼𝐵
⟺
IC≌ βxıb
Emetör akım eşitliğini kullanarak
IE=IC+IB
⟺
IE=( βxıb)+IB = IB(1+β)
Ortak baz bağlantıda akım kazancı (α):
𝐼
Α= 𝐼𝐶
𝐸
Emetör akım eşitliğini kullanarak
IE=IC+IB
𝐼
Α= 𝐼𝐶 ve β≌
𝐸
𝐼𝐶
𝐼𝐵
1
⟺
𝐼𝐸
𝐼𝐶
𝐼
= 𝐼𝐵 + 1
𝐶
1
𝛽
Eşitlikleri yerine konulursa; 𝛼 = 1 + 𝛽 Yani 𝛼 = 1+𝛽 Olarak bulunur.
Transistörlerde β akım kazancı sabit olarak kabul edilse de, gerçekte kollektör akımına ve
sıcaklığa bağlı olarak değişir.
Transistörün karakteristiği belirleyen 4 bölge bulunmaktadır. 1. Bölge VCE çıkış gerilimindeki
değişime göre, IC çıkış akımındaki değişimi gösterir ve RC çıkış direncini belirler. 2. Bölge
karakteristik eğrisi IB giriş akımındaki değişime göre, IC çıkış akımındaki değişimi gösterir ve ß
akım kazancını belirler. 3. Bölge karakteristik eğrisi VBE giriş gerilimindeki değişime göre, IB
giriş akımındaki değişimi gösterir ve RG giriş direncini belirler. 4. Bölge karakteristik eğrisi VBE
- VCE bağıntısı VBE giriş gerilimindeki değişime göre, VCE çıkış gerilimindeki değişim miktarını
gösterir. Bu değişim, gerilim transfer oranı olarak tanımlanır.
DENEY 5: TRANSİSTÖR PARAMETRELERİ
Transistörün Giriş Karakteristiği
Transistörün giriş karakteristiği, baz akımı
ve baz gerilimi arasındaki ilişkiye bağlıdır.
Bu ölçümde C-E arası potansiyel fark sabit
tutulur.
Baz
akımı
değiştirilir
ve
bu
değişikliğin baz gerilimi üstündeki etkileri
gözlemlenir.
karakteristiği,
Transistörün
diyot
giriş
karakteristiği
ile
benzerlik gösterir. VBE<0,5V iken IB ihmal
edilecek
kadar
küçüktür.
VBE≥0,6V
olduğunda IB çok küçük değerlerde artmaya
başlar. Transistörlerde,
genel olarak,
VBE=0,7V olduğunda transistör iletime
geçer.
Ş EKİL 28:T RANSİSTÖRÜN GİRİŞ
KARAKTERİSTİĞİ
Transistörün Çıkış Karakteristiği
Transistörlerde çıkış sinyali genelde C-E
arası
alınır.
Transistörün
çıkış
karakteristiği kollektör akımı ve gerilimi
arasındaki
karakteristik
ilişkiden
üzerinde
elde
baz
edilir.
Bu
akımının
doğrudan etkisi Vardır. Bu sebeple farklı
baz akımları için farklı değerler elde edilir.
VCE gerilimi belli limitler dahilindedir, bu
limit aşılırsa transistörde kırılma meydana
gelir.
Ş EKİL 6: T RANSİSTÖR ÇIKIŞ KARAKTERİSTİĞİ
Ş EKİL 29: T RANSİSTÖRÜN ÇIKIŞ EĞ RİSİ
36
37
DENEY 5: TRANSİSTÖR PARAMETRELERİ
II.
Gerekli Malzemeler







III.
BC238 transistör
10kΩ direnç
1kΩ direnç
1 adet DMM (ampermetre)
1 adet DMM (Voltmetre)
2 adet ayarlı DC güç kaynağı
Breadboard
Deneyin Yapılışı
Şekildeki
devreyi
benzetim
programına kurunuz. IC, IB ve
IE değerlerini okumak için DC
Ampermetre,
VCE
ve
VBE
değerlerini okumak için DC
Voltmetre kullanınız.
I.
II.
VBB=2V
VCC=sırasıyla 10V, 12V ve
15V
III.
VCE
ve
VBE
gerilimleri
voltmetre bağlamadan diğer
Ş EKİL 30: T RANSİSTÖR P ARAMETRELERİ BENZETİ M
PROGRAMI DEVRE ŞE MASI
tüm ölçümleri ampermetre
bağlayarak yapınız.
IV.
V.
Aşağıdaki tabloda BENZETİM yazan kısımları doldurunuz.
VCE, VBE ve beta kazancını hesaplayınız. Bulduğunuz değerleri tabloda ANALİZ yazan
kısma not alınız.
-VCC+IBRB+VBE+IERE=0
-VCC+ICRC+VCE+IERE=0
𝐼𝐶
Β≌
𝐼𝐵
VI.
Değerleri bulduktan sonra VBE ve Vce voltmetrelerini bağlayınız ve çıkan sonucu tabloda
BENZETİM yazan yere not alınız.
DENEY 5: TRANSİSTÖR PARAMETRELERİ
VCC
10 V
12 V
15 V
IB
BENZETİM
BENZETİM
BENZETİM
IC
BENZETİM
BENZETİM
BENZETİM
IE
BENZETİM
BENZETİM
BENZETİM
VCE
ANALİZ
ANALİZ
ANALİZ
VCE
BENZETİM
BENZETİM
BENZETİM
VBE
ANALİZ
ANALİZ
ANALİZ
VBE
BENZETİM
BENZETİM
BENZETİM
Β
ANALİZ
ANALİZ
ANALİZ
Ş EKİL 31: TRANSİSTÖR PARAMETRELERİ BENZETİM
SONUÇLARI
Devreyi şemada görülen şekilde sadeleştiriniz.
Öncelikle IB akımını 0ua olarak ayarlayınız.
Sonra VCE gerilimini 1V, 2V, 3V… yaparak IC
değerini tabloya yazınız.
Sonra IB akımını 40 uA olarak ayarlayıp VCE
gerilimini artırarak aynı işlemi tekrarlayınız. IB
akımını 60uA ve 100uA yaparak deneyi
tekrarlayınız.
Ş EKİL 32: TRANSİSTÖR PARAMETRELERİ DENEY
ŞEMASI
IB=0µa
IB=40µa
IB=80µa
IB=100µa
VCE(V)
IC
VBE
IC
VBE
IC
VBE
1
2
3
5
7
10
Ş EKİL 33: TRANSİSTÖR PARAMETRELERİ I C VE VBE DENEY SONUÇLARI
IC
VBE
38
39
DENEY 5: TRANSİSTÖR PARAMETRELERİ
Deneyi laboratuarda yapmak için: öncelikle BC238 için kullanım kılavuzundan bacak
bağlantılarını bulunuz. Bacak bağlantıları DMM ile kontrol ediniz. Bazen farklı firmalar aynı
kodda farklı bacak bağlantılarına sahip elemanlar üretebilir. Her zaman multimetre ile
elemanların kontrolü yapılmalı.
Şekildeki devreyi breadboard üzerine kurunuz.
IB ve IC için aynı ampermetreyi sırasıyla, VCE
içinvmetre kullanınız.
1.
2.
3.
4.
IB’yi ayarlayınız (VBB’yi ayarlayarak).
VCE’yi ayarlayınız (VCC’yi ayarlayarak).
IC’yi ölçünüz.
Tabloyu doldurunuz.
Ş EKİL 34: TRANSİSTÖR PARAMETRELERİ UYGULAMA
ŞEMASI
VCE(V)
IC (IB=0µa)
IC (IB=40µa )
IC (IB=80µa )
IC (IB=100µa)
1
2
3
5
7
10
Ş EKİL 35: TRANSİSTÖR I C -V CE DEĞERLERİ
Benzetim programında ve laboratuar deneyinde bulduğunuz sonuçlar ile oluşturduğunuz
tabloları, transistörün 4 bölge karakteristiğini çıkarmak için kullanınız.
I.
II.
III.
IV.
1. BÖLGE IC-VCE (her IB değeri için ayrı bir hat kullanarak) (deney sonucu)
2. BÖLGE IC-IB (benzetim programı sonucu VCE=4,5V olarak ayarlayınız)
3. BÖLGE IB-VBE (benzetim programı sonucu VCE=4,5V olarak ayarlayınız)
4. BÖLGE VCE-VBE (her IB değeri için ayrı bir hat kullanarak benzetim programı
sonucu)
DENEY 5: TRANSİSTÖR PARAMETRELERİ
Ic (mA)
2. BÖLGE
1.BÖLGE
6
5
4
3
2
1
Ib (µA)
60
50
40
30 20
10
1
2
3
4
5
6
7
8
VCE (V)
9
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
3. BÖLGE
4. BÖLGE
VBE (mV)
IV.
Çalışma Soruları
Soru 1.
Transistörün 4 bölge karakteristik grafiğini açıklayınız. Her bir bölge için çalışma
durumlarını ve gösterdiği özelliği anlatınız. Detay veriniz.
40
41
DENEY 6: TRANSİSTÖRLERİN ANAHTARLAMA ELEMANI OLARAK KULLANILMASI
DENEY
6:
TRANSİSTÖRLERİN
ANAHTARLAMA
ELEMANI OLARAK KULLANILMASI
I.
Önbilgi
Transistörlerin Kullanım Alanları
Transistörler yapısal bakımdan, yükselteç olarak çalışma özelliğine sahip bir devre
elemanıdır. Daha yaygın kullanım amacı ise devrede anahtarlama yapmaktır. Motor, bobin
veya lamba gibi yüksek güçlü elemanlarda ve lojik kapı devrelerinde anahtarlama elemanı
olarak kullanılmaktadır.
Ş EKİL 36: TRANSİSTÖRÜN I C -VCE KARAKTERİSTİĞİ
Yukarıdaki grafikte transistörün (IC - VCE) karakteristiğindeki çalışma bölgeleri
gösterilmiştir. Aktif bölge, yükseltme (amplifikasyon) işlemlerinde kullanılırken, doyum
(saturasyon) ve kesim (cut-off) bölgeleri anahtarlama işleminde kullanılmaktadır.
DENEY 6: TRANSİSTÖRLERİN ANAHTARLAMA ELEMANI OLARAK KULLANILMASI
Ş EKİL 37:T RANSİSTÖRÜN DOYUM DU RUMUNDA İLETİMDE OLMASI
Transistör doyumdayken tamamıyla iletkendir. Vcc gerilimi transistörün beyzine uygulanır.
IC akımı en üst seviyede, VCE gerilimi sıfırdır.
Ş EKİL 38:TRANSİSTÖRÜN KESİM DURUMUNDA YALITIMDA OLMASI
Transistör kesimdeyken tamamıyla yalıtkandır. IC akımı sıfır, VCE gerilimi en üst
seviyededir.
Transistörlerin Anahtarlama Elemanı Olarak Kullanılması
Transistörlerin anahtarlama elemanı olarak kullanılması oldukça yaygındır. Böylelikle
yüksek akım-gerilim gerektiren yükler düşük bir tetikleme gerilimi ile kontrol
edilebilmektedir. Anahtarlama elemanı olarak kullanılmasında iki önemli unsur Vardır:
Kesim noktası ve doyum noktası. İyi bir anahtarlayıcı bu iki nokta arasında çok hızlı gidip
gelebilmelidir. Transistör ya açık ya da kapalı olmalıdır. Diğer bir ifadeyle giriş düşükvajda
olduğu zaman çıkış yüksekvaja çıkabilmeli, giriş yüksekvajda olduğu zaman çıkış düşükvaja
inebilmelidir.
42
43
DENEY 6: TRANSİSTÖRLERİN ANAHTARLAMA ELEMANI OLARAK KULLANILMASI
Ş EKİL 39:NPN VE PNP TRANSİSTÖR POLARMASI
Transistörün iletken olabilmesi için; NPN tipi bir silisyum transistörün beyzine yaklaşık
olarak +0.6 V, PNP tipi bir silisyum transistörün beyzine ise yaklaşık olarak -0.6Vbir sinyal
uygulanması gerekir.
NPN bir transistörün emiterdeki ucu katot olur. Emitere yani katoda negatif, kollaktör ve
beyze yani anot tarafına pozitif polarma uygulanır. PNP bir transistörün anot tarafı
emiterdedir ve pozitif polarma alması gerekir.
Transistörü anahtarlama elemanı olarak kullanmak için hazırda kullanılan yük devresine,
transistörün C-E uçları seri olarak bağlanır. Anahtar elemanı olarak transistör iki parametre
ile kullanabilir.
Transistörün beyzine yeterli akım geçişini sağlamak
Transistörün beyz-emiter arası yeterli gerilim geçişini
sağlamak
II.
Gerekli Malzemeler
 Breadboard
 330Ω direnç
 2.2kΩ direnç
 10kΩ direnç 2 adet
 22kΩ direnç
 BC237 transistör 2 adet
 LED
 5V DC güç kaynağı
 Multimetre
Ş EKİL 40: TRANSİSTÖRÜN ON
KONUMU
DENEY 6: TRANSİSTÖRLERİN ANAHTARLAMA ELEMANI OLARAK KULLANILMASI
III.
Deneyin Yapılışı
Devre 1.
Şekil 41’deki devreyi breadbord üzerine kurunuz. VCC
gerilimini 12V, VBB gerilimi 5V olarak ayarlayınız ve
aşağıdaki tabloyu doldurunuz.
Ş EKİL 41: TRANSİSTÖRÜN ANAHTAR
OLARAK KULLANILMASI DENEY
ŞEMASI
VBB
VBE
VCE
IB
IC
5V
0V
a) IB*RB+VBE=VBB eşitliği sağlandı mı? Kanıtlayınız.
b) IC*RC+VCE=VCC eşitliği sağlandı mı? Kanıtlayınız.
Devre 2.
Şekil 42’deki devreyi board üzerine kurunuz.
Transistörlerin beyzlerine +5V ve 0V veriniz.
LED’in aktif olduğu durumu bulunuz. LED aktif
olduğunda gerekli ölçümleri yapınız ve aşağıdaki
tabloya kaydediniz. LED sönükken de aynı
ölçümleri tekrarlayınız ve tabloya kaydediniz.
Ş EKİL 42: T RANSİSTÖRÜN ANAHTARLAMA DEVRE
ELEMANI OLARAK KULLANILMASI DENEY ŞEMASI
44
45
DENEY 6: TRANSİSTÖRLERİN ANAHTARLAMA ELEMANI OLARAK KULLANILMASI
IOUT
IC
IB1
IB2
LED aktif
LED pasif
c) LED hangi durumda aktif oldu? Beyz akımlarını kullanarak gerekli açıklamayı yapınız.
d) Bu devre hangi işi yapar?
e) Bu devrede transistör kullanılması zorunlu mudur?
V.
Çalışma Soruları
Soru 1.
Transistör
hangi
özelliklerinden
dolayı
anahtarlama
elemanı
olarak
kullanılabilir?
Soru 2.
Transistörün çalışan-ileten durumda olması için genel olarak beyz akımı ve beyz-
emiter gerilimi kaç olmalıdır?
Soru 3.
İkinci devre üzerinde değişiklik/değişiklikler yaparak, devrenin çalışmasını
tersine çeviriniz. Yani LED’in yanması gereken konumda LED sönük, LED’in sönmesi
gereken konumda LED yanık olmalıdır. İlgili devreyi benzetim programında kurunuz.
Benzetim programında kurduğunuz devrenin şemasını deney raporuna ekleyiniz.