Transistörler

5/21/2015
Transistörler
İki polarmalı yüzey temaslı transistörler, teknik ifadelerde BJT ( Bipolar Junction
Transistör) olarak adlandırılmaktadır.
Transistör birçok elektronik devrede uygulama bulan işaret yükseltme işlemi veya
anahtar olarak görev yapmaktadır. Bu kısımda ve ilerleyen kısımlarda bu konuları ayrıntılı
olarak işleyeceğiz.
1
5/21/2015
• Transistörler de diyotlar gibi P ve N tipi
yarı iletkenlerin birleşmesinden
oluşmaktadır.
• Bir transistör, NPN ya da PNP şeklinde
bir araya getirilmiş üç yarı iletkenin
birleşmesidir.
• Transistör üç terminali olan bir
elektronik devre elemanıdır.
• Emiter (Yayıcı), Kollektör (Toplayıcı) ve
Baz(Taban,kontrol,giriş). Bu terminaller
ayni zamanda sırası ile E, C ve B
harfleri ile ifade edilmektedir.
2
5/21/2015
• Transistörlerin doğru olarak
çalıştırılabilmeleri için her iki PN
birleşme yüzeyi, dışarıdan
uygulanacak DC gerilim kaynakları
tarafından polarlanması gerekmektedir.
3
5/21/2015
Sonuç:
NPN bir
transistörün
Çalışması için;
VBE > 0V, VCB >0 V
ve akımlar arası
ilişki
IE = IB + IC
Sonuç:
PNP bir
transistörün
Çalışması için;
VBC
VEB > 0V, VBC >0 V
ve akımlar arası
ilişki
IE = IB + IC
4
5/21/2015
IC
VCC
Transistör akım kazancı
 DC 
IC
IB
5
5/21/2015
IC
VCC
• VBE
= 0.7 V (Bir transistörün B-E terminali her zaman
için diyot özelliği gösterir)
•
VBB = VRB + VBE = ( IB x RC ) + 0.7V
(Giriş KGY)
•
VCC = VRC + VCE = ( IC x RC ) + VCE
(Çıkış KGY)
•
VCB = VCE - VBE
6
5/21/2015
Örnek 3.1
IB , IC, VRB , VRC , VCE, VCB , VE , VB ve VC değerlerini bulunuz. Devrede verilem transistörün
DC akım kazancı DC= 90 dır.
DC polarma gerilimi uygulanmış bir transistörde çeşitli
akım ve gerilim ilişkilerini gösteren eğrilere, “transistör
karakteristik eğrileri” denir.
1.Çıkış Karakteristiği
7
5/21/2015
2. Akım Geçiş Karakteristik
Eğrisi
Aktif
Doyum
8
5/21/2015
3. Giriş Karakteristik Eğrisi
4 Gerilim Geçiş Karakteristik
Eğrisi
9
5/21/2015
Transistörde Kesim, Doyum ve Yük
Doğrusu
Transistörde kesim
Transistörde doyum
IC(sat) =
VCC
RC
10
5/21/2015
DC yük doğrusu
Örnek 3.2
Şekil 3.19 da gösterilen devrenin çalışma
noktasını yük doğrusu üzerinde gösteriniz.
 DC = 50.
11
5/21/2015
Transistör Katalok Bilgileri
1.Maksimum güç harcama
2.Maksimum gerilim sınırları
3.Maksimum akım sınırları
Maksimum güç harcama
Bir transistörün maksimum güç harcaması PD(maks) olarak ifade edilirse, bu ifade
PD(maks) = IC VCE.......................................................................(3.13)
olarak ifade edilir.
12
5/21/2015
Transistörün katalok bilgilerinde verilen maksimum güç harcaması 25 oC için verilmektedir.
Sıcaklık artarsa transistörün PD(maks) değeri azalmaktadır. Pratik olarak yapılan
değerlendirmelerde her 1 oC `lik artış için PD(maks) değeri birkaç mW azaltılmaktadır. Her bir
o
C `lik artış için PD(maks) değerinde yapılacak azaltma miktarına “azaltma faktörü “
(Derating Factor) denmektedir.
Örneğin maksimum güç harcaması 1W olan bir transistörün katalog bilgisinde azaltma
faktörü 10mW/ oC olarak verilmektedir. Anlam olarak, çevre sıcaklığı 25 oC den bir derece
fazla olursa, transistörün maksimum harcama gücü (1000mW -10 mW) = 990 mW
olacaktır.
13
5/21/2015
Maksimum gerilim sınırları:
VCEO: Trabsistörün B terminali açık devre iken, C-E terminali arasına uygulanabilecek
olan en yüksek gerilim değerini belirtir.
VCBO: Trabsistörün E terminali açık devre iken, C-B terminali arasına uygulanabilecek
olan en yüksek ters gerilim değerini belirtir.
VEBO: Trabsistörün C terminali açık devre iken, E-B terminali arasına uygulanabilecek
olan en yüksek ters gerilim değerini belirtir.
Maksimum akım sınırları
Transistör kataloglarında genellikle transistörün taşıyabileceği maksimum kollektör akımı
IC(maks) verilmektedir.Dolayısıyla, devre tasarımlarında transistörün kollektör akımı
belirlenirken maksimum güç harcama değeri PD(maks) aşılmayacak şekilde, kollektör akımı
belirlenmelidir.
14
5/21/2015
1k
+
VCC
22k
+
5V
Şekil 3.23
IB =
5V  0.7V
= 195 A
22k
IC = DC IB = (100 x 195 A)
IC = 19.5 mA
VCC(maks) = VCE(maks) + (IC x RC)
VCC(maks) = 25V + (19.5 mA x 1k) = 44.5 V
PD = VCE(maks) IC = (25V) (19.5mA) = 487.5 mW
15
5/21/2015
önemli bir husus, devreden akan baz akımı IB = 0A olduğu zaman, transistör kesim
bölgesinde olacağından, VCC(maks) > VCEOolacaktır. Sonuç olarak, transistör VCC(maks)
değerinde çalıştırılırsa, hiçbir zaman IB = 0A olmamalıdır. Aksi halde transistörün C-E
terminali zarar göreceğinden transistör bozulacaktır.
Transistörün Anahtar Olarak
Kullanılması
16
5/21/2015
Vcc
Vc
R2
R2
=
S
0V
R
R1
LED
Vcc
Vcc
LED
S
Vcc
=
R
R1
LED
LED
17
5/21/2015
Örnek 3.6
Şekil 3.28 de verilen devrenin doyumda çalışabilmesi için;
(a) baz akımının değeri en az kaç A olmalıdır?
(b) giriş gerilim değeri Vin = 5V olarak devreye uygulanırsa, baz direncinin en büyük
değeri kaç k olmalıdır? ( DC= 120)
Vcc
12V
Rc
1k
Vin
RB
18
5/21/2015
Çözüm 3.6
(a) Şekil 3.28 de anahtar olarak kullanılan transistörün doyum anında kollektöründen
taşıyacağı doyum akımı, doyum anında VCE = 0V olarak kabul edilirse
IC( sat ) =
VCC 12 V
=
= 12 mA
RC
1k
Transistörü doyuma taşıyacak en az baz akım değeri
IB( sat ) =
IC( sat )
DC
=
12mA
= 100A
120
olarak bulununur.
(b) Transistörün doyum anında akması gereken en az baz akımı ve giriş gerilimini
bildiğimiz için, giriş gerilim ifadesinden faydalanarak transistörün en büyük baz direnç
değerini aşağıdaki gibi bulabiliriz.
5V = (RB x100A) + 0.7 V
RB =
5 V  0 .7 V
= 43 k
100A
19
5/21/2015
Örnek 3.8
Şekil 3.32 de verilen devrede herbir LED diyodunun ışıması için gerekli olan
LED akımı, ILED = 30 mA ve LED diyot gerilimi, VLED = 1.5 V dur. Devrede
kullanılan transistörün maksimum akım değeri IC(maks) =200 mA ßDC = 200
dür. Buna göre
(a) Devreye paralel olarak en çok kaç adet LED bağlanabilir?
(b) RC direnç değerini bulunuz.
(c) Devreye uygulanacak kare dalga giriş işaretinin tepe değeri en az kaç volt
olmalıdır?
Çözüm 3.18
(a)
12V
Devrede kullanılan LED ler paralel olarak bağlanmışlardır.
Transistörün maksimum akımı 200 mA ve her bir LED akımının
30 mA olmasından dolayı, paralel olarak devreye en çok 6 adet
LED bağlanabilmektedir. Devreye daha çok LED bağlanabilmesi
için transistörün daha yüksek akım değerli bir transistörle
değiştirilmesi gereklidir.
Rc
LED1
LED2
3.3k
LED3
NPN
Vin
Şekil 3.32
RC =
12V  1.5V
= 116 
90mA
I
IB(sat) = C( sat ) = 90mA
 DC
200
= 0.45 mA dir.
Vin = (3.3k x 0.45mA) + 0.7 V = 2. 19 V
L
Vcc
240Vrms
D
Bir kontaktörün transistörle
sürülmesi
NPN
Vin
R
20
5/21/2015
Örnek 3.19
Şekil 3.34 deki devrede 12V \ 220  değerinde elektromekanik röle
kullanılmıştır. Devrenin kesim ve doyumda düzenli olarak çalışabilmesi için
devre girişine uygulanacak olan kare dalga işaretinin en az (minimum)
değerlerini bulunuz. Devrede kullanılan transistörün maksimum akım değeri
IC(maks) =200 mA ve = 200 dür.
L
Vcc
240Vrms
D
Vin
10k
NPN
Şekil 3.34
IC( sat ) = VCC = 12V = 60 mA
rC
200
IB(sat) =
IC( sat )
 DC
=
60mA
= 0.3 mA dir.
200
Vin = (10k x 0.3mA) + 0.7 V = 3.7 V
21
5/21/2015
D1
Yuk
R2
R6
R4
LED2
R1
240Vrms
D3
+
C1
240Vrms
D2
LED1
Red
Green
Q1
R3
Q2
R5
Z1
Z2
2x12Vrms
3.8 Transistör Kılıfları
Şekil 3.36 Plastik ve metal kılıflarda bulunan bazı genel amaçlı transistörler
22
5/21/2015
Şekil 3.37 Çeşitli kılıflardaki güç transistörleri
Şekil 3.38 Çeşitli kılıflardaki yüksek frekans transistörleri
23
5/21/2015
3.9 Transistörlü Devrelerde Arıza Bulma
0.7V
DC V
8.85V
DC V
1k
+
10V
100k
+
3V
0V
DC V
1k
Bulgu:
Transistör
kesimde
ve
baz
terminalinde hiçbir şekilde gerilim
yok.
10V
DC V
+
10V
100k
Arıza:
Transistörün 100k değerindeki baz
direnci açık devre
+
3V
Şekil 3.40 Açık devre baz direnci arızası
Şekil 3.41 Açık devre kollektör direnci arızası
0.7V
DC V
1k
Bulgu:
Transistörün B-E terminali çalışıyor,
fakat C-E terminalinde hiçbir şekilde
gerilim yok.
0V
DC V
+
10V
100k
Arıza:
Transistörün 1k değerindeki kollektör
direnci açık devre
+
3V
3V
DC V
1k
10V
DC V
+
100k
10V
+
3V
Şekil 3.42 Baz terminali açık devre gibi görünen devre.
24
5/21/2015
0.7V
DC V
1k
Bulgu:
Transistörün B-E terminali çalışıyor,
fakat transistör kesimde.
10V
DC V
+
100k
10V
Arıza:
Transistörün
yapısal
olarak
içerisinden kollektör terminali kopuk.
+
3V
Şekil 3.43 Transistörün yapısal kollektör arızası
25