4. Bölüm: Çift Jonksiyonlu Transistörler (BJT)

4. Bölüm:
Çift Jonksiyonlu Transistörler
(BJT)
Doç. Dr. Ersan KABALCI
1
Transistör Yapısı
İki tip transistör vardır:
• pnp
• npn
pnp
Transistörün uçları:
• E - Emiter
• B - Beyz
• C - Kollektör
npn
2
Transistör Yapısı
Bir transistör, yükselteç ya da anahtar olarak kullanılan
devre elemanıdır. İlk önce bu devre elemanının akım kontrollü
çalışma özelliklerini ele alalım.
3
Transistörün Çalıştırılması
VEE ve VCC harici kaynakları aşağıdaki gibi bağlandığında:
• Emiter beyz jonksiyonu ileri yönde
• Beyz-kollektör jonksiyonu ters yönde polarmalandırılır.
4
Transistörün Çalıştırılması
Şekildeki devre, beyz-emiter devresi (sol taraf) ve
kollektör-emiter devresi (sağ taraf) olmak üzere iki ayrı
devre olarak analiz edilir. Emiter bacağı, her iki devre için
de iletim hattını oluşturur.
5
Transistörün Çalıştırılması
Beyz-emiter devresinde iletilen akımın miktarı, kollektör
devresinden geçecek akımın miktarını kontrol eder. Beyzemiter akımındaki küçük bir değişim kollektör akımında
büyük bir değişime neden olur.
6
Transistör Karakteristik ve Parametreleri
Daha önce değinildiği gibi, beyz-emiter akımındaki değişim
kollektör-emiter akımını kontrol eder. Bu değişim faktörü
beta() olarak tanımlanmaktadır.
 = IC/IB
7
Transistör Karakteristik ve Parametreleri
Bir transistörde arıza analizi için üç önemli akım ve üç
önemli gerilim değeri vardır. Bunlar;
IB: dc beyz akımı
IE: dc emiter akımı
IC: dc kollektör akımı
VBE: beyz-emitter jonksiyonu dc
gerilimi
VCB: kollektör-beyz jonksiyonu
dc gerilimi
VCE: kollektör-emiter
jonksiyonu dc gerilimi
8
Transistör Karakteristik ve Parametreleri
Uygun bir çalıştırma işlemi için, beyz-emiter jonksiyonu VBB
tarafından ileri yönde öngerilimlenir ve bir diyot gibi iletim
gerçekleşir.
Kollektör-beyz jonksiyonu ise VCC tarafından ters öngerilimlenir ve
diyot gibi akım geçişini engeller.
Beyz-emiter jonksiyonundan
geçen akım kollektör ile emiter
arasında akım geçiş yolunu
meydana getirmektedir.
9
Transistör Karakteristik ve Parametreleri
Transistör devresinin analizi, Ohm kanunu, Kirchoff’un
gerilimler kanunu ve transistörün betası kullanılarak
hesaplanan dc gerilim ve akımla gerçekleştirilir.
Bu kanunların
kullanılmasında ilk adım
beyz akımını belirlemek
için analiz edilen beyz
devresidir. Kirchoff’un
gerilimler kanunu kullanı
VBE gerilim düşümü
dikkate alınır.
10
Transistör Karakteristik ve Parametreleri
Beyz akımının bulunması için Ohm kanunu kullanılır;
VRB/RB = IB
Kollektör akımı ise beyz
akımının
beta
ile
çarpılması sonucunda elde
edilir.
Ic = IB
11
Transistör ve Akım
IE  IC  IB
IC  ICmajority  ICOminority
12
Ortak Beyz Yapısı
13
Ortak-Beyz Yükselteç
Giriş Karakteristikleri
Bu
eğri,
farklı
çıkış
gerilimleri (VCB) için giriş
akımı (IE) ve giriş gerilimi
(VBE)
arasındaki
ilişkiyi
açıklar.
14
Ortak-Beyz Yükselteç
Giriş Karakteristikleri
Bu eğri, farklı giriş
akımları (IE) için
çıkış akımı (IC) ve
çıkış gerilimi (VCB)
arasındaki
ilişkiyi
açıklar.
15
Çalışma Bölgeleri
• Aktif Bölge
• Kesim Bölgesi
• Doyum Bölgesi
16
Kabuller
Emiter ve Kollektör akımları
IC  I E
Beyz-emiter gerilimi
VBE  0.7
17
Alfa (a)
DA modda, Alfa() IC ve IE akımı ile açıklanır:
α dc 
IC
IE
İdealde : α= 1
Gerçekte : α; 0.9 ile 0.998 arasındadır.
AA modda Alfa()
α ac 
ΔI C
ΔI E
18
Transistör Uygulamaları
Akım ve Gerilimler:
IE  Ii 
Gerilim Kazancı:
Vi
200mV

 10mA
Ri
20Ω
IC  IE
I L  I i  10 mA
VL  I L R  (10 ma )( 5 kΩ )  50 V
19
VL
50V
Av 

 250
Vi
200mV
Ortak Emiter Yapısı
Emiter, giriş (BE) ve çıkışın
(CE) her ikisine bağlanır.
Giriş beyz ucunda, çıkış ise
kollektör ucundadır.
20
Ortak Emiter Karakteristikleri
Kollektör Karakteristiği
Beyz Karakteristiği
21
Ortak Emiter Yükselteç Akımı
İdeal Akımlar
IE = IC + IB
Gerçek Akımlar
IC =  IE + ICBO
IC =  IE
ICBO = Azınlık kollektör akımı çok
küçük bir değer olduğu için
genellikle göz ardı edilir.
IB = 0 A iken transistör kesimdedir fakat ICEO olarak
tanımlanan azınlık akımları vardır.
I CBO
I CEO 
I B  0 μA
1 
22
Beta ()
 Bir transistörün yükseltme faktörünü ifade eder. ( bazı
durumlarda hfe olarak geçer)
DA çalışma modunda:
IC
β dc 
IB
AA çalışma modunda:
IC

IB
ac
23
VCE  sabit
Beta ()
’nın grafikle bulunması
β AC 

(3.2 mA  2.2 mA)
(30 μA  20 μA)
1 mA
V  7.5
10 μA CE
 100
2.7 mA
VCE  7.5
25 A
 108
β DC 
Not: AC = DC
24
Beta ()
 ve  arasındaki ilişki
β
α
β1
α
β
1 α
Akımlar arasındaki ilişki;
I C  βI B
I E  (β  1)I B
25
Ortak Kollektör Yapısı
Giriş beyz ucundan,
çıkış ise emiterden
alınır.
26
Ortak Kollektör Yapısı
Karakteristik eğrisi dikey eksenin IE olmaması dışında ortak-emiter
ile aynıdır.
27
Ortak Bağlantılar için Çalışma Sınırları
Kesim bölgesinde, VCE maksimum ve IC minimumdur (ICmax= ICEO).
Doyum bölgesinde, IC maksimum ve VCE minimumdur (VCE max = VCEsat =
VCEO).
Transistör, doyum ve kesim arasında aktif bölgede çalışır.
28
Güç Tüketimi
Ortak-Beyz:
PCmax  VCB I C
Ortak-Emiter:
PCmax  VCE I C
Ortak Kollektör:
PCmax  VCE I E
29
Transistör Katalogları
30
Transistör Katalogları
31
Transistor Kontrolü
•
Dijital Multimetre (DMM)
Bazı DMM’ler βDC veya hfe ölçer.
•
Ohmmetre
32
Transistor Uçlarının Belirlenmesi
33