Bu yazımızda Transistör Nedir? Transistör Yapısı ve Çeşitleri Nelerdir? sorularına cevap vereceğiz. Bu yazımızı okumadan önce ön bilgi olması amacıyla Temel Elektronik Devre Elemanları Nelerdir? adlı yazımızı okumanızı öneririz. Keyifli okumalar.
Transistör Nedir?
Transistörler küçük değerdeki akım veya gerilim değeri ile büyük miktara sahip akım veya gerilim değerini kontrol etmek için kullanılan yarı iletken devre elemanıdır. Bu özellikleri, elektrik sinyallerinin güç değerini değiştirme veya yükseltme olanağı sağlar.
Transistör, üç terminale sahip yarı iletken bir cihazdır. Bu terminaller; Emiter (E), Beyz (B), Kollektör (C) olarak isimlendirilir.
- Emitör bölgesi : “Yayıcı” olarak da bilinir. Bu bölge akım taşıyıcıların harekete başladığı bölgedir. “E” harfi ile temsil edilir.
- Beyz bölgesi : “Taban” olarak da bilinir. Bu bölge transistörün çalışmasını etkileyen bölgedir. “B” harfi ile temsil edilir.
- Kollektör bölgesi: Toplayıcı olarak da bilinir. Bu bölge akım taşıyıcıların toplandığı bölgedir. “C” harfi ile temsil edilir.
Transistör Tarihçesi
21. yüzyıldaki en değerli buluşların arasına giren ve elektronik devrelerde çok önemli bir yere sahip olan “transistörler“, 1947 yılında icat edilmiştir. Bu icatlarından dolayı Willian Shockley başkanlığındaki John Bardeen ve Walter Brattain’den oluşan ekip 1956 yılında Nobel ödülünü almıştır.
İlk transistör, ince bir germanyum tabakasından yapılmıştır. 1952 yılına gelindiğinde transistör boyutu ve gücünde gelişmeler yaşanmıştır. Boyut olarak ondan birine, güç olarak ise çok daha güçlü bir transistör yapısına ulaşılmıştır. 1957 yılına gelindiğinde yılda 30 milyon transistör üretilebilecek aşamaya gelinmiştir. Yalnızca boyut ve güç bakımında değil kullanılan tabaka bakımından ise germanyum yerine çok daha büyük sıcaklıklara dayanabilen silisyum tabaka kullanılmaya başlandı. Saniyenin 100 milyonda birinden kısa bir zamanda akım iletebilme yeteneğine sahip transistörler imal edildi. Bunların sayesinde dijital saatler ve cep tipi hesap makineleri yapıldı. TV ve radyo alıcılarındaki lambaların yerini de transistörler aldı. Bu küçük aygıtlar olmasaydı uzay araçları, uydu haberleşmeleri ve ayın insan tarafından keşfi mümkün olamayabilirdi.
Transistör Çeşitleri ve Yapıları
- Akım Kontrollü Transistörler,
- Gerilim Kontrollü ya da Alan Etkili Transistörler (Field Effect Transistors/Fet) olarak 2 grupta incelenebilir.
1- Akım Kontrollü Transistörler: BJT (Bijunction / İki Eklemli) Transistörler
BJT transistör hakkında detaylı bilgi için BJT Transistör Nedir? Bipolar Jonksiyon Transistör Yapısı yazımıza bakabilirsiniz.
2-Gerilim Kontrollü ya da Alan Etkili Transistörler (Field Effect Transistors/Fet): Jonksiyon FET (JFET) ve Metal Oksitli Yarı iletken FET (MOSFET) olarak ikiye ayrılırlar.
FET ve MOSFET konusu için Jonksiyon FET (JFET) ve Metal Oksitli Yarı iletken FET (MOSFET) yazılarımıza bakabilirsiniz.
Transistör Kullanım Alanları Nelerdir?
Transistörler genelde bir anahtarlama cihazı veya amplifikatör (yükselteç) olarak kullanılabilir. Bu anahtarlama cihazı voltaj veya akım kontrollü olarak kullanılabilir. Bir terminale uygulanan voltajı kontrol ederek, diğer iki terminalden geçen akımı kontrol eder.
Transistörlerin Yükselteç Olarak Kullanılması
Aşağıdaki görselde akım ve gerilim gerilim yönleri verilmiştir. Burada ;
- IB: Beyz akımı,
- IC: Kollektör akımı,
- IE: Emiter akımı,
- VBE: Beyz-emiter arasındaki gerilim,
- VCB: Kollektör-beyz arasındaki gerilim,
- VCE: Kollektör-emiter arasındaki gerilimi gösterir.
Akım Kazancı Nedir?
Kollektör akımının beyz akımına oranı β( Beta ) ’yı verir. β aynı zamanda transistörün akım kazancı olarak da isimlendirilir. Katologlarda genelikle hFE olarak sembolize edilir, birimi yoktur. Akım kazancı 20-200 arasında değişir. Kollektör akımın emiter akımına oranlanmasıda α (alfa)’yı verir.
Örnek 1 : IB akımı 10mA, IC akımı 800mA ise β nedir ?
Çözüm :
β = hFE = IC / IB
β = hFE = 800 mA / 20 mA
β = hFE = 40
Gerilim Kazancı Nedir?
Transistörler yükselteç olarak kullanıldığında gerilim kazancı hesaplanır. Av ile gösterilir. Çıkış geriliminin giriş gerilimine oranı ile bulunur. Aşağıdaki görseldeki devre için gerilim kazancı formülleri aşağıda verilmiştir. Transistörün kollektör emiter arasındaki direnci r’e ile gösterilir.
VB = IE . r’e
VC = IC . RC yaklaşık IE . RC
Av = VC /VB
Av = (IE . RC) / ( IE . r’e)
Av = RC / r’e
VOUT= VIN . AV
Örnek : Aşağıdaki görseldeki devre için,
- Gerilim kazancını hesaplayınız (RC = 1 kΩ, r’e = 50Ω).
- Giriş gerilimi 100mV ise çıkış gerilimi kaç volttur.
Çözüm :
Transistörün Anahtarlama Elemanı Olarak Çalıştırılması
Sayıcılar (counters), bilgisayarlar (computers), ateşleme devreleri (trigger circuit) gibi bir kısım devrenin çok hızlı çalışması (on) ve sükunete geçmesi (off) gerekebilir. Bu gibi durumlarda çok hassas bir anahtarlama yapılması gerekir. Bu devrelerde, transistörden anahtar olarak yararlanılmaktadır. Transistör sayesinde nano saniyelik (10-9 saniyelik) çalışma hızı sağlamaktadır. Transistörün açık olduğu durum (Cut-off), kapalı olduğu durum (Doyum-Saturation) olarak isimlendirilir. Transistörün doyum hâlinde çalışması, kısa bir an için taşıyabileceği maksimum akımda görev yapması demektir.
Bu yazımızda Transistör Nedir? Transistör Yapısı ve Çeşitleri Nelerdir? sorularına cevap vermeye çalıştık. Eksik veya hatalı gördüğünüz kısımları lütfen yorumlar kısmında belirtiniz. Diğer yazılarımızda görüşmek dileğiyle.
