Anasayfa / Transistör Nedir ?
Transistör Nedir?
2 katman yarı iletken diyoda benzer üç katmanlı yarı iletken yapıya sahip olan bir transistör, akım veya gerilim akışını düzenleyen ve sinyaller için bir anahtar veya kapı görevi gören üç terminalli bir elektronik devre elemanıdır. Transistörler kimyasal yapısı gereği iki türe ayrılır. Bunlar PNP ve NPN Transistörlerdir.
Transistörler üç bacağa sahiptir. Bunlar Emitör, Kollektör ve Beyz bacaklarıdır.
Emitör: Ana işlevi bir dizi çoğunluk taşıyıcı, yani elektronlar veya delikler sağlamak olduğu için yoğun bir şekilde katkılanmıştır. Elektron yaydığı için Emitör olarak adlandırılır. E harfiyle belirtilir.
Beyz: İnce ve hafif katkılıdır. Ana işlevi, çoğunluk taşıyıcıları Emitör’den Kollektör’e geçirmektir. Bir çeşit anahtar görevi görür. B harfi ile gösterilir.
Kollektör: Adını, taşıyıcıları toplama işlevini yerine getirdiği için alır. Emitör ve Beyz’den biraz daha büyük değerdedir. C harfi ile gösterilir.
Transistörün Görevi Nedir?
Akım ve gerilim akışını düzenleyerek devrede bir anahtar veya kapı görevi gören yarı iletken yapıya sahip 3 bacaklı transistörlerin sağladığı avantajlar bununla sınırlı değildir. Transistörler, yüksek gerilim kazancı sunarken, düşük güç uygulamalar için de ideal bir devre elemanıdır. Çalışması için düşük besleme gerilimi yeterlidir. Transistörün yer almadığı elektronik cihaz bulunmamaktadır, diyebiliriz.
Transistör Nerelerde Kullanılır?
Transistörler yapısı gereği, yükselteç olarak çalışma özelliğine sahip olduğunu biliyoruz. Daha yaygın olan kullanım amacı devrede anahtarlama yapmaktır. Kısacası elektroniğin her alanında kullanılmaktadır diyebiliriz. Bu sebeple elektronik dünyasının olmazsa olmazı bir elektronik devre elemanlarındandır.
Transistör Çeşitleri ve Yapıları
Hobi elektroniğinde en çok karşılaşacağımız transistör tipleri bipolar junction transistor (BJT) ve metal-oxide semiconductor field efect transistor (MOSFET) dür. Yukarıda transistörün çalışma prensibini anlatırken kullandığımız örnekteki transistör, NPN tipinde bir BJT’dir.
BJT’lerin collector, emitter ve base olmak üzere 3 adet bacağı bulunmaktadır:
MOSFET’lerde ise gate, drain ve source olmak üzere 3 adet bacak bulunur.
Bipolar transistörler, yapılarındaki yarı-iletken dizilimine göre NPN ve PNP olmak üzere iki çeşittedir.
NPN ve PNP Transistörlerin Farkı:
Temelde aynı işi yapsalar da, NPN ve PNP transistörlerin devreye bağlanış şekilleri ve kutuplanmaları için gerekli gerilimler terstir.
NPN transistörler, açık konuma getirilmeleri için pozitif baz akımına ihtiyaç duyarlar ve devrede yük ile negatif gerilim (GND) arasına bağlanırlar.
PNP tip transistörler ise iletime geçmek için negatif baz akımına ihtiyaç duyar ve yükün pozitif tarafına bağlanarak kullanılır.
MOSFET Nedir? MOS Transistörler
Şimdiye kadar transistörlerden bahsederken hep BJT tipindeki örnekler üzerinden gittik. Fakat elektronik devrelerde sıkça kullanılan bir diğer transistör çeşidi ise metal-oxide semiconductor field effect transistor (metal oksit yarı-iletkenli alan etki transistörü) kelimelerinin baş harflerinden oluşan MOSFET‘tir.
BJT’ler gibi MOSFET’ler de anahtarlama ve güçlendirme (amplifikasyon) görevinde kullanılabilirler. Transistörlerin çalışma prensibi kısmından da hatırlayacağımız üzere BJT’nin emitter, collector ve base olmak üzere 3 adet bacağı bulunmaktaydı. Bu bacaklar, MOSFET’te ise gate, drain ve source isimlerini alırlar.
MOSFET’lerde kontrol sinyali gate isimli bacaktan uygulanır ve BJT’lerin aksine bu bacaktan akım geçişi olmaz. Bu bacağa yalnızca transistörün datasheet’inde belirtilen değerde bir gerilim uygulamak transistörü çalıştıracaktır.
Kısaca bahsetmek gerekirse;
uygulamak gereklidir.
MOSFET’ler, tıpkı BJT’lerde olduğu gibi kutuplarına göre N-tipi ve P-tipi olmak üzere farklı çeşitlerde karşımıza çıkarlar.
MOSFET’ler, BJT’ler gibi base akımına ihtiyaç duymadan çalıştıkları için daha az ısınırlar. Bu sebeple dijital elektronik devrelerin çoğunda MOSFET tipi transistörler tercih edilir. Bu avantajlarına rağmen MOSFET’ler genellikle BJT’lerin sağlayabildiği ölçüde akım kazancı sağlayamamaktadırlar.
Transistörlerin Kullanım Alanları
Transistörler günümüz elektroniğinin temelini oluştururlar. Elektronik devrelerde anahtarlama ve kuvvetlendirme işlemlerinde kullanılırlar. Birkaç örnek devre vermek istersek
Transistörleri sayesinde Arduino gibi mikrokontrolcülerimiz aracılığıyla LED şeritler, motorlar gibi yüksek güç tüketecek yükleri anahtarlamamız mümkündür.
Devrede 0-5V ile gösterilen bağlantıya PWM sinyali uygulayarak anahtarlamayı yüksek hızda yapabilir, dolayısıyla bağlı olan LED’in
parlaklığını veya bağladığımız motorun hızını kontrol edebiliriz.
Motorun yalnızca hızı değil, yönünü de kontrol etmek istersek H-köprüsü adı verilen bir devre kurmamız gereklidir.
H-Köprüsü devresi 4 adet transistörden oluşmaktadır.
Dijital elektroniğin en temel yapı taşı olan lojik kapılarını transistörler ile oluşturmamız mümkündür. Genellikle günümüzde bu tip lojik devreler için MOS transistörler kullanılmaktadır.
Transistörlerin küçük sinyalleri yükseltmede kullanılabildiklerinden bahsetmiştik. Burada ise küçük bir AC sinyalin (örn. mikrofondan çıkışı) kuvvetlendirilerek bir hoparlörü çalıştırabilmesi için gerekli amfi devresine bir örnek şema vereceğiz:
Bu devrenin ismi ortak emitörlü yükselticidir.
AC sinyalin girişinde bulunan kapasitör, transistörün bazına DC sinyalin gitmesini engellerken, hoparlörden hemen önce transistörün kolektör ucuna bağlı olan çıkıştaki kapasitör de, devredeki yükümüz yani hoparlörümüze DC sinyalin iletimini engellemek amacıyla bulunmaktadır.
Dikkatli gözler buradaki devrenin lojik invertör ile büyük benzerlik gösterdiğini fark edecektir. Bu amfi devresinin bir özelliği de, uygulanan sinyalin fazını tersine çevirmesidir. Bu durumun önüne çok katmanlı amfi devreleri kurularak ve bu sayede sinyal iki kere çevirilerek geçilebilir.
İbrahim Hamdi Çoğal
Mekatronik Teknikeri
Kaynaklar: https://blog.direnc.net
