|
"TV Radyo Dünyası" 09.08.2001 Niyazi Nişancık - netyorum.com / Sayı: 81
TRANSİSTÖRLER
Küçük bir elektronik aygıttır. Elektronik sinyalleri
kuvvetlendirmek için kullanılan, zıt yöndeki bir iletkenlik bölgesiyle ayrılmış,
belirli iki iletkenlik bölgesinden oluşan, yarı iletkenden yapılmış bileşen.
(Transistör sözcüğü günlük yaşamda çoğunlukla jonksiyonlu transistör ile eş
anlamlı olarak kullanılır.)
Termoiyonik lamba yada kısaca lamba denen elektron tüpünün yerini alan
transistörler çok daha küçük, uzun ömürlü ve daha ucuzdur. Transistör,
elektronik çağını başlatan en önemli buluştur. Transistör 1948'de geliştirilen
ABD'li mühendisler John Bordeen (1908), Walter H. Brattion (1902-1987) ve
William B. Shockley (1910-1989) bu buluşları nedeniyle Nobel Fizik ödülünü
paylaşmışlardır.
Transistör silisyum ve germanyum gibi yarıiletken bir maddeden yapılır.
Transistörler elektronik sanayisinde, örneğin televizyon alıcılarının, hi-fi ses
sistemlerinin, işitme aygıtlarının ve daha önemlisi bilgisayarların yapısında
kullanılır. Bugün tekil transistörlerin yerini tümleşik devreler almaktadır.
Tümleşik devrelerde chip yada yonga denen çok küçük ve ince yarıiletken madde
diliminin üzerinde oluşturulmuş, binlerce transistör ve başka elektronik devre
elemanları bulunur.
Transistör nasıl çalışır?
İster bir anahtar, ister bir yükseltici, isterse de bir üreteç işlevi görsün,
bütün transistörler elektrik direncinin değişmesine dayalı olarak çalışır.
Transistörün collector (toplayıcı), base (taban) ve emiter (yayıcı) olarak üç
bağlantısı (katmanı) vardır. Base akımı olamadığında collector ile emiter
arasındaki direnç o kadar yüksektir ki bu iki bağlantı arasında hemen hemen
hiçbir akım geçemez. Ama base bağlantısında küçük bir akım aktarıldığında
collector ile emiter arasındaki dirençte çok büyük azalma olur. Dolayısıyla
emiter ile collector arasından akım geçebilir. Böylece transistör küçük bir
akımın yardımıyla büyük bir akımı denetleyebilir. Transistör bir anahtar olarak
kullanıldığı zaman, base bağlantısına küçük bir akım verildiğinde güçlü bir
elektrik akımının devresini tamamlamasına izin verir. Bir yükseltici yada bir
üreteç olarak kullanıldığı zaman zayıf bir sinyali güçlendirir. Zayıf sinyal
küçük bir elektrik akımı biçiminde base'e uygulanır. Bu, collector'den emiter'e
büyük bir akımın geçmesine izin verir. Böylece güçlü bir sinyal üretilmiş olur.
Base akımı arttıkça Collector akımı da artar.
|
|
|
Burada hiç akım yok |
Burada çok küçük bir akım var |
Burada daha büyük bir akım var |
Bağlantılı (jonksiyonlu) transistörün yapısı
Bağlantılı transistör, yarıiletken bir monokristalin içinde birbirinden ya bir P
bölgesiyle ayrılmış iki N bölgesi (NPN transistör) yada bir N bölgesiyle
ayrılmış iki P bölgesi (PNP transistör) oluşturarak elde edilen bileşendir. Bir
N bölgesini temel özelliği elektron fazlalığıdır. Buna karşılık P bölgesinde
elektron eksikliği vardır. Söz konusu bölgeler belirtildiği gibi birleştirilerek
her iki durumda iki bağlantı oluşturulur (Bağlantılı transistör adı buradan
kaynaklanır). Bir transistörün aynı türdeki iki bölgesinin her biri bir bağlanım
taşır. Bu iki bölgeden biri verici (emiter) öbürü de toplayıcı (collector) dır.
Bir bağlanımda ara bölgeye yada transistörün tabanına yerleştirilir. Tabanın
(base) kalınlığı çok az olmak koşulu ile sistemin bütünü, bir sinyalin
kuvvetlendirilmesi bakımından son derece ilgi çekici özellikler gösterir. Gerçek
anlamdaki transistörü oluşturan yarıiletken öğe, içinden transistörün üç
bağlanım teli geçtiği, su geçirmez bir kutuya yerleştirilir. Bu kutu plastik
yada metaldendir; boyutları ve cinsi dışarı aktarılması gereken ısısal güze
bağlıdır. Nitekim yarıiletken maddeden yapılmış bütün bileşenler gibi
transistörlerde sıcaklığa karşı duyarlıdır (sıcaklığın çok fazla yükselmesini
engellemek gerekir). Bu nedenle transistörün içinden bir akım geçtiği zaman
açığa çıkan ısıyı dışarı aktarmak için yeterince büyük yüzeyli bir kutu
yapılmalıdır. Bununla birlikte kutuların boyutları yarıiletken maddeden oluşan
levhalarınkine oranla çok büyük olsalar bile bütün hacmi çok küçük bir bileşeni
oluşturur. İki tür bağlantılı transistörün simgesel gösterimi şekildeki gibidir.
|
|
|
NPN Transistör |
|
PNP Transistör |
Bağlantılı (jonksiyonlu) transistörün özellikleri
Bir transistörün üç bağlantısını, bu öğenin iki farklı elektrik devresinin içine
aynı anda konmasını sağlar.
Sözgelimi, giriş devresi adı verilen birinci devre, transistörün base ile emiter
arasında bulunan parçası boyunca kaplıdır. Buna karşın çıkış devresi denilen
ikinci devre transistörün tümünü kaplar. Bağlanımların kutupsallıkları uygun
olduğu zaman base ve collector, bir NPN transistör için emiter'e göre pozitif,
bir PNP transistör için negatif olmalıdır. Collector'den geçen iC akımının
base'den gelen iB akımıyla belirgin bir biçimde orantılı olduğu ve her zaman bu
akından büyük olduğu (çoğunlukla 100-200 kat) gözlenir. İC akımını iB akımının
yönettiği söylenebilir; birinciye sistemin çıkış akımı ikinciye giriş akımı
denir. Transistörün hiçbir akım oluşturmadığını da gözden kaçırmayalım.
Transistör çıkış devresi içine yerleştirildiği varsayılan ve açıklığını, iB
giriş akımının yöneteceği bir vanaya benzetilebilir.
İşleyiş biçiminin açıklanması
Bir PN bağlantısı, elektrik akımı tarafından yalnızca, P bölgesinden N bölgesine
doğru kat edilebildiğinden, akım bir NPN transistörün collector'ünden emiter'ine
doğru geçmemelidir. Gerçekte, iki bağlantı birbirine çok yakın olduğunda özel
iletim gösterir. İki bağlantı yeterince büyük bir taban (base) bölgesiyle
birbirinden ayrılmışsa yada aynı bir monokristalin içinde oluşmamışlarsa, bu
olay tümüyle ortadan kalkar. Base emiter bağlantısından bir akım geçirilerek,
tabandaki elektrik yükü taşıyıcılarında bir artma oluşturulur. Demek ki tabanda
bir akım geçmesiyle oluşan taşıyıcıların varlığı collector akımın doğuşuna yol
açar.
Uygulama alanları
Transistörün bu özelliğinden kuşkusuz bir sinyalin kuvvetlendirilmesinde
yararlanılmıştır. Kuvvetlendirilecek akım, transistörün giriş devresine
gönderilir. Kuvvetlenen sinyali çıkış devresi alır. Akımın kuvvetlendikten sonra
içinden geçeceği aygıt doğrudan doğruya bu devrenin içine yerleştirilir.
Giriş akımı, çok küçük gerilimler açığa çıkarsalar bile, çok sayıdaki
aygıtlardan sağlanabilir.
Bir bağlantıdan geçen akımın sabit bir yönü koruması gerektiğinden
kuvvetlendirilecek her dalgalı akın (alternatif akım) yeterince şiddetli olan
sürekli bir akıma eklenir. Böylece yönü sabit ama, şiddeti değişken olan bir
akım elde edilir.
Çıkış devresi içindeki akım giriş alımından çok daha büyüktür. Böylelikle bu
işlemde transistör, temel bir aracı rolü oynar. Gücü gerektiği kadar büyük olan
bir üreteç yardımıyla çıkış akımının oluşturulmasını sağlar.
Bağlantılı transistörler, çeşitli amplifikatör yapımında kullanılır. Bunlar
tümleşik (entegre) devre adı verilen sistemlerin gerçekleştirilmesi için hem
yarıiletken madde parçacıklarından hem de çeşitli başka bileşim öğelerinden
oluşturulabilirler. Boyutların çok küçük olmasına karşın, bu tür devreler
onlarca transistör içerebilir.
Bu tümleşik devre, belirli bir elektronik işlevin gerçekleştirilmesini
sağlayabilir. Kuvvetlendirici tümleşik devreyle, her tür elektrik sinyallerin
çok büyük oranlarda kuvvetlendirme olanağı vardır (100.000 kat yada daha fazla).
Bazı tümleşik devreler gerçek matematik işlemlerinin yapımında da kullanılır.
Toplama, çıkarma, çarpma, integrasyon, diferansiyel alma. Bu devrelere
matematiksel işlem yükseltici denir. Bunlar çok sayısal ve örneksemeli
bilgisayarların ölçü aygıtlarının, radyo (bu durumda yanlış olarak transistörlü
radyo denir) ve televizyon alıcılarının içinde yer alırlar.
Niyazi Nişancık
Cine5 Teknik Yönetmen
e- posta:
nnisancik@multicanal.com.tr veya
nnisancik@yahoo.com
http://www.sayisaltv.com
netyorum.com: (Bu metnin elektronik, basılı veya görsel
yayın organlarında tamamen veya kısmen yayınlanması yazarının yazılı iznine
tabidir. Aksine davranılmaması önemle rica olunur. Alıntı yapılmadan bu sayfaya
link verilmesi için herhangi bir izin gerekmemektedir.)
|