1

TRANSİSTÖRLERDE YÜKSELTME İŞLEMİNİN GERÇEKLEŞTİRİLMESİ Transistörler yapısı gereği, akım yükseltme özelliğine sahiptir.Uygun, bir devre dizaynıyla gerilim ve güç yükseltmesi de yapar.Tabi bu işlemlerde de asıl olan akımdır. Bu nedenle, önce akımın nasıl yükseltildiğinin bilinmesi gerekir.....

a) Jonksiyonel bağlantı devresi b) Sembolik bağlantı devresi Emiter ucu giriş ve çıkış devrelerinde ortak olduğu için, bu yükselteç "Emiteri ortak bağlantılı yükselteç" olarak tanımlanır. En çok kullanılan yükselteç şeklidir. Transistörün bu şekilde çıkışında bir yük direnci bulunmadan çalıştırılmasına kısa devrede çalışma denmektedir. YÜKSELTME İŞLEMİNİN SAĞLANMASI: 1) Transistör içerisinde emiterden beyz ve collectöre doğru bir elektron akışıvardır.. 2) Elektronların küçük bir kısmı da Vbe kaynağının oluşturduğu giriş devresi üzerinden, büyük bir kısmıda Vce kaynağının oluşturduğu çıkış devresi üzerinden devresini tamamlar... 3) Giriş ve çıkışta dolaşan elektronların miktarı, trans. büyüklüğüne bağlı olduğu gibi, Vbe ve Vce kaynak gerilimlerinin büyüklüğüde bağlıdır. 4) Emiterdeki elektronları harekete geçirmek için "Silisyum" transistörde en az 0.6V, "Germanyum" transistörde ise 0.2V olması gerekir. 5) Elektroları çekebilmesi için Vce gerilimi Vbe 'ye göre oldukça büyük seçilir. 6) Giriş devresinden dolaşan elektronlar "Ib" beyz akımını, çıkış devresinden dolaşan elektronlarda "Ic" collectör akımını oluşturur. 7) Buradaki Ib ve Ic akımları DC akımlardır... Eğer girişe AC gerilim uygulanırsa, ve Ic 'de AC olarak değişir. 8) Ib ve Ic akımları devrelerini tamamlarken emiter elektrodu üzerinde birleştiğinden Ie akımı, Ib ve Ic 'nin toplamı olur. Herzaman geçerli kural: IE=IB+IC Sonuçta: Ib akımı giriş akımı, Ic akımı da çıkış akımı olarak değerlendirilirse, Ib gibi küçükdeğerli bir akımdan, Ic gibi büyük değerli bir akıma ulaşılmaktadır......... Bu olay "Transistörün akım yükselteci olarak çalıştığını göstermektedir." Emiteri ortak bağlantıda akım kazancı formülü: ß=IC/IB 'dir... Beta:(ß) IB ve IC akımları değişse de, ß(Beta) akım kazancı sabit kalmaktadır. Akım kazancı nasıl oluyorda sabit kalıyor? Şekil e göre; VBE gerilimi büyütüldüğünde; iki aşamalı şu gelişmeler olmaktadır: 1) Emiter - Beyz diyodu daha büyük bir gerilim ile polarılmış olduğundan, dahaçok elektron harekete geçer. Bu elektronların, Beyz girişi üzerinden devre tamamlayan miktarı da artacağından IB akımı büyür. 2) Diğer taraftan, büyük hareketlilik kazanan emiter elektronları, mevcut olanVCE çekme kuvveti etkisiyle beyz 'i daha çok sayıda geçerek collectore ulaşır.Böylece daha büyük IC akımı oluşur. IB ve IC deki artış aynı oranda olmaktadır.Dolayısıyla da, ß=IC/IB değeri sabit kalmaktadır.VBE küçültüldüğünde de IB ve IC aynı oranda küçüldüğünden, ß (Beta) yine sabitkalır. Görüldüğü gibi, gerek IB, gerekse de IC akımının büyüyüp küçülmesinde yalnızca VBE giriş gerilimi etkin olmaktadır... Transistörlerde kazanç ß (BETA) AKIM KAZANCI Transistörler, B ucuna uygulanan akıma (tetikleme sinyali) göre C-E arasından daha büyük bir akım geçirir. Işte bu durum kazanç olarak adlandırılır. Başka bir deyişle, kolektör akımının beyz akımına oranı b olarak ifade edilir. Transistörlerin b akım kazancı kabaca 5-1000 arasında değişir. Beta akım kazancı kataloglarda hFE olarak da adlandırılır. ß akım kazancının hesaplanmasında kullanılan denklem: ß = Çıkış devresi akım değişmeleri/Giriş devresi akım değişmeleri. ß = DIC/DIB ya da ß = IC/IB.dır. Birimi yoktur. Basitçe açıklarsak B ucuna 1 mA uygulandığında C-E arasından 250 mA geçirebilen transistörün kazancı 250 olmaktadır. Örnek: IB = 3 mA. IC = 900 mA. Çözüm: ß = IC/IB = 300. Örnek: Kollektör akımı IC = 10 MA, Beyz akımı IB = 80 mA (0,08 mA) olan transistor ün beta akım kazancını bulunuz. Çözüm: ß = IC/IB = 10/0,08 = 125. Örnek: Beta (ß) akım kazancı 100, beyz akımı 50 mA olan transistörün kollektör akımını bulunuz. Çözüm: IC = b.IB = 100.50 = 5000 mA = 5 mA.

Emiter: (-)gerilim, Beyz: (+)gerilim, Collectore: (+)gerilim.

Mehmet BEKTAŞ Proteus Ders Notları

2

A (Alfa) Akım Kazancı Kollektör akımının emiter akımına oranıdır. Emiter ucundan hem beyz akımı, hem de kollektör akımı geçtiðinden bu akım kollektör akımından biraz büyüktür. Denklemi: a = IC / IE'dir. Birimi yoktur. Beyzi şaseye baðlı tip transistörlü yükselteçlerde a akım kazancı 0,85-0,998 arasındadır. Örnek: IB = 1 mA, IC = 100 mA, IE = ?, a = ? Çözüm: IE = IB + IC = 101 mA. a = IC/IE = 100/101 = 0,99. Örnek: Silisyumdan yapılmış transistörün IC akımı 1 mA, IB akımı 20 mA'dir. b, IE ve a'yı bulunuz. Çözüm: b = IC / IB = 1 / 0,02 = 50. IE = IB + IC = 0,02 + 1 = 1,02 mA. a = IC / IE = 1 / 1,02 = 0,98. Transistör kazançlarının birbirine dönüştürülmesi: Yükselteç hesaplamalarında kazanç değerinin birisi hesaplandıktan sonra diğersonuçlar yanda verilen denklemlerle kolayca bulunabilir. Denklemler tamamen birbirinden türetilmektedir. Ancak bu teorik ispatlar üzerinde durulmayıp denklemler doğrudan verilmiştir.->

BJT KARAKTERİSTİKLERİNİN ÖLÇÜLMESİ Amaç :Bu deneyin amacı; BJT transistörlerin giriş çıkış karakteristikleri hakkında bilgi edinmek ve doğrusal transistör modellerinde kullanılan parametreleri transistör karakteristiklerinden elde etmektir. Bilgi: BJT transistörler ile tasarım yaparken Baz (B) ve Emiter (E) arasında gözlenen akım-gerilim bağıntısına transistörün giriş karakteristiği, Kollektör (C) ve Emiter (E) arasındaki bağıntıya da transistörün çıkış karakteristiği denir. Giriş karakteristiği bir diyotun akım-gerilim eğrisini anımsatırken çıkış karakteristiği baz akımına bağlı olarak değişik özellikler gösterir. Çıkış karakteristiği genellikle üç bölgeye ayrılır: • Saturasyon bölgesi: Düşük V CE , yüksek İ C (transistörün “açık” konumu) • Kesim (Cut-off) bölgesi: Yüksek V CE, düşük İ C (transistörün “kapalı” konumu) • Aktif bölge (transistörün kuvvetlendirici olarak kullanıldığı bölge) Bu deneyde, ilk önce baz akımı I B sabit tutularak baz akımına bağlı çıkış karakteristik eğrileri daha sonra da sabit kollektör-emiter gerilimi V CE için giriş karakteristik eğrileri bulunacaktır. Transistör modelinde kullanılan β F , V BE(sat) , r π , V A ve r 0 değerleri bu karakteristik eğrilerden bulunabilir. Ekte’ki BC238 npn transistörünün üretici tarafından verilen bilgileri inceleyiniz. Transistöre uygulanabilecek en yüksek kollektör-emitör (VCE) gerilimi nedir? En yüksek kollektör akımı nedir? hFE hangi aralıkta değerler almaktadır? DENEY Sekil de sabit polarma devresi gösterilmektedir. Bu devrede Vcc = 10 V , Rb = 100k veRc=1k seçerek transistörün çalısma bölgesini tespit edelim.

Örnek: Silisyumdan yapılmış transistörün beta akım kazancı50, emiter akımı3 mA'dir. Kollektör akımını bulunuz. Çözüm: a = b / (b + 1)= 50 / (50 +1) = 0,98. a = IC/IE denkleminden, IC çekilerek IC = a.IE = 0,98.3 = 2,94 mA olarak bulunur. Örnek: Alfa (a) akım kazancı 0,95 olan bir transistörün beta (b)akım kazancını bulunuz. Çözüm:b = a /(1-a) = 0,95 / 1-0,95 = 19.

Bu sonuçlar karakteristik bir eğriyle ifade edilebilir. Grafikteki doğrusal çizgi yük çizgisi olarak bilinir. Devrede transistör doyurulduğunda, Ic = Vcc/Rc ve Vce = 0 ( A noktası ) olur. Kesim durumunda Ic = 0 ve Vce = 12 V = Vcc olusur. Bu durum da sekil 6.3’de B noktası olarakgösterilmistir.

Mehmet BEKTAŞ Proteus Ders Notları

3

Mehmet BEKTAŞ Proteus Ders Notları

4

Deney BJT KUTUPLANMASI VE KÜÇÜK İŞARET ANALİZİ I. Amaç Bu deneyin amacı; BJT transistörlü ortak emitörlü kuvvetlendirici beslemesi (biasing) hakkındabilgi edinmek ve belirli bir çalışma (Q) noktasındaki transistörlü kuvvetlendiricinin (amplifier) küçük işaret ölçümlerini ve analizini yapmaktır. II. Bilgi Transistörlü bir kuvvetlendirici analizinde, önce besleme (bias) devresiyle çalışma noktası (DC) belirlenir. Daha sonra çalışma noktasındaki akım ve gerilimler kullanılarak küçük işaret modeli (AC) oluşturulur. Aynı tip transistörler de dahi akım kazancı geniş bir aralıkta değerler alabilir Bunun için Q çalışma noktasının ve dolayısıyla toplam devrenin kazancının değerinden mümkün bağımsız olması istenir. Emetör ile toprak arasına konan bir direnç kazancı düşürmekle birlikte bu bağımsızlığı sağlar.

· Şekil deki devreyi BC 238 tipi bir transistör ile kurarak , ve değerlerini ölçünüz. Transistörü 2N3904 tipi bir transistörle değiştiriniz ve aynı değerleri ölçünüz.

· 2N3904 ile kurduğunuz devreye Şekil gösterildiği üzere 10uF’lık bir kapasitör üzerinden tepeden tepeye 100 mV gerilimde, 10 kHz frekansında bir AC kaynak bağlayınız. Giriş gerilimi Vi ’yi, transistörün bazındaki Vb ve kolektöründeki Vc gerilimlerini ve Vo çıkış gerilimini osiloskopta gözleyiniz ve kaydediniz.

ŞEKİL 1 ŞEKİL2

BC 238 ŞEKİL 1 BC 238 ŞEKİL 2

IB: IB:

IC: IC:

VCE: VCE:

VBE: VBE:

2N3904 ŞEKİL 1 2N3904 ŞEKİL 2 IB: IB:

IC: IC:

VCE: VCE:

VBE: VBE:

Mehmet BEKTAŞ Proteus Ders Notları