Transistörlerde Akım ve Gerilim Yönleri 

Transistörlerde akım ve gerilim yönleri: Ortak beyzli transistör bağlantısında akım ve gerilim yönleri şekilde görüldüğü gibidir. Teorik olarak kabul edilen durum akım yönleri ile oyuk hareketi aynı yöndedir. PNP – NPN transistörlerde kollektör – beyz arası ters polarmalıdır.

Şekilde transistörlerde akım ve gerilim yönleri verilmiştir. Burada;

• I_B: Beyz akımı (dc),
• I_C: Kollektör akımı (dc),
• I_E: Emiter akımı (dc),
• V_BE: Beyz-emiter arasındaki gerilim (dc),
• V_CB: Kollektör-beyz arasındaki gerilim (dc),
• V_CE: Kollektör-emiter arasındaki gerilimi (dc) gösterir.

Beyz polarması olmadan akım geçişi olmaz. Beyz polarması gerçekleştiği zaman P maddesinde bulunan azınlık akım taşıyıcı olan elektronlar vardır. Bu elektronlar, kollektör tarafından kuvvetlice çekilirler. Oluşan bu oyuk hareketiyle emiterden kollektöre doğru elektron akışı meydana gelir.

Gerilim yönleri belirtilirken (V_CB ve V_EB), V harfinin ikinci elemanı (B) devresinin bağlantı şeklini belirler. Buradaki kullanımlara göre devrenin ortak beyzli olduğu anlaşılır. V harfinin ilk elemanı ise kaynağa transistörün hangi ayağının bağlı olduğunu gösterir.

Şekilde görüldüğü gibi transistörün beyz-emiter arası V_BE gerilim kaynağı ile doğru yönde polarmalanmıştır. Beyz – kolektör arası ise V_BC gerilim kaynağı ile ters yönde polarmalanmıştır. Beyz-emiter arası doğru yönde polarmalandığı zaman aynı ileri yönde polarmalanmış bir diyot gibi işlem yapar. Böylece üzerinde yaklaşık olarak 0.7V (silisyum) gerilim düşümü oluşur. (V_BE= 0.7 Volt)

Devrede I. göz için “Kirsoff Gerilimler Kanunu” na göre denklem yazılırsa;

V_BB = I_B · R_B + V_BE olacaktır.

Bu denklemden de I_B akımını yalnız bırakırsak şu formülü elde edilir.

Formül

 

 

Kollektör ve emiter akımlarını bulabilmek için;

I_C = β · I_B ve I_E = I_C + I_B formülleri kullanılır.

R_C direnci üzerine düşen gerilimi bulmak için;

V_RC = IC · R_C formülü kullanılır.

Örnek:

Verilen devreye ve eleman değerlerine göre I_B akımının değerini hesaplayınız.

Çözüm

I_B akımını bulmak için;

Kullanacağımıza göre bilinen değerleri formülde yerlerine koyalım.

 

olarak bulunur.

 

 

Örnek

Yukarıda verilen devre ve eleman değerlerine göre transistorün polarma akım ve
gerilim değerlerini bulunuz.
I_B = ?              I_C = ?              I_E = ?
V_BE =?           V_CE = ?           V_BC =?

Çözüm

I_C = β • I_B                I_C = 200 • 215 µA             I_C = 43mA
IE = I_C + I_B              I_E = 43mA + 215µA          I_E = 43,215mA

V_BE = 0,7V soruda veriliyor.

V_CE = V_CC – (I_C • R_C)

V_CE= 10 – (43mA • 200)

V_CE= 1,4V

V_BC gerilimini bulmak için çevre denklemlerinden yararlanılır.

V_CC = (I_C • RC) + V_BC + V_BE

V_BC= V_CC – (I_C • R_C) – V_BE

V_BC = 10 – (43mA • 200) – 0,7 V_BC = 0,7V

Transistörlerin Yükselteç Olarak Kullanılması

Şekilde transistörlerde akım ve gerilim yönleri verilmiştir.

• I_B: Beyz akımı,
• I_C: Kollektör akımı,
• I_E: Emiter akımı,
• V_BE: Beyz-emiter arasındaki gerilim,
• V_CB: Kollektör-beyz arasındaki gerilim,
• V_CE: Kollektör-emiter arasındaki gerilimi gösterir.

Transistörlerde Akım Kazancı

Transistörün yükseltme işlemi doğrudan doğruya çıkış akımı değişmelerinin giriş akımı değişmelerine oranı olan; akım kazancına bağlıdır. Bu işlemde çıkış devresi gerilimi sabittir. Akım kazancı, transistörün bağlantı şekline göre farklı isimler alır.

Kollektör akımının beyz akımına oranı β (Beta)’yı verir. β aynı zamanda transistörün  akım kazancı olarak da adlandırılır. Katologlarda hF_E olarak sembolize edilir, birimi yoktur. Akım kazancı 20-200 mA arasında değişir. Kollektör akımın emiter akımına  oranlanmasıda α (alfa)’yı verir.

β = hF_E = I_C / I_B

α = I_C / I_E

Örnek:

I_B akımı 20mA, I_C akımı 800mA ise β nedir?

Çözüm:

β = hF_E = I_C / I_B

β = hF_E = 800 mA / 20 mA

β = hF_E = 40

Örnek:

Resimdeki devre için V_CE gerilimini hesaplayalım (β = 150, V_BE = 0,7V).

Çözüm

I_B = (V_BB – V_BE) / R_B            I_B = (5-0,7) / 10 kΩ = 0,43 mA

I_C = β . I_B                              I_C = 150 . 0,43 mA = 64,5 mA

V_CE = V_CC – (R_C . I_C)             V_CE= 10 – (100 Ω . 64,5 mA) = 3,55 V

Transistörlerde Gerilim Kazancı

Transistörler yükselteç olarak kullanıldığı zaman gerilim kazancı hesaplanır. Av ile gösterilir. Çıkış geriliminin giriş gerilimine oranı ile bulunur. Resimdeki devre için gerilim kazancı formülleri verilmiştir. Transistörün kollektör emiter arasındaki direnci r’_e ile gösterilir.

V_B = I_E . r’e

V_C = I_C  .  R_C yaklaşık I_E . R_C

A_V = V_C / V_B

A_V = (I_E . R_C) / ( I_E . r’e)

A_V = R_C / r’e

V_OUT= V_IN . A_V

Örnek:

Resimdeki devre için;

1. Gerilim kazancını hesaplayalım (RC = 1 kΩ, r’e = 50Ω).
2. Giriş gerilimi 100mV ise çıkış gerilimi kaç volttur.

Çözüm

Av = R_C / r’_e

Av = 1 kΩ / 50Ω

Av = 20

V_OUT = V_IN . A_V

V_OUT = 100 mV . 20      V_OUT = 2 volt