Transistör ilk olarak 1947 yılında, elektroniğin temek yapı taşı olarak William Shockley başkanlığında, John Bardeen ve Walter Brattain ile oluşan güçlü bir ekip tarafından yapılmıştır.
Bardeen ve Brattain ikilisi, radyo ve telefon sinyallerinin alınması, güçlendirme ve yansıtılmasında kullanılan termiyonik denen kapaklara karşı bir seçenek bulmak için uğraşmakatadırlar, ve çabuk kırılan ve oldukça pahalıya mal olan bu lambaların, ısınması içinde belli bir süre geçmesi gerekiyordu. Ayrıca bu sistem çok fazla elektrik tüketimine sahipti.
Ekip transistörü ilk olarak, germanyum denen yarı iletken tabakadan yapmış olup, bunu radyo devresine takmışlardır. Bu sayede daha az enerji ile, ses sistemi olduğundan daha fazla yülseltilmiştir.
Önceleri bu küçük elektronik devre elemanının, lambanın yerini alabileceğini kimse inanmıştı, fakat işlevselliğini görünce, benimsemeye başladılar. 1952 yılında ise, transistörün boyutu, orjinal boyutunun 1/10’a kadar küçültülüp, daha da güçlendirilmiştir.
Fakat daha sonraları, Ge’un yüksek sıcaklıklara dayanamadığı fark edildi. Ve Ge gibi yarı iletken madde olan, Si (silisyum) tabakası kullanmaya başladılar. Ve akımı, saniyenin 100 milyonda 1 i kadar (oldukça kısa bir zaman) iletebilen bir transistör yapıldı. Ve bu elektronik devre elemanı sayesinde, bir çok elektronik cihaz hayatımızı kolaylaştırdı.
İlk transistör örneği;
Transistör ün Çalışma Prensibi
Devrenin girişine uygulanan sinyali yükseltir ve devrede akım gerilim kazancı sağlar. Gerektiğinde anahtarlama olarak da kullanılan bir yarı iletken devre elamanıdır.
Bipolar Junction Transistör (BJT), çift yüzeyli transisör olup, 2 tane N, 1 tane P (NPN) veya 2 tane P, 1 tane N (PNP) birleşiminden oluşur.
Transistörler 3 kutuplu devre elemanıdır ve devre sembolü üzerinde orta kutup olan Beyz (B) kutubu, okun olduğu kutup Emiter (E) ve diğer kalan kutup ise kollektör (C) kutubu olarak adlandırılır.
Beyz (B), Emiter (E) ve Kollektör (C) birbirleri ile alakalı olup, Beyz (B) akım şiddetine göre Kollektör (C) ve Emiter (E) akımı ayarlanır. Bu yapılan ayar akımı, kazanç faktörüne göre değişmektedir.
Transistörün Çalışması İçin Gerekli Şart;
– Beyz (B) ve Emiter (E) kutubu doğru yönde, Beyz (B) ve Kollektör (C) kutbu ters yönde polarlanmalıdır. Bu çalışma biçimine ise transistörün aktif bölgede çalışması adı verilir.
– Beyz (B) akımı olmadan, Emiter (E) ve Kollektör (C) kutbundan akım geçmez, bu olaya transistör kesimdedir denir.
– PN jonksiyonlarının karakteristiği, transistörün çalışması için oldukça önemelidir. Yani Silisyum tabakalı transistör’ün çalışması için 0.7 volt luk eşik gerilimi, Germanyum tabakalı transistör için ise, 0.3 voltluk eşik gerilimine ihtiyaç vardır.
Şimdi ise transistörün üstünlüklerine bakalım;
– Oldukça küçüktür ve daha az enerji harcar.
– Çok daha uzun çalışma ömrüne sahiptir.
– Her an çalışabilme özelliği vardır.
– Çalışma voltajları çok düşüktür, Pille bile çalışma özelliğine sahiptir.
– Lambalar gibi, patlama ve kırılma özelliğine sahip değillerdir.
– Üretimi ucuz ve kolaydır.
Transistörün Çalışma Bölgeleri
Aktif Bölge; Beyz (IB) akımının sıfırdan büyük ve kollektör (C) ve emiter (E) kutuplarının sıfır (0) volttan olduğu, yani VCE>0 bölgesidir. Transistörün aktif bölgede çalışabilmesi için, Beyz (B)- Emiter (E) kutup doğru, Kolektör (C)- Beyz (B) kutbu ise ters polarlanmalıdır. Aktif bölgede transistörün çıkış akımı, öncelikle Beyz (B) akımına (IB), az miktarda Kollektör (C)- Emiter (E) gerilimine (VCE) bağlıdır.
Kesim Bölgesi; Beyz akımı sıfır olduğunda (IB=0), Beyz (B) – Emiter (E) gerilimi de sıfır (0) olacağından (VBE=0) devrede kolektör akımı olmayacaktır. Bu durum ise, transistörün kesimde olduğunu gösterir.
Kolektör (C)- Emiter (E) kutupları olduğundan çok daha fazla direnç gösterir, yani akımın akmasına izin vermez. Transistörün Kollektör- Emiter gerilimi (VCE), besleme gerilimi ise VCC değerine eşit olur.
Kolektörden sadece ICO ile belirtilen çok küçük bir akım akar ve bu akıma “sızıntı akımı ” denir.
Doyum Bölgesi; Transistöre uygulanan beyz akımı (IB) artırıldığında, Kolektör akımı (IC) artacatır. (IC=beta*(IB)). Dolayısıyla, VCE gerilimi azalacaktır. Çünkü, IC akımının artması, RC yük direnci üzerinden gerilim düşümünü artıracaktır. (VCE=VCC-ICRC). Kolektör- Emiter gerilimi doyum değerine ulaştığında, Beyz- Emiter kutbu doğru yönde polarlanacaktır.
Sonuç olarak IB değeri daha fazla yükselse bile, IC değeri artmayacak ve yani VCE=0 olcaktır. Bu olaya transistör doyumdadır denir.
Transistör Çeşitleri;
– Anahtarlama devre transistörleri.
– Osilatör devre transistörleri.
– Amplifikatör devre transistörleri.
Transistörler, kullanılan malzemeye göre de ikiye ayrılır;
– PNP.
– NPN.
Anahtarlama devre transistör örneği;
Osilatör devre transistörleri;
Transistörler hakkında, ufak bir video;
Yazar: Meltem YILDIRIM