Transistörlerin Çalışma Bölgeleri

Bu yazımızda transistörlerin amacımıza uygun nasıl çalıştıklarına ilişkin ÇALIŞMA BÖLGELERİNİ inceleyeceğiz. Bir aktif elemanın, yani şu sıralar konumuz olan transistörlerin çalışma bölgeleri denince aklımıza o devrenin hiçbir iş yapmazken ne durumda olduğu aklımıza gelmeli. Örneğin bir yükseltecin volümü kısıkken içindeki transistörler ne durumda, üzerlerinden ne kadar akım geçiyor, bacakları arasında ki voltajlar nasıl gibi. Bazen de transistörü normal çalışması sırasında herhangi bir anda da hangi bölge içinde çalıştığı önemli olabilir. Transistörün çalışma bölgeleri CE, CB ve CC için aynıdır. Aşağıdaki örnek şekilde bir transistörün çalışma bölgelerinin tamamı görülmektedir.

Aktif Bölge

Transistörü normal bağladığımız zaman örneğin, NPN bir transistörün kollektörü pozitif, emitörü kollektöre göre negatif ve beyzi emitöre göre pozitif olduğu zaman aktif bölgede çalışır. Aktif bölgede kollektör akımı I_C, kollektör geriliminden bağımsızdır. Kollektör voltajı V_CC değiştirilirse I_C akımı değişmez. I_C akımı I_B akımına bağlı olarak değişir. V_CE voltajı V_CC voltajının yarısı civarında yada V_CC den küçük, 1-2 volttan büyüktür.

Doyum (Saturation) Bölgesi

Emitör ve Kollektör voltajları birbirine çok yaklaştığında (burada bazen CB arası düz bayasta olabilir) transistör doyum bölgesine geçer. Doyum bölgesinde I_C akımı artık en büyük değere ulaşmıştır. I_B tarafından kontrol edilemez hale gelir. V_CE voltajı çok küçülür. Transistör hızla ısınarak bozulabilir. Bu nedenle transistörler özellikle doyum bölgesinde uzun süre çalıştırılmamalıdır.

Kesim (Cut-Off) Bölgesi

Beyz ve Emitör arası ters bayaslandığı zaman yada Beyz ve Emitör arası voltaj transistörün V_BE açma voltajına eşit yada küçük olduğu zaman transistör artık kesim bölgesindedir. Bu durumda V_CC voltajı ne olursa olsun I_C akımı akmaz. V_CE voltajı V_CC voltajına eşit olur. Kesim bölgesindeki transistörün elektronik devrelerde uygulaması vardır. Uygulama örneklerini daha sonraki yazılarımda anlatmaya çalışacağım.

Aşağıdaki örnekte transistörlü bir devrenin hangi bölgede çalıştığını bulalım.

Devremizdeki transistörün özellikleri;
NPN Silisyum (V_BE=0,6V)
ß=100
V_CC=12V
R_C=2,7K
R_B=200K
V_BB=5V

Önce, bu devre için çalışma bölgesini belirlemek için

1. I_Cmax akımını bulalım
   I_Cmax=V_CC/R_C
   I_Cmax=12/2,7
   I_Cmax=4,44mA
2. I_B akımı;
   I_B=(V_BB-V_BE)/R_B
   I_B=(5-0,6)/200
   I_B=0,022mA
3. I_C akımı;
   I_C=ß x I_B
   I_C=100 x 0,022
   I_C=2,2mA
4. V_CE voltajı;
   V_CE=V_CC - (I_C x R_C)
   V_CE=12 - (2,2 x 2,7)
   V_CE=6,06V

Bulduğumuz V_CE değeri 6,06V olup anlaşılacağı gibi V_CC voltajının ortalarında bir değerdir. Bu durumda devremizin aktif bölgede çalıştığını söyleyebiliriz. Q noktasının yeri 6,06V ve 2,2mA dir. Bu durumu aşağıdaki şekilde görebiliriz.

Aynı devrede R_B direncini 100K yapalım,

1. I_Cmax=V_CC/R_C
   I_Cmax=12/2,7
   I_Cmax=4,44mA
2. I_B akımı;
   I_B=(V_BB-V_BE)/R_B
   I_B=(5-0,6)/100
   I_B=0,044mA
3. I_C akımı;
   I_C=ß x I_B
   I_C=100 x 0,044
   I_C=4,4mA
4. V_CE voltajı;
   V_CE=V_CC - (I_C x R_C)
   V_CE=12 - (4,4 x 2,7)
   V_CE=0,12V

Bulduğumuz V_CE değeri 0,12V olup anlaşılacağı gibi V_CC voltajının çok altlarındadır. Daha doğru bir değişle transistor kısa devre gibi olmuştur. Bu durumda devremizin doyumda çalıştığını söyleyebiliriz. Q noktasının yeri 0,12V ve 4,4mA dir. Bu durumu aşağıdaki şekilde görebiliriz.

Şimdide birinci devredeki her şeyi aynı bırakıp V_BB voltajını 0,6V yapalım.

1. I_Cmax=V_CC/R_C
   I_Cmax=12/2,7
   I_Cmax=4,44mA
2. I_B akımı;
   I_B=(V_BB-V_BE)/R_B
   I_B=(0,6-0,6)/200
   I_B=0mA
3. I_C akımı;
   I_C=ß x I_B
   I_C=100 x 0
   I_C=0mA
4. V_CE voltajı;
   V_CE=V_CC - (I_C x R_C)
   V_CE=12 - (0 x 2,7)
   V_CE=12V

Bulduğumuz V_CE değeri 12V olup anlaşılacağı gibi V_CC voltajına eşittir ve hiç akım geçirmemektedir. Bu durumda devremizin kesimde çalıştığını söyleyebiliriz. Q noktasının yeri 12V ve 0mA dir. Bu durumu aşağıdaki şekilde görebiliriz.

Yukarıdaki örnek çözümler, devrede bulunabilecek başka dirençlerle değişebilir. Bizim buradan anlamız gereken, bir transistör üzerinde ölçümler yaparak o transistörün hangi bölgede çalıştığını anlamak olacaktır. Bir transistörün hangi bölgede çalıştığını biliyorsak, bunu devrenin yapısına bakarak yada hesaplayarak bulabiliriz. Sonra üzerindeki voltajları ölçerek devrenin hakikaten doğru çalışıp çalışmadığını bulabiliriz. Bu bize özellikle arızalı bir devrenin onarımında yardımcı olacaktır.

Önümüzdeki yazıda transistörlerin bayaslanması konusunu anlatacağım.

---

Temel Elektronik Bölüm Fihristi

Temel Elektronik Konu Fihristi... »Temel Elektronik Ana Sayfa ----------------------------------------------------------- >İletkenlik-Yalıtkanlık... »İletkenler, Yalıtkanlar, Yarıiletkenler   Yarıiletkenlerde İletim   PN Bağlantısı ----------------------------------------------------------- >Devre Elemanları... »Diyot   Doğrultucular   Köprü Doğrultucular   Zener Diyot   Diğer Diyot Uygulamaları ------------------------ »Transistörler   Transistör   Temel Transistör Devreleri   Transistörlerin Çalışma Bölgeleri   Transistörlerin Bayaslaması   Transistörlü Yükselteçler   Çok Katlı Yükselteçler   Alan Etkili Transistör (FET)   FET Transistörün Bayaslanması   FET Transistörlü Yükselteç   MOSFET ------------------------ »Özel Yarıiletken Elemanlar   Tunnel ve Varicap Diyot   Thyristor   SCR (devam)   TRIAC, DIAC   TRIAC, DIAC uygulamaları ------------------------ »UJT (Unijunction - Tek Bağlantılı Transistör) ----------------------------------------------------------- >Soğutucular ----------------------------------------------------------- >Yükselteçler »Yükselteçler   A Sınıfı Güç Yükselteçleri   B Sınıfı Güç Yükselteçleri   Crossover Distorsiyon   RF Güç Yükselteçleri   Doğrusal Olmayan RF Yükselteçleri ------------------------ »İşlemsel Yükselteçler (Opamp)   İşlemsel Yükselteçler   Karşılaştırıcı ve İzleyici   Eviren ve Evirmeyen   Toplayan ve Çıkaran   Tümleyici ve Türev Alıcı ----------------------------------------------------------- >Geri Besleme ve Osilatörler   Geri Besleme   741 le Geri Beslemeye Örnek   Colpitts Osilatör   Hartley Osilatör   Amstrong Osilatör   Kristal Osilatör

Bu yazı ANTRAK'ın web sitesinden alınmıştır. Hazırlayan (TA2CCS) Şahin Küliğ