Dipol Junsi Transistör Bağlantıları
Bipolar Junction Transistor Tanımı
Bipolar Junction Transistor (BJT), üç terminal cihazıdır. Hem bir amplifikatör hem de bir anahtar olarak işlev görebilir ve bu durum için bir giriş devresi ve bir çıkış devresi gerektirir. Bu işlemi sadece üç terminal ile gerçekleştirmek için, bir terminal hem giriş hem de çıkış için ortak bağlantı olarak hizmet eder. Ortak terminalin seçimi uygulamaya bağlıdır. Transistör bağlantıları üç türdür: ortak baz, ortak emiter ve ortak toplayıcı.
Ortak Baz Transistörü
Ortak Emitter Transistörü
Ortak Toplayıcı Transistörü.
Burada unutulmaması gereken bir şey, transistörün bağlantısı ne olursa olsun, baz-emitter bağlantısının ileri yanlı olması ve baz-toplayıcı bağlantısının ters yanlı olması gerektiğini hatırlamaktır.
BJT'nin Ortak Baz Bağlantısı
Burada baz terminali, hem giriş hem de çıkış devresi için ortaktır. Ortak baz yapılandırmaları veya modları aşağıdaki şekilde gösterilmiştir. Burada, n tipi p tipi transistörlerin ortak baz modları ayrı ayrı gösterilmiştir. Burada, emitter-baz devresi giriş devresi olarak alınırken, toplayıcı-baz devresi çıkış devresi olarak alınmıştır.
Akım Kazancı
Burada giriş akımı emitter akımı IE ve çıkış akımı toplayıcı akımı IC'dir. Akım kazancı, devredeki dc bias voltajlarını göz önünde bulundurduğumuzda ve girişe herhangi bir alternatif sinyal uygulanmadığında düşünülür. Şimdi, girişe alternatif sinyal uygulandığını düşündüğümüzde, sabit toplayıcı-baz voltajı altında akım amplifikasyon faktörü (α) şu şekilde olacaktır:
Burada, akım kazancı ve akım amplifikasyon faktörünün hiçbirinin birlikten daha büyük bir değere sahip olmadığı görülüyor çünkü toplayıcı akımı hiçbir şekilde emitter akımından daha büyük olamaz. Ancak, bir bipolar junction transistor'da emitter akımı ve toplayıcı akımı neredeyse eşit olduğundan, bu oranlar birliğe çok yakın olacaktır. Genel değer genellikle 0.9 ile 0.99 arasında değişir.
Toplayıcı Akımın İfadesi
Eğer emitter devresi açık ise, emitter akımı olmayacaktır (IC = 0). Ancak bu durumda, toplayıcı bölgesinde küçük bir akım akacaktır. Bu, az sayıda yük taşıyıcının akışından kaynaklanır ve bu, geri sızma akımıdır. Emitter terminali açık iken, toplayıcı ve baz üzerinden akım akar ve bu akım ICBO olarak ifade edilir. Küçük güç dereceli transistörlerde geri sızma akımı ICBO oldukça küçüktür ve genellikle hesaplamalarda ihmal edilir, ancak yüksek güç dereceli transistörlerde bu sızma akımı ihmal edilemez. Bu akım, sıcaklıkla yüksek oranda ilişkilidir, bu yüzden yüksek sıcaklıklarda geri sızma akımı ICBO hesaplamalarda ihmal edilemez. Bu ifade, toplayıcı akımının aynı zamanda baz akımına bağlı olduğunu kanıtlar.
Ortak Baz Bağlantısının Özellikleri
Giriş Özelliği
Bu, transistörün giriş akımı ve giriş voltajı arasındaki çizilir. Giriş akımı emitter akımı (IE) ve giriş voltajı emitter-baz voltajıdır (VEB). Emitter-baz bağlantı noktasının ileri bariyer potansiyelini geçtikten sonra, emitter akımı (IE) emitter-baz voltajı (VEB) arttıkça hızla artar.
Devrenin giriş direnci, sabit toplayıcı-baz voltajı (VCB = Sabit) olduğu durumda, emitter-baz voltajındaki değişim (ΔV EB) ile emitter akımı (ΔIE) arasındaki oranı tanımlar. Emitter akımındaki değişim, emitter-baz voltajındaki değişimden çok daha büyük olduğundan (ΔIE >> ΔVEB), ortak baz transistörünün giriş direnci oldukça küçüktür.
Çıkış Özelliği
Toplayıcı akımı, baz ve toplayıcı bölgesi arasında yeterli ters bias kurulduğunda sadece sabit bir değere sahiptir. Bu nedenle, bu voltajın çok düşük bir değeri olduğunda, toplayıcı-baz voltajı arttıkça toplayıcı akımı artar. Ancak belirli bir toplayıcı-baz voltajından sonra, toplayıcı-baz bağlantısı yeterli ters bias alır ve bu nedenle toplayıcı akımı, belirli bir emitter akımı için sabit olur ve tamamen emitter akımına bağlıdır.
Bu durumda, tüm emitter akımı, baz akımı hariç, toplayıcı akımına katkıda bulunur. Belirli bir emitter akımı için toplayıcı akımı, karakteristikte bu bölgede neredeyse sabit olduğundan, toplayıcı akımındaki artış, toplayıcı-baz voltajındaki artışla kıyaslandığında çok küçüktür.
Toplayıcı-baz voltajındaki değişim ile toplayıcı akımındaki değişim arasındaki oranı, transistörün ortak baz modunun çıkış direnci olarak tanımlar. Doğal olarak, transistörün ortak baz modundaki çıkış direnci oldukça yüksektir.
BJT'nin Ortak Emitter Bağlantısı
Ortak Emitter Transistörü, en yaygın kullanılan transistör bağlantısıdır. Burada, emitter terminali, hem giriş hem de çıkış devresi için ortaktır. Baz ve emitter arasında bağlanan devre, giriş devresidir ve toplayıcı ve emitter arasında bağlanan devre, çıkış devresidir. Ortak emitter modu, n tipi p tipi transistörlerin ayrı ayrı gösterildiği aşağıdaki figürde gösterilmiştir.
Akım Kazancı
Ortak emitter yapılandırmasında, giriş akımı baz akımı (IB) ve çıkış akımı toplayıcı akımı (IC)'dir. Bipolar junction transistor'da, baz akımı toplayıcı akımı kontrol eder. Ortak emitter transistörünün akım kazancı, toplayıcı akımındaki değişim (ΔIC) ile baz akımındaki değişim (ΔIB) arasındaki orana tanımlanır. Bir bipolar junction transistor'da, emitter akımı (IE) baz akımı (IB) ve toplayıcı akımı (IC)'nin toplamıdır. Eğer baz akımı değişirse, toplayıcı akımı da değişir ve sonuç olarak emitter akımı da uygun şekilde değişir.
Yine, toplayıcı akımındaki değişim ile emitter akımındaki değişim arasındaki orana α denir. Baz akımının toplayıcı akımı ile karşılaştırıldığında oldukça düşük olması nedeniyle, ortak emitter transistöründeki akım kazancı oldukça yüksektir ve 20 ile 500 arasında değişir.
Ortak Emitter Transistörünün Özellikleri
Transistörün ortak emitter modunda, giriş devresi ve çıkış devresi olmak üzere iki devre vardır. Giriş devresinde, parametreler baz akımı ve baz-emitter voltajıdır. Baz akımı ve baz-emitter voltajındaki değişikliklere karşı çizilen karakteristik eğri, ortak emitter transistörünün giriş özelliğidir. Baz ve emitter arasındaki pn bağlantısı ileri yanlı olduğundan, karakteristik, ileri yanlı bir pn bağlantılı diodun karakteristiğine benzer olacaktır. Burada da, baz-emitter voltajı bağlantı noktasının ileri bariyer potansiyelini aşmadan önce baz akımı herhangi bir değere ulaşmaz, ancak bunun sonrasında, baz-emitter voltajı arttıkça baz akımı önemli ölçüde artar. Baz akımının baz-emitter voltaja göre artma oranı burada yüksek olmasına rağmen, ortak baz modunda olduğu kadar yüksek değildir.
Bu nedenle, devrenin giriş direnci, transistörün ortak baz modundakinden daha yüksektir.
Ortak Emitter Transistörünün Çıkış Özelliği
Çıkış özelliği, transistörün çıkış akımı ve çıkış voltajındaki değişikliklere karşı çizilir. Toplayıcı akımı çıkış akımı ve toplayıcı-emitter voltajı transistörün çıkış voltajıdır. Burada, farklı toplayıcı-baz voltaj değerleri için toplayıcı akımındaki değişiklik, sabit bir baz akımı değerine karşı çizilir. Başlangıçta, toplayıcı akımı toplayıcı-emitter voltajı arttıkça orantılı olarak artar, ancak belirli bir voltaj seviyesinden sonra, toplayıcı akımı neredeyse sabit olur. Bu, başlangıçta baz-toplayıcı bağlantısının yeterli ters bias almadığı, ancak belirli bir voltajdan sonra yeterli ters bias aldığı ve bu nedenle emitter bölgesinden baz bölgesine gelen çoğunluk yük taşıyıcılarının toplayıcı bölgesine geçerek toplayıcı akımına katkı sağladığından kaynaklanır. BJT'de, emitter bölgesinden gelen çoğunluk yük taşıyıcılarının sayısı baz akımına bağlı olduğundan, belirli bir baz akımı için toplayıcı akımı sabittir.
Çıkış direnci olacaktır
BJT'nin Ortak Toplayıcı Bağlantısı
Ortak toplayıcı yapılandırmasında, giriş devresi baz ve toplayıcı terminali arasındadır ve çıkış devresi emitter ve toplayıcı terminali arasındadır.
Emitter akımındaki değişim ile baz akımındaki değişim arasındaki oranı, ortak toplayıcı yapılandırmasının akım kazancı olarak tanımlanır. Bu, şu şekilde ifade edilir:
Devrenin akım amplifikasyon faktörü, girişe zamanla değişen bir sinyal uygulandığında, emitter akımındaki değişim ile baz akımındaki değişim arasındaki orandır.
Ortak Toplayıcı Transistörünün Giriş Özelliği
Giriş akımı baz akımı ve transistörün giriş voltajı baz-toplayıcı voltajıdır. Baz-toplayıcı bağlantısı ters yanlı olduğundan, baz-toplayıcı voltajı arttıkça bağlantının ters biası artar. Bu, baz akımının baz-toplayıcı voltajı arttıkça az miktarla azalmasına neden olur. Çünkü bu durumda, baz bölgesindeki az sayıda yük taşıyıcının toplayıcı bölgeye daha fazla yayılacağından, baz bölgesinde elektron-kuyruk yeniden birleşme oranı azalacak ve bu, baz akımının azalmasına neden olacaktır.
Ortak Toplayıcı Transistörünün Çıkış Özelliği
Ortak toplayıcı transistörünün çıkış özelliği, ortak emitter transistörünün çıkış özelliğine neredeyse benzemektedir. Tek fark, ortak toplayıcı yapılandırmasında çıkış akımı, ortak emitter yapılandırmasında olduğu gibi toplayıcı akımı yerine emitter akımı olmasıdır. Burada da, sabit bir baz akımı için, emitter akımı, toplayıcı-emitter voltajı belirli bir seviyeye kadar lineer olarak artar ve ardından emitter akımı, toplayıcı-emitter voltajından bağımsız olarak neredeyse sabit olur. Karakteristik eğri aşağıda gösterildiği gibi, toplayıcı-emitter voltajıyla birlikte emitter akımında çok yavaş bir artış olabilir.
