İki Kutuplu Birleştirme Transistörü

BJT Tanımı

Bipolar Junction Transistor (BJT veya BJT Transistörü olarak da bilinir) iki p-n geçitinden oluşan üç terminalli bir yarı iletken cihazdır ve bu cihaz bir sinyali amplifikasyon yapabilir. Bu, akım kontrolü yapılan bir cihazdır. BJT'nin üç terminali, baz, toprak ve emittördür. BJT, elektronları ve delikleri hem pozitif hem de negatif yük taşıyıcıları olarak kullanır.

Baza uygulanan küçük amplitudlu bir sinyal, transistörün toprak terminalinde amplifikeli biçimde mevcuttur. Bu, BJT tarafından sağlanan amplifikasyondur. Not edilmesi gereken, bu amplifikasyon sürecini gerçekleştirmek için dış bir DC güç kaynağı gerektirdiği gerçeğidir.

İki tür bipolar junction transistörü vardır – NPN transistörleri ve PNP transistörleri. Bu iki tür bipolar junction transistörünün diyagramı aşağıda verilmiştir.

Yukarıdaki figürden, her BJT'nin emittör, baz ve toprak olmak üzere üç parçası olduğunu görebiliriz. JE ve JC, sırasıyla emittör ve toprak geçitlerini temsil eder. Şimdi, emittör baz geçidi ileri yönlendirilmiş ve toprak-baz geçitleri ters yönlendirilmiş olması yeterlidir. Sonraki konu, bu transistörlerin iki türünü tanımlayacaktır.

NPN Bipolar Junction Transistörü

Bir n-p-n bipolar transistöründe (veya npn transistöründe) bir p-tipi yarı iletken iki n-tipi yarı iletken arasında yer alır. Aşağıdaki diyagramda bir n-p-n transistör gösterilmiştir. I E, IC sırasıyla emittör akımı ve toprak akımıdır ve VEB, VCB ise emittör-baz gerilimi ve toprak-baz gerilimidir. Geleneksel olarak, emittör, baz ve toprak akımı IE, IB ve IC transistöre girdiyse, akımın işareti pozitif kabul edilir ve akım transistörden çıktığında işaret negatif olarak alınır. n-p-n transistöründeki farklı akımlar ve gerilimleri tablo haline getirebiliriz.

PNP Bipolar Junction Transistörü

Benzer şekilde, p-n-p bipolar junction transistöründe (veya pnp transistöründe), bir n-tipi yarı iletken iki p-tipi yarı iletken arasında yer alır. Aşağıda p-n-p transistörünün diyagramı gösterilmiştir.

p-n-p transistörlerinde, akım emittör terminalinden transistöre girer. Herhangi bir bipolar junction transistörü gibi, emittör-baz geçidi ileri yönlendirilmiş ve toprak-baz geçidi ters yönlendirilmiştir. p-n-p transistörleri için de emittör, baz ve toprak akımlarını, emittör-baz, toprak-baz ve toprak-emittör gerilimlerini tablo haline getirebiliriz.

BJT'nin Çalışma Prensibi

Şekilde, aktif bölgede (transistör biasing'e bakınız) biaslanan bir n-p-n transistör gösterilmiştir. BE geçidi ileri yönlendirilmiş, CB geçidi ise ters yönlendirilmiştir. BE geçidinin tükenmiş bölgesi, CB geçidine göre daha küçüktür.

BE geçidindeki ileri yönlendirme, bariyer potansiyelini düşürerek, emittörden baza doğru elektronların akmasına olanak tanır. Baz ince ve hafif doplanmış olduğundan, çok az deliği vardır. Emittörden gelen elektronların yaklaşık %2'si, bazdaki deliklerle birleşerek baz terminalinden çıkar.

Bu, baz akımı oluşturur. Elektronlar ve deliklerin yeniden birleşmesi sonucu oluşur (Geleneksel akım yönünün, elektronların akış yönünün tersi olduğu not edilmelidir). Kalan büyük sayıda elektron, ters yönlendirilmiş toprak geçidini geçerek toprak akımını oluşturur. Böylece KCL'ye göre,

Baz akımı, emittör ve toprak akımlarına kıyasla çok küçüktür.

Burada, çoğunlukta olan yük taşıyıcıları elektronlardır. Bir p-n-p transistörünün çalışması, n-p-n ile aynıdır, tek fark çoğunlukta olan yük taşıyıcıların delikler olmasıdır. Sadece küçük bir kısmının çoğunluk yük taşıyıcıları tarafından ve çoğu azınlık yük taşıyıcıları tarafından BJT'de akım akar. Bu nedenle, azınlık yük taşıyıcı cihazları olarak adlandırılırlar.

BJT'nin Eşdeğer Devresi

Bir p-n geçidi, bir diod ile temsil edilir. Bir transistörün iki p-n geçidi olduğundan, bu, iki diodun sırayla bağlanmasıyla eşdeğerdir. Bu, BJT'nin iki diod analogisi olarak adlandırılır.

Bipolar Junction Transistör Özellikleri

BJT'nin üç parçası, toprak, emittör ve bazdır. Bipolar junction transistör özelliklerini öğrenmeden önce, bu tür transistörlerin çalışma modlarını bilmemiz gerekmektedir. Modlar şunlardır:

• Ortak Baz (OB) modu

• Ortak Emittör (OE) modu

• Ortak Toprak (OT) modu

Üç tip mod aşağıda gösterilmiştir.

Şimdi, BJT'nin özelliklerine gelince, farklı çalışma modları için farklı özellikleri vardır. Özellikler, transistörün farklı akım ve gerilim değişkenleri arasındaki ilişkilerin grafiksel formlarıdır. p-n-p transistörler için, farklı modlar ve parametreler için özellikler verilmiştir.

Ortak Baz Özellikleri

Giriş Özellikleri

p-n-p transistöründe, giriş akımı emittör akımı (IE) ve giriş gerilimi toprak-baz gerilimidir (VCB).

Emittör-baz geçidinin ileri yönlendirildiği için, IE vs VEB grafiği, p-n diodun ileri yönlendirme karakteristiğine benzerdir. Sabit VEB için, VCB arttıkça IE artar.

Çıkış Özellikleri

Çıkış özellikleri, çıkış gerilimi ve çıkış akımı arasındaki ilişkiyi gösterir. IC çıkış akımı, toprak-baz gerilimi ve emittör akımı IE giriş akımıdır ve parametre olarak çalışır. Aşağıdaki şekil, OB modunda p-n-p transistörün çıkış özelliklerini göstermektedir.

p-n-p transistörleri için, IE ve VEB pozitif, IC, IB, VCB ise negatiftir. Eğride üç bölge vardır: aktif bölge, doygunluk bölgesi ve kesinti bölgesi. Aktif bölge, transistörün normal olarak çalıştığı bölgedir.

Burada, emittör geçidi ters yönlendirilmiştir. Şimdi, doygunluk bölgesi, emittör-toprak geçitlerinin ileri yönlendirildiği bölgedir. Son olarak, kesinti bölgesi, emittör ve toprak geçitlerinin ters yönlendirildiği bölgedir.

Ortak Emittör Özellikleri

Giriş Özellikleri

IB (Baz Akımı) OE (Ortak Emittör) modu için giriş akımı, VBE (Baz-Emittör Gerilimi) giriş gerilimidir. Yani, OE modu için giriş özellikleri, VCE parametresiyle IB ve VBE arasındaki ilişkidir. Aşağıda özellikler gösterilmiştir.

Tipik OE giriş özellikleri, p-n diodun ileri yönlendirme karakteristiklerine benzerdir. Ancak, VCB arttıkça baz genişliği azalır.

Çıkış Özellikleri

OE modu için çıkış özellikleri, baz akımı IB parametresiyle toprak akımı (IC) ve toprak-emittör gerilimi (VCE) arasındaki eğri veya grafiktir. Aşağıdaki figürde özellikler gösterilmiştir.

Ortak baz transistörünün çıkış özelliklerine benzer şekilde, OE modu da (i) aktif bölge, (ii) kesinti bölgesi, (iii) doygunluk bölgesi olmak üzere üç bölgeye sahiptir. Aktif bölgede, toprak bölgesi ters yönlendirilmiş ve emittör geçidi ileri yönlendirilmiştir.

Kesinti bölgesi için, emittör geçidi hafifçe ters yönlendirilmiş ve toprak akımı tamamen kesilmemiştir. Son olarak, doygunluk bölgesi için, hem toprak hem de emittör geçitleri ileri yönlendirilmiştir.