Transistör Bir Genleştirici Olarak

Transistor Tanımı

Transistor, Üçlü (Emitter, Base ve Collector) ve iki bağlantı (Base-Emitter ve Base-Collector) olan bir yarı iletken cihaz olarak tanımlanır.

Transistor, Emitter (E), Base (B) ve Collector (C) olmak üzere üç terminali olan bir yarı iletken cihazdır. İki bağlantısı vardır: Base-Emitter (BE) ve Base-Collector (BC). Transistörler üç bölgede çalışır: kesme (tam kapalı), aktif (genişletici) ve doygunluk (tam açık).

Transistörler aktif bölgede çalışırken, giriş sinyalinin gücünü önemli bir değişiklik olmadan artırarak genişletici olarak işlev görür. Bu davranış, yük taşıyıcıların hareketinden kaynaklanır. Aktif bölgede çalışacak şekilde önyüklü bir npn bipolar jönksiyon transistörü (BJT) düşünün, burada BE bağlantısı ileri yönde önyüklü ve BC bağlantısı geri yönde önyüklüdür.

Npn transistöründe, emiter yoğun önyüklü, baz hafif önyüklü ve toplayıcı orta düzeyde önyüklüdür. Baz dar, emiter daha geniş ve toplayıcı en genişidir.

Baz ve emiter terminali arasındaki ileri yönlü önyükleme, baz bölgesine küçük bir baz akımı (IB) akmasına neden olur. Bu akım genellikle mikroamper (μA) aralığında olur, çünkü VBE tipik olarak 0.6 V civarındadır.

Bu süreç, elektronların baz bölgesinden çıkması veya deliklerin baza enjekte edilmesi olarak görülebilir. Enjekte edilen delikler, emiterden elektronları çeker, bu da deliklerin ve elektronların yeniden birleşmesine yol açar.

Ancak, emitere kıyasla bazın daha az önyüklü olması nedeniyle, deliklere kıyasla daha fazla elektron olacaktır. Bu nedenle, yeniden birleşme etkisi sonrasında bile, çok fazla serbest elektron kalacaktır. Bu elektronlar şimdi dar baz bölgesini geçerek, toplayıcı ve baz bölgeleri arasında uygulanan önyükleme etkisiyle toplayıcı terminaline doğru hareket ederler.

Bu, toplayıcıya giren toplayıcı akımı IC'yi oluşturmaktan başka bir şey değildir. Bunu göz önünde bulundurarak, baz bölgesine akan IB'nin değiştirilmesi ile toplayıcı akımı IC'de çok büyük bir değişim elde edilebilir. Bu, akım amplifikasyonudur ve bu durum, aktif bölgede çalışan npn transistörünün akım amplifikatörü olarak işlev gördüğünü gösterir. İlişkili akım kazancı matematiksel olarak ifade edilebilir:

Şimdi, baz ve emiter terminali arasında giriş sinyali uygulanırken, çıkış toplayıcı ve baz terminali arasında bağlanan yük direnci RC üzerinden toplanan npn transistörünü düşünün, Şekil 2'de gösterildiği gibi.

Şimdi, baz ve emiter terminali arasında giriş sinyali uygulanırken, çıkış toplayıcı ve baz terminali arasında bağlanan yük direnci RC üzerinden toplanan npn transistörünü düşünün, Şekil 2'de gösterildiği gibi.

Daha fazlası, transistörün aktif bölgede çalışmasını sağlamak için uygun gerilim kaynakları V EE ve VBC kullanılır. Burada, giriş devrenin direncinin düşük olması (ileri yönlü önyükleme koşulu nedeniyle) nedeniyle, Vin giriş geriliminin küçük bir değişikliği emiter akımı IE'yi belirgin bir şekilde değiştirir.

Bu da, baz akımının büyüklüğünün oldukça az olması nedeniyle toplayıcı akımını aynı aralıkta değiştirir. Bu büyük IC değişimi, yük direnci RC üzerinde büyük bir gerilim düşümüne neden olur, bu da çıkış gerilimidir.

Bu nedenle, cihazın çıkış terminalinde giriş geriliminin amplifikasyonlanmış halini elde ederiz, bu da devrenin gerilim amplifikatörü olarak işlediğini gösterir. Bu fenomenle ilişkili gerilim kazancının matematiksel ifadesi şu şekildedir:

Verilen açıklama npn BJT için yapılmış olsa da, benzer analogi pnp BJT'ler için de geçerlidir. Aynı temel prensipler doğrultusunda, diğer tipteki transistörlerin (örneğin, Alan Etkili Transistör (FET)) amplifikasyon eylemi açıklanabilir. Ayrıca, transistörlerin amplifikatör devrelerinin birçok varyasyonu olduğu unutulmamalıdır, örneğin:

İlk Set: Ortak Baz/Kapı Konfigürasyonu, Ortak Emitter/Kaynak Konfigürasyonu, Ortak Toplayıcı/Akım Çıkışı Konfigürasyonu

İkinci Set: Sınıf A amplifikatörleri, Sınıf B amplifikatörleri, Sınıf C Amplifikatörleri, Sınıf AB amplifikatörleri

Üçüncü Set: Tek Aşamalı Amplifikatörler, Çok Aşamalı Amplifikatörler ve benzeri. Ancak temel çalışma prensibi aynı kalır.