Transistör Nasıl Çalışır

Transistor Nasıl Çalışır?

Transistor Tanımı

Transistor, elektronik sinyalleri amplifikasyon veya anahtarlama amacıyla kullanılan bir yarıiletken cihaz olarak tanımlanır.

Farklı türde transistörler mevcut olsa da, genel emiter modunda NPN transistörüne odaklanacağız. Bu tip, birçok serbest elektron (çoğunluk taşıyıcı) içeren yoğun doygun ve geniş emiter bölgesine sahiptir.

Toplayıcı bölge geniş ve orta derecede doygun olup, emiterden daha az serbest elektron içerir. Baz bölge çok ince ve hafif doygun olup, küçük sayıda delik (çoğunluk taşıyıcı) içerir. Şimdi, emiter ve toplayıcı arasında bir batarya bağlayalım. Transistörün emiter terminali bataryanın negatif terminaline bağlanır. Böylece emiter-baz bağlantısı ileri yönlendirilmiş, baz-toplayıcı bağlantısı ise ters yönlendirilmiş olur. Bu durumda, cihazdan herhangi bir akım akmayacaktır. Cihazın gerçek işleme geçmeden önce, bir NPN transistörünün yapısal ve doyum detaylarını hatırlayalım. Burada emiter bölgesi geniş ve çok yoğundoygundur. Bu nedenle, bu transistör bölgesinde çoğunluk taşıyıcıların (serbest elektronların) konsantrasyonu çok yüksektir.

Baz bölgesi, diğer yandan birkaç mikrometre aralığında çok incedir, emiter ve toplayıcı bölgeleri ise milimetre aralığındadır. Ortadaki p-tip katmanının doyumu çok düşük olup, bu nedenle bu bölgede çok az sayıda delik bulunur. Toplayıcı bölgesi daha geniş olup, buradaki doyuma orta düzeydedir ve bu nedenle bu bölgede orta düzeyde serbest elektronlar bulunur.

Emiter ve toplayıcı arasındaki uygulanan gerilim iki yerde düşer. İlk olarak, emiter-baz bağlantısının ileri yönde bir bariyer potansiyeli vardır, silikon transistörlerde bu yaklaşık 0.7 volt kadardır. Geri kalan gerilim, baz-toplayıcı bağlantısında ters yönde bir bariyer olarak düşer.

Cihazda ne kadar gerilim olursa olsun, emiter-baz bağlantısındaki ileri bariyer potansiyeli her zaman 0.7 volt kalır ve kaynak geriliminin geri kalan kısmı baz-toplayıcı bağlantısında ters yönde bir bariyer potansiyeli olarak düşer.

Bu, toplayıcı geriliminin ileri bariyer potansiyelini aşamayacağı anlamına gelir. Bu nedenle, emiterdeki serbest elektronlar bazı geçemez. Sonuç olarak, transistör kapalı bir anahtar gibi davranır.

NB: – Bu durumda transistör hiçbir akımı iletmeyince, dış dirençte herhangi bir gerilim düşümü olmayacağından, tüm kaynak gerilimi (V) yukarıdaki şemada gösterildiği gibi bağlantı noktalarında düşer.

Şimdi, cihazın baz terminaline pozitif bir gerilim uyguladığımızda ne olduğunu görelim. Bu durumda, baz-emiter bağlantısı ayrı ayrı ileri yönde bir gerilim alır ve kesinlikle ileri potansiyel bariyeri aşabilir, bu nedenle emiter bölgesindeki çoğunluk taşıyıcılar, yani serbest elektronlar, bağlantıyı geçerek baz bölgesine girer ve burada çok az sayıda delikle yeniden birleşirler.

Ancak, bağlantının üzerindeki elektrik alan sayesinde, emiter bölgesinden gelen serbest elektronlar kinetik enerji kazanır. Baz bölgesi çok ince olduğundan, emiter bölgesinden gelen serbest elektronlar yeterli zaman bulamadan yeniden birleşmekte ve ters yönlendirilmiş tükenmiş bölgeyi geçerek nihayetinde toplayıcı bölgesine ulaşmaktadır. Baz-toplayıcı bağlantısında ters yönde bir bariyer varsa, baz bölgesindeki serbest elektronların az sayıda olduğu için, toplayıcıya doğru serbest elektronların akışını engellemez.

Bu şekilde, elektronlar emiterden toplayıcıya akar ve toplayıcıdan emitere akım başlar. Baz bölgesinde az sayıda delik bulunduğundan, bazı emiter bölgesinden gelen elektronlar bu deliklerle yeniden birleşir ve baz akımına katkı sağlar. Bu baz akımı, toplayıcıdan emitere olan akımdan çok daha küçüktür.

Bazı elektronlar emiterden baz akımına katkı sağlarken, çoğu toplayıcıdan geçer. Emitter akımı, baz ve toplayıcı akımlarının toplamıdır. Yani, emiter akımı, baz ve toplayıcı akımlarının toplamıdır.

Şimdi, uygulanan baz gerilimini artırarak ne olduğunu görelim. Bu durumda, emiter-baz bağlantısındaki ileri yönde artan gerilimle orantılı olarak daha fazla serbest elektron, daha fazla kinetik enerjiyle emiter bölgesinden baz bölgesine geçer. Bu, toplayıcı akımında orantılı bir artışa neden olur. Bu şekilde, küçük bir baz sinyali ile büyük bir toplayıcı sinyalini kontrol edebiliriz. Bu, transistörün temel çalışma prensidir.