Transistörler, en az 3 terminalden meydana gelen yarı iletken komponentlerdir. Modern elektronik cihazların yapı taşlarıdır. MCU, işlemcilerin, içerisinde koşan kodun, yapacağı eylemi fiziksel olarak gerçekleştiren elemanlardır. Günümüz devrelerinde kullanılan transistör sayısı, birkaç adetten milyarlarca adete kadar çıkabiliyor. Transistörlerin tarihsel gelişimine bakmak istersek, 1920’li yıllara gitmemiz gerekiyor. Elektronik cihazların gelişmesi ve günümüzdeki işlevselliklerini kazanmalarında transistörün icadı hiç şüphesiz kırılma noktasıdır. Bu icat 1947 yılında Bell Araştırma Laboratuvarları’nda, William Shockley başkanlığında John Bardeen ve Walter Brattain’den oluşan ekip tarafından gerçekleştirildi.
Elektronik cihazların gelişmesi ve günümüzdeki
işlevselliklerini kazanmalarında transistörün
icadı hiç şüphesiz kırılma noktasıdır.
Kullanım Alanları
Transistörler, elektronikte birçok uygulama için en kolay çözüm yolu olarak seçiliyor. Uygulama alanı olarak transistörleri üç ana gruba ayırabiliriz. Bunlar;
● General-Purpose/Small-Signal Transistörler
● Power Transistörler
● RF Transistörler
Kabaca tabir etmek gerekirse; transistörler, küçük sinyaller kullanılarak daha büyük veya eş sinyallerin anahtarlanmasıdır. En basit örnek olarak da; işlemcimizin I/O portundan çıkan 3V’luk bir sinyalle transistörü tetikleyerek 12V’luk bir motoru açıp kapatabiliriz.
Bu anahtarlama örneğinin yanı sıra, (switching application) transistörleri amplifier devrelerinde, güç elektroniğinde ve RF uygulamalarda çok farklı kullanımları ile görebiliriz.
Grafikte bir BJT’nin çalışma bölgeleri
gösterilmiştir. Bunlar, saturasyon bölgesi, aktif bölge ve kesim bölgesidir. Bir BJT’yi switching (anahtarlama) uygulamasında kullanacaksak transistörün çalışması gereken bölgeler saturasyonz bölge ve kesim bölgesi olmalıdır. Aksi durumda transistörümüz yüksek ısılara çıkabilir ve soğutucu kullanmak zorunda kalırız. Eğer bir BJT’yi amplifier devresinde amplifikatör olarak kullanacaksak, transistörün çalışması gereken bölge aktif
bölgedir. Amplifikasyon en uygun şekilde gerçekleşmesi için girişe bağlı olarak çıkış gain (kazanç)’ın değişmemesi gerekir. Buna en uygun nokta ise aktif bölgenin içinde yer alan Q point olarak adlandırılır. Q point aynı zamanda AC ve DC load line’ın kesişim noktasıdır ve load line üzerinde yer alır. (Transistör aktif bölgede çalıştığı için, yüksek derecede ısı açığa çıkar. Bu nedenle amplifier devreleri soğutma amaçlı büyük alüminyum soğutucuların içerisinde muhafaza edilir.)
BJT ( Bipolar Junction Transistor )
Kendi içinde NPN tipi ve PNP tipi olarak 2 türe ayrılırlar. Bu isimleri içinde kullanılan materyalin sıralanmasından dolayı alırlar. Yaygın olarak amplifier devrelerinde kullanılan transistör türüdür. 3 pinli bir yapıya sahiptir. (Base-Emitter- Collector ). Base pininden gelen akım değerine göre Collector-Emitter arasındaki akım miktarı ayarlanır. BJT’ler yapısı gereği akım tetiklemesi ile çalıştıklarından ötürü fazla
enerji harcarlar. Bu nedenle güç tüketiminin kritik olduğu uygulamalarda tercih edilmezler.
UJT ( Unijunction Transistor )
Genellikle periyodik tetiklemeler için kullanılan bir transistör türüdür. (Örnk; osilatör devresi) N ve P tipi olmak üzere 2 türde üretilirler. 3 pinli yapıya sahiptirler. Tristör ve triyak devrelerinde tetikleme için gerekli olan clock darbelerini üretirler. Emiterine uygulanan gerilimi ile B1-B2 base’leri arasında akım akması sağlanır. Gevşemeli osilatör devresi yapımında kullanılırlar.
Transistörleri sınıflandıralım mı?
Yaptıkları iş itibariyle büyük şeyler başaran transistörleri sınıflandırmak çok kolay olmasa gerek. Endüstriyel, otomotiv ve uzay uygulamalarında çok spesifik türleri bulunan, elektroniğin bu minik yapıtaşlarının size güncel uygulamalarda en sık kullanılan türlerinden bahsedeceğim.
Devre Sembolizasyonları
IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor )
Yüksek voltaj uygulamalarında daha stabil davrandıkları için tercih edilirler. 3 pinli yapıya sahiptirler. (Gate-Collector-Emitter). MOSFET’ler gibi Gate pininden voltaj ile kontrol edilirler. Ancak çıkış karakteristikleri ise BJT’ler gibidir. Yani yarı MOSFET, yarı BJT özelliği taşırlar. Fiziksel yapıları diğer mosfetlere oranla genelde çok daha büyük ve standart dışıdır ancak küçük boyutlu olanları da mevcuttur.
FETs ( Field Effect Transistors)
FET’ler, (alan etkili transistörler) isminden de anlaşılacağı üzere gerilim tetiklemesi ile çalışırlar. 3 pinli yapıya sahiptirler. (Gate-Drain-Source)
Temel olarak, Gate pinine uygulanan gerilime bağlı olarak Drain-Source arasındaki akım geçirgenliği ayarlanır. Switching (anahtarlama) uygulamalarda daha lineer ve stabil oldukları için FET’ler tercih edilir. JFET, E-MOSFET ve D-MOSFET olmak üzere 3 temel çeşidi vardır. N-Kanal ve P-Kanal olmak üzere her bir türünün 2 farklı yapıda olanı vardır. JFET’ler tetiklenme metodu hariç, diğer yönleri ile BJT’ye benzer. D-MOSFET (Depletion), Gate’e uygulanan gerilimin büyüklüğünün artması ile Drain- Source arasındaki akım geçirgenliğinin azaldığı mosfetlerdir. E-MOSFET (Enhancement) ise tersi şekilde, Gate’e uygulanan gerilimin büyüklüğünün artması ile Drain-Source arasındaki akım geçirgenliğinin arttığı mosfetlerdir. Switching uygulamalarda kullandığımız MOSFET türü Enhancement tipidir. FET’ler gerilim ile tetiklendikleri için, güç tüketimi konusunda kritik uygulamalarda tercih edilen transistör tipidir.
( Özel Kılıflı RF Transistörler )
Özdisan Elektronik, yarı iletken ürünlerin üretiminde kendi sektörlerinde ileri gelen firmalar ile yaptığı distribütörlük anlaşmaları sayesinde, müşterilerine bu anlamda geniş ürün gamı sunarken aynı zamanda kaliteyi garanti ediyor. Özdisan Elektronik’in distribütörü olduğu yarı iletken komponent üretici firmaları;
