DENEY 5: TRANSİSTÖR PARAMETRELERİ
I.
Önbilgi TransistörTransistörler yarıiletken teknolojisiyle üretilmiş, azınlık-çoğunluk yük taşıyıcılara sahip solid-state elektronik devre elemanlarıdır.
Solid-state ne demek araştırınız.
Transistörler, BJT,FET,MOSFET gibi değişik türlerde elemanlar olarak adlandırılabilir. Fakat transistör terimi genel olarak BJT’leri kapsar. FET, MOSFET ve diğer çeşitler kendi isimleriyle adlandırılır.
Bipolar Junction Transistor (BJT) (Çift Kutuplu Yüzey Bileşimli Transistör) Transistörler P ve N tipi yarıiletkenlerin
birleşimiyle yapılırlar. İki tip BJT Vardır: NPN transistör ve PNP transistör. NPN transistörde iki N tipi madde arasına bir P tipi madde, PNP transistörde ise iki P tipi madde arasına bir N tipi madde sıkıştırılır. Bu maddeler birbiriyle yüzeysel olarak temas halindedir.
Transistörlerde 3 uç bulunur. Bunlar Emetör (E)(yayıcı), Baz (B) (taban) ve Kollektör (C) (toplayıcı)’dür.
ŞEKİL 24:TRANSİSTÖRÜN TEMEL YAPISI
ŞEKİL 25:PNP VE NPN TİPİ TRANSİSTÖR
34 DENEY 5: TRANSİSTÖR PARAMETRELERİ
Transistörün sağlamlık kontrolü
ŞEKİL 26: TRANSİSTÖRÜN İÇ YAPISI
1. Transistörün sağlamlık kontrolü multimetrenin diyot kademesiyle yapılır.
2. Multimetrenin anot ucu transistörün bir bacağına sabitlenir.
3. Multimetrenin katot ucu, transistörün her iki bacağına sırasıyla değdirilir.
4. Her iki bacaktan da bir değer bulununcaya kadar işlem diğer bacaklarla tekrarlanır.
5. Transistörün bir bacağından diğer iki bacağına doğru bir değer okunduğunda, transistörün bu ucu baz dır.
6. Baz ile diğer uçlar arası pozitif değer Varsa bu NPN tipi transistördür.
7. Eğer baz ile diğer uçlar arasında negatif değer Varsa bu PNP tipi transistördür. PNP tipi transistörde multimetrenin uçları değiştirlir ve baz ucuna katot bağlanır.
8. Baz ucu ile herhangi bir uç arasındaki değer not edilir. Bu işlem diğer bacak için tekrarlanır.
9. Hangi bacak daha yüksek değer veriyorsa bu uç emetör ucudur.
10. Diğer uç kollektör olur.
Transistör Parametreleri
ŞEKİL 27:BJT'NİN KUTUPLAMA BAĞLANTILARI
35 DENEY 5: TRANSİSTÖR PARAMETRELERİ
Transistörün çalışması için gerekli kutuplama bağlantıları üstteki şekilde gösterilmiştir. NPN tipi transistörde C-E arası ve B-E arası doğru polarma, PNP tipi transitörde ise ters polarma uygulanır.
Transistörde önemli bir parametre Beta DC ve Alfa DC Akım kazançlarıdır.
Ortak emetörlü bağlantıda akım kazancı (β):
IC=(1+β)ICO+βıb
Β≌𝐼𝐼𝐶
𝐵 ⟺ IC≌ βxıb
Emetör akım eşitliğini kullanarak
IE=IC+IB ⟺ IE=( βxıb)+IB = IB(1+β) Ortak baz bağlantıda akım kazancı (α):
Α=𝐼𝐶
𝐼𝐸
Emetör akım eşitliğini kullanarak
IE=IC+IB ⟺ 𝐼𝐼𝐸 sıcaklığa bağlı olarak değişir.
Transistörün karakteristiği belirleyen 4 bölge bulunmaktadır. 1. Bölge VCE çıkış gerilimindeki değişime göre, IC çıkış akımındaki değişimi gösterir ve RC çıkış direncini belirler. 2. Bölge karakteristik eğrisi IB giriş akımındaki değişime göre, IC çıkış akımındaki değişimi gösterir ve ß akım kazancını belirler. 3. Bölge karakteristik eğrisi VBE giriş gerilimindeki değişime göre, IB giriş akımındaki değişimi gösterir ve RG giriş direncini belirler. 4. Bölge karakteristik eğrisi VBE - VCE bağıntısı VBE giriş gerilimindeki değişime göre, VCE çıkış gerilimindeki değişim miktarını gösterir. Bu değişim, gerilim transfer oranı olarak tanımlanır.
36 DENEY 5: TRANSİSTÖR PARAMETRELERİ
Transistörün Giriş Karakteristiği
Transistörün Çıkış Karakteristiği
Transistörün giriş karakteristiği, baz akımı ve baz gerilimi arasındaki ilişkiye bağlıdır.
Bu ölçümde C-E arası potansiyel fark sabit tutulur. Baz akımı değiştirilir ve bu değişikliğin baz gerilimi üstündeki etkileri gözlemlenir. Transistörün giriş karakteristiği, diyot karakteristiği ile benzerlik gösterir. VBE<0,5V iken IB ihmal edilecek kadar küçüktür. VBE≥0,6V olduğunda IB çok küçük değerlerde artmaya başlar. Transistörlerde, genel olarak, VBE=0,7V olduğunda transistör iletime geçer.
Transistörlerde çıkış sinyali genelde C-E arası alınır. Transistörün çıkış karakteristiği kollektör akımı ve gerilimi arasındaki ilişkiden elde edilir. Bu karakteristik üzerinde baz akımının doğrudan etkisi Vardır. Bu sebeple farklı baz akımları için farklı değerler elde edilir.
VCE gerilimi belli limitler dahilindedir, bu limit aşılırsa transistörde kırılma meydana
gelir. ŞEKİL 6:TRANSİSTÖR ÇIKIŞ KARAKTERİSTİĞİ
ŞEKİL 28:TRANSİSTÖRÜN GİRİŞ KARAKTERİSTİĞİ
ŞEKİL 29:TRANSİSTÖRÜN ÇIKIŞ EĞRİSİ
37 DENEY 5: TRANSİSTÖR PARAMETRELERİ
II. Gerekli Malzemeler
BC238 transistör tüm ölçümleri ampermetre bağlayarak yapınız.
IV. Aşağıdaki tabloda BENZETİM yazan kısımları doldurunuz.
V. VCE, VBE ve beta kazancını hesaplayınız. Bulduğunuz değerleri tabloda ANALİZ yazan
VI. Değerleri bulduktan sonra VBE ve Vce voltmetrelerini bağlayınız ve çıkan sonucu tabloda BENZETİM yazan yere not alınız.
Şekildeki devreyi benzetim programına kurunuz. IC, IB ve IE değerlerini okumak için DC Ampermetre, VCE ve VBE
değerlerini okumak için DC Voltmetre kullanınız.
ŞEKİL 30:TRANSİSTÖR PARAMETRELERİ BENZETİM PROGRAMI DEVRE ŞEMASI
38 DENEY 5: TRANSİSTÖR PARAMETRELERİ
VCC 10 V 12 V 15 V
IB BENZETİM BENZETİM BENZETİM
IC BENZETİM BENZETİM BENZETİM
IE BENZETİM BENZETİM BENZETİM
VCE ANALİZ ANALİZ ANALİZ
VCE BENZETİM BENZETİM BENZETİM
VBE ANALİZ ANALİZ ANALİZ
VBE BENZETİM BENZETİM BENZETİM
Β ANALİZ ANALİZ ANALİZ
ŞEKİL 31: TRANSİSTÖR PARAMETRELERİ BENZETİM SONUÇLARI
Devreyi şemada görülen şekilde sadeleştiriniz.
Öncelikle IB akımını 0ua olarak ayarlayınız.
Sonra VCE gerilimini 1V, 2V, 3V… yaparak IC
değerini tabloya yazınız.
Sonra IB akımını 40 uA olarak ayarlayıp VCE
gerilimini artırarak aynı işlemi tekrarlayınız. IB
akımını 60uA ve 100uA yaparak deneyi
ŞEKİL 32: TRANSİSTÖR PARAMETRELERİ DENEY ŞEMASI
39 DENEY 5: TRANSİSTÖR PARAMETRELERİ
Deneyi laboratuarda yapmak için: öncelikle BC238 için kullanım kılavuzundan bacak bağlantılarını bulunuz. Bacak bağlantıları DMM ile kontrol ediniz. Bazen farklı firmalar aynı kodda farklı bacak bağlantılarına sahip elemanlar üretebilir. Her zaman multimetre ile elemanların kontrolü yapılmalı.
Şekildeki devreyi breadboard üzerine kurunuz.
IB ve IC için aynı ampermetreyi sırasıyla, VCE
içinvmetre kullanınız.
1. IB’yi ayarlayınız (VBB’yi ayarlayarak).
2. VCE’yi ayarlayınız (VCC’yi ayarlayarak).
3. IC’yi ölçünüz.
4. Tabloyu doldurunuz.
VCE(V) IC (IB=0µa) IC (IB=40µa ) IC (IB=80µa ) IC (IB=100µa)
Benzetim programında ve laboratuar deneyinde bulduğunuz sonuçlar ile oluşturduğunuz tabloları, transistörün 4 bölge karakteristiğini çıkarmak için kullanınız.
I. 1. BÖLGE IC-VCE (her IB değeri için ayrı bir hat kullanarak) (deney sonucu) II. 2. BÖLGE IC-IB (benzetim programı sonucu VCE=4,5V olarak ayarlayınız) III. 3. BÖLGE IB-VBE (benzetim programı sonucu VCE=4,5V olarak ayarlayınız) IV. 4. BÖLGE VCE-VBE (her IB değeri için ayrı bir hat kullanarak benzetim programı
sonucu)
ŞEKİL 34: TRANSİSTÖR PARAMETRELERİ UYGULAMA ŞEMASI
40 DENEY 5: TRANSİSTÖR PARAMETRELERİ
IV. Çalışma Soruları
Soru 1. Transistörün 4 bölge karakteristik grafiğini açıklayınız. Her bir bölge için çalışma durumlarını ve gösterdiği özelliği anlatınız. Detay veriniz.
Ib (µA)
60 50 40 30 20 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 6
5 4 3 2 1
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 Ic (mA)
VCE (V)
VBE (mV)
1.BÖLGE 2. BÖLGE
3. BÖLGE 4. BÖLGE