Transistör Nedir? Nasıl Çalışır?

Transistör üç kutuplu bir devre elemanıdır. Devre sembolü üzerinde orta kutup Base (B), okun olduğu kutup Emitter (E), diğer kutup Collector (C) olarak adlandırılır. Amplifikatör veya anahtar olarak çalışabilir. Amplifikatör olarak çalıştığında, bir ucunda küçük bir elektrik akımı (giriş akımı) üretir. Diğer ucunda çok daha büyük bir elektrik akımı (çıkış akımı) üretir. Transistörler ayrıca anahtar olarak da çalışabilir. Bir transistörün bir kısmından geçen küçük bir elektrik akımı, transistörün başka bir kısmından çok daha büyük bir akım akmasına neden olabilir. Başka bir deyişle, küçük akım daha büyük olanı açar.

Transistörü Kim Buldu?

20. yüzyılın en önemli buluşlarından biri olarak kabul edilen ve elektronik devrelerin can damarı olan transistörler 1947 yılında William Shockley, John Bardeen ve Walter Brattain tarafından bulunmuştur. Dünyanın en büyük telefon şirketi olan Bell kuruluşlarının araştırma laboratuvarlarında, William Shockley başkanlığında John Bardeen ve Walter Brattain´den oluşan ekip, teknolojide yepyeni bir çığır açan bu buluşlarından dolayı 1956 yılında Nobel Ödülü´nü paylaşmıştır.

İki Kutuplu (Bipolar) Jonksiyon Transistör Nedir?

Bipolar Jonksiyon Transistor elektronikte kullanılan yarı iletken devre elemanlarındandır. BJT, çift kutuplu yüzey birleşimli anlamına gelmektedir. BJT içinde çoğunluk taşıyıcıları ve azınlık taşıyıcıları görev yapar. Bundan dolayı bipolar (çift kutuplu) sözcüğü kullanılır. Bipolar yüzey birleşmeli transistör, iki N ve bir P tipi malzeme tabakasından ya da iki P ve bir N tipi malzeme tabakasından oluşan üç katmanlı bir elemandır. Transistör ayaklarının isimleri emiter, kollektör ve beyz (base) olarak adlandırılır. Transistörün tipini (PNP veya NPN) belirtmek için emiter ucu kullanılır. Ok dışarı ise NPN, ok içeri ise PNP tipi transistör olarak isimlendirilir. NPN ve PNP iki kutuplu transistör gösterimi aşağıdadır:

1. NPN İki Kutuplu Transistör Gösterimi

NPN transistörleri, sinyal amplifikasyonu için kullanılan üç katmanlı bir bipolar transistör türüdür. NPN iki kutuplu transistör gösterimi aşağıdadır: 

2. PNP İki Kutuplu Transistör Gösterimi 

PNP transistörü, bir n-tipi malzemenin iki p-tipi malzeme ile katkılandığı bir transistör türüdür. PNP iki kutuplu transistör gösterimi aşağıdadır:

Transistör Çeşitleri Nelerdir?

Transistörler yüzey birleşmeli transistör, nokta temaslı transistör, unijonksiyon transistör, alan etkili transistör, foto transistör, tetrot transistör, koaksiyal transistör olmak üzere çeşitlere ayrılmaktadır. Transistörler aşağıdaki kriterlere göre çeşitlere ayrılır: 

• Yapım tekniği 
• Amacı 
• Maddelerin sayısı 
• Kullanım amacı 
• Özellikleri 

Yüzey Birleşmeli (Jonksiyon) Transistör

Yüzey birleşmeli transistör, iki N ve bir P tipi malzeme tabakasından veya iki P ve bir N tipi malzeme tabakasından oluşan üç katmanlı bir elemandır. Yüzey temaslı transistörlerin yapılması ile silisyum transistörler piyasaya çıkmıştır. Yüzey temaslı transistörler PNP veya NPN olacak şekilde üç kristal parçası birbirine yapıştırılarak imal edilmişlerdir. Devrelerde kullanılır. 

1. Nokta Temaslı Transistör

Nokta temaslı transistör ilk transistör türlerindendir. Yapısında tek PN bulunmasından dolayı "tek eklemli" olarak anılan bu transistörler, tünel diyot ve gaz deşarj tüpleri gibi negatif direnç özelliği göstermektedir. Transistör denmesine rağmen toplayıcısı yoktur. Bunun yerine iki tane taban ayağı ve bir yayıcı ayağı vardır. Flaş devrelerinde, kondansatörlerde ve kontrol devrelerinde kullanılır. 

2. Unijonksiyon Transistör

Unijonksiyon transistor tünel diyod, gaz deşarj tüpleri gibi negatif direnç özelliği gösteren yeni bir elemandır. İlk keşfedildiği sıralarda çift diyod (dublediod) olarak anılmıştır. Gerçekten imalât şekli çift diyod gibidir. Fakat gösterdiği karakteristik çok ilginçtir. Transistor denmesine rağmen kollektörü yoktur. Bunun yerine iki bazı ve bir emitörü vardır. 

3. Alan Etkili Transistör

Alan etkili transistörlerin (AET) üretilmesindeki sıkıntılar sebebiyle ancak 1960'larda ilk alan etkili transistörler gerçekleştirilebilmiştir. AET yapısı, silikon kristal ile silikon-dioksid arasında oldukça temiz bir ara yüz olmasına dayandığı için yarı iletken teknolojisi gelişmeden güvenilir bir yapıda üretilememiştir. 

Alan etkili transistörler iletken, yalıtkan ve yarı iletken oluşan yapıya sahiptirler. İletken ile yarı iletken arasındaki gerilim değiştirilerek yalıtkanın altındaki yarı iletken bölgesindeki yük taşıyıcılarının işareti ile yoğunluğu değiştirilebilir. Yarı iletken malzemedeki yük taşıyıcıların yoğunluğunun değişmesiyle, iletkenliği de değişir. İki terminal, yani kaynak ve savak eklenerek iletkenlikteki bu modülasyon kullanılarak bu terminaller arasındaki akım, üçüncü bir terminalle (kapı) kontrol edilebilir. Kapı terminali iletkene bağlıyken kaynak ve savak terminalleri birer jonksiyon ile gerçekleştirilirler. 

4. Foto Transistör

Foto transistör üzerine düşen ışığın şiddetiyle orantılı olarak iletkenliği değişen transistördür. Foto transistörler teknik olarak üzerine ışık düştüğünde kolektör ve emiter uçları arasındaki direnç değeri azalan elemanlardır. Bir yükün ışık ile kontrol edilmesinde anahtarlama elemanı olarak kullanılır. Foto transistörler normal transistörler gibi PNP veya NPN olarak üretilebilirler. Foto transistörler, beyz ucuna ışık düştüğünde C-E (kollektör ve emiter) arasından akım geçişini sağlayan elemanlardır. Foto diyotlardan ayrı olarak ışıkla üretilen akımı yükseltme yaparlar. Bu özellikleri sayesinde foto diyotlardan oldukça üstündürler.

Pozometrelerde, hırsız alarm sistemlerinde, televizyon, uzaktan kumanda aletlerinde, otomatik açılır kapanır kapı sistemlerinde, otomatik çalışan gece lambalarında ışık algılayıcısı olarak kullanılmaktadır. 

5. Tetrot (dört uçlu) Transistör

Tetrot transistörü, dört aktif terminale sahip bir transistördür. Tetrot transistörü, M. Sparks'ın bir RECORD makalesinde açıklanan bağlantı transistörünün yakın bir akrabasıdır. Önceki transistörden iki açıdan farklıdır. Birincisi, mekanik boyutların bir kısmı küçültülmüştür. İkincisi ise dördüncü bir elektrot eklenmiştir.

Bağlantı transistörünün yüksek frekans performansı için çok önemli olan bir başka boyutu, merkezi p-tipi katmanın kalınlığıdır. Sinyal akımı, elektronların difüzyonu ile bu katman boyunca taşınır. Sinyalin frekansı çok yüksekse, elektronlar katmanın çıkış tarafına birbirleriyle adım atarak ulaşma eğilimindedir. Sonuç olarak, sinyal akımı yüksek frekanslarda düzgün bir şekilde iletici değildir. 

6. Koaksiyal Transistör 

Koaksiyal transistör germanyum veya silisyum elementlerinin yarı iletkenlik özelliklerinden yararlanılarak imal edilen, elektronik tüplerin elektrik titreşimlerini genişletmekte kullanılan, sağlam yapılı ve uzun ömürlü transistör çeşididir. Isı ve gürültü oluşturmayan, yarı iletkenden yapılmış bir alettir. 

Koaksiyal transistör, elektrik sinyallerini ölçmede veya yükseltmede kullanılır.  

Transistörün Kullanım Alanları Nelerdir?

Transistör yapısal bakımdan, yükselteç olarak çalışma özelliğine sahip bir devre elemanıdır. Elektroniğin her alanında kullanılmaktadır. Dolayısıyla teknolojinin neredeyse en değerli elektronik devre elemanlarından biridir. Transistörün kullanım alanları aşağıdadır:

• Devreler 
• Kondansatör 
• Hırsız alarm sistemleri 
• Müzik sistemleri 
• Pozometreler 
• Uzaktan kumandalı arabalar 
• Otomatik çalışan gece lambaları 
• Televizyon 

Transistör Vakum Lambaları Arasındaki Farklar Nelerdir?

Vakum lambaları (vakum tüpü), elektronik devrelerde kullanılan bir grup devre elemanıdır. Tüplerin pek çok farklı cinsi vardır. Yirminci yüzyılın ilk yarısında bütün elektronik devrelerde kullanmışlarsa da yarı iletken teknolojisinin gelişmesi sonucunda kullanım alanları daralmıştır. Transistör ve vakum lambaları arasındaki farklar aşağıdadır:

Üstünlükler: 

• Transistörler çok küçüktür ve çok az enerji harcarlar. 
• Transistörler çok daha uzun çalışma ömrüne sahiptirler. 
• Transistörler, lambaların flaman gerilim sorunundan dolayı her an çalışmaya hazır durumdadır. 
• Transistörlerin çalışma gerilim değerleri çok azdır. 
• Transistörlerin üretimi daha ucuz ve kolaydır. 

Zayıflıklar: 

• Elektromanyetik palse karşı vakum tüplerinden daha duyarlıdırlar. 

Transistörlerde Akım Kazancı Nedir?

Akım kazancı, bir transistörde kollektör akımındaki değişimin emiter akımındaki değişime oranıdır. Akım kazancı, transistörün en basit modelinin kalbinde yer alır ve onu akım kazancı cihazı olarak tanımlar. Model çalışır ve genellikle pratik tasarım için tek ihtiyaç duyulan şeydir. Transistörün tabanına az miktarda elektrik akımı enjekte edilirse besleme rayından kollektöre çekilen daha büyük bir akım alınır. 

Transistörün Bağlantı Çeşitleri Nelerdir?

Transistörün üç bağlantı terminali bulunur. Dolayısıyla bir devreye bağlantısı yapılacağı zaman ancak üç türde bağlanabilir. Bir terminal giriş, çıkış ve ortak bağlantı noktası olarak seçilir. Transistörün üç tip bağlantı çeşidi vardır. Transistörün bağlantı çeşitleri ortak emiter, ortak base ve ortak kollektördür. Transistör bağlantı çeşitlerinin farkları şunlardır: 

• Ortak emiterde hem gerilim hem de akım kazancı vardır 
• Ortak basede gerilim kazancı yüksek iken akım kazancı zayıftır. 
• Ortak kollektörde akım kazancı yüksek iken gerilim kazancı zayıftır. 
• Emiteri ortak bağlantıda akım kazancı Beta- β ismini alır. 
• Base’i ortak bağlantıda akım kazancı Alfa- α ismini alır. 
• Kollektörü ortak bağlantıda akım kazancı Gama- γ ismini alır. 

Ortak Emiter Bağlantısı

Transistörü ortak emiter olacak şekilde bağladığımızda, giriş sinyali beyz ucuna uygulanırken, çıkış sinyali ise, kollektör ucundan alınır. BJT transistörlerin çoğunlukla yükseltgeç devrelerinde ortak emiter bağlantısı kullandığı görülür. Yüksek akım ve güç kazancı istenen devrelerde de kullanılır. Ortak emiter bağlantıda ise akım kazancı oldukça yüksektir.

Ortak Base Bağlantısı 

Ortak base bağlantısında giriş sinyali, beyz ve emiter uçlarına uygulanırken çıkış sinyali de base ve kollektör uçlarından alınır. Giriş sinyali emiter ucuna uygulandığında, kollektör ve base akımlarının toplamı kadar akım emiterden akar. Çıkış ucu olan kollektör akımı, giriş akımı olan emiterden düşüktür. Bu sebeple akım kazancı 1 olarak ya da zayıf olarak ifade edilir. Girişteki sinyal ile çıkış sinyali arasında faz farkı yoktur. Gerilim kazancı istenilen devrelerde kullanılır. 

Ortak Kollektör Bağlantısı 

Ortak kollektör bağlantısında, kaynağa kollektör giriş base’e uygulanırken, çıkış ise emiter ucundan alınır. Bu tarz uygulamaları bir diğer ismi ise gerilim izleyici ya da emiter izleyici olarak bilinir. Ortak kollektör bağlantılı transistörler, empedans eşleştirme devrelerinde oldukça kullanışlıdır.