Transistörler nasıl kullanılır.

Bu yazımda transistörlerin temelinden başlasam da fazla teknik detaya girip formüllerle kafanızı karıştırmayacağım. Sitemde anlattığım konular, daha çok yüzeysel olduğundan temel olarak öğrenip, hemen kullanmaya başlayabileceğiniz türden oluyor. Burada da bu durum değişmeyecektir.
Formül vermeyeceğim derken en azından OHM kanununu bilmeniz gerek. Akım gerilim direnç ilişkilerini bilirseniz çok daha iyi bir şekilde kullanabilirsiniz.
Diğer temel elektronik konuları hakkındaki yazılarımı okuduktan sonra bu yazıyı okumanızı tavsiye ederim. Temel elektronik kategorisindeki yazılarım buradadır.
Transistörler dediğimizde bir grup komponent çeşidinden bahsediyoruz. Bir çok çeşit var. İhtiyacınıza uygun şekilde birini seçebilirsiniz.
Not: Konuyu daha iyi anlamak için yazıyı okuduktan sonra videoları izlerseniz daha faydalı olacaktır. Bazen her şey yazıya dökülmüyor. Devre üzerinde anlatılırken açıklanabiliyor. 


Yukarıda ana hatlarıyla gruplama tablosu var. Fakat bunun yanı sıra IGBT, UJT denilen transistorlar da vardır. Hatta entegre şeklinde transistor array denilen çoklu transistor çıkışına sahip komponentler de vardır. Örnek olarak popüler olan ULN2003 entegresini sayabiliriz.
Bir de bunların dışında opto transistör, phototransistor komponentleri de vardır. Bunlarda Baz akımı ışık ile elde edilir. Işığın yoğunluğuna göre kolektör – emetör arasından akım akmaya başlar.
Öncelikle BJT denilen, Bipolar junction transistorlerden başlayalım. Bu transistorlar genelde bir çok devrede gördüğümüz transistörlerdir. Daha çok sinyal devrelerinde kullanılmakla birlikte, güç gerektiren yerlerde yüksek frekans kullanılan yerlerde de kullanılmaktadır. Frekans bandı çok yüksek frekanslara kadar çıkabilir. Mesela popüler olarak kullanılan BC237 transistoru 100-200Mhz arası kullanılabilir. RF transistorları ise çok daha yüksek frekanslara çıkabilir. Bunun yanı sıra güç gerektiren yerlerde kullanılan popüler 2N3055 transistörü ise 2.5Mhz civarındadır.

Mosfet ile karşılaştırırsak,
BJT ler akım kontrollüdür. Mosfetler ise gerilim kontrollüdür.
BJT transistörler genelde düşük güçlü yerlerde tercih edilir. (Mosfet ler ticari olarak yaygınlaşmadan önce yüksek güçlü transistörler daha çok kullanılıyordu.) Yüksek güçlere çıkmak için sürücü transistörlere ihtiyacı olacaktır. Bu da DARLINGTON bağlı transistorların kullanılmasına neden olmuştur. Mosfetler Geliştirme aşamasındayken, BJT güç transistörleri yüksek güç isteyen yerlerde kullanıldı. Fakat akımdan dolayı yüksek ısınmaya sebep oluyordu. Mosfetler ticari olarak kullanılmaya başlandığında firmalarda ısınma sorununu gidermek için MOSFETlere yöneldiler.
Yeni Güç devrelerine baktığınızda daha çok MOSFET transistor göreceksiniz.
Fakat düşük sinyal devrelerinde hala BJT transistörler kullanılmaktadır.
BJT transistörler birçok devrede Mikrokontrolcü ile direkt olarak kullanılabilir.
Yüksek güç BJT transistörler için gerekli baz akımını sağlamak için sürücü transistorlara ihtiyaç vardır. Buraya kadar BJT ve MOSFET arasındaki farkı anlatmaya çalıştım.

BJT transistörün yapısıyla başlayalım.

NPN Akım yönleri
PNP Akım yönleri

 

 

 

 

 

Yukarıda gördüğünüz gibi 3 bacaklı transistorün bacakları şu şekilde isimlendirilir. Bacakların Türkçe isimleri pek kullanılmaz. Bazıları benim gibi, bu Türkçe isimlerden anlamaz. Baz, Emetör, Kolektör kelimeleri pratikte daha çok kullanılır.
1- BAZ (Baz– kontrol)
2- COLLECTOR (Kolektör – Toplayıcı)
3- EMETOR (Emetör – Yayıcı)
NPN ve PNP olma şekline göre baz ucuna uygulanacak gerilimin durumu değişir.
NPN transistörlerde, ortadaki P yazan yer Baz ucunu temsil eder.
NPN de akım yönü kolektörden emetöre doğrudur. Kolektör Pozitif uca bağlanır, Emetör ise Negatif uca bağlanır. Tek kaynaklı bir devrede +Vcc Kolektöre bağlanacaktır. GND ise Emetöre bağlanacaktır.
PNP de ise bunun tam tersidir. NPN ve PNP transistör şeklinde ok yönüne dikkat edin. OK yönü dışarı doğruysa NPN, içeri doğruysa PNP olarak sınıflandırılır.

BJT transistörler akım ile orantılı çalışır dedik. Ki bu özelliği ile alan etkili transistorlardan ayrışırlar.
Akım orantılı dedik. Bu orantı, Akım Kazancı HFE = beta (β) akım kazancı olarak adlandırılır. Her ne kadar Transistörden geçen akıma göre akım kazancı yaklaşık hesaplansa da, HFE, transistöre uyguladığımız gerilimle de orantılıdır. Bundan dolayı datasheet dediğimiz ürün kılavuzunda HFE 100-200 gibi bir değişim olarak görürüz. Her transistörde farklı olsa da aynı transistörün farklı gerilimlerinde de farklılık gösterir. Bizler ise kabaca HFE=Ic / Ib olarak akım kazancını hesaplarız. Pratikte ise HFE yi bulmamız gerekmiyor. Fakat BAZ direncini ve kolektör direncini hesaplarken HFE yi kullanırız. Mesela bir transistörün kolektör akımı 20mA olacak dediğimizde Ib =Ic/HFE yaparak ne kadar baz akımı akması gerektiğini buluruz. Bu da BAZ direncini ne kadar koymamız gerektiğini bize söyler. Onunda formülü OHM kanununa göre V=I * R dir. ( yazının başında verdiğim Temel elektronik kategorisi yazımda bu formülleri bulabilirsiniz.)
Bize direnç lazımsa O zaman formül R=V / I ile hesaplanır. Uyguladığımız gerilim belli, Akım Ic formülünden elde edildi. Sadece direnci bulmanız kaldı. Tabii ki bu yaklaşık bir değerdir. Çünkü HFE yi yaklaşık olarak aldık. Nereden aldık Datasheet ürün kılavuzundaki HFE=100-200 bilgisinden ortalama olarak aldık. Mesela 150 diyebiliriz.
HFE düşük sinyal transistörlerinde 1000 civarına kadar çıkabilmektedir. Güç transistörlerinde düşük olmakla birlikte 20 den yüksektir. Güç transistörlerinin akım kazancını arttırmam gerekir. Nedeni ise kolektör akımı ne kadar yüksek ise o kadar yüksek BAZ akımı gerekecektir. HFE değerini yükselterek BAZ akımını daha da düşürebiliriz. Bundan dolayı DARLINGTON transistör bağlama şekli kullanılmaktadır. Darlington bağlantıda kullanılan sürücü transistörünün HFE si ile Güç transistörünün HFE si çarpılır. Mesela 3A bir akım gerekiyor. Güç transistörünün baz akımı, HFE nin 50 olduğunu düşünürsek 3A/50=0,06A=60mA olmalı. Bunu kontrol edecek entegreden maksimum 20ma alabileceğimize göre bu transistörü kontrol edemezdik. Aşağıdaki şekilde Darlington bağlandıda sürücü olarak HFE si 100 olan bir transistör kullanmış olsak.
HFE toplam= HFE1 * HFE2= 100*50=5000 yapardı.
Şimdi BAZ akımını hesaplarsak Ib=IC/HFEtoplam = 3A/5000 = 0,6mA=600uA olacaktı. Entegremizle çok kolay kontrol edebilirdik.
Darlington transistörde bağlantıyı, isterseniz 2 adet transistör kullanarak siz de yapabilirsiniz. İsterseniz de istediğiniz akımlara sahip darlington transistör kullanabilirsiniz. Hatta röle kontrolünde popüler olarak kullanılan ULN2003 (Seven Darlington arrays) gibi bir darlington entegresiyle devrenizi kontrol edebilirsiniz.

Kolektör ve Emetör çıkışlı devreler
Buradaki farklılık şudur.
Kolektör çıkışlı devrelerde giriş sinyalinin tersi fazda sinyal elde ederiz.
Emetör çıkışlı devrelerde ise Giriş sinyali ile çıkış sinyali aynı fazda sinyal alırız.
Demek istediğim dijital bir devrede baz ucuna gerilim sağladığınızda kolektör kısmı tam tersi olacak ve GND ye bağlanacaktır. Emetör çıkışlı devrede ise baz gerilimi ve yeterli akım sağlandığında emetör direnci üzerinden kaynak gerilimini alırsınız.
Her iki devrenin avantaj ve dez avantajları olabilir. Kullanıldığı yerler farklılık gösterir. Bunu videoda görebileceksiniz.
Yukarıdaki resimde soldaki emetöre direnç baplanan ve direnç üzerinden çıkış alınan devre emetör çıkışlı dediğim devredir. Sinyal görüntüsünde kırmızı olan giriş sinyalidir. Mavi olan ise emetör çıkışıdır. Dikkat ederseniz Giriş sinyali HIGH seviyedeyken Mavi çıkış sinyalide HIGH seviyesindedir ve buna aynı fazda diyoruz. Aynı anda yükselip aynı anda düşerler.
Sağdaki resim ise Kolektör çıkışlıdır. Bunda ise direnç kolektöre baplanır ve çıkış kolektör ucundan alınır. Sinyalde kırmızı ve sarı sinyalleri karşılaştırın. Giriş sinyali HIGH seviyedeyken Çıkış sinyali ise (SARI) LOW seviyededir. Yani TERS FAZDA diyebiliriz. Giriş yükselirken çıkış düşer.
BU özelliği sayesinde dijital devrelerde de DEĞİL kapısı olarak kullanılır. Giriş 1 iken Çıkış 0 dır.

Bir de Transistörler Analog ve Dijital kullanım diye 2 ye ayrılır.
Analog sistemlere örnek verirsek bunlar ses amplifikatörleri olur. Dijital sistemlere örnek verecek olursak Anahtarlama olarak kullanılmasını örnek verebiliriz. Ya da LOJİK devreleri.
Yani (VE, VEYA ) AND, OR kapıları gibi devreler.

Hangi transistörü nasıl ve nerede kullanacağım dediğinizde ise, işin içine farklı kriterler girmektedir.
Mesela kullanacağınız en yüksek gerilim ne olacak.
Maksimum akım ne olmalı,
Analog devremi, Dijital devremi,
HFE= Beta (β) akım kazancı ne olmalı gibi kriterler de transistör seçimine dahil olur.
En kolay metot, benzer devrelere bakıp, benzer transistörleri kullanmak.
Fakat gerçekten tasarlayacağım dediğinizde bu kriterleri göz önünde bulundurmanız gerekecektir.

BJT transistörlerin çalışma şekline gelirsek,
Ön şart Baz geriliminin Vbe= 0.6-0.7V u geçmesi gerekir. Çünkü Baz Emetör arası bir diyot gibi düşünün. Diyotun iletime geçmesi için silisyum diyotsa 0,6V-0,7V civarındadır. Transistörler genelde silisyum olarak yapılır. Sonrasında Baz ve emetör arasında akım akışı başlar. Baz akımının HFE dediğimiz kat sayı ile çarpımı kadar, kolektör – emetör arasında akım akışı başlar. Kısacası sadece gerilim yetmiyor. Gerilim seviyesi başlangıç sağlıyor. Sonrasında her verdiğimiz akım değeri kadar, transistorün yüksek olan kolektör – emetör akımını kontrol ederiz.
Kollektör akım limiti neresi derseniz, DAtasheet’in Collector Current – Continuous kısmı size kolektör üzerinden geçebilecek maksimum akımı verecektir. Şayet istediğiniz akım daha büyük ise başka bir transistör kullanabilirsiniz.
Burada uyarmak isterim. Güç devrelerinde bazen baz akımı yetersiz geldiği için gerekli akım kolektörden geçemiyor. Bundan dolayı BJT Darlington transistörler kullanılır ya da sürücü transistörler kullanılır.
Bazı yerlerde, NPN ile PNP transistor beraber uyumlu çalışmak zorunda kalırsa ne olur. O zaman birbirine özdeş 2 tip transistör bulmanız gerekir. Buna komplementer (Complementary) denir.
Yani 1 adet NPN transistor, 1 adet de PNP transistor bulurken, aynı akım değerlerine aynı HFE değerlerine aynı gerilim değerlerine ve diğer özellikler olarak bakarsak birbirine benzer sadece tipi değişik transistörler lazımdır. Genelde bunlar Push pull bağlantı olarak adlandırılan yükselteç devrelerinde kullanılır.
Birbirini tamamlayan transistor demektir. Mesela burada aynı datasheet içinde hem NPN hem de PNP transistorler var. Bunlar beraberce senkron olarak güzel bir şekilde çalışabilecek durumdadır.
https://www.onsemi.com/pdf/datasheet/tip140-d.pdf

Tip140-141-142 NPN transistörünün komplementeri TIP145-146-157 PNP olarak belirlenmiş.

Transistörlerin de bir iç direnci vardır. Bu küçük akımlı devrelerde pek fazla sorun olmasa da, yüksek akımlı devrelerde transistör üzerinde bir miktar gerilim kalmasına ve diğer komponentlerin çalışmasının bozulmasına sebep olacaktır. Her komponentin iç direnci datasheet denilen kılavuzlarda belli olur. Fakat küçük sinyallerde göz ardı edilebileceğinden küçük sinyal transistörlerinde yazmamış olsalar da, Güç transistörleri yüksek akım çekip etkileneceğinden iç direnç değerini yazarlar.
Bu iç direnç bize zararlı mı? Hayır zararı yok. Fakat transistör üzerinde gerilim düşümü olacağından diğer komponentlerin çalışmaması söz konusu olabilir. Bunu da videolarda görebilirsiniz.

Transistörlerde Bozulma:
Transistörler ters bağlandığında, ya da maksimum değerler aşıldığında ya da sıcaklık limitinin geçildiği ortamlarda bozulurlar. Genelde ise bu bozulma kısa devre olarak kendini gösterir. Genel bir kanı şudur. Yarı iletken devreler kısa devre olurlar. Yani transistör patlamamışsa bacaklar arasında kısa devre tespit ederiz ve bozuk deriz. Bu durumlara düşmemek için Kolektör ya da Emetöre kullanacağımız akıma uygun direnç koymamız, ya da direnci olan akım sınırlayabilecek bir komponent koymamız gerekecektir.

Not: Transistör entegrelerde kullanılmaya başladı. Teknoloji geliştikçe entegre içindeki transistör sayısı da arttı. Bu şekilde kapasitesi de artmış oldu. Örnek :AMD 64 bit CPU da 39 milyar transistör bulunmaktadır. Üretilen entegrelerdeki Transistör adetleri için bu listeye bakabilirsiniz. https://en.wikipedia.org/wiki/Transistor_count

FET transistörler kullanıma başlandığında Entegre üretiminde çok fazla kullanıldılar. Entegre devrelere kolay adapte edilebilmesi, ısınma az olması ve stabilite, bu kullanımda önemli faktörlerdir.

Not: Eski şemalarda TUN TUP gibi ibareler görürsünüz transistor ün adını yazmamışlardır.
TUN anlamı: Genel amaçlı NPN transistör demektir.
TUP anlamı: Genel amaçlı PNP transistör demektir.
Bir de TUT diye görebilirsiniz. Bunun anlamı ise Transistor Under Test ( Transistör test altında ) demektir. Fakat bunun başka anlamı ise darlington transistörlerin çalışırken olabilecek durumlara karşı önlem alınması için transistör içine yerleştirilmiş komponentlerdir.
BJT Transistörler A,B,C gibi harflere de sahiptirler. Bunların anlamı ise, genelde maksimum gerilim farkı, bazen de HFE farkını anlatır.

Bacaklarını ölçü aletiyle bulmak ve sağlamlığını kontrol etmek için Bu linkte güzel anlatılmış.
Bu linkten okuyabilirsiniz. 

Bazı transistörler de 2 bacak görünür. Bunlar baz ve emetör bacaklarıdır. Gövde ise kolektör olarak görev yapmaktadır. 3 bacaklı güç transistörlerinde soğutucu kısmı ise kolektör bacağına bağlıdır.
Bundan dolayı, transistörleri aynı soğutucuda kullanacaksanız, araya izolatör denilen yalıtkan malzemeyi kullanmalısınız ki kolektörler birbirine kısa devre olmasın. Bu tip transistörlerin bozulmasına sebep olmamak için bağlantıyı yaptıktan sonra ENERJİ vermeden önce ölçü aletiyle kısa devre var mı diye kontrol edilir. Örnek 2N3055 transistör.


Yukarıdaki resimde en küçük olan metal kılıf transistörlerde ise kenardaki tırnak emetör ucuna karşılık gelmektedir. Alttan baktığınızda Metal gövdeye kısa devre görünen ise kolektör ucudur.
Bu tip transistörlerin, Ölçmeden de bacaklarını bulabilirsiniz.

Transistör kontrollü röle devrelerinde transistorü korumak için ters diyot ya da snubber devresi konulur. Bunun sebebi ise röle bobininden kaynaklanan TERS EMK denilen indükleme geriliminin tersi yönde bir gerilimin ortaya çıkmasıdır. Bobin kullanılan yerlerde bu Ters EMK görülmektedir. Bunun zararı ise verdiğiniz gerilimden çok daha yükseğe çıkabilmesidir. Bu da transistörün maksimum gerilimini aşan boyuta geldiyse, transistörün bozulmasına yol açmasıdır. Devredeki akım kesildiğinde bobinde, kısa süreli de olsa ters yönde bir gerilim oluşur. Bu gerilim verdiğiniz gerilimden daha yüksek oluşur. Bu da transistor ün bozulmasına sebep olur. Ters diyot, röleye paralel konulur. Fakat röleyi değil, transistorü korumak içindir.
Bu gerilimi önlemek için koyduğunuz diyot ise transistörünüzü koruyacaktır. Fakat rölenin bırakma hızını düşürecektir. Bu zaman çok kısa olsa da yüksek anahtarlamada gecikme yaratabilecek bir durumdur.

Yukarıdaki grafikte soldaki ters diyot konulmadan çalıştırıldığında, sağdaki ise diyot ve 270R direnç takıldığındaki osilaskop şekilleridir. Dikkat etmeniz gereken nokta ise soldaki sarı kanal her kare 100V görünmesi. Buna göre bakarsak 350V civarına kadar çıktığını hesap edebiliriz. Sağdakinde ise sarı kanal her kare 10V olarak gösterilmiştir. Burada 1 kare yani 10V civarı bir yükselme olmuştur.  Ters diyot yerine snubber devreleri de kullanılır. Bu devreler bir kondansatör ve bir dirençten oluşur.

Transistörler 3 bölgede çalışır.
1-) İletimde. ( Bu transistörün üzerinden maksimum akım akması ve kolektöründeki gerilimin sıfıra yakın olması anlamındadır. Vbe gerilimi ve Ib akımı uygun noktadadır. Vbe=0.7V veya yukarı demektir.)
2-) Aktif bölge. ( Bu bölge kesim bölgesi ile iletim bölgesi arasında kalan bölgedir.)
3-) Kesim bölgesi. ( Bu bölgede transistör üzerinden akım akmaz. IB=0 Vbe=0 olacaktır.)

Dijital çalışmalarda İletim ve kesim bölgesi kullanılır. Analog çalışmada iletim kesim ve aktif bölge kullanılır. Bir sinüs sinyali düşünün. 0V dan yukarı çıkmaya başladığında Vbe de yükselecektir. 0V iken kesim bölgesinde olan transistör gerilim yükseldikçe 0.6V-0.7V lara ulaşır.  Sinüs gerilimi daha da yükseldiğinde Vbe gerilimi de yükselecektir ve akımda yükselecektir. Bu da Transistörü iletime geçirecektir. İletime geçtiği ana kadar aktifte ilerleyecektir.
Dijital çalışmada 0V ve 5V verilmektedir. Buna göre iletim ve kesime gidecektir.

FET (Field Effect Transistor) Transistör :
Alan etkili transistör olarak tanımlanır. BJT ler bipolar olarak değerlendirilirdi. Aradaki en büyük fark BJT dediğimiz bipolar transistörlerin akımla kontrol edilmesidir. FET teransistörlerde gerilim ile akım kontrol edilir. Kısaca şöyle de diyebiliriz. Gerilim kontrollü direnç.
Örnek vermek gerekirse şöyle diyebiliriz. BJT transistörlerde baz gerilimi 0.6V-1V arasında olduktan sonra geçecek her akımın karşılığı kolektör emetör tarafında akımın akmasına sebep olur. Fakat FET transistörlerde Gate dediğimiz kapıya vereceğimiz gerilim, Drain – Source kısmında akım akışına ya da tıkanıklığa sebep olur.

Drain (Drenaj), Source (Kaynak), Gate (Kapı) olarak anılsa da ben yazıda ingilizce isimlerini kullanacağım. Tavsiyem siz de ingilizce isimlerine göre öğrenin.

FET dediğimizde en baştaki tabloya bakarsak farklı FET transistör tipleri olduğunu görürüz. Öncelikle JFET denilen tipe göz atacağız.
Tablodan da görüldüğü üzere JFET ler Drain source arası kapalı konumdadır. (DEPLETION MODE= Tükenme modu ) Yani Drain source kısımlarına güç kaynağı bağladığınızda ve GATE ucuna hiçbir şey bağlamadığınızda, bir butona basmışsınız gibi akım aktığını görürsünüz. MOSFET lerde bu durum iki tip olabilmektedir. JFET lerde sadece depletion mod bulunmaktadır.
Bu Drain Source arası akım akışını kontrol etmek istersek transistörün tipine göre GATE ucuna negatif ya da pozitif gerilim bağlamamız lazım.


Yukarıdaki resimlerden ilki, JFET tiplerini ve onların belirteci OK yönlerini gösterir. Alttaki resim ise JFET çalışmasını göstermektedir. Bir kanal var. Bu N ya da P olabilir. Yukarıdaki N kanaldır. Şayet GATE’e hiç bir gerilim uygulanmazsa içinden bir akım akar. Daha sonra N kanal GATE ucuna negatif bir gerilim uygulanır. Ortadaki gibi iki P maddesi arası kapanmaya başlar geçebilecek akım daha da azalır. Negatif gerilimi biraz daha arttırırsak, Kanal tamamen kapanır ve akım akışı durur.
N kanal JFET kullanıyorsanız GATE gerilimi SOURCE geriliminden daha negatif olmalı. P kanal kullanıyorsanız GATE gerilimi SOURCE geriliminden daha yüksek olmalıdır. Bu polarmalandırma Proteus örneklerinde ve videoda gösterildiği gibi, aşağıdaki resimlerde de görülmektedir.
Ayrıca yukarıdaki 2. resimde N kanal içerisinde görünen ok işareti kaynaktan çekilen akım değil elektron yönünü gösterir. Kaynaktan geçen akım olsa + dan – ye doğru yönü olması gerekirdi.

N kanal polarmalandırma
P kanal polarmalandırma

 

 

 

 

Yukarıdaki resimlerde Drain Source ve GATE polarmalarına dikkat edin. P kanalda Hem GATE polaritesi terslenmiş, hem de Drain source uçlarındaki polarite terslenmiştir.
JFET lerin bir iç direnci vardır. Siz datasheet üzerinden bu değerleri kontrol edebilirsiniz.
https://www.datasheet4u.com/datasheet-pdf/Siliconix/2N3970/pdf.php?id=1124504
Mesela 2N3970 30ohm iç direnci vardır. Burada 20V luk bir Vds gerilimi uygulandığında hiçbir direnç yoksa OHM kanununa göre akabilecek maksimum akım=666mA dir. Fakat transistör üzerinde kanalın büyüklüğüne bağlı olarak geçebileceği maksimum akım vardır. Bu da hesaplanan değer yani 666mA değil, güvenli bir akım olan bu transistöre göre 150mA dir. Bu da datasheet üzerinde belirtilmiştir.

Yukarıdaki resimde en alt satırda Vds=20V ve Vgs=0V olan transistorün minimum ve maksimum geçebilecek akımı görebilirsiniz.
Peki biz uygulamamız da 220R direnç bir de led koyduk. Yaklaşık 10mA Ids akımı öngördük. O zaman transistorün DS arasında kalan gerilimi hesaplamamız lazım.
Not: seri devrede tüm dirençler üzerindeki akım sabittir. Bu kurala göre transistörün üzerinden de 10mA akım akacaktır. Ve üzerinde kalacak olan gerilim ise 10ma*30R= 0,3V olacaktır. Göz ardı edilebilir bir seviyededir.
Not: JFET ler daha çok düşük güçlü devrelerde kullanılır. Mosfetler ise yüksek güç devrelerinde daha sıklıkla kullanılır.
JFET ‘lerin Avantajları
JFET, basit yapısı ve imalatı nedeniyle daha uzun ömre ve yüksek verimliliğe sahiptir
JFET’ler anahtar olarak kullanıldıklarında sapma gerilimleri yoktur.
JFET’ler bipolar transistörlere göre daha az parazit ile (gürültü) çalışırlar.
JET’lerin sıcaklık kararlılıkları yüksektir, yani sıcaklık değişimlerinden az etkilenirler.
JFET’lerin gövdeleri küçük olduğundan entegrelerde çok kullanılırlar.
Anahtarlama durumları dışında akım tüketmemeleri ve daha hızlı anahtarlama hızlarına sahip olmalarıdır.

JFET ‘lerin Dezavantajları
JFET’lerin dezavantajı çalışabildikleri frekans aralığının (bant genişliği) dar olması ve çabuk hasar görebilmeleridir.
Mosfetler ve JFET’ler arasındaki en önemli fark da mosfetlerin bant genişliğinin çok daha fazla olmasıdır.

MOSFET Transistörler :
Bu da FET türü alan etkili transistor dür. Metal oksit FET olarak adlandırılır. Bu tip FET transistörler çalışma modu olarak 2 ayrı tiptir. (Yazının en başındaki tabloya bakınız.) JFETler sadece DEPLETION mode (Tükenme modu) da çalışırken MOSFET ler Hem DEPLETION hem de ENHANCEMENT mode da (Geliştirme modunda ) çalışır.

Öncelikle Mosfetlerin sembollerine bakalım.
MOSFET SEMBOLLERİ RESMİ. Hem depletion hem de enhancement sembolleri
Akılda kalıcı olması için N ch. Ve P ch ok yönlerini şöyle düşünebiliriz. BJT tip transistörlerin TAM TERSİ yönlere bakacaktır.


Yukarıdaki resimde görüldüğü gibi OK yönleri N kanal ve P kanalı gösteriyor. OK yönü dışarı doğruysa P kanal olarak adlandırıyoruz. BJT transistörlerde ise ok dışarı doğruysa NPN olarak algılıyorduk. Yani birbirinin tersi yönde adlandırılır.
Yukarıdaki sembollere dikkatli baktığınızda DEPLETION ve ENHANCEMENT mod ayrımını da görebilirsiniz.
Depletion (Tükenme modu) Drain source uçlarına güç kaynağı bağladığınızda Drain Source arasından hemen akım akmaya başlar. Bu yukarıdaki 2. şekilde Ok ların bağlı olduğu çizgilerin kesiksiz olduğunu görebilirsiniz.
Enhancement (geliştirme ) Modu : Bunlarda resimdeki üst kısımda gördüğünüz gibi kesik çizgilerle tanımlanmıştır. Bu mod Mosfetlerde Drain source arasına güç kaynağı bağladığınızda Drain source arasından AKIM AKMAZ. Sadece GATE gerilimiyle akım akmaya başlar.

Sembollerde çeşitlilik vardır. Bir çok standart olduğundan aklımız karışabilir. Bu karışıklığa çözüm getirmek için Bu sayfaya bakabilirsiniz.
https://www.circuitbread.com/tutorials/how-to-read-a-mosfet-symbol


Yukarıdaki resimde gösterilen sembolde işaretli yerdeki ok yönü ters görünmektedir. Bu da IEEE Standard olduğu söyleniyor. Buradaki Ok yönü ters olmakla birlikte bulunduğu yer kenardadır. Bu da şemaları incelerken aklınızda tutmanız gereken bir konudur.
Mosfet üreticilerinin bazıları ise Ters diyot eklenmiş veya ters diyot eklenmemiş ürünler piyasaya çıkarıyorlar. Bunların sembollerine baktığınızda aşağıdaki şekillerdedir.

Yukarıdaki resme dikkat ederseniz ters diyotun yönünü görebilirsiniz. Bu diyot ters polarmalandırılır. Zaten Mosfetin tipine göre Drain +VCC olacaksa diyot da ters polarmalandırılmış demektir.
N kanal ve P kanal devrelerine göz atarken bu açıdan da bakmanızı öneririm.

Örnek devrelere bakarsak depletion ve enhancement modların nasıl çalıştığını görebilirsiniz.


 

Yukarıdaki resimlere bakarsak Enhancement mod da GATE gerilimi yokken akım akmadığı görülmektedir. Yani anahtar olarak düşünürsek AÇIK anahtar olarak söyleyebiliriz. Depletion mod da ise tam tersi. GATE gerilimi olmasa da Drain Source arasında akım akar. GATE gerilimiyle bu akım kesilir.

IGBT Nedir:
IGBT’yi BJT ve MOSFET arasında bir birleşim olarak düşünebilirsiniz. Bu bileşenler bir BJT’nin çıkış özelliklerine ve bir MOSFET’in giriş özelliklerine sahiptir.
Sembol ve iç yapısı bu şekildedir.


IGBT hakkında Türkçe yazılmış bu sitede çok güzel anlatılmış.
Bu linkten detaylı bilgi edinebilirsiniz.

UJT Transistör :
Unijunction transistor veya Kısaca UJT, anahtarlama ve kontrol elemanı olarak kullanılır.Devre olarak, osilatör ve tetikleme devrelerinde kullanılır.
3 Bacaklı transistör gibi görünür. AC güç kontrol tipi uygulamalarda tristör, triyak gibi elemanların tetiklenmesinde kullanılırlar. Bu özellikleriyle AC motor kontrol ya da lamba kontrol gibi devrelerde kontrol elemanı olarak kullanılır.
Diyotlar gibi, UJT Transistörün, ana iletken N-tipi kanalı içinde tek bir  PN-bağlantısı oluşturan ayrı P-tipi yarı iletken malzemelerden yapılır. ( Uni-Junction adı buradan gelir.)
UJT bir transistör ismine sahip olmasına rağmen, bir sinyali yükseltmek için kullanılamadığından, bunun yerine bir ON-OFF anahtarlama transistörü olarak kullanılır, anahtarlama özellikleri ile de geleneksel bipolar veya alan etkili transistörünkinden çok farklıdır.
Daha çok relaxtion( gevşemeli) osilatör devresi olarak veya bir tetikleme elemanı olarak kullanılır. Bacak yapısı E, B1, B2 tipindedir. N kanal ve P kanal olarak 2 tür üretilmektedir.

Tristör tetikleme devresi. AC devrelerde tristör ile lamba, motor vs. kontrol edilir. Tristör AC devrede devamlı GATE tetiklemesine ihtiyaç duyar. Bundan dolayı PWM gibi devamlı bir sinyal ile tetiklenmesi gerekir. P1 pot’u ile şarj süresini ayarlayabiliyoruz dolayısıyla frekansı değiştirebiliyoruz. R3 için POT koyarak Deşarj süresini de ayarlayabiliriz. Bu durumda pwm gibi davranıp motor hızını ayarlayabiliriz. Ya da lambanın parlaklığını ayarlayabiliriz.

Yukarıdaki devrede P1 pot ile C1 kondansatörünün şarj edilmesi sağlanır. Bu ayar aynı zamanda frekansı da belirler. Bu şarj UJT nin PN birleşiminin tetiklenme gerilimine ulaştığında C1 kondansatörü UJT iletime geçtiği için B2 ucu ve R3 direnci üzerinden deşarj olur. Bu şekilde Emetör ucundaki gerilim düşer ve C1 yeniden şarj olmaya başlar bu da aşağıdaki grafikteki gibi bir tetikleme oluşturur. Osilatörün frekansını yani şarj süresini ayarladığımız gibi R3 direncini pot kullanarak deşarj süresini de ayarlayabiliriz.
Videoda proteus üzerinde bunu görebilirsiniz. Tristör tetiklemesi ve transistör tetiklemesi farklı olacağından deşarj süresini kullanarak ve frekansa göre büyük kapasiteli bir kondansatör kullanarak transistörlü dijital devreleri de kontrol edebiliriz.
Oldukça kararlı bir yapısı olduğundan yüksek frekanslara kadar kararlı bir şekilde çalışabilmektedir. Tabii ki devrede kullanılacak kondansatörlerinde yüksek frekanslarda kullanılabilecek kararlılıkta kaliteli olması beklenir.
Kullanıldığı yerler arasında alarm devreleri de bulunmaktadır. Örnek devre olarak, bu linkten org şemasına ulaşabilirsiniz. 
Değişik UJT devreleri için Link :

Phototransistor OPTO transistor.:
Opto-Transistör dediğimiz entegrelerin iç şemasına baktığımızda bir led’in yaydığı ışık şiddetinin transistor ün baz ucuna gelmesiyle kontrol sağlandığını görebiliriz. Aşağıdaki resimlerde bu tip opto transistörlerin 2 çeşit olduğunu görebilirsiniz. Opto transistörlerin bazılarında 4 bacak bazılarında 6 bacak vardır. 4 bacak olanlarda led için 2 bacak, transistor ün kolektör ve emetörünün bağlandığı 2 bacak vardır. Bu tip devrelerde ışık şiddeti ile transistör anahtar görevi görecektir.


6 bacaklı optotransistör devrelerinde transistor ün baz ucu da vardır. Bu baz ucundaki hassasiyeti arttırmak içindir. Daha küçük değişimleri takip edebilmek mümkün olmaktadır.


Bu örnekte, opto transistörlerin baz bölgesinin hassasiyetini kontrol etmek için harici olarak bağlı 270kΩ direnç kullanılır. Direncin değeri, seçilen opto transistör entegresine ve gereken anahtarlama hassasiyeti miktarına uyacak şekilde seçilebilir. Kondansatör, opto-transistör tabanını yanlış tetiklemeden kaynaklanan istenmeyen ani yükselmeleri veya geçici olayları durdurur.

Phototransistor (fototransistör) :
Bir fototransistör, tıpkı bir fotodiyot gibi fotonları doğrudan şarja dönüştürür ve buna ek olarak bir fototransistör de akım kazancı sağlar.
Fototransistörün sembolü aşağıda gösterilmiştir.


Fototransistörler Normal BJT transistörler gibidir. BAZ ve kolektör birleşimi ışıkla çalıştığından daha büyüktür. Gelen IŞIK fotonları transistor ün üzerinde bir şarj etkisi yapar ve transistör de bir akım kazancı oluşturur.
Bir fototransistörün çalışma prensibi, bir yükseltici transistör ile birlikte bir fotodiyot ile benzerdir. Bir fototransistörün BAZındaki ışık olayı, küçük bir akımı sağlayacaktır.
Bu akım daha sonra normal transistör eylemi ile güçlendirilir. Genellikle, benzer bir fotodiyot ile karşılaştırıldığında, bir fototransistör, bir fotodiyotun 50 ila 100 katı arasında bir akım sağlayabilir.
İç piyasamızda bulunan fototransistörlerden birinin datasheetini incelemek isterseniz buradan inceleyebilirsiniz. https://www.vishay.com/docs/81549/teft4300.pdf

Fototransistörler 2 bacak ve 3 bacaklı olabilir. 2 bacaklı olanda kolektör emetör varken, 3 bacaklı olanda baz bacağıda mevcuttur. Optotransistörde anlatıldığı gibi kullanabilirsiniz. Ya da normal transistör gibi kullanabilirsiniz.
3 bacaklı fototransistör örnek datasheet : FPT110_phototransistor_FairchildSemiconductor.pdf 
Baz terminaline yeterli ışık düştüğünde, ışığın yoğunluğu ile orantılı bir baz akımı üretilir.
Baz akım daha sonra yükseltme sürecini ve yüksek kazançlı bir kollektör akımını tetikleyecektir.


Yukarıdaki eğride, ışığın yoğunluğu arttıkça kollektör akımının da arttığı açıktır.
Bir Fototransistör seçerken, fototransistörün en iyi şekilde kullanılabilmesi için dikkate alınması gereken birkaç özellik vardır.
Önemli özelliklerden bazıları şunlardır:
• dalga boyu
• doğrusallık
• Duyarlılık
• Tepki Süresi
• Boy
• Maliyet
Burada dalgaboyu önemlidir. Hangi dalga boyuna göre üretildiyse o dalgaboyunda yüksek kazanç sağlayacaktır. Güneş ışığında tüm dalga boyları mevcut burada problem çıkmazken 950nm lik bir fototransistörün normal ampul ışığında kullanmak doğru olmayabilir. Bu tip dalga boyundaki ürünler IR ledlerle kullanılmak için tasarlanmıştır. Görünen ışık tayfında bulunan fototransistörler genel amaçlı kullanılabilir.
Doğrusallık derken ışığın artış oranına uygun bir akım akışı olacaktır. Logaritmik değildir yani ışığın doğrusal değişiminde değişken bir çıkış akımı olmayacaktır. 1 birim geldiğinde 2 birim çıkıyorsa 2 birim geldiğinde 6 birim çıkmayacaktır. Anlamına gelir.
Duyarlılık ise gelen ışığın miktarına göre ne kadar çıkış akımı üreteceğine bağlıdır. Tepki süresi de ışığın gelmesi ile çıkış akımının değişimi arasındaki zaman farkıdır.
Bu tepki süresinden dolayı normal transistörlerden daha yavaş çalışır. Frekans bandı daha düşüktür.

Ayrıca FOTO DARLİNGTON transistörlerde bulunmaktadır. Bunların tepki süresi daha yavaş olmakla birlikte kolektör akımı ve kollektör ve emiter arasında tek bir transistörden çok daha yüksek bir gerilimine sahiptir.. FotoDarlington olanlar 20Khz den düşük çalışılacak ve akımı yüksek olan yerlerde tercih edilmelidir.
Ya da kendiniz normal fototransistör ile güç transistor ünü sürebilirsiniz. Darlington bağlantı gibi. Tepki süresinden kazancınız olur. Daha yüksek frekanslarda çalışabilirsiniz.

FOTO Darlington Transistör

Not: Çok hassas bir devre yapmayacaksanız görünen ışıkta en yüksek verimliliğe sahip olanı almanız yerinde olacaktır. Fakat IR ile kullanacaksanız IR ledinizin hangi dalga boyunda çalıştığını öğrenip ona göre de fototransistör seçimi yapmanız gerekecek. Örneğin LED 900nm dalga boyunda, fototransistör 950nm dalga boyunda olursa çalışmaz mı? Çalışacağını düşünüyorum fakat transistor ün kazancı en yüksek seviyede olmayacaktır. Mesela 950nm ışık ile 1m de çalışacaksa 900nm dalga boyunda 75 cm civarında çalışabilir.

Aydınlıkta çalışan röle
Karanlıkta çalışan röle

Fototransistörlerin Uygulamaları
• Aydınlatma kontrolü
• Alarm Sistemleri
• Seviye Göstergeleri
• Yakınlık Dedektörleri
• Delikli kart Okuyucular
• Enkoderler

Bu konu ile alakalı TÜM dosyalara buradan ulaşabilirsiniz

Devrelerde ya da yazıda, gözden kaçırdığım hatalar varsa lütfen buradan not bırakın ki düzeltmeleri okuyan arkadaşlar da görebilsin. Geniş bir konu. Devreler sadece proteusta denendi. Gerçek devrede denenirken hatalı olacaksa Lütfen UYARIN. Eleştirmekten çekinmeyin. Sadece yapıcı olsun yeter. 

 

BJT bipolar transistör .alışmaları :

BJT Bipolar transistörler ile Lojik (mantık ) kapılarını oluşturma :

FET Transistörler JFET, MOSFET, UJT  Transistörlerin çalışmasını gösteren proteus programları :
 

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir