Transistörler - Not3: Transistörlerin Çalışma Bölgeleri

Bir önceki notlarda transistörlere ait uç denklemleri vermiştik ve transistörün üzerine 8V'luk bir gerilim düşümü olmuştu. Bu notlarda bu örnekten yola çıkarak transistörlerin çalışma bölgelerini anlatmaya çalışacağım.

Öncelikle transistörlerin bir musluk gibi çalıştığını daha ilk dersimizde söylemiştik. Yine aynı musluk örneğini devam ettirerek çalışma bölgelerini zihnimizde resimlemeye çalışalım. Tüm bu modları bir lambanın parlaklığını kontrol etmede kullanılan aşağıdaki devre ile örnekleyelim.

Biraz devreden bahsedelim; devrede transistörü iletime geçirmek için bir reosta ile bir adet koruma direnci mevcut. Koruma direncini neden kullandığımızı biliyorsunuz. Eğer reosta ile oynayıp değerini sıfıra getirirsek transistörümüzün zarar görmesini istemeyiz çünkü beyz akımını sınırlayacak bir direnç ortada bulunmaz. Ayrıca transistörü tetiklemek içinde VCC gerilim kaynağını kullanacağız.

Bölge 1:Kesim(Cut Off)

Bu bölgede musluğumuzun vanasının kapalı olduğunu düşünelim. Bu durumda şebekeden herhangi bir akış söz konusu olamaz. Ee bizim vanamızın tranistörde base ucu olduğunu biliyoruz. Eğer base ucuna herhangi bir akım uygulamazsanız transistör collector'den emitter'e herhangi bir akım geçirmez. Tamamiyle geçirmez demek yanlış olur çünkü tıpkı diyotlarda olduğu gibi çok ufak bir sızıntı akım söz konusudur.

Eğer switch açık pozisyonda ise transistörün base ucuna gerilim gelmez. Gerilim gelmediği gibi herhangi bir akımda oluşmaz. Akım oluşmazsa transistör iletime geçmez.İşte transistörün base ucunun polarlanmadığı bu duruma kesim(cut off) deriz.

Beta = 100

ib = 0A

ic = Beta x ib

ic = 0A

Peki transistör üzerinde harcanan güç nedir?

P = VCE x ic

P = 12V x 0A

P = 0W

Transistör üzerinde herhangi bir güç harcanmaz.

Bölge 2: Doyum Bölgesi (Saturation)

Lambanın iç direncinin 6ohm olduğunu devre üzerinde belirtmiştik. Transistörün collector tarafındaki akımın maximum değeri 12V / 6ohm formülünden 2A olarak elde edilir.

icmax = VCC / Rlamba

icmax = 12V / 6ohm

icmax = 2A

Peki icmax değerine ulaşmak için transistörün base ucuna ne kadar akım vermeliyiz?

icmax = beta x ib

2A = 100 x ib

ib = 20mA

Peki reostayı kaç ohm'a ayarlamamız gerekli?

12V = (RP + RB) x ib + 0.7V

11.3V = RP x ib + 100ohm x 0.02A

11.3V = RP x 0.02A + 2V

9.3V =  RP x 0.02A

RP = 465ohm

Eğer reostayı 465ohm olarak ayarlarsak transistörümüz doyum modunda çalışır. Doyum modunda transistörde harcanan güç nedir?

P = VCE x ic

VCE = VCC - Vlamba

VCE = 12V - 2A x 6ohm

VCE = 12V - 12V

VCE = 0V

P = VCE x ic

P = 0V x 2A

P = 0W

Görüldüğü gibi transistör doyum modunda iken yine üzerinde bir güç harcanmaz. Dolayısı ile herhangi bir ısınmaya sebep olmaz.

Bölge 3: Lineer Çalışma Bölge

Lineer bölge için kısaca şu tanımı yapabiliriz. Transistör iletim modundadır ve bu moddayken VCE gerilimi 0 < VCE < VCC olmalıdır. Ne demek bu? Yani transistör collectorden emittere akım geçirirken aynı zamandada üzerine bir gerilim almalı.

RP değerimizin 670ohm olduğunu düşünelim. Bu durumda ib akımımız;

12V = (RP + RB) x ib + 0.7V

11.3V = (670ohm + 100ohm) x ib

ib = 0.014A 

ic = beta x ib

ic = 100 x 0.014A

ic = 1.4A

Vlamba = Rlamba x ic

Vlamba = 6ohm x 1.4A

Vlamba = 8.4V

VCE = VCC - Vlamba

VCE = 12V - 8.4V

VCE = 3.6V

P = VCE x ic

P = 3.6V x 1.4A

P = 5,04W

Görüldüğü üzere transistör üzerine bir gerilim düştü ve bu gerilimden dolayı transistör güç harcadı. İşte transistörün güç harcadığı bu aralığa lineer çalışma aralığı denir.

Bir sonraki notlarda transistörlerin emitter tarafına yük bağlarsak ne olur konusunu anlatmaya çalışacağım.

Faydalı olması dileğiyle.