Çift kutuplu transistörler: Transistorun çalışma ilkesini kavrayabilmek için, pn düzeni konusunda yeterince bilgili olmak gerekir, pn tipi malzeme, germanyum ya da silisyumdan yapılmış, içinde az, ama denetlenen miktarlarda yabancı madde bulunan, yarıiletken bir billurdur. Yabancı maddeler p bölgesinde serbest elektronlar oluştururken, n bölgesinde de boşluklar («oyuk» ya da «delik» de denir) ortaya çıkarırlar; n bölgesi p'ye göre eksi olarak biaslandığmda (tetiklendiğinde), n bölgesinden p bölgesine çok sayıda elektron geçişi olur. Aynı biçimde, p bölgesinden n bölgesine doğru da boşluk akışları vardır. Bu yer değiştirmeler, arakesitten önemli ölçüde akım geçişine neden olurlar. Bundan ötürü bu boşluk akışlarına «çoğunluk taşıyıcılar», söz konusu özelliklere de «ileri biaslama» adı verilir.

n bölgesi artı biaslanırsa (p'ye göre), elektronlar n bölgesinden, boşluklar da p bölgesinden ayrılamazlar. Bu durumda arakesit bölgesinde yük taşıyıcıları bulunamayacağından, akım geçişi de ortaya çıkmaz. Buna, «ters biaslama-» adı verilir. Biaslamanm ters çevrilmesiyle, bir pn öğesi, iletken ve iletken olmayan durumlara sokulabilir. Uygulamada bu özellikten, doğ-rultucu diyotlarda ve bulucularda (Bk. GENLİK MO-DÜLASYONLU RADYO) yararlanılır.

Yarıiletkenler aynı zamanda, n tipi maddelerdeki boşluklar ve p tipi maddelerdeki elektronlar gibi, azınlık taşıyıcılar da içerirler. Bunların işlevleri çoğunluk taşıyıcıların işlevlerine terstir ve karşıt yönlüdür. Ters biaslamada pn arakesidinden bir miktar küçük akım geçebilir. Buna «.kaçak akım» denir. Transistörlerde bu özellik önemlidir.

Çift kutuplu transistor, ya iki n bölgesi arasına yerleştirilmiş bir p bölgesinden ya da iki p arasına yerleştirilmiş bir n bölgesinden oluşan bir yarıiletken billurdur. Bu üç ayrı bölgeye giden bağlantılara sırasıyla, «verici» (emiter), «taban» (baz) ve «toplayıcı» (kollektör) adları verilir. Merkezdeki taban bölgesinin çok ince yapılması,- önemli özelliklerden biridir. Transistor, sırt sırta vermiş iki yarıiletken diyot olarak da düşünülebilir.

Çalışma mekanizması:

Normal çalışan transistörde, taban-verici arakesidi ileri biaslanmış, toplayıcı ile tabanın arakesidiyse ters biaslanmıştır. Uygulamada başka tekniklerden yararlanılır ve söz konusu biaslama koşulları, bir pille yaratılabilir.Taban-verici arakesidi ileri biaslandığmdan, sistemden büyük miktarda akım geçer. Bu işlemi, çoğunluk taşıyıcılar, yani n bölgesinden çıkan elektronlar ile p bölgesinden çıkan boşluklar yerine getirir. Akımın hem elektronlar, hem de boşluklar tarafından iletilebilir olması, transistöre «çift kutuplu» denilmesine yolaçar. Bununla birlikte, bir npn transistöründeki elektron sayısı boşluk sayısından çok daha fazladır. Yapım sırasında n bölgesine, p bölgesinden daha fazla yabancı madde verilir. Böylece taban-verici arakesidi üstünden geçen akım, elektronlar tarafından (vericiden çıkan) taşınmış olur. Taban bolgesiyse, verici tarafından enjekte edilmiş çok sayıda azınlık elektron içerir.

Toplayıcı-taban arakesidiyse ters. biaslanmıştır ve bir çoğunluk taşıyıcı akışı yoktur. Bununla birlikte, azınlık taşıyıcılar kolayca akar ve taban bölgesinde toplanırlar (vericiden enjekte edilmiş elektronlar olarak). Bu elektronlar, taban-toplayıcı arakesidine geçer ve transistorun vericisinden tabanına doğru büyük bir akımın iletilmesine neden olurlar. Elektronların toplanmasını kolaylaştırmak için, taban bölgesi çok ince yapılır.

Tabandan kaçan birkaç elektron, verici akımının % 2'si düzeyinde bir dış taban akımına neden olur. Bu yüzden taban akımı, taban-verici arakesidi ileri akımına yaklaşık olarak eşittir ve ileri biaslamamn değiştirilmesiyle denetlenir. Transistorun en yararlı özelliklerinden biri de, taban akımı ile toplayıcı akımı arasındaki ilişkiden kaynaklanır. Toplayıcı akımı, kolayca taban akımının 100 katma çıkarılabilir ve çalışma süresi boyunca bu oran korunabilir. Bu yüzden, tabanbölgesindeki herhangi bir değişme, toplayıcı akımına da büyütülmüş olarak yansır. Başka bir deyişle, transistorun tabanı giriş, toplayıcısı da çıkış ucu olarak göz önüne alınırsa, çift kutuplu transistor, yüksek kazançlı bir akım yükselticisi olarak düşünülebilir. Bu özellik, termoiyonik valfmkine ve alan etkili transistörlerinkine benzemez.
Çift kutuplu transistörlerin şaşırtıcı özelliklerinden biri de, çalışmaları için çok küçük güçlerin yeterli olmasıdır: Bir miliamper (amper'in binde biri) ve yalnızca birkaç voltluk potansiyel farkı yeterli olabilir. Pille çalışan transistorlu radyolar bunun iyi bir örneğidir, npn ve pnp transistörler arasındaki tek fark, aygıttan geçen akımın doğrultusudur. npn ve pnp simgeleri, pnp transistorun toplayıcısının eksi uca, npn transistorunun toplayıcısınınsa, artı uca bağlanması gerektiğini gösterir.

Çift kutuplu transistorlu örnek devre: Taban-verici ve toplayıcı-taban. biası sağlayan iki pil, seri halde düzenlenebilir. Başka bir deyişle, taban gerilimi, toplayıcı gerilimi ile verici gerilimi arasındaki bir değerde tutulabilir. Bir tek pille «bias»ların ikisi de beslenebilir. Transistorlu devrelerde normal olarak bu yol uygulanır.

Tek aşamalı bir yükseltici (npn transistorlu), tipik bir örnek oluşturur. Bunda, iki biasa gerilim sağlamak için POTANSİYOMETRE kullanılır. Potansiyometre iki direnç arasında seçim yapar, ortak uç da tabana bağlanır. Verici devresindeki üçüncü direnç (Rs) transistorun çekeceği akımı saptar.

Çift kutuplu transistorun başka bir özelliği de, tabana uygulanan giriş sinyalinden akım çekmesidir. Bu yüzden, sinyal kaynağının akım verebilecek yapıda olması gerekir. Uygun kaynaklar, hareketli bobinli MİKROFON ya da düşük empedanslı pikap kafalarıdır.

Alan etkili transistörler:

Başlıca iki tip alan etkili transistor vardır:
Arakesit-geçit transistoru; yalıtılmış geçitli transistor.

Arakesit-geçit transistorunun çalışma ilkesi, çift kutuplu transistörünkinden çok farklıdır. Bunda da bir pn arakesidi bulunur; ama akım arakesit üstünden geçmez, «kanal» adı verilen n bölgesi boyunca' akar. Alan etkili transistorun üç girişine sırayla,«kaynak»,«geçit» ve «akaç»(drenaj) adları verilir. Kanalın iletkenliği, p bölgesine (geçit)-uygulanan gerilimle denetlenir.

Geçit doğrudan doğruya kaynağa (sıfır biasa eşdeğer) bağlanırsa, n bölgesindeki çoğunluk taşıyıcılar, baştan başa akaca yayılırlar ve kaynak ile akaç arasında akım taşırlar. Geçit gerilimi kaynağa göre eksi yapılırsa, elektronlar p bölgesinden itilirler ve elektronu bulunmayan bir bölge oluşur. Bu durumda kanal kesidinin akım geçen bölgesi küçülür ve buna uygun olarak küçük bir akaç akımı geçer. Geçitteki eksi bias yeterince artırılırsa, boşaltıcı bölge, kanalın ortasına gelecek kadar büyür. Bu durumda kaynak ile akaç arasında iletken bir yol bulunmayacağından, akaç akımı sıfır olur. Buna, «.tıkanma koşulu» denir, gerekli eksi gerilime de «tıkanma gerilimi» adı verilir.

Normal çalışmada, tıkanma değerinin yaklaşık yarısına eşit bir gerilim kullanılır ve yükseltilecek sinyal, geçit ucuna seri olarak bağlanır. Böylece, kanalın etkili genişliği sinyal tarafından modüle edilmiş olacağından, akaç akımı da sinyale bağlı olarak değişecektir.

Geçit kaynağa göre her zaman eksidir ve geçit-kanal arakesidi ters biaslanmıştır. Geçit ile kaynak arasında akım geçmez ve bu yüzden, alan etkili transistor, geçide bağlanan giriş sinyalinden akım çekmez. Bu tip transistörler, girişlerine uygulanan gerilime yanıt verirler. Yani, akım uygulamalarına yanıt veren çift kutuplu transistörlerin tam karşıtı olan bir özellik gösterirler. Gerçekte, alan etkili transistor, gerilim denetimli bir dirençtir ve bu bakımdan termoiyonik valflarla karşılaştırılabilir.

Yalıtılmış geçitli alan etkili transistörler: Bu tip alan etkili transistörlerde, geçit, elektriksel olarak kanaldan yalıtılmıştır. Genel olarak kaynak ve akaç bağlantıları, bir p bölgesi içindeki iki n bölgesine yapılır. Geçit, bir metal tabakadır ve silis dioksitli bir başka tabaka yardımıyla p bölgesinden yalıtılmıştır. Kullanılan malzemenin diziliş sırası (metal, oksit ve yarıiletken) nedeniyle, öğeye «mosfet» adı da verilir. Gerçekte, bu üç tabaka, bir kondansatör oluşturur.

Bu transistorun bir n tabaka öğesi olmasına karşılık, geçit p bölgesine göre artı biaslanmadıkça, kaynak ve akaç arasında n tabakası oluşmaz. Böyle bir potansiyel, elektronları n ve p bölgelerinden çekip, p bölgesinin üst yüzeyine gönderir. Böylece, iki n bölgesini köprüleyen bir n kanalı oluşur ve kaynak ile akaç arasında iletken bir yol ortaya çıkar. Geçit biası olmadığında akaç alanının da bulunmaması önemli bir özelliktir. Akaç akımını sağlamak için artı biasiama gereklidir. Bu biaslamaya, «artırmalı çalışma biçimi» adı ve-rilir.Öğenin yapımı sırasında bir n kanalı yerleştirilebilir. Böylece, geçit bias olmadan da akaç akımı geçebilir ve bu akımı sıfıra düşürmek için eksi biasiama gerekir. Arakesit-geçit transistörlerindekine benzeyen bu özellik, «boşaltıcı çalışma biçimi» diye adlandırılır. Artırmalı tipte kaynak ile akaç arasında iletken tabaka bulunmaz.

Birbirinden bağımsız iki geçidi bulunan yalıtılmış geçit transistörleri kolayca üretilir. Özellikleri, tetrot ve pentot valflarınkine benzeyen bu transistörler, alıcılardaki radyo frekansı yükselticilerinde ve karıştırıcılarında kullanılır.

kaynak 4
7.cilt / s.2187-2192