Transistörlerde Yükseltme İşlemini Gerçekleştirilmesi

Transistörler yapısı gereği, akım yükseltme özelliğine sahiptir.

Uygun, bir devre dizaynıyla gerilim ve güç yükseltmesi de yapar.

Tabi bu işlemlerde de asıl olan akımdır. Bu nedenle, önce akımın nasıl yükseltildiğinin bilinmesi gerekir

Transistör yükseltme işlemi nasıl yapılmaktadır?
Örnek olarak şekil 4.9 'da görüldüğü gibi bir NPN tipi transistör alınmıştır. Transis törün çalışabilmesi için elektrotlarına, şu gerilimler uygulnıyor:

Emiter: (-)gerilim,
Beyz: (+)gerilim,
Collectore: (+)gerilim.



emiter ucu giriş ve çıkış devrelerinde ortak olduğu için, bu yükselteç "Emiteri ortak bağlantılı yükselteç" olarak taımlanır. En çok kullanılan yükselteç şeklidir.

Transistörün bu şekilde çıkışında bir yük direnci bulunmadan çalıştırılmasına kısa devrede çalışma denmektedir.

Yükseltme İşleminin Sağlanması

Transistör içerisinde emiterden beyz ve collectöre doğru bir elektron akışı vardır..

Elektronların küçük bir kısmı da VBE kaynağının oluşturduğu giriş devresi üzerinden, büyük bir kısmıda VCE kaynağının oluşturduğu çıkış devresi üzerinden devresini tamamlar...
Giriş ve çıkışta dolaşan elektronların miktarı, trans. büyüklüğüne bağlı olduğu gibi, VBE ve VCE kaynak gerilimlerinin büyüklüğüede bağlıdır.
Emiterdeki elektronları harekete geçirmek için "Silisyum" transistörde en az 0.6V, "Germanyum" transistörde ise 0.2V olması gerekir.
Elektroları çekebilmesi için VCE gerilimi VBE 'ye göre oldukça büyük seçilir.
Giriş devresinden dolaşan elektronlar "IB" beyz akımını, çıkış devresinden dolaşan elektronlarda "IC" collectör akımını oluşturur.
Buradaki IB ve IC akımları DC akımlardır... Eğer girişe AC gerilim uygulanırsa, ve IC 'de AC olarak değişir.
IB ve IC akımları devrelerini tamamlarken emiter elektrodu üzerinde birleştiğinden Ie akımı, IB ve IC 'nin toplamıdır

Herzaman geçerli kural: IE = IB + IC

Sonuçta:
IB akımı giriş akımı, IC akımı da çıkış akımı olarak değerlendirilirse, IB gibi küçük değerli bir akımdan, IC gibi büyük değerli bir akıma ulaşılmaktadır
Bu olay "Transistörün akım yükselteci olarak çalıştığını göstermektedir."

Emiteri ortak bağlantıda akım kazancı formülü: β = IC/IB 'dir Beta
IB ve Ic akımları değişse de, β (Beta) akım kazancı sabit kalmaktadır.
Akım kazancı nasıl oluyorda sabit kalıyor

VBE gerilimi büyütüldüğünde; iki aşamalı şu gelişmeler olmaktadır:

Emiter - Beyz diyodu daha büyük bir gerilim ile polarılmış olduğundan, daha çok elektron harekete geçer. Bu elektronların, Beyz girişi üzerinden devre tamamlayan miktarı da artacağından IB akımı büyür.
Diğer taraftan, büyük hareketlilik kazanan emiter elektronları, mevcut olan VCE çekme kuvveti etkisiyle beyz 'i daha çok sayıda geçerek collectore ulaşır. Böylece daha büyük IC akımı oluşur.
IB ve IC deki artış aynı oranda olmaktadır.
Dolayısıyla da, β=IC/IB değeri sabit kalmaktadır.

VBE küçültüldüğünde de IB ve IC aynı oranda küçüldüğünden, β (Beta) yine sabit kalır.
Görüldüğü gibi, gerek IB, gerekse de IC akımının büyüyüp küçülmesinde yalnızca VBE giriş gerilimi etkin olmaktadır...

VCE besleme kaynağının akım kazancına etkisi nedir?
VCE gerilimi büyütüldüğünde, devreden akan elektron miktarında, diğer bir deyimle IC akımında, önemli bir artış olmamaktadır.

Nedeni;
VCE gerilimi, esas olarak, VBE geriliminin emiterde hareketlendirdiği elektronları çekmektedir. Emiterde ne kadar çok elektron hareketlenmişse, VCE 'de o kadar çok elekrtron çekmektedir. Bunlara collectordeki belirli sayıdaki elektronlarda eklenmektedir. Ancak, collectorde daha az katkı maddesi kullanıldığından açığa çıkan elektron sayısı da daha azdır. Bunlarda IC akımını fazla etkileyememektedir.

VCE 'nin büyütülmesi, çekilen elektron sayısını çok az artırabilmektedir.

Ancak, VCE 'nin, transistör kataloğunda verilen değeri de geçmemesi gerekir.

VCE 'nin belirli bir değeri geçmesi halinde, ters polarmalı durumunda olan, Beyz-collector diyodu delineceğinden, transistör yanar.

Transistörün, IC, VCE ve RCE İle İlgili Tanımı:
Bu tanımlama, IC, VCE ve RCE arasındaki bağıntıyı açıklayan, diğer bir deyimle, transistörün yükseltici sırrını ortaya koyan bir tanımlamadır.

Transistör, iki elektrodu arasındaki direnci, üçüncü elektroduna uygulanan gerilim ile değiştirilebilen üç elektrotlu bir devre elemanıdır.

Şöyleki;
Ohm kanununa göre, çıkış devresinde şu bağıntı yazılabilecektir:

VCE=IC*RCE

VCE belirli bir değer de sabit tutulduğu halde, VBE ve dolayısıyla da IB değişince IC 'de değiştiğinden, yukarıdaki bağıntıya göre, RCE direnci de değişir.

Burada:
Transistörün iki elektrodu arasındaki direnç: RCE 'dir.
Üçüncü elektroda uygulanan gerilim ise: VBE 'dir.

Teorik hesaplamalarda: IC maksimum değerine ulaşınca, RCE=0 olduğu kabul edilir. RCE=0 olunca, VCE 'de "0" olur.

Benzer durum giriş direncinde de olmaktadır:
Diyot karakteristik eğrisinden de bilindiği gibi, VBE 'nin biraz büyütülmesi halinda IB akımı çok çabuk büyümektedir.

Buradan şu sonuç çıkmaktadır:
VBE giriş gerilimi büyütülünce; RBE giriş direnci küçülür.

Özet olarak: Giriş gerilimi büyüdükçe, hem giriş direnci hem de çıkış direnci küçülür.