Mosfet 35342f

T.C. MİLLİ EĞİTİM BAKANLIĞI

BİLİŞİM TEKNOLOJİLERİ

TRANSİSTÖR VE FET 523EO0075

Ankara, 2011



Bu modül, mesleki ve teknik eğitim okul/kurumlarında uygulanan Çerçeve Öğretim Programlarında yer alan yeterlikleri kazandırmaya yönelik olarak öğrencilere rehberlik etmek amacıyla hazırlanmış bireysel öğrenme materyalidir.



Millî Eğitim Bakanlığınca ücretsiz olarak verilmiştir.



PARA İLE SATILMAZ.

İÇİNDEKİLER AÇIKLAMALAR ....................................................................................................................ii GİRİŞ ....................................................................................................................................... 1 ÖĞRENME FAALİYETİ–1 .................................................................................................... 3 1. TRANSİSTÖR ..................................................................................................................... 3 1.1. Transistör Çeşitleri........................................................................................................ 3 1.2. Transistörün Yapısı ve Çalışması ................................................................................. 4 1.3. Transistörün Polarmalandırılması ( Kutuplanması) ...................................................... 8 1.4. Akım, Gerilim Yönü ve IB Akımı Hesaplama............................................................... 9 1.5. Transistör Sağlamlık Kontrolü.................................................................................... 11 1.5.1. Transistörlerin Analog AVOmetre ile Sağlamlık Kontrolü................................. 11 1.5.2. Transistörlerin Dijital AVOmetre ile Sağlamlık Kontrolü .................................. 12 1.6. Transistörün Anahtarlama Elemanı Olarak Kullanılması ........................................... 14 1.7. Transistörün Yükselteç Olarak Kullanılması .............................................................. 15 1.8. Katolog Bilgilerini Okuma.......................................................................................... 18 UYGULAMA FAALİYETİ .............................................................................................. 20 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME .................................................................................... 22 ÖĞRENME FAALİYETİ–2 .................................................................................................. 23 2. FET..................................................................................................................................... 23 2.1. FET Çeşitleri............................................................................................................... 23 2.2. JFET Yapısı ve Çalışması ........................................................................................... 24 2.3. JFET’in BJT’ye Göre Üstünlükleri............................................................................. 26 2.4. JFET’in Karakteristikleri ............................................................................................ 27 2.5. FET ve MOSFET Ölçme ............................................................................................ 29 2.6. JFET Parametreleri ve Formülleri............................................................................... 29 2.7. JFET Polarmalandırılması (Kutuplanması)................................................................. 31 2.7.1. Sabit Polarma Devresi ......................................................................................... 31 2.7.2 Self Polarma Devresi ............................................................................................ 31 2.7.3. Gerilim Bölücülü Polarma................................................................................... 32 2.8. JFET’li Yükselteç Devreleri ....................................................................................... 33 2.9. Mosfet’lerin Yapısı, Çalışması ve Karakteristikleri.................................................... 33 2.9.1 Azaltan Tip MOSFET (D-MOSFET) Yapısı........................................................ 34 2.9.2 Azaltan Tip MOSFET (D-MOSFET) Çalışması ve Karakteristiği....................... 35 2.9.3 Çoğaltan Tip MOSFET (D-MOSFET) Yapısı...................................................... 35 2.9.4. Çoğaltan Tip MOSFET (D-MOSFET) Çalışması ve Karakteristiği.................... 36 2.9.5. MOSFET Parametreleri ....................................................................................... 37 UYGULAMA FAALİYETİ .............................................................................................. 38 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME .................................................................................... 40 MODÜL DEĞERLENDİRME .............................................................................................. 41 CEVAP ANAHTARLARI ..................................................................................................... 43 KAYNAKÇA ......................................................................................................................... 44

i

AÇIKLAMALAR AÇIKLAMALAR KOD

523EO0075

ALAN

Bilişim Teknolojileri

DAL/MESLEK

Bilgisayar Teknik Servisi

MODÜLÜN ADI

Transistör ve FET

MODÜLÜN TANIMI

Transistör ve FET uygulamalarının anlatıldığı öğrenme materyalidir.

SÜRE

40 / 32

ÖN KOŞUL

Kaydediciler modülünü tamamlamış olmak

YETERLİK

Transistörler ile çalışma yapmak

MODÜLÜN AMACI

Genel Amaç Bu modül ile gerekli ortam sağlandığında, transistör ve fet uygulamalarını gerçekleştirebileceksiniz. Amaçlar

 Transistör uygulamalarını gerçekleştirebileceksiniz.  FET uygulamalarını gerçekleştirebileceksiniz. EĞİTİM ÖĞRETİM ORTAMLARI VE DONANIMLARI

DC güç kaynağı, Transistör, FET, elektronik malzemeler, malzeme çantası Her faaliyet sonrasında o faaliyetle ilgili değerlendirme soruları ile kendi kendinizi değerlendireceksiniz.

ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME

Öğretmen modül sonunda size ölçme aracı (uygulama, soru-cevap)uygulayarak modül uygulamaları ile kazandığınız bilgi ve becerileri ölçerek değerlendirecektir.

ii

GİRİŞ GİRİŞ Sevgili Öğrenci, Günümüzde, elektrik elektronik teknolojisi baş döndürücü bir şekilde gelişmiş ve hayatımızın her alanına hükmetmeyi başarmıştır. Bugün farkında olmadan yaşamımızın bir parçası haline gelen pek çok sistemin arka planında kusursuz çalışan elektronik devreler bulunmaktadır. Bu devreleri tanımak, devrelerde kullanılan malzemelerin yapısını, çalışmasını öğrenmek elektronikle uğraşan herkes için önemlidir. Bu devrelerin genelinde kullanılan elamanlardan en önemlilerinden ikisi de transistör ve FET’tir. Hemen hemen elektronik devrelerinin hepsinde bu elamanları görmek mümkündür. Bu elamanlar olmasa bile bu elamanlardan meydan gelmiş entegre devre elamanlarını görebiliriz. Bu yüzden bu elamanların yapısının, çalışmasının ve kullanım yerlerinin öğrenilmesi elektronikle ilgilenen öğrenciler için çok önemlidir. Bu modülde konular çok fazla detaya inmeden verilmiş ancak şekillerle desteklenerek görsel bir zenginlik kazandırılmıştır. Konular işlenirken verilen devrelerin uygulamaya yönelik olmasına dikkat edilmiştir. Bu modül iki bölümden oluşmaktadır. Birinci bölümde transistörün yapısı, çalışması ve kullanım alanları incelenirken ikinci bölümde; FET’in yapısı, çalışması ve kullanım alanları incelenmiştir. Bu modülün elektronik ile ilgilenen tüm öğrencilere faydalı olacağı inancındayım.

1

2

ÖĞRENME FAALİYETİ–1 ÖĞRENME FAALİYETİ–1 AMAÇ Bu faaliyette verilen bilgiler doğrultusunda transistörlerin genel yapısı ve temel özelliklerini tanıyıp, ürün bilgi sayfasındaki özellikler doğrultusunda devreye uygun transistörü seçerek transistör uygulamalarını gerçekleştirebileceksiniz.

ARAŞTIRMA Transistörün nerelerde kullanıldığını araştırınız. Bunun için çevrenizde bulunan elektronik üzerine çalışan iş yerlerinden ve internetten faydalanabilirsiniz.

1. TRANSİSTÖR 1.1. Transistör Çeşitleri İki P tipi madde arasına N tipi madde veya iki N tipi madde arsına P tipi madde konularak elde edilen elektronik devre elamanına transistör denir. Transistörler, kullanma amaçlarına göre üç çeşittir. 

Anahtarlama devre transistor leri



Osilatör devre transistor leri



Amplifikatör devre transistor leri

Transistörlerde yarı iletken maddelerin bir araya getirilmesinde çeşitli metotlar kullanılır. Bu metotlara göre yapılan transistörler üç çeşittir. 

Nokta temaslı transistorler



Yüzey temaslı transistorler



Alaşım veya yayılma metodu ile yapılan transistörler

Genelde elektronik devrelerde kullandığımız transistörler yüzey temaslı transistörlerdir. Bu yüzden bundan sonraki konularımızda bu transistörler üzerinde duracağız. Bu transistörler P ve N maddelerinin sıralanmasına göre iki tipte yapılır. Bunlar; 

PNP transistorler



NPN transistorler

3

1.2. Transistörün Yapısı ve Çalışması Transistör imalatında kullanılan yarı iletkenler, birbirlerine yüzey birleşimli olarak üretilmektedir. Bu nedenle “Bipolar Jonksiyon Transistör” olarak adlandırılır. Transistörün temel yapısı şekil 1.1’de gösterilmiştir.

Şekil 1.1: Transistörün temel yapısı

BJT transistörler katkılandırılmış P ve N tipi malzeme kullanılarak üretilir. Transistörler NPN ve PNP olmak üzere iki temel yapıda üretilir. NPN transistörde 2 adet N tipi yarı iletken madde arasına 1 adet P tipi yarı iletken madde konur. PNP tipi transistörde ise, 2 adet P tipi yarı iletken madde arasına 1 adet N tipi yarı iletken madde konur. Dolayısıyla transistör 3 adet katmana veya terminale sahiptir. Transistörün her bir terminaline işlevlerinden ötürü; Emiter (Emiter), Beyz (Base) ve Kolektör (Collector) adları verilir. Bu terminaller; genelde E, B ve C harfleri ile sembolize edilirler.

Şekil 1.2: NPN tipi transistör fiziksel yapısı, şematik sembolü ve diyot eş değer devresi

Şekil 1.3: PNP tipi transistör fiziksel yapısı, şematik sembolü ve diyot eşdeğer devresi

4

Transistörler genellikle çalışma bölgelerine göre sınıflandırılarak incelenebilir. Transistörün çalışma bölgeleri; kesim, doyum ve aktif bölge olarak adlandırılır. Transistör; kesim ve doyum bölgelerinde bir anahtar işlevi görür. Özellikle sayısal sistemlerin tasarımında transistörün bu özelliğinden yararlanılır ve anahtar olarak kullanılır. Transistörün çok yaygın olarak kullanılan bir diğer özelliği ise yükselteç olarak kullanılmasıdır. Yükselteç olarak kullanılacak bir transistör aktif bölgede çalıştırılır. Yükselteç olarak çalıştırılacak bir transistörün PN jonksiyonları uygun şekilde polarmalandırılmalıdır. Şekil 1.4’te NPN ve PNP tipi transistörlerin yükselteç olarak çalıştırılması için gerekli polarma gerilimleri ve bu gerilimlerin polariteleri verilmiştir. NPN tipi bir transistörde; beyz-emiter jonksiyonu doğru yönde, beyz-kolektör jonksiyonu ise ters yönde polarmalanır. Her iki transistorün de çalışma ilkeleri aynıdır. Sadece polarma gerilimi ve akımlarının yönleri terstir. Bu nedenle bu bölüm boyunca NPN tipi bir transistörün çalışmasını analiz edeceğiz.

Şekil 1.4: NPN ve PNP transistörlerin kutuplandırılması (polarmalandırılması)

Transistörün yükselteç olarak çalışması şekil 1.5’te verilen bağlantılar dikkate alınarak anlatılacaktır. NPN tipi bir transistörde beyz terminaline, emitere göre daha pozitif bir gerilim uygulandığında doğru polarma yapılmıştır. Bu polarma etkisiyle geçiş bölgesi daralmaktadır. Bu durumda P tipi maddedeki (beyz) çoğunluk akım taşıyıcıları, N tipi maddeye (emiter) geçmektedir. Emiter-beyz polarmasını iptal edip, beyz-kolektör arasına ters polarma uygulayalım. Bu durumda çoğunluk akım taşıyıcıları sıfırlanacaktır. Çünkü geçiş bölgesinin kalınlığı artacaktır. (Diyodun ters polarmadaki davranışını hatırlayınız). Azınlık akım taşıyıcıları, beyz-kolektör jonksiyonundan VCB kaynağına doğru akacaktır. Özet olarak yükselteç olarak çalıştırılacak bir transistörde; Beyz-emiter jonksiyonları doğru, beyz-kolektör jonksiyonları ise ters polarmaya tabi tutulur diyebiliriz. Bu durum şekil-1.5’te ayrıntılı olarak verilmiştir.

Şekil 1.5: NPN tipi transistör jonksiyonlarının doğru ve ters polarmadaki davranışları

5

Transistörün nasıl çalıştığını anlamak amacıyla yukarıda iki kademede anlatılan olayları birleştirelim. Şekil 1.6’da NPN tipi bir transistöre polarma gerilimleri birlikte uygulanmıştır. Transistörde oluşan çoğunluk ve azınlık akım taşıyıcıları ise şekil üzerinde gösterilmiştir. Transistörün hangi jonksiyonlarına doğru, hangilerine ters polarma uygulandığını şekil üzerindeki geçiş bölgelerinin kalınlığına bakarak anlayabilirsiniz.

Şekil 1.6: NPN tipi transistörde çoğunluk ve azınlık akım taşıyıcılarının akışı

Doğru yönde polarmalanan beyz-emiter jonksiyonu, çok sayıda çoğunluk taşıyıcısının P tipi malzemeye (beyze) ulaşmasını sağlar. Beyz bölgesinde toplanan taşıyıcılar nereye gidecektir. IB akımına katkıda mı bulunacaklardır yoksa N tipi malzemeye mi geçeceklerdir. Beyz bölgesinin (P tipi malzeme) iletkenliği düşüktür ve çok incedir. Bu nedenle; az sayıda taşıyıcı yüksek dirence sahip bu yolu izleyerek beyz ucuna ulaşacaktır. Dolayısıyla beyz akımı, emiter ve kolektör akımlarına kıyasla çok küçüktür. Şekil 1.6’da gösterildiği gibi çoğunluk taşıyıcılarının çok büyük bir bölümü, ters polarmalı kolektör-beyz jonksiyonu üzerinden difüzyon yoluyla emiter ucuna bağlı N tipi malzemeye geçecektir. Çoğunluk taşıyıcılarının ters polarmalı jonksiyon üzerinden kolaylıkla geçmelerinin nedeni, N-tipi maddede (emiterde) bulunan oyuklardır. Bu durumda akım miktarı artacaktır. Sonuç kısaca özetlenecek olursa; emiterden enjekte edilen elektronların küçük bir miktarı ile beyz akımı oluşmaktadır. Elektronların geri kalan büyük bir kısmı ile kolektör akımı oluşmaktadır. Buradan hareketle; emiterden enjekte edilen elektronların miktarı, beyz ve kolektöre doğru akan elektronların toplamı kadar olduğu söylenebilir. Transistör akımları arasındaki ilişki aşağıdaki gibi tanımlanabilir. IE= IC+IB Kısaca, kolektör akımının miktarı beyz akımının miktarı ile doğru orantılıdır ve kolektöre uygulanan gerilimden bağımsızdır. Çünkü kolektör ancak beyzin toplayabildiği taşıyıcıları alabilmektedir. Emiterden gelen taşıyıcıların yaklaşık %99’u kolektöre geçerken geriye kalan çok küçük bir kısmı beyze akar. Bir transistörün çalışması için gerekli şartları kısaca özetleyelim. 

Transistörün çalışabilmesi için; beyz-emiter jonksiyonu doğru yönde, beyzkolektör jonksiyonu ise ters yönde polarmalandırılmalıdır. Bu çalışma biçimine transistörün aktif bölgede çalışması denir.

6



Beyz akımı olmadan, emiter-kolektör jonksiyonlarından akım akmaz. Transistör kesimdedir. Farklı bir ifadeyle; beyz akımı küçük olmasına rağmen transistörün çalışması için çok önemlidir.



PN jonksiyonlarının karakteristikleri transistörün çalışmasını belirler. Örneğin; transistör, VBE olarak tanımlanan beyz-emiter jonksiyonuna doğru yönde bir başlangıç gerilimi uygulanmasına gereksinim duyar. Bu gerilimin değeri silisyum transistörlerde 0.7V, um transistörlerde ise 0.3V civarındadır.

Transistörde Çalışma Bölgeleri Transistörlerde başlıca 3 çalışma bölgesi vardır. Bu bölgeler; aktif bölge, kesim (cutoff) bölgesi ve doyum (saturation) bölgesi olarak adlandırılır. Transistörün çalışma bölgeleri şekil 1.7’de transistörün çıkış karakteristiği üzerinde gösterilmiştir. Bu bölgeleri kısaca inceleyelim.

Şekil 1.7: Transistörlerde çalışma bölgeleri

Aktif Bölge: Transistörün aktif bölgesi; beyz akımının sıfırdan büyük (IB>0) ve kolektör-emiter geriliminin 0V’dan büyük (VCE>0V) olduğu bölgedir. Transistörün aktif bölgede çalışabilmesi için beyz-emiter jonksiyonu doğru, kolektör-beyz jonksiyonu ise ters yönde polarmalanır. Bu bölgede transistörün çıkış akımı öncelikle beyz akımına, küçük bir miktarda VCE gerilimine bağımlıdır. Transistörün aktif bölgede nasıl çalıştığı, transistörün çalışması bölümünde ayrıntılı olarak incelenmişti. Doğrusal yükselteç tasarımı ve uygulamalarında transistör genellikle bu bölgede çalıştırılır. Kesim Bölgesi: Transistörün kesim bölgesinde nasıl çalıştığı şekil 1.8.a yardımıyla açıklanacaktır. Şekilde görüldüğü gibi transistörün beyz akımı IB=0 olduğunda, beyzemiter gerilimi de VBE=0V olacağı için devrede kolektör akımı (IC) oluşmayacaktır. Bu durumda transistör kesimdedir. Kolektör-emiter jonksiyonları çok yüksek bir direnç değeri gösterir ve akım akmasına izin vermez. Transistörün kolektör-emiter gerilimi VCE, besleme gerilimi VCC değerine eşit olur. Kolektörden sadece IC0 ile belirtilen çok küçük bir akım akar. Bu akıma “sızıntı akımı” denir. Sızıntı akımı pek çok uygulamada ihmal edilebilir.

7

a) Transistörün kesim bölgesinde çalışması

b) Transistörün doyum bölgesinde çalışması

Şekil 1.8: Transistörün kesim ve doyum bölgesinde çalışması

Doyum Bölgesi: Transistörün doyum (saturation) bölgesinde çalışma şekil 1.8.b yardımıyla açıklanacaktır. Transistöre uygulanan beyz akımı artırıldığında kolektör akımı da artacaktır. Bu işlemin sonucunda transistörün VCE gerilimi azalacaktır. Çünkü IC akımının artması ile RC yük direnci üzerindeki gerilim düşümü artacaktır. Kolektör-emiter gerilimi doyum değerine ulaştığında (VCE(DOY)) beyz-emiter jonksiyonu doğru yönde polarmalanacaktır. Sonuçta IB değeri daha fazla yükselse bile IC akımı daha fazla artmayacaktır. Doyum bölgesinde çalışan bir transistörün kolektör-emiter gerilimi VCE yaklaşık 0V civarındadır. Bu değer genellikle VCE(DOY)=0V olarak ifade edilir.

1.3. Transistörün Polarmalandırılması ( Kutuplanması) Transistörün çalışmasını sağlayacak şekilde, emiter, beyz ve kolektörünün belirli değerdeki ve işaretteki (±), DC gerilim ile beslenmesine transistörün polarmalandırılması (kutuplandırılması) denir. Transistörlerin çalışması için gerekli ilk şart, DC polarma gerilimlerinin uygun şekilde bağlanmasıdır. Şekil 1.9’da NPN ve PNP tipi transistörler için gerekli polarma bağlantıları verilmiştir. Transistörün beyz-emiter jonksiyonuna VBB kaynağı ile doğru polarma uygulanmıştır. Beyz-kolektör jonksiyonuna ise VCC kaynağı ile ters polarma uygulanmıştır.

Şekil 1.9: NPN ve PNP transistörlerin polarmalandırılması

8

1.4. Akım, Gerilim Yönü ve IB Akımı Hesaplama Bir transistör devresinde akım ve gerilimler arasında belirli ilişkiler vardır. Transistörün her bir terminalinde ve terminalleri arasında oluşan gerilim ve akımlar birbirinden bağımsız değildir. NPN transistörün her bir jonksiyonundan geçen akımlar ve jonksiyonlar arasında oluşan gerilimler ve yönleri şekil 1.10 üzerinde gösterilmiş ve adlandırılmıştır. IB : Beyz akımı (dc) IE : Emiter akımı (dc) IC : Kolektör akımı (dc) VBE : Beyz-emiter gerilimi (dc) VCB : Kolektör-beyz gerilimi (dc) VCE : Kolektör-emiter gerilimi (dc)

Şekil 1.10: Transistörde akım ve gerilimler

Transistörün beyz-emiter jonksiyonu VBB gerilim kaynağı ile doğru yönde polarmalanmıştır. Beyz-kolektör jonksiyonu ise VCC gerilim kaynağı ile ters yönde polarmalanmıştır. Beyz-emiter jonksiyonu doğru yönde polarmalandığında tıpkı ileri yönde polarmalanmış bir diyot gibi davranır ve üzerinde yaklaşık olarak 0.7V (silisyum) gerilim düşümü oluşur. VBE= 0.7 Volt Devrede I.Göz için Kirsoff Gerilimler Kanununa göre denklem yazılırsa;

VBB  I B  RB  VBE olur. Buradan IB akımı çekilirse;

VBB  V BE  I B  RB

IB 

VBB V BE RB

9

Örnek 1.1:

Yukarıda verilen devrede IB akımını bulunuz. Çözüm:

IB 

VBB V BE RB

IB 

5  0 .7 10

IB 

4 .3 IB= 430 µA 10

Örnek 1.2: Yukarıda görülen devrede VBB= 9V, IB=1mA ise RB direncinin değerini bulunuz. (VBE=0,7 V alınız.) Çözüm:

VBB  VBE IB 9  0,7 RB  1 8,3 RB  RB=8,3KΩ 1 RB 

10

1.5. Transistör Sağlamlık Kontrolü 1.5.1. Transistörlerin Analog AVOmetre ile Sağlamlık Kontrolü

Resim 1.1: Analog AVOmetre

Analog ölçü aleti direnç (X1) kademesine alınır. Problardan biri herhangi bir ayakta sabit tutulurken, diğer prob ayrı ayrı boştaki diğer iki ayağa değdirilir. Sağlam bir transistörde prob bir uçta sabit iken diğer prob her iki ayağa değdirildiğinde ölçü aleti değer göstermelidir. Değer okunmuyorsa sabit ucu tespit etmek amacıyla, ölçüm ayakları değiştirilerek işlemler tekrarlanır. Değer gösterdiği andaki sabit uç beyz, yüksek değer okunduğundaki ayak emiter ve düşük değer görülen ayak ise kolektördür. Değer okunduğunda beyzdeki uç artı ise transistör PNP, eksi ise NPN tipidir. Bunun sebebi analog AVOmetrelerde pil uçları ile çıkış uçları farklı polaritede olmalarıdır. Ayrıca sağlam bir transistörde ölçü aleti probları kolektör emiter arasına değdirildiğinde her iki yönde de değer göstermemesi gerekir.

11

1.5.2. Transistörlerin Dijital AVOmetre ile Sağlamlık Kontrolü

Resim 1.2: Dijital AVOmetre

Dijital ölçü aleti diyot test kademesine alınır. Problardan biri herhangi bir ayakta sabit tutulurken, diğer prob ayrı ayrı boştaki diğer iki ayağa değdirilir. Sağlam bir transistörde prob bir uçta sabit iken diğer prob her iki ayağa değdirildiğinde ölçü aleti değer göstermelidir. Değer okunmuyorsa sabit ucu tespit etmek amacıyla, ölçüm ayakları değiştirilerek işlemler tekrarlanır. Değer gösterdiği andaki sabit uç beyz, yüksek değer okunduğundaki ayak emiter ve düşük değer görülen ayak ise kolektördür. Değer okunduğunda beyzdeki uç artı ise transistör NPN, eksi ise PNP tipidir. Bunun sebebi dijital AVOmetrelerde pil uçları ile çıkış uçları aynı polaritededir. Aynen analog ölçü aletinde olduğu gibi sağlam bir transistörde ölçü aleti probları kolektör emiter arasına değdirildiğinde her iki yönde de değer göstermemesi gerekir.

12

Şekilde görülen transistörün sağlamlık kontrolünü ve uçlarının tespitini dijital multimetre ile yapalım.

Resim 1.3: Transistör sağlamlık kontrolü

Resim 1.3.a. Kırmızı Prob Transistörün “1” nu.lı ucuna siyah ettirildi. Resim 1.3.b. Kırmızı Prob Transistörün “1” nu.lı ucuna siyah ettirildi. Resim 1.3.c. Kırmızı Prob Transistörün “2” nu.lı ucuna siyah ettirildi. Resim 1.3.d. Kırmızı Prob Transistörün “2” nu.lı ucuna siyah ettirildi. Resim 1.3.e. Kırmızı Prob Transistörün “3” nu.lı ucuna siyah ettirildi. Resim 1.3.f. Kırmızı Prob Transistörün “3” nu.lı ucuna siyah ettirildi.

13

prob “2” nu.lı ucuna temas prob “3” nu.lı ucuna temas prob “3” nu.lı ucuna temas prob “1” nu.lı ucuna temas prob “1” nu.lı ucuna temas prob “2” nu.lı ucuna temas

Sonuç: Bu transistörün “1” nu.lı ucuna kırmızı probu sabit şekilde tutup 2 ve 3 nu.lı uçlara siyah probu sırasıyla değdirdiğimizde değer göstermektedir. Bu yüzden 1 nu.lı uç Transistörün beyz ucudur. Beyz ucunda sabit tutulan uç kırmızı prob olduğundan bu transistör NPN tipi transistördür. 1-2 nu.lı uçlar arasında görülen değer, 1-3 nu.lı uçlar arasından görülen değerden daha küçüktür. Bu yüzden 2 nu.lı uç Kolektör, 3 nu.lı uç emiterdir. Resim 1-3 te görüldüğü gibi kolektör emiter (2-3 nu.lı uçlar) arası her iki yönde de açık devre göstermektedir.

1.6. Transistörün Anahtarlama Elemanı Olarak Kullanılması Transistörün bir anahtar olarak nasıl kullanıldığı şekil 1.11’de verilmiştir. Şekil 1.11 a’da görüldüğü gibi transistörün beyz-emiter jonksiyonu ters yönde polarmalanmıştır. Dolayısıyla transistör kesimdedir. Kolektör-emiter arası ideal olarak açık devredir. Transistör bu durumda açık bir anahtar olarak davranır.

a) Transistör kesimde -Anahtar AÇIK

b) Transistör doyumda -Anahtar KAPALI

Şekil 1.11: Transistörün anahtar olarak çalışması

Şekil 1.11. b’de ise transistörün beyz-emiter jonksiyonu doğru yönde polarmalanmıştır. Bu devrede beyz akımı yeterli derecede büyük seçilirse transistör doyum bölgesinde çalışacaktır. Kolektör akımı maksimum olacak ve transistörün kolektör-emiter arası ideal olarak kısa devre olacaktır. Transistör bu durumda kapalı bir anahtar gibi davranır. Transistörlü anahtar uygulaması: Pek çok endüstriyel uygulamada veya sayısal tasarımda devrelerin çıkışından alınan işaretlerin kuvvetlendirilmesi istenir. Örneğin şekil1.12.a’da devre çıkışından alınan bir kare dalga işaretin bir LED’i yakıp söndürmesi için gerekli devre düzeneği verilmiştir. Giriş işareti; 0V olduğunda transistör kesimdedir, LED yanmayacaktır. Giriş işareti +V (Silisyum için 0.7 V dan büyük, um için 0.3V dan büyük olmalıdır) değerine ulaştığında ise transistör iletime geçecek ve LED yanacaktır.

14

a) Transistörün anahtar olarak çalışması

b) Transistörle röle kontrol

Şekil1.12: Transistörün anahtar olarak kullanılması

Şekil 1.12 b’de ise devre çıkışından alınan işaretin kuvvetlendirilerek bir röleyi, dolayısıyla röle kontaklarına bağlı bir yükü kontrol etmesi gösterilmiştir.

1.7. Transistörün Yükselteç Olarak Kullanılması Transistörün en temel uygulama alanlarından biri de yükselteç (amplificator) devresi tasarımıdır. Temel bir yükselteç devresinin işlevi, girişine uygulanan işareti yükselterek (kuvvetlendirerek) çıkışına aktarmasıdır. Transistörlü temel bir yükselteç devresi şekil 1.13’te verilmiştir. Devrede kullanılan DC kaynaklar transistörün aktif bölgede çalışmasını sağlamak içindir. Devre girişine uygulanan AC işaret (VIN) ise yükseltme işlemine tabi tutulacaktır. Transistörlü yükselteç devresinde; devrenin yükselteç olarak çalışabilmesi için DC besleme (polarma) gerilimlerine gereksinim vardır. Dolayısıyla transistörlü yükselteç devreleri genel olarak iki aşamada incelenilir. Bu aşamalar; 

Transistörlü yükselteç devrelerinin DC analizi



Transistörlü yükselteç devrelerinin AC analizi

Şekil 1.13: Transistörlü yükselteç devresi

15

DC Analiz İyi bir yükselteç tasarımı için transistörün özelliklerine uygun DC polarma akım ve gerilimleri seçilmelidir. Dolayısıyla yükselteç tasarımında yapılması gereken ilk adım transistörlü yükselteç devresinin DC analizidir. Analiz işleminde transistörün çalışma bölgesi belirlenir. Bu bölge için uygun akım ve gerilimler hesaplanır. Sonuçta; transistörlü yükselteç devresi AC çalışmaya hazır hale getirilir. AC Analiz Transistörlü yükselteç tasarımında ikinci basamak, tasarlanan veya tasarlanacak yükselteç devresinin AC analizidir. Yükselteç devresinin AC analizi yapılırken eş değer devrelerden yararlanılır. Şekil 1.14.a’da transistörlü temel bir yükselteç devresi verilmiştir. Aynı devrenin AC eş değer devresi ise şekil 1.14. b’de görülmektedir.

a) Transistörlü yükselteç devresi

b) Transistörlü yükselteç devresinin AC eş değeri

Şekil 1.14: Transistörlü temel yükselteç devresi ve AC eş değeri

Transistörlü bir yükselteç devresinin AC eş değer devresi çizilirken, DC kaynaklar kısa devre yapılır. Yükselteç devresi doğal olarak girişinden uygulanan AC işareti yükselterek çıkışına aktaracaktır. Dolayısıyla bir kazanç söz konusudur. Yükseltecin temel amacı da bu kazancı sağlamaktır. Bir yükselteç devresi; girişinden uygulanan işaretin genliğini, akımını veya gücünü yükseltebilir. Dolayısıyla bir akım, gerilim veya güç kazancı söz konusudur. Yükselteçlerde kazanç ifadesi A ile sembolize edilir. Gerilim kazancı için AV, Akım kazancı için AI ve güç kazancı için AP sembolleri kullanılır. Örneğin şekil 1.14’te görülen yükselteç devresinin gerilim kazancı AV;

AV 

VO Vg

16

Beta (ß) ve Alfa (α) kazançları β akım kazancı, ortak emiter bağlantıda akım kazancı olarak da adlandırılır. Bir transistör için β akım kazancı, kolektör akımının beyz akımına oranıyla belirlenir. β=

IC IB

β akım kazancı bir transistör için tipik olarak 20-200 arasında olabilir. Bununla birlikte β değeri 1000 civarında olan özel tip transistorler de vardır. β akım kazancı kimi kaynaklarda veya üretici kataloglarında hFE olarak da tanımlanır. β = hFE Kolektör akımını yukarıdaki eşitlikten; IC= β.IB olarak tanımlayabiliriz. Transistörde emiter akımı; IE=IC+IB idi. Bu ifadeyi yeniden düzenlersek; IE= β.IB+IB IE= IB(1+ β) değeri elde edilir. Ortak beyzli bağlantıda akım kazancı olarak bilinen α değeri; kolektör akımının emiter akımına oranı olarak tanımlanır. α=

IC IB

Emiter akımının kolektör akımından biraz daha büyük olduğu belirtilmişti. Dolayısıyla transistörlerde α akım kazancı 1’den küçüktür. α akım kazancının tipik değeri 0.95-0.99 arasındadır. Emiter akımı; IE=IC+IB değerine eşitti. Bu eşitlikte eşitliğin her iki tarafı IC’ye bölünürse;

α DC=IC/IE ve βDC=IC/IB olduğundan, yukarıdaki formüle yerleştirilirse;

değeri elde edilir. Buradan her iki akım kazancı arasındaki ilişki;

olarak belirlenir. Bir transistörde α akım kazancı değeri yaklaşık olarak sabit kabul edilir. Ancak α akım kazancı değerinde çok küçük bir değişimin, β akım kazancı değerinde çok büyük miktarlarda değişime neden olacağı yukarıdaki formülden görülmektedir.

17

Örnek : Bir transistörün β akım kazancı değeri 200’dür. Beyz akımının 75µA olması durumunda, kolektör akımı, emiter akımı ve α akım kazancı değerlerini bulunuz. Çözüm:

IC= 200. (75µA) IC= 150mA IE=IC+IB=(1+ β)IB

IE= (1+200)75µA IE= 150,75mA

1.8. Katolog Bilgilerini Okuma Uluslararası bir çok firma, transistör üretimi yapar ve kullanıcının tüketimine sunar. Transistör üretimi farklı ihtiyaçlar için binlerce tip ve modelde yapılır. Üretilen her bir transistör farklı özellikler içerebilir. Farklı amaçlar için farklı tiplerde üretilen her bir transistör; üreticiler tarafından birtakım uluslararası standartlara uygun olarak kodlanırlar. Transistörler; bu kodlarla anılır. Üretilen her bir transistörün çeşitli karakteristikleri üretici firma tarafından kullanıcıya sunulur. 1.8.1. Uluslararası Standart Kodlama Transistörlerin kodlanmasında birtakım harf ve rakamlar kullanılmaktadır. Örneğin AC187, BF245, 2N3055, 2SC2345, MPSA13 vb. gibi birçok transistör sayabiliriz. Kodlamada kullanılan bu harf ve rakamlar rastgele değil, uluslararası standartlara göredir ve anlamlıdır. Günümüzde kabul edilen ve kullanılan başlıca 4 tip standart kodlama vardır. Birçok üretici firma bu kodlamalara uyarak transistör üretimi yapar ve tüketime sunarlar. Yaygın olarak kullanılan standart kodlamalar aşağıda verilmiştir.    

Avrupa Pro-electron Standardı (Pro-electron) Amerikan jedec standardı (EIA-jedec) Japon (JIS) Firma Standartları

1.8.1.1 Avrupa Standardı (Pro-Electron Standardı) Avrupa ülkelerinde bulunan transistör üreticilerinin genellikle kullandıkları bir kodlama türüdür. Bu kodlama türünde üreticiler transistörleri; AC187, AD147, BC237, BU240, BDX245 ve benzeri şekilde kodlarlar. Kodlamada genel kural, önce iki veya üç harf sonra rakamlar gelir. Kullanılan her bir harf anlamlıdır ve anlamları aşağıda ayrıntılı olarak açıklanmıştır. İlk Harf: Avrupa (Pro Electron) standardına göre kodlanmada kullanılan ilk harf, transistörün yapım malzemesini belirtmektedir. umdan yapılan transistörlerde kodlama A harfi ile başlar. Örneğin AC121, AD161, AF254 vb. kodlanan transistörler umdan yapılmıştır. Silisyumdan yapılan transistörlerde ise kodlama B harfi ile başlar. Örneğin; BC121, BD161, BF254 vb. kodlanan transistörler silisyumdan yapılmıştır.

18

İkinci Harf: Transistörlerin kodlanmasında kullanılan ikinci harf Avrupa Standardına göre, transistörün kullanım alanlarını belirtir. Örnek kodlamalar aşağıda verilmiştir. AC: Avrupa (Pro Electron) Standardına göre, düşük güçlü alçak frekans transistörüdür. umdan yapılmıştır. AC121, AC187, AC188, AC547 gibi... BC: Avrupa (Pro Electron) Standardına göre, düşük güçlü alçak frekans transistörüdür ve Silisyumdan yapılmıştır. BC107, BC547 gibi... Üçüncü Harf: Avrupa (pro electron) standardında bazı transistörlerin kodlanmasında üçüncü bir harf kullanılır. Üçüncü harf, ilk iki harfte belirtilen özellikler aynı kalmak koşuluyla o transistörün endüstriyel amaçla özel yapıldığını belirtir. Örnek olarak; BCW245, BCX56, BFX47, BFR43, BDY108, BCZ109, BUT11A, BUZ22 vb. gibi 1.8.1.2 Amerikan (Jedec) Standardı Amerikan yapımı transistörler 2N ifadesi ile başlayan kodlar ile isimlendirilmişlerdir. Bu kodlarda: Birinci rakam : Elemanın cinsini gösterir. Birinci harf

: Transistörün yapım malzemesini belirtir.

Son rakamlar : Tipini ve kullanma yerini gösterir. Örneğin 2N3055’teki 2 rakamı transistör olduğunu, N harfi transistörün silisyumdan yapıldığını ve 3055 imalat seri numaralarını belirtir. 1.8.1.3 Japon Standardı Japon yapımı transistörler 2S ifadesi ile başlayan kodlar ile isimlendirilmişlerdir. Bu kodlarda Birinci rakam : Elemanın cinsini gösterir. Birinci harf

: Transistörün yapım malzemesini belirtir.

İkinci harf

: Tipini ve kullanma yerini gösterir.

Örneğin 2SC1384’de 2 rakamı elamanın transistör olduğunu, S harfi transistörün silisyumdan yapıldığını C harfi NPN tipi yüksek frekans transistörü olduğunu ve 1384 imalat seri numaralarını belirtir.

19

UYGULAMA UYGULAMAFAALİYETİ FAALİYETİ Transistörün Anahtar Olarak Kullanılması Devresinin İncelenmesi Amaç: Bu uygulama faaliyetini başarı ile tamamladığınızda, Transistörün anahtar olarak kullanılması devresini kurup çalıştırabileceksiniz. Elektronik simülasyon programları ile devrenin çalışmasını inceleyiniz.

Kullanılacak Araç Gereçler: 1. Breadboard 2. Güç Kaynağı 3. AVO metre 4. Devre şemasında belirtilen elamanlar

Transistörün Anahtar Olarak Kurulup Çalıştırılması

S1

R3 470R

D1 R1

LED-BLUE

10K

Q1

B1 9V

BC237

R2 10K

Şekil 1.15: Transistörün Anahtar Olarak Kullanılması

İşlem Basamakları    

Öneriler

Şekil 1.13’teki devreyi montaj seti üzerine kurunuz. R1 = 10 K, R2 = 10 K ve R3=470Ω olarak seçiniz. Güç kaynağının canlı ucunu R3'ün ve S1 anahtarının ucuna bağlayınız. Devreyi kurmadan önce transistörün ve LED diyodun sağlamlık kontrolünü yapınız.

Güç kaynağının bağlantılarını doğru yaptığınızdan emin olunuz. Gerilim değerini 9V olarak ayarladığından emin olunuz. Sağlamlık kontrolü hakkında bu modülün en başında verilen bilgileri hatırlayınız. Devreye enerji vermeden önce devreni tekrar S1 anahtarına bastığınız zaman kontrol ediniz. LED diyot yanmıyorsa ya devreyi yanlış kurmuşsunuz ya da devrede açık devre vardır. Devreyi tekrar kontrol ediniz.

20

 



Güç kaynağını aç devreye enerji uygula, devreyi Besleme geriliminin doğru çalıştır. ayarlandığından ve kısa devre olmadığından emin olunuz. Devrenin çalışmasını takip ediniz. Devrede ısınan parça olup olmadığını kontrol ediniz. S1 anahtarına bastığınız zaman LED’in yanması gerekir. Ölçüm tablosunda gerçekleştiriniz.

Anahtarın Durumu S1 Açık S1 Kapalı

belirtilen

C-Ş (Volt)

ölçümleri Bunun için kullanınız.

B-Ş (Volt)

IB

multimetre

IC

Tablo 1.1. Sonuç değerlerini kaydedin ve yorumlayın

KONTROL LİSTESİ Değerlendirme Ölçütleri Araştırma faaliyetleri yaptınız mı? Devre elemanları doğru olarak seçtiniz mi? Gerekli cihazlar temin ettiniz mi? Elamanların sağlamlık kontrollerini yaptınız mı? Devre montajı şemaya uygun ve düzenli yaptınız mı? Cihazlar uygun değerlere ayarladınız mı? Devre öngörülen şekilde çalıştınız mı? Ölçme işlemleri doğru olarak yaptınız mı? Sonuç tablosu eksiksiz doldurdunuz mu? Tablo 1.2. Kontrol listesi

21

Evet

Hayır

ÖLÇME ÖLÇMEVE VEDEĞERLENDİRME DEĞERLENDİRME A- OBJEKTİF TESTLER (ÖLÇME SORULARI) 1.

Aşağıdakilerden hangisi kullanım amaçlarına göre transistör çeşitlerine girmez? A) Anahtarlama devre transistörleri B) Osilatör devre transistörleri C) Amplifikatör devre transistörleri D) Yüzey temaslı transistörler

2.

Aşağıdakilerden hangisi transistör terminallerine verilen isimlerden biri değildir? A) Emiter B) Anot C) Beyz D) Kolektör

3.

Transistörün aktif bölgede çalışma şartı aşağıdakilerden hangisidir? A) Beyz-Kolektör arası ters, beyz-emiter arası doğru, B) Beyz-Kolektör arası doğru, beyz-emiter arası doğru, C) Beyz-Kolektör arası doğru, beyz-emiter arası ters, D) Beyz-Kolektör arası ters, beyz-emiter arası ters polarmalandırılmalıdır.

4.

Transistör sağlamlık kontrolüne göre aşağıdakilerden hangisi yanlıştır? A) Doğru yönde beyz emiter arası değer gösterir. B) Doğru yönde beyz-kolektör arası değer gösterir. C) Kolektör-emiter arası bir yönde değer gösterir diğer yönde değer göstermez. D) Kolektör-emiter arası her iki yönde de değer göstermez.

5.

Silisyum yarı iletken malzemeden yapılmış bir transistörün iletime geçmesi için gerekli lanan minumum VBE gerilim değeri kaçtır? A) 0,4 Volt B) 0,7 Volt C) 0,9 Volt D) 1 Volt

6.

Aşağıdakilerden hangisi transistör çalışma bölgelerinden değildir? A) Pasif B) Aktif C) Kesim D) Doyum

7.

Transistörün yükselteç olarak kullanıldığı bir devre için aşağıdakilerden hangisi söylenemez? A) Devrenin amacı gerilim kazancı sağlamaktır. B) Transistör aktif bölgede çalışmaktadır. C) Transistör doyum bölgesinde çalışmaktadır. D) Devrenin kazancı AV 

VO formülü ile hesaplanır. Vg

DEĞERLENDİRME Cevaplarınızı cevap anahtarı ile karşılaştırınız. Doğru cevap sayınızı belirleyerek kendinizi değerlendiriniz. Yanlış cevap verdiğiniz ya da cevap verirken tereddüt yaşadığınız sorularla ilgili konuları faaliyete geri dönerek tekrar inceleyiniz Tüm sorulara doğru cevap verdiyseniz diğer faaliyete geçiniz.

22

ÖĞRENME FAALİYETİ–2 ÖĞRENME FAALİYETİ–2 AMAÇ Bu faaliyette verilen bilgiler doğrultusunda FET’lerin genel yapısını ve temel özelliklerini tanıyacak, devreye uygun FET’i seçerek FET uygulamalarını gerçekleştirebileceksiniz

ARAŞTIRMA Transistör varken neden FET gibi bir elamana ihtiyaç duyulmuştur? Araştırınız.

2. FET 2.1. FET Çeşitleri Alan Etkili Transistör (Field Effect Ttransistor), 3 uçlu bir grup yarı iletken devre elemanının genel adıdır. Bu gruptaki transistörler kendi aralarında birtakım kategorilere ayrılır ve isimlendirilir. Şekil 2.1’de alan etkili transistör çeşitleri görülmektedir.

Şekil 2.1: Alan ekili tansistörlerin (FET) çeşitleri

Alan etkili transistör; Jonksiyon FET (JFET) veya metal oksitli yarı iletken JFET (MOSFET) olarak yapılır ve isimlendirilir. Her iki tip transistörün de n kanallı ve p kanallı olmak üzere iki tipte üretimi yapılır. N kanallı JFET'lerde iletim elektronlarla, P kanallı JFET’lerde ise oyuklarla sağlanır. FET'lerin yapımı basit ve ekonomik olduğundan dolayı oldukça çok kullanım alanı bulmuştur. JFET’lerin bipolar transistörlere göre önemli farklılıkları vardır. Bu konu daha sonra ayrıntılı anlatılacaktır.

23

2.2. JFET Yapısı ve Çalışması JFET'ler; N kanallı ve P kanallı olmak üzere iki tipte üretilir. JFET'in fiziksel yapısı ve elektriksel sembolü şekil 2.2’de gösterilmiştir. JFET üç uca sahiptir. Uçlarına işlevlerinden ötürü; Geyt (Gate), Sörs (Source), Dreyn (Drain) isimleri verilmiştir. JFET sembolünde, gate ucunda bulunan okun yönü kanal tipini ifade eder. Ok yönü içeri doğru ise N kanal JFET, ok yönü dışarıya doğru ise P kanal JFET olduğu anlaşılır. Bu durum şekil 2.2.a ve b’de gösterilmiştir.

Şekil 2.2: N kanallı ve P kanallı JFET'in yapısı ve sembolü

N kanallı JFET ile P kanallı JFET’in çalışma prensibi aynıdır. Tek fark akım yönleri ile polarma gerilimlerinin ters olmasıdır. Bu yüzden biz burada sadece N kanallı FET’in çalışma prensibini inceleyeceğiz. JFET'e polarma gerilimleri uygulandığında meydana gelen akım ve gerilimler şekil 2.3 üzerinde gösterilmiştir. Drain-source arasına uygulanan besleme gerilimi, drain ucu ile şase arasına bağlanır. Bu gerilim, drain devresindeki besleme gerilimi olarak tanımlanır ve VDD ile sembolize edilir. VDD gerilimi, n kanal içerisindeki elektronların hareket etmesini sağlar. Bu elektronlar, source'den drain'e oradan da VDD kaynağının pozitif kutbuna gider. VDD kaynağının içinden source’e geri döner. Source ve drain üzerinden geçen bu akıma “drain akımı” denir ve “ID” ile sembolize edilir.

24

Şekil 2.3: JFET'in çalışması

JFET’in gate terminali kontrol ucudur. JFET’in iletkenliğini kontrol eder. Önce gate terminali kullanmadan JFET’in çalışmasını analiz edelim. Bu amaçla şekil 2.4’ten yararlanacağız. Şekil 2.4’te verilen devrede, VGG gerilimi 0V (şase) yapılırsa ve VDD besleme kaynağı da 0V’dan başlayarak yükseltilirse kanal içerisinden geçen akım miktarı da artar. Ancak n tipi kanalın jonksiyon direnci maksimum akım değerini sınırlar. VDD daha fazla artırıldığında JFET’de bir ters polarma bölgesi oluşur. Bu polarma bölgesine, azalma bölgesi (deplation) denir. Azalma bölgesi, kanal akımının n maddesinin dar bir kesidi içinden geçmesini gerektirir. Bu durum kanal direncinin artmasına sebep olur. Dolayısı ile ID akımında artık bir azalma söz konusudur.

Şekil 2.4: JFET'in çalışması

25

VDD kaynağının daha fazla artırılması sonucu kanalın tamamen daraldığı (kanal direncinin maksimuma yükseldiği) bir duruma erişilir. Bu değerden sonra daha fazla akım akışı meydana gelmez. Kısaca kanal akımında artış artık mümkün olmaz. Çünkü kanal kapanma moduna girmiş ve drain akımı doyuma ulaşmıştır. Bu durum şekil 2.4.b’de gösterilmiştir. Sonuçta, kanal direncinden dolayı drain-source arasında bir gerilim düşümü meydana gelir. Bu gerilim, VDS gerilimi olarak adlandırılır. Görüldüğü gibi, VDD artarken drain ve source uçlarında VDS gerilim düşümü meydana gelir. Bu gerilim düşümüne ise ID akımı sebep olur. Şekil 2.5'te görüldüğü gibi VP noktasında, VDS artarken ID sabit bir değerde kalır. ID maksimum değerine ulaşmıştır. IDmax değerine ise IDSS denir. IDSS kanalın doyum akımıdır. Bu anda yani IDSS akımı, VP değerine ulaştığında gate-source arası gerilim de sıfırdır (VGS=0V). IDSS değeri, elemanın yapısına göre belli bir değerde bulunur. Bu değer imalatçılar tarafından verilir veya ölçülebilir.

Şekil 2.5: Kanal akımının neden olduğu daralmanın grafiği

2.3. JFET’in BJT’ye Göre Üstünlükleri Avantajları:  JFET'in giriş empedansı çok yüksektir. (BJT’de 2 KΩ iken FET’lerde yaklaşık 100 M Ω) 

Anahtar olarak kullanıldığında, sapma gerilimi yoktur.



JFET'in gürültü seviyesi bipolar transistörlere nazaran azdır. Bu nedenle FET, alçak ve yüksek frekanslarda kullanılabilir. JFET, iyi bir sinyal kırpıcı olarak çalışır.



JFET'in sıcaklık kararlılığı daha iyidir. Sıcaklık değişimlerinden pek etkilenmez.



JFET'in radyasyon etkisi yoktur ve radyasyondan az etkilenir.



BJT’lere göre daha küçüktür. Bu nedenle entegrelerde daha fazla kullanılır.

Dezavantajı:  JFET'in BJT’ye göre sakıncası; bant genişliklerinin dar olması ve çabuk hasar görebilmesidir.

26

2.4. JFET’in Karakteristikleri JFET'lerde; gate ucu, kanal bölgesini (azalma bölgesi) kontrol etmek için kullanılır. Örneğin; n kanallı bir JFET'te, gate ile source arasına uygulanan negatif polariteli bir gerilim, gerilim azalma bölgesini büyültür. Bu durum, kanal akımının daha düşük değerlerinde kanalın kapanmasına sebep olur. Eğer; VGS gerilimi artırılırsa (n kanal için daha negatif yapılırsa) kanalın azalma bölgesi daha da büyür. Neticede drain akımı şekil 2.6.a ve b'de gösterildiği gibi daha düşük akım seviyelerinde doyuma ulaşır. Şekil 2.6. a ve b'de n ve p kanal JFET'ler için VDS-ID grafiği çizilmiştir. Karakteristikte sabit VGS geriliminin çeşitli değerlerinde ID ve VDS değerleri gösterilmiştir. Örnek eğriler; VGS=0V, -1V ve -2V için çizilmiştir.

Şekil 2.6: N ve P kanallı JFET'in drain karakteristikleri

Sonuç olarak, n kanal bir JFET’de gate-source arasına uygulanan ters polarma büyürken, kanal akımı azalır. Gate-source arasına uygulanan ters polarma gerilimi yeterli büyüklüğe ulaşırsa kanal tamamen kapanabilir ve ID akımı sıfıra düşebilir. Kanalın tamamen kapanıp akım geçirmemesine neden olan ters gerilim değerine “gate-source daralma gerilimi (pinch-off)” adı verilir: Bu değer “VP” ile ifade edilir. Yukarıdaki şekiller ve grafik iyi incelendiğinde VDS'nin küçük değeri için, ID akımının lineer olarak arttığı görülür (şekil 2.6). VDS gerilimi artarken, kanalın daraldığı görülür. FET'in bir diğer önemli karakteristiği ise, “Transfer Karakteristiği” olarak adlandırılır. Transfer karakteristiği eğrisi; sabit bir drain-source (VDS) geriliminde, gatesource (VGS) geriliminin fonksiyonu olarak elde edilen drain akımının (ID) eğrisini gösterir. Transfer karakteristiği şekil 2.7.a ve b'de gösterildiği gibi elemanın iki önemli parametresi olan VP ve IDSS değerlerini verir. Transfer karakteristiği eğrisi matematiksel olarak;

I D  I DSS  (1 

VGS 2 ) VP

eşitliği ile ifade edilir. Bu eşitlik veya bu eşitlikten çizilen transfer karakteristiği VP ve IDSS değerlerine bağlıdır ve JFET'in çalışmasını oldukça iyi tanımlar. VP değeri, n kanallı JFET’ler için negatif, p kanallı FET’ler için pozitif bir değerdir. Transfer karakteristiği eşitliği ile, şekil 2.7'deki transfer karakteristiği karşılaştırılırsa; VGS=0 olduğunda, eşitliğin ID=IDSS durumunu sağladığı ve eğrinin dikey eksen ID'yi, IDSS değerinde kestiği görülür.

27

Diğer taraftan ID=0 için, eşitlik VGS=VP durumunu sağlar. IDSS ve VP değerleri imalatçı kataloglarında verilir. Bu değerlerden yararlanılarak transfer karakteristiği çizilebilir. Transfer karakteristiği eğrisinden ve değerlerden faydalanarak ID değerleri de hesaplanabilir.

Şekil 2.7: N ve P kanallı JFET'in transfer karakteristikleri

JFET'in çalışması grafiksel olarak şekil 2.8’deki drain çıkış karakteristiği yardımı ile görülebilir. IDSS değeri, VGS=0 durumunda elde edilen akım seviyelerinin meydana getirdiği eğriden okunur. VP değeri ise açık bir şekilde görülmez. Ancak VP değeri en alttaki VGS eğrisinin değerinden biraz daha büyüktür. Karakteristikteki kesik çizgi, doyum akımının aktığı noktalardan geçmektedir. Buna göre, kesik çizgi VDS=VP-VGS durumunu göstermektedir. Bu çizgi genellikle drain karakteristiğinin bir parçası değildir, ama eğrinin yatay eksene (VDS) değdiği noktanın değerini verir.

Şekil 2.8: JFET'in drain karakteristiği

Karakteristikten görüldüğü gibi aktif bölgede ID akımı sabittir. Ancak belli bir VDS değerinden sonra JFET bozulur, drain akımının artışı JFET tarafından artık sınırlanamaz. Ancak JFET devresine bir harici eleman bağlanarak JFET korunur. JFET'in bozulma gerilimi değeri BVGDS olarak işaretlenmiştir. BVGDS değeri, küçük gate-source polarma gerilimleri için daha büyüktür. Üretici firmalar tek bir VGS değeri için genellikle 0V, BVGDS değerini kataloglarında belirtir. JFET’in drain karakteristiğinde kesik çizgi ile belirtilen bölge ile, bozulma eğrileri arasında kalan bölge JFET için aktif çalışma bölgesidir. JFET'ler sinyal yükseltmek amacı ile kullanıldıklarında aktif bölgede çalıştırılır. Aktif bölgede çalışma ise büyük ölçüde dc polarma gerilimleri ile sağlanır. JFET'ler sayısal devrelerde ve anahtarlama devrelerinde de çok sık kullanılır. Bu tip çalışmada JFET’lerin Kesim veya doyum bölgelerinde çalışmalarından faydalanılır ve bu bölgelerde çalıştırılır.

28

2.5. FET ve MOSFET Ölçme FET’lerde transistörün aksine gate ucu boşta iken drain (D)-source(S) arasından akım geçer. Hem FET ve azaltan tip MOSFET’in çalışma prensibi ve ölçümleri aynıdır. Gate ucu boşta iken D-S arası iletkendir. Yani normal transistör gibi ölçülürken C-E arası kısa devre olmuş gibidir. Azaltan tip MOSFET’in D-S arası direnci FET’in D-S arası direncinden büyüktür. Çoğaltan tip MOSFET’in gate ucu boşta iken D-S arasından akım geçmez, yalıtkandır. Ölçümü normal transistör gibidir.

N kanal N kanal P kanal P kanal FET ve Azaltan MOSFET Çoğaltan tip MOSFET FET ve Azaltan MOSFET Çoğaltan tip MOSFET Tablo 2.1: FET ve MOSFET sağlamlık kontrolü sonuçları

Tablodaki değerler yaklaşık değerlerdir. Ölçülecek malzemenin tipine ve karakteristik özelliklerine göre değişiklik gösterebilir.

2.6. JFET Parametreleri ve Formülleri JFET’e uygulanan voltajların değiştirilmesiyle, JFET’in gösterdiği davranışa Parametre denir. Üretici firmalar elamanı tanımlamak ve farklı elamanlar arasında seçim yapabilmek için gerekli olan bilgileri kataloglarda verirler. JFET parametreleri şunlardır. 

Drain-Source doyma akımı (IDSS): Gate-Source yapıldığında drain-source arasından akan akımdır.



Gate-Source kapama gerilimi (VP): Drain-Source kanalının kapandığı gerilim değeridir.



Gate-Source kırılma gerilimi (BVGDS):Bu parametre belirli bir akımda drainsource kısa devre iken ölçülür. Uygulamada bu değerin üzerine çıkılması halinde elaman hasar görebilir.



Geçiş İletkenliği (gm): Drain akım değişimine göre gate voltaj değişimine denir. Geçirgenlik, direncin tersi olduğu için birimi (MHO) veya Siemens 'tir.

29

eklemi

kısa devre

JFET transfer karakteristristiğinde iki önemli nokta IDSS ve VP değerleridir. Herhangi bir noktadaki ID akımının değeri şu şekilde bulunur.

I D  I DSS  (1 

VGS 2 ) VP

Geçirgenlik VDS sabit iken drain akım değişiminin gate-source arası voltaj değişimine oranıdır. Şu formülle hesaplanır. gm=∆ID / ∆VGS

gm=

2  I DSS VP

ID I DSS

Örnek 2.1: IDSS=7,5 mA, VP= 4 V olan p-kanallı JFET elamanının drain akımını VGS=2 Volt için bulunuz. Çözüm:

I D  I DSS  (1 

VGS 2 ) VP

2 4

ID=7,5 mA (1- ) 2 ID=7,5mA.(0,5)2 ID=7,5.0,25 ID=1,875 mA Örnek 2.2: Drain akımının akmadığı kritik gerilim değeri VP=-6 Volt olan n-kanallı JFET elamanında VGS=1,5 V anında drain akımı 6,75 mA olarak ölçülmektedir. Drainsource doyum akımının değerini bulunuz. Çözüm:

I D  I DSS  (1 

VGS 2 ) VP

6,75 mA= IDSS(1-

1,5 2 ) 6

6,75mA=0,5625. IDSS IDSS=12 mA

30

2.7. JFET Polarmalandırılması (Kutuplanması) Belli bir drain akımı ve drain-source gerilimi etrafında JFET'in çalışabilmesi için çoğunlukla polarmalandırılması gerekir. Eleman bir yükselteç olarak çalıştırılacaksa aktif bölgede çalışacak şekilde polarma gerilim ve akımları seçilir. JFET polarmalarında birçok polarma tipi kullanılabilir. Biz bu bölümde çok kullanılan polarma çeşitlerini inceleyeceğiz.

2.7.1. Sabit Polarma Devresi Sabit polarmalı bir JFET yükselteç devresi şekil 2.6’da verilmiştir. Devreyi incelediğimizde polarmanın iki adet dc besleme kaynağından sağlandığı görülmektedir. Gerçekte uygulamalarda tek bir dc besleme kaynağı kullanılır. Fakat konunun daha iyi anlaşılabilmesi için bu devrede çift besleme kaynağı kullanılmıştır. Aşağıdaki şekilde sabit polarmalı yükselteç devresi görülmektedir.

Şekil 2.9: Sabit polarmalı JFET'li yükselteç devresi

2.7.2 Self Polarma Devresi Pratik uygulamada JFET'li yükselteçler genellikle tek bir dc besleme kaynağı ile polarmalandırılır. Böyle bir polarma devresi şekil 2.10' da gösterilmiştir. Bu devrede gatesource polarma gerilimi elde etmek için bir self polarma direnci RS kullanılmıştır. RS direnci uçlarında ID x RS gerilim düşümü nedeniyle pozitif bir VS gerilimi meydana gelir. Gate veya RG gate direncinden dc akımı geçmediğinden gate gerilimi sıfır volttur. Gate gerilimi sıfır volt olduğundan, gate (0V) ile source (+VS) arasında ölçülen net gerilim negatif gerilimdir. (Bu gerilim, referans noktası source alındığında negatif değerde ölçülür.) Ölçülen bu negatif gerilim gate-source arası polarma gerilimi VGS’dir. Gate-source arası polarma bağlantısı; VGS=0 - ID . RD=ID . RS olduğu devreden görülmektedir. Bu bağıntı transfer karakteristiği üzerinde gösterilir. Bunun için iki ID değeri seçilir. JFET kesimde iken, ID=0 olur. JFET iletimde iken ID; ID=

VDD RS  R D 31

Aşağıdaki şekilde self polarmalı JFET devresi görülmektedir.

2N5459

Şekil 2.10: Self polarmalı JFET devresi

2.7.3. Gerilim Bölücülü Polarma JFET için kullanılan diğer bir dc polarma devresi şekil 2.11’de verilmiştir. Bu polarma şekli, gerilim bölücülü gate polarma olarak bilinir. Bu polarma tipinde, polarma gerilimi ve akımının belirlenmesi diğer polarma devrelerindeki gibidir. Sadece gate geriliminin 0 volttan farklı bir değerde tutulmasında durum değişir.

2N5459

Şekil 2.11: Gerilim bölücülü gate polarması

32

2.8. JFET’li Yükselteç Devreleri FET yüksek giriş empedansı nedeniyle özellikle önyükselteç (preamplifikatör) devrelerinde yaygın olarak kullanılır. Şekil 2.12’de FET’li temel yükselteç devresi görülmektedir.

2N5459

Şekil 2.12: FET’li temel yükselteç devresi

Bu devrede C1 kondansatörü, giriş sinyalini gate ucuna aktaran kuplaj kondansatörüdür. C2 kondansatörü RS direncini AC sinyaller bakımından by- yapan (yan geçit) kondansatördür. Yani AC sinyaller RS üzerinden değil C2 üzerinden geçer ve böylece RS uçlarında AC gerilim düşümü olmaz. C3 kondansatörü de FET’in çıkış sinyalini bir sonraki kata iletir.

2.9. Mosfet’lerin Yapısı, Çalışması ve Karakteristikleri Alan etkili transistörlerin bazı tiplerinde gate terminali kanaldan izole edilmiş (yalıtılmış) biçimde yapılır. Bu tür alan etkili transistörlere, metal oksitli yarı iletken FET (Metal-Oxide Semiconductor FET) veya kısaca “MOSFET” denir. MOSFET'ler; ya azaltan tip MOSFET (Deplation-MOSFET) ya da çoğaltan tip MOSFET (Enhancment-MOSFET) olarak imal edilir. Azaltan tip Mosfet’lere kısaca DMOSFET, çoğaltan tip Mosfet’lere ise E-MOSFET denilmektedir. Her iki tip MOSFET’inde; P kanal ve N kanal olmak iki tipi vardır. N kanallı D-MOSFET ve EMOSFET'in temel yapıları şekil 2.13'te verilmiştir. MOSFET’lerde tıpkı JFET’ler gibi 3 uçlu aktif devre elamanları grubundandır. Uçlarına işlevlerinden ötürü; Gate (Gate), Dreyn (Drain) ve Sörs (Source) isimleri verilmektedir. Şekil 2.13’te verilen temel yapıda Sabstreyt (Subsrate) terminali, dördüncü uç gibi görünse de genellikle source’e bağlanır veya şase potansiyelinde tutulur. D-MOSFET'in yapısında kanal fiziksel olarak yapılmış haldedir. DMOSFET’in, drain-source uçlarına bir dc gerilim kaynağı bağlandığında drain ile source arasında bir akım meydana gelir. E-MOSFET' in yapısında ise, imalat sırasında şekillendirilmiş veya oluşturulmuş bir kanal yoktur. E-MOSFET'in; drain-source uçlarına gerilim uygulandığında akım meydana gelebilmesi için, şarj taşıyıcılarının kanalı oluşturması gerekir. Bunun için de gate ucuna gerilim uygulanması gereklidir.

33

Şekil 2.13: N kanal azaltan (E-MOSFET) ve çoğaltan tip (D-MOSFET) MOSFET'lerin yapıları

2.9.1 Azaltan Tip MOSFET (D-MOSFET) Yapısı D-MOSFET’lerin, n-kanal ve p-kanal olmak üzere başlıca iki tipde üretimi yapılır. Şekil 2.14 a'da n-kanal D-MOSFET'in yapısı ve şematik sembolü görülmektedir. Şekil 2.14 b’de ise p-kanal D-MOSFET’in yapısı ve şematik sembolü görülmektedir. N kanallı DMOSFET, p tipi gövde (substrate-sabstreyt) üzerine yerleştirilmiştir. N tipi yarı iletken maddeden yapılan source ve drain bölgelerine, source ve drain terminalleri bir metalle (alimünyum) bağlanmışlardır. Ayrıca source ve drain bölgeleri içten N tipi kanal bölgesiyle birbirine bağlanır. N kanalın üstünde bulunan ve kanal ile gate arasındaki izolasyonu sağlayan ince silikon dioksit (SiO2) tabakasının üzerine ince bir metal tabaka konur. Bu bileşim DMOSFET'i oluşturur. Şematik sembol’de elemanın gate, source ve drain uçları gösterilir. Sabsreyt ucu ise çoğunlukla source’e bağlı olarak gösterilir. Şematik gösterimde elemanın kanal tipi sabstreyt ucundaki okun yönü ile belirtilir. Şekil 2.14’te görüldüğü gibi ok yönü elemanın içine doğru ise n-kanal D-MOSFET, ok yönü dışarı doğru ise p-kanal DMOSFET tanımlanır.

Şekil 2.14 a ve b: N kanal ve P kanal DE-MOSFET'in yapısı ve sembolü

34

2.9.2 Azaltan Tip MOSFET (D-MOSFET) Çalışması ve Karakteristiği N-kanallı D-MOSFET'in gate-source arasına negatif bir gerilim (VGS) uygulanırsa elektronlar kanal bölgesinin ortasına doğru itilir ve kanalda daralma olur. Yeterli büyüklükte gate-source gerilimi kanalı tamamen daraltarak kapatır. Diğer taraftan; pozitif gate-source geriliminin uygulanması halinde, p tipi taşıyıcılar itildiklerinden kanal büyüklüğünde bir artış olur. Bu durum daha çok şarj taşıyıcısının oluşumuna izin verdiğinden daha büyük bir kanal akımı meydana gelir. N kanallı D-MOSFET'in transfer ve drain karakteristikleri ise şekil 2.15'te görülmektedir. Karakteristik eğriler; elemanın gerek pozitif, gerekse negatif gate-source geriliminde çalışmasını göstermektedir. Negatif VGS değerleri, daraltma gerilimine (pinch-off) kadar drain akımını azaltır. Bu gerilimden sonra drain akımı hiç akmaz. N kanallı D-MOSFET'in transfer karakteristiği, negatif gate-source gerilimleri için JFET karakteristiği ile aynıdır ve pozitif VGS değerleri için de bu özellik korunur. Negatif ve pozitif her iki VGS değerinde de gate kanaldan izole edildiğinden MOSFET, VGS'nin her iki polarite durumunda çalıştırılabilir. Söz konusu iki polarite durumun da da gate akımı meydana gelmektedir.

Şekil 2.15 a ve b: N Kanal D-MOSFET'in transfer ve V-I karakteristikleri

P ve N kanallı D-MOSFET'ler çalışma esası bakımından birbirinin benzeridir. Ancak P kanallı D-MOSFET’te polarma kaynaklarının yönü terstir. Akım taşıyıcıları oyuklardır. Gate-source gerilimi negatif olduğunda drain akımı artarken, pozitif olduğunda azalır. Bu nedenle daralma gerilimi VP pozitif değerlidir.

2.9.3 Çoğaltan Tip MOSFET (D-MOSFET) Yapısı Çoğaltan tip MOSFET’in (E-MOSFET) temel yapısı ve şematik sembolü şekil 2.16'da verilmiştir. E-MOSFET’ler, n-kanallı ve p-kanallı olmak üzere iki tipte üretilir. Şekildeki yapıdan da görüldüğü gibi E-MOSFET’in temel yapısında fiziksel olarak oluşturulmuş bir kanal yoktur. Kısaca E-MOSFET, drain ile source arasında fiziksel bir kanala sahip değildir. E-MOSFET'in şematik sembolünde drain ile source arası kesik çizgilerle gösterilir. Bu durum başlangıçta E-MOSFET’de kanal olmadığını belirtmek içindir. Şematik sembolde sabsreyt ucundaki ok’un yönü E-MOSFET’in kanal tipini belirtir. Ok yönü içeri doğru ise, N tipi kanalı ok yönü dışarı doğru ise P tipi kanalı gösterir. E-MOSFET’lerde kanal tipi ile sabsreyt’te kullanılan yarı iletken malzemelerin tipleri terstir.

35

Şekil 2.16 a ve b: N kanallı ve P kanallı E-MOSFET'in yapısı ve sembolü

2.9.4. Çoğaltan Tip MOSFET (D-MOSFET) Çalışması ve Karakteristiği E-MOSFET’lerde kanal, gate terminaline uygulanan harici bir besleme ile oluşturulur. Gate-source uçları arasına pozitif bir gerilimin uygulanması, gate altında sabstreyt bölgesinde bulunan oyukları (boşlukları) iter ve orada bir azalma (deplasyon) bölgesi yaratır. Gate gerilimi yeterince pozitif değere çıkarıldığında; elektronlar, pozitif gerilim tarafından bu azalma bölgesine çekilir. Böylece, drain ile source arasındaki bu bölge N kanalı gibi hareket eder. Pozitif gate gerilimiyle oluşturulan ve şekillendirilen N kanallı E-MOSFET'in transfer ve V-I karakteristiği şekil 2.17'de gösterilmiştir.

Şekil 2.17: N kanallı E-MOSFET'in V-I karakteristikleri

Elemanın transfer karakteristiğinden de görüldüğü gibi, gate-source gerilimi eşik (threshold) başlangıç değeri VT'yi aşıncaya kadar drain akım hiç akmaz. Bu eşik gerilimi değerinin üzerindeki pozitif gerilimlerde, artan değerli bir drain akımı meydana gelir. Bu akımın transfer karakteristiği de,

I D  k  (VGS  VT ) 2 eşitliği yardımıyla tanımlanabilir. Eşitlik yukarıdaki formülde yalnız VGS>VT şartı için geçerlidir. Eşitlikte k sabitesi tipik olarak 0.3 mA/V2değerinde olup elemanın yapısına bağlı

36

olan bir özelliktir. VGS=0 volt durumunda drain akımı akmadığı için E- MOSFET'lerde IDS değerinden söz edilebilir. E-MOSFET'lerin çalışma sahası; D-MOSFET'lerden daha sınırlı olmasına rağmen, E-MOSFET’ler, büyük-ölçekli entegre devreler için çok kullanışlıdır. Çünkü E-MOSFET’ler basit yapılı ve küçük boyutlu elemanlardır. E-MOSFET'in şematik sembolünde drain ile source arası kesik çizgilerle gösterilir. Bu çoğaltan tip elemanda başlangıçta kanalın olmayışını belirtmek içindir. Bundan başka sabstreyt ucundaki ok P tipi sabstreyti ve N kanalı gösterir. P kanallı E-MOSFET’in sabstreyti, N tipi yarı iletkenden yapılır. P-kanallı EMOSFET'in çalışma prensibi N kanallı gibidir. Ancak, P kanallı da polarma kaynaklarının yönü terstir. Akım taşıyıcıları oyuklardır. Negatif değerli eşik gerilimi aşılıncaya kadar drain akımı yoktur. Daha büyük değerli negatif gate gerilimlerinde artan bir drain akımı vardır. Artıran tipi mosfetlerin gate uçlarına uygulanan gerilime bağlı olarak açılıp kapanan bir anahtar gibi davranma özelliğinden yararlanılarak CMOS tipi entegreler üretilmiştir. Yani CMOS tipi dijital entegrelerin içinde bol miktarda mosfet vardır.

2.9.5. MOSFET Parametreleri JFET parametrelerinde anlatılan, drain source doyma akımı (IDSS), gate-source kapama gerilimi (VP), geçiş iletkenliği (gm) parametreleri MOSFET’lerde de geçerlidir. Drain akımını veren formüller;

I D  I DSS  (1 

VGS 2 ) VP

I D  K  (VGS  VT ) 2 dir.

ve

MOSFET’lerde geçiş iletkenliği;

gm  2  k  (V GS  VT )

bağlantısı ile bulunabilir.

Örnek 2.3: Çoğalan tip MOSFET’te VGS=5 V, VT= 3V olduğuna göre drain akımını bulunuz. (k=0,3 mA/V2) Çözüm:

I D  K  (VGS  VT ) 2

I D  0,3  (5  3) 2 V ID=0,3mA/V2.4V ID=1,2 mA

37

UYGULAMA UYGULAMAFAALİYETİ FAALİYETİ MOSFET’in Zamanlayıcı Olarak Kullanılması Devresinin İncelenmesi Amaç: Bu uygulama faaliyetini başarı ile tamamladığınızda, MOSFET’in zamanlayıcı olarak kullanılması devresini kurup çalıştırabileceksiniz. Elektronik simülasyon programları ile devrenin çalışmasını inceleyiniz.

Kullanılacak Araç Gereçler: 1. Breadboard 2. Güç Kaynağı 3. AVO metre 4. Devre şemasında belirtilen elamanlar

MOSFET’in Zamanlayıcı Devresi Olarak Kurulup Çalıştırılması D1 LED-BLUE

S1 R3 470

B1

3

9V

Q1 2N7000

2

1

C1

R1 47K

100uF

R2 1M

Şekil 2.18: Transistörün anahtar olarak kullanılması

İşlem Basamakları    

Öneriler

Şekil 2.18’deki devreyi montaj seti üzerine kurunuz. R1 = 47 K, R2 = 1MΩ ve R3=470Ω olarak seçiniz. Güç kaynağının canlı ucunu LED’in ve S1 anahtarının ucuna bağlayınız. Devreyi kurmadan önce LED diyodun sağlamlık kontrolünü yapınız. MOSFET’in bacak bağlantısını tespit ediniz.

38

Güç kaynağının bağlantılarını doğru yaptığınızdan emin olunuz. Gerilim değerini 9V olarak ayarladığından emin olunuz. Bacak bağlantısının tespiti için kataloglardan faydalanınız.



 



Devreyi kontrol ederek devreye enerji veriniz.

S1 anahtarına bastığınız zaman LED diyot yanmıyorsa ya devreyi yanlış kurmuşsunuzdur ya da devrede açık devre vardır. Devreyi tekrar kontrol ediniz. Güç kaynağını açınız devreye enerji uygulayınız, Besleme geriliminin doğru S1 anahtarına basınız ve devreyi çalıştırınız. ayarlandığından ve kısa devre olmadığından emin olunuz. Devrenin çalışmasını takip ediniz. S1 anahtarını Devrede ısınan parça olup açınız, LED diyodun ne kadar süre sonunda olmadığını kontrol ediniz. S1 söndüğünü takip ediniz. anahtarına bastığınız zaman LED’in yanması gerekir. Devrenin zaman sabitesini hesaplayınız. R1 ve R2 T=R x C formülünü kullanınız. dirençlerini değiştirerek LED’in yanma süresinde ne gibi değişiklik olduğunu gözlemleyiniz.

KONTROL LİSTESİ Değerlendirme Ölçütleri Araştırma faaliyetleri yaptınız mı? Devre elemanları doğru olarak seçtiniz mi? Gerekli cihazlar temin ettiniz mi? Elamanların sağlamlık kontrolleri yaptınız mı? Devre montajı şemaya uygun ve düzenli yaptınız mı? Cihazlar uygun değerlere ayarladınız mı? Devre öngörülen şekilde çalıştırdınız mı? Ölçme işlemleri doğru olarak yaptınız mı? Sonuç tablosu eksiksiz doldurdunuz mu? Tablo 2.1. Kontrol listesi

39

Evet

Hayır

ÖLÇME ÖLÇMEVE VEDEĞERLENDİRME DEĞERLENDİRME 1.

Aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır? A) JFET'in giriş empedansı çok yüksektir B) JFET’ler anahtar olarak kullanıldığında, sapma gerilimi yoktur. C) JFET'in gürültü seviyesi bipolar transistörlere nazaran azdır. D) JFET’lerin bant genişlikleri BJT’lere göre daha büyüktür.

2.

Bir FET’te maksimum drain akımı hangi durumda geçer? A) VGS gerilimi VP gerilim değerine eşit olduğunda. B) VGS gerilimi VP gerilim değerinin yarı olduğunda C) VGS gerilim değeri 0V olduğunda D) VGS gerilimi - VP gerilim değerine eşit olduğunda.

3.

VDS sabit iken drain akım değişiminin gate-source arası voltaj değişimine oranına ne denir? A) IDSS B) gm C) VGS D) ID

4.

Aşağıdakilerden hangisi JFET parametrelerinden değildir? A) VP B) VGS C) IDSS D) VCE

5.

Aşağıdakilerden hangisi FET Polarlama yöntemlerinden değildir? A) Değişken polarlama B) Sabit polarlama C) Self polarlama D) Gerilim bölücülü polarlama

6-9. soruları doğru yanlış olarak cevaplandırınız. 6.

(

) CMOS tipi dijital entegrelerin içinde bol miktarda mosfet vardır.

7.

(

) FET’ler gerilim ile gerilim kontrolü esasına göre çalışan devre elamanlarıdır.

8.

(

) FET’lerin giriş empedansı yüksek MOSFET’lerin ise düşüktür.

9.

(

) MOSFET’ler Azaltan, Artıran ve Sabit tipi MOSFET olmak üzere 3 çeşittir.

Cevaplarınızı cevap anahtarı ile karşılaştırınız.

DEĞERLENDİRME Cevaplarınızı cevap anahtarı ile karşılaştırınız. Doğru cevap sayınızı belirleyerek kendinizi değerlendiriniz. Yanlış cevap verdiğiniz ya da cevap verirken tereddüt yaşadığınız sorularla ilgili konuları faaliyete geri dönerek tekrar inceleyiniz Tüm sorulara doğru cevap verdiyseniz diğer faaliyete geçiniz.

40

MODÜL DEĞERLENDİRME MODÜL DEĞERLENDİRME 1.

Aşağıdakilerden hangisi kullanım amaçlarına göre transistör çeşitlerine girmez? A) Anahtarlama devre transistörleri B) Osilatör devre transistörleri C) Amplifikatör devre transistörleri D) Yüzey temaslı transistörler

2.

Aşağıdakilerden hangisi transistör terminallerine verilen isimlerden biri değildir? A) Emiter B) Anot C) Beyz D) Kolektör

3.

Transistörün aktif bölgede çalışma şartı aşağıdakilerden hangisidir? A) Beyz-Kolektör arası ters, beyz-emiter arası doğru B) Beyz-Kolektör arası doğru, beyz-emiter arası doğru C) Beyz-Kolektör arası doğru, beyz-emiter arası ters D) Beyz-Kolektör arası ters, beyz-emiter arası ters polarmalandırılmalıdır.

4.

Transistör sağlamlık kontrolüne göre aşağıdakilerden hangisi yanlıştır? A) Doğru yönde beyz emiter arası değer gösterir. B) Doğru yönde beyz-kolektör arası değer gösterir. C) Kolektör-emiter arası bir yönde değer gösterir diğer yönde değer göstermez. D) Kolektör-emiter arası her iki yönde de değer göstermez.

5.

Silisyum yarı iletken malzemeden yapılmış bir transistörün iletime geçmesi için gerekli olanan minumum VBE gerilim değeri kaçtır? A) 0,4 Volt B) 0,7 Volt C) 0,9 Volt D) 1 Volt

6.

Aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır? A) JFET'in giriş empedansı çok yüksektir. B) JFET’ler anahtar olarak kullanıldığında, sapma gerilimi yoktur. C) JFET'in gürültü seviyesi bipolar transistörlere nazaran azdır. D) JFET’lerin bant genişlikleri BJT’lere göre daha büyüktür.

7.

Bir FET’te maksimum drain akımı hangi durumda geçer? A) VGS gerilimi VP gerilim değerine eşit olduğunda B) VGS gerilimi VP gerilim değerinin yarı olduğunda C) VGS gerilim değeri 0V olduğunda D) VGS gerilimi - VP gerilim değerine eşit olduğunda.

41

8.

VDS sabit iken drain akım değişiminin gate-source arası voltaj değişim oranına ne denir? A) IDSS B) gm C) VGS D) ID

9.

Aşağıdakilerden hangisi JFET parametrelerinden değildir? A) VP B) VGS C) IDSS D) VCE

10.

Aşağıdakilerden hangisi FET polarma yöntemlerinden değildir? A) Değişken polarma B) Sabit polarma C) Self polarma D) Gerilim bölücülü polarma

DEĞERLENDİRME Cevaplarınızı cevap anahtarı ile karşılaştırınız. Doğru cevap sayınızı belirleyerek kendinizi değerlendiriniz. Yanlış cevap verdiğiniz ya da cevap verirken tereddüt yaşadığınız sorularla ilgili öğrenme faaliyetine dönerek tekrar inceleyiniz.

42

CEVAP ANAHTARLARI CEVAP ANAHTARLARI ÖĞRENME FAALİYETİ-1CEVAP ANAHTARI D D A C B A C

1 2 3 4 5 6 7

ÖĞRENME FAALİYETİ–2 CEVAP ANAHTARI D C B D A Doğru Doğru Yanlış Yanlış

1 2 3 4 5 6 7 8 9

MODÜL DEĞRLENDİRME CEVAP ANAHTARI D B A C B D D B D A

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Cevaplarınızı cevap anahtarları ile karşılaştırarak kendinizi değerlendiriniz.

43

KAYNAKÇA KAYNAKÇA 

BEREKET Metin, Engin TEKİN, Atölye ve Laboratuvar 2, İzmir 2003.



Peynirci h. refik, Hikmet ÖZATA, Temel Elektronik, İzmir 2001.



YAĞIMLI Mustafa, Feyzi AKAR, Elektronik.



YARCI Kemal, Elektronik 2, Ağustos 2002.



Mersin Üniversitesi Web sitesi www.mersin.edu.tr



silisyum.net Web Sitesi

http://www.silisyum.net/htm/opamp/opamp.htm

44