Frmacil

Dirençler

Direnç Nedir?
Direnç kelimesi, genel anlamda, "bir güce karşı olan direnme" olarak tanımlana bilir Elektrik ve elektronikte direnç, iki ucu arasına gerilim uygulanan bir maddenin akıma karşı gösterdiği direnme özelliğidir Kısaca; elektrik akımına gösterilen zorluğa DİRENÇ denir Direnç"R" veya "r" harfi ile gösterilir, birimi ohm

Direnç Sembolleri:





Direncin devredeki rolü:
Bir "E" gerilim kaynağına "R" direncinden, Şekil 11'de gösterilmiş olduğu gibi, bir " I " akımı akarBu üç değer arasında Ohm kanununa göre şu bağlantı vardırE=IRBirimleri:
E: Volt I: Amper R: Ohm



Direnç Türleri:

Dirençler iki gruba ayrılır:
Büyük güçlü dirençler
Küçük güçlü dirençler
Büyük Güçlü Dirençler;:
2W üzerindeki dirençler büyük güçlü direnç grubuna girer

Küçük Güçlü Dirençler;
Küçük güçlü dirençlerin sınıflandırılması:

Sabit Dirençler
Ayarlı Dirençler
Termistör (Terminstans)
Foto Direnç (Fotorezistans)
Gerek büyük güçlü olsun, gerekse de küçük güçlü olsun, bütün dirençlerin belirli bir dayanma gücü vardır

Bir Direncin Harcadığı Güç:

U: Dirençteki gerilim düşümü (Volt)
R: Direncin değeri (Ohm)
I: Geçen akım (Amper)
P: Direncin gücü (Watt)
Direnç Üzerinde Harcanan Güç Üç Şekilde İfade Edilir:

Akım ve gerilim cinsinden: P=UI 'dır
Akım ve dirençcinsinden; (ohm kanununa göre): U=IR 'dir
Bu "U" değeri P=UI 'da yerine konulursa: P= I2R olur
Gerilim ve dirençcinsinden; (ohm kanununa göre): I=U/R 'dir
Bu "I" değeri, P=UI 'da yerine konursa, P= U2/R olur


Sabit Dirençler
Yapısı ve çeşitleri:

Sabit dirençler yapıldığı malzemenin cinsine göre üçe ayrılır:

Karbon dirençler
Telli dirençler
Film dirençler
Film dirençler de ikiye ayrılır

İnce film dirençler
Kalın film [Cermet "Sörmit" Okunur] dirençler


Telli Dirençler

Telli dirençler gerek sabit direnç, gerekse de ayarlanabilen direnç olmak üzere, değişik güçlerde ve omajlar da üretilebilmektedir

Telli Direncin Yapısı:
Telli dirençlerde, sıcaklıkla direnç değerinin değişmemesi ve dayanıklı olması için, Nikel-Krom, Nikel-Gümüş ve konstantan kullanılır

Telli dirençler genellikle seramik gövde üzerine iki katlı olarak sarılır Üzeri neme ve darbeye karşı verniklidir Yalnızca, Şekil 13(b)'de görüldüğü gibi ayarlı dirençte, bir hat boyunca tellerin üzeri kazınır

10 Ω ile 100 KΩ arasında 30 W 'a kadar üretilmektedir

Şekil 13 'te değişik telli direnç örnekleri verilmiştir



Başlıca kullanım alanları:
Telekominikasyon ve kontrol doğrultucularda kullanılır
Tellerin çift katlı sarılmasıyla endüksiyon etkisi kaldırılabildiğinden yüksek frekans devrelerinde tercih edilir
Küçük güçlülerde ısınmayla direnci değişmediğinden ölçü aletlerinin ayarında etalon (örnek) direnç kullanılır

Dezavantajları:
Direnç telinin kopması, çok yer kaplaması ve büyük güçlü olanlarının ısınması gibi dezavantajları vardır

Film Dirençler
Film kelimesi dilimize İngilizce 'den geçmiştir Türkçe karşılığı zar ve şerit anlamına gelmektedir Şekil 14 'ten anlaşıldığı gibi direnç şerit şeklinde yalıtkan bir gövde üzerine sarılmıştır Bu durumu, bir fotoğraf filminin sarılışına benzetebiliriz

İki tür film direnç vardır:
İnce film dirençler
Kalın film dirençler

1 İnce Film Dirençler:
İnce film dirençler şu şekilde üretilmektedir;
Cam veya seramik silindirik bir çubuk üzerine "Saf Karbon","Nikel - Karbon","Metal - Cam tozu" karışımı "Metal oksit" gibi değişik direnç sprey şeklinde püskürtülür

Püskürtülen bu direnç maddesi, çok ince bir elmas uçla veya Lazer ışınıyla Şekil 14 'te görüldüğü gibi, belirli bir genişlikte, spiral şeklinde kesilerek şerit sargılar haline dönüştürülür
Şerit sargıdan biri çıkarılarak diğer sargının sarımları arası izole edilir Şerit genişliği istenilen şekilde ayarlanarak istenilen direnç değeri elde edilir

Kalın Film (Cermet) Dirençler:

Kalın film dirençler, seramik ve metal tozları karıştırılarak yapılır Seramik ve metal tozu karışımı bir yapıştırıcı ile hamur haline getirildikten sonra, seramik bir gövdeye şerit halinde yapıştırılır fırında yüksek sıcaklıkta pişirilir
Yukarıda açıklanan yöntemle, hem sabit hem de ayarlı direnç yapılmaktadır
Başlıca kullanım alanları:

Tablo 11 'de görüldüğü gibi, film dirençler toleransı en küçük olan dirençlerdir Yani, istenilen değer tam tutturulabilmektedir Bu nedenle hassas direnç gerektiren elektronik devreler için çok önemli bir dirençtir
Ayrıca maksimum akımda bile değeri pek değişmemektedir



Kondansatörler

Kondansatör, DC akımı geçirmeyip, AC akımı geçiren devre elemanıdır

Kondansatörün Yapısı:
Kondansatör şekil 16 'da görüldüğü gibi, iki iletken plaka arasına yalıtkan bir maddenin yerleştirilmesi veya hiç bir yalıtkan kullanılmaksızın hava aralığı bırakılması ile oluşturulur Kondansatörler yalıtkan maddenin cinsine göre adlandırılır

Kondansatörün sembolü:
Değişik yapılı kondansatörlere göre, kondansatör sembollerinde bazı küçük değişiklikler vardır







Kondansatörün Çalışma Prensibi:

Kondansatörün bir DC kaynağına bağlanması ve şarj edilmesi:
Şekil 117(a) 'da görüldüğü gibi kondansatör bir DC kaynağına bağlanırsa, devreden Şekil 117(b) 'de görüldüğü gibi, geçici olarak ve gittikçe azalan IC gibi bir akım akar IC akımının değişimini gösteren eğriye kondansatör zaman diyagramı denir

Akımın kesilmesinden sonra kondansatörün plakaları arasında, kaynağın Vk gerilimine eşit bir VC gerilimi oluşur
Bu olaya, kondansatörün şarj edilmesi, kondansatöre de şarjlı kondansatör denir
"Şarj" kelimesinin Türkçe karşılığı "yükleme" yada "doldurma" dır










Kondansatör Devresinden Akım Nasıl Akmalıdır?
Şekil 117(a)' daki devrede, S anahtarı kapatıldığında aynı anda kondansatör plakasındaki elektronlar, kaynağın pozitif kutbu tarafından çekilir, kaynağın negatif kutbundan çıkan elektronlar, kondansatöre doğru akmaya başlar Bu akma işlemi, kondnsatörün plakası daha fazla elektron veremez hale gelinceye kadar devam eder

Bu elektron hareketinden dolayı devreden bir IC akımı geçer IC akımının yönü elektron hareketinin tersi yönündedir

Devreden geçen IC akımı, bir DC ampermetresi ile gözlenebilir S anahtarı kapanınca ampermetre ibresi önce büyük bir sapma gösterir Sonra da, ibre yavaş yavaş sıfıra gelir Bu durum devreden herhangi bir akım geçmediğini gösterir IC akımına şarj akımı denir

Devre akımının kesilmesinden sonra yukarıda da belirtildiği gibi kondansatör plakaları arasında VC=Vk oluşur

VC gerilimine şarj gerilimi denir

VC geriliminin kontrolü bir DC voltmetre ile de yapılabilir Voltmetrenin "+" ucu, kondansatörün, kaynağın pozitif kutbuna bağlı olan plakasına, "-" ucu da diğer plakaya dokundurulursa VC değerinin kaç volt olduğu okunabilir Eğer voltmetrenin uçları yukarıda anlatılanın tersi yönde bağlanırsa voltmetrenin ibresi ters yönde sapar

Kondansatörde Yük, Enerji ve Kapasite;
Şarj işlemi sonunda kondansatör, Q elektrik yüküyle yüklenmiş olur ve bir EC enerjisi kazanır

Kondansatörün yüklenebilme özelliğine kapasite (sığa) denir C ile gösterilir

Q, EC, C ve uygulanan V gerilimi arsında şu bağlantı vardır

Q=CV EC=CV2/2

Q: Coulomb (kulomb)
V: Volt
C: Farad (F)
EC: Joule (Jul)
Yukarıdaki bağlantıdan da anlaşıldığı gibi, C kapasitesi ve uygulanan V gerilimi ne kadar büyük ise Q elektrik yükü ve buna bağlı olarak devreden akan IC akımı da o kadar büyük olur

Kondansatörün kapasite formülü:
C = ε0εr(A/d)

ε0: (Epsilon 0): Boşluğun dielektrik katsayısı (ε0=885410-12)

εr: (Epsilon r): Plakalar arsında kullanılan yalıtkan maddenin İZAFİ1 dielektrik (yalıtkanlık) sabiti(Tablo 16)

A: Plaka alanı
d: Plakalar arası uzaklık
A ve d değerleri METRİK sistemde (MKS) ifade edilirse, yani, "A" alanı (m) ve "d" uzaklığı, metre (m2) cinsinden yazılırsa, C' nin değeri FARAD olarak çıkar

Örneğin:
Kare şeklindeki plakasının her bir kenarı 3 cm ve plakalar arası 2 mm olan, hava aralıklı kondansatörün kapasitesini hesaplayalım

A ve d değerleri MKS' de şöyle yazılacaktır:
A=0,03*0,03=0,0009m2 = 910-4 m2

d=2mm=210-3m ε0 = 8,85410-12

Hava için εr=1 olup, değerler yerlerine konulursa:

C=8,85410-124,510-1=39,84310-13 F=3,9PF (Piko Farad)1 olur

NOT:
1 İZAFİ kelimesi, yalıtkan maddenin yalıtkanlık özelliğinin boşluğunkinden olan farkını göstermesi nedeniyle kullanılmaktadır İzafinin, öz türkçesi, "göreceli" dir

AC Devrede Kondansatör:
Yukarıda DC devrede açıklanan akım olayı, AC devrede iki yönlü olarak tekrarlanır Dolayısıyla da, AC devredeki kondansatör, akım akışına karşı bir engel teşkil etmemektedir Ancak bir direnç gösterir

Kondansatörün gösterdiği dirence kapasitif reaktans denir

Kapasitif reaktans, XC ile gösterilir Birimi Ohm dır

XC = (1 / ω C ) = (1 / 2 π f C ) 'Ohm olarak hesaplanır

XC = Kapasitif reaktans
ω = Açısal hız (Omega)
f = Frekans (Hz)
C = Kapasite (Farad)
Yukarıdaki bağlantıdan da anlaşıldığı gibi, kondansatörün XC kapasitif reaktansı; C kapasitesi ve f frekansı ile ters orantılıdır Yani kondansatörün kapasitesi ve çalışma frekansı arttıkça kapasitif reaktansı, diğer bir deyimle direnci azalır
Sabit Kondansatörler
Sabit kondansatörler kapasitif değeri değişmeyen kondansatörlerdir

Yapısı ve Çeşitleri:
Kondansatörler, yalıtkan maddesine göre adlandırılmaktadırlar

Sabit kondansatörler aşağıdaki gibi gruplandırılır:
Kağıtlı Kondansatör
Plastik Film Kondansatör
Mikalı Kondansatör
Seramik Kondansatör
Elektrolitik Kondansatör

Kağıtlı Kondansatör
Kondansatörlerin kapasitesini arttırmak için levha yüzeylerinin büyük ve levhalar arasında bulunan yalıtkan madde kalınlığının az olması gerekir
Bu şartları gerçekleştirirken de kondansatörün boyutunun mümkün olduğunca küçük olması istenir
Bu bakımdan en uygun kondansatörler kağıtlı kondansatörlerdir
Çok yaygın bir kullanım alanı vardır
bir kağıt, bir folyo ve yine bir kağıt bir folyo gelecek şekilde üst üste konur Sonra da bu şerit grubu silindir şeklinde sarılır

Bağlantı uçları (elektrotlar) aliminyum folyolara lehimlenir

Oluşturulan silindir, izole edilmiş olan metal bir gövdeye konarak ağzı mumla kapatılır Yada üzeri reçine veya lak ile kaplanır

Plastik Film Kondansatör
Plastik film kondansatörlerde kağıt yerine plastik bir madde kullanılmaktadır
Bu plastik maddeler:
Polistren, poliyester, polipropilen olabilmektedir

Hassas kapasiteli olarak üretimi yapılabilmektedir Yaygın olarak filtre devrelerin de kullanılır

Üretim şekli kağıt kondansatörlerin aynısıdır

Mikalı Kondansatör
Mika, "εr" yalıtkanlık sabiti çok yüksek olan ve çok az kayıplı bir elemandır Bu özelliklerinden dolayı da, yüksek frekans devrelerinde kullanılmaya uygundur
Mika tabiatta 0025 mm 'ye kadar ince tabakalar halinde bulunur Kondansatör üretiminde de bu mikalardan yararlanılır
İki tür mikalı kondansatör vardır:
Gümüş kapalnmış mikalı kondansatör
Aliminyum folyolu kaplanmış mikalı kondansatör
Gümüş Kaplanmış Mikalı Kondansatör:
Bu tür kondansatörlerde mikanın iki yüzüne gümüş üskürtülmektedir Oluşturulan kondansatöre dış bağlantı elektrotları lehimlenerek mum veya reçine gövde içerisine yerleştirilir
Şekil120 'de değişikı boydaki mikalı kondansatörler gösterilmektedir

Alüminyum Folyo Kaplanmış Mikalı Kondansatör:
Gümüş kaplama çok ince olduğundan, bu şekilde üretilen kondansatör büyük akımlara dayanamamaktadır Büyük akımlı devreler için, mika üzerine alüminyum folyo kaplanan kondansatörler üretilmektedir
Mikalı kondansatör ayarlı (trimmer) olarak ta üretilmektedir

Seramik Kondansatör
Seramiğin yalıtkanlık sabiti çok büyüktür Bu nedenle, küçük hacimli büyük kapasiteli seramik kodansatörler üretilebilmektedir
Ancak, seramik kondansatörlerin kapasitesi, sıcaklık, frekans ve gerilim ile %20 'ye kadar değiştiğinden, sabit kapasite gerektiren çalışmalarda kullanılamaz Fakat, frekens hassasiyetinin önemli olmadığı kuplaj, dekuplaj kondansatörü olarak ve sıcak ortamlarda kullanılır
Elektrolitik Kondansatörler
Elektrolitik kondansatörler büyük kapasiteli kondansatörlerdir
Yaygın bir kullanım alananı vardır Özellikle, doğrultucu filtre devrelerinde, gerilim çoklayıcılarda, ses, frekens yükselteçlerinde, kuplaj ve dekuplaj devrelerinde, zamanlama devrelerinde yararlanılmaktadır

İki tür elektrolitik kondansatör vardır:
Aliminyum plakalı
Tantalyum (tantalıum) plakalı
Alüminyum Plakalı Elektrolitik Kondansatör
Aliminyum plakalı elektrolitik kondansatörün yapısı verilmiştir
Şekilde görüldüğü gibi kondansatör yapısı şöyledir:

Birinin yüzü okside edilmiş ve iki elektrot bağlanmış olan şerit şeklindekiiki aliminyum plaka
Plakaların arasında elektrolitik emdirilmiş kağıt
Bunlar silindir şeklinde sarılarak kondansatör oluşturulmaktadır Oksit tabakası yalıtkan olduğundan plakalar arası yalıtkanlığı sağlamaktadır

Aliminyum oksitli plakaya bağlı elektrot pozitif (+), aliminyum plakaya bağlı elektrot da negatif (-) olarak adlandırılır

Devreye bağlantı da "+" elektrot, devrenin pozitif tarafına, "-" elektrotta negatif tarafına bağlanmalıdır Ters bağlantıda anot üzerindeki oksit tabakası kalkar ve geçen akımla elektrolitik kimyasal reaksiyona uğrar ve ısınıp şişerek kondansatörü patlatır
Kağıda emdirilmiş olan elektrolitik, iletken bir madde olup, gövdesi oksit tabakasının zamanla ve küçük değerli aşırı gerilimlerde bozulmasını önlemektedir

Tantalyumlu Elektrolitik Kondansatör
Bu tür kondansatörde de anot, oksit kaplı tantalyum şerit ve katot da yalnızca tantalyumdur Yapımı Aliminyum elektrotlu kondansatör ile aynıdır

Farkı: Tantalyum oksidin yalıtkanlık sabiti daha büyüktür

Elektrolitik kondansatörlerin avantajları ve dezavantajları:
Avantajları:
Hacmi küçük, kapasitesi büyüktür Maliyeti düşüktür

Dezavantajları:
Kaçak akımı büyüktürTers bağlantı halinde yanar

1ppm =10-6 kapasite birimidir
Örneğin 300ppm/°C 'nin anlamı; her sıcaklık derecesi altında, kapasite 300*10-6F artmaktadır
"+"ppm = Sıcaklık arttıkça kapasite de artıyor anlamındadır
"-"ppm = Sıcaklık arttıkça kapasite de küçülüyor anlamındadır
Tan= RS/XC kayıp sabitidir Rs plakalar arası yalıtkandaki enerji kaybını sembolize etmektedir Kondansatöre seri bağlı bir RS direnci varmış gibi düşünülür RS ve dolayısıyla da "tan" küçük olursa kondansatör o kadar kaliteli demektir

Ayarlı Kondansatörler
Ayarlı Kondansatörler, kapasitif değerleri değişik yöntemler ile değiştirilebilen kondansatörlerdirKullanılma yerine göre değişik yapıda ve çeşitli boyutlarda üretilmektedirler üç şekilde de sembolize edilebilir





Çeşitleri:
Ayarlı kondansatörler üç gruba ayrılır:
Büyük boy değişken kondansatörler (Varyabl kondansatör) Küçük boyutlu değişken kondansatörler (Trimer) Değişken kapasiteli diyotlar (Varaktör)
Büyük Boy Ayarlı (Varyabl) Kondansatörler
Bu gruba giren kondansatörler, İngilizce adı ile varyabl (variable) olarakta anılmaktadır "Varyabl" kelimesinin Türkçe karşılığı "değişken" kelimesidir Varyabl kondansatörler paralel bağlı çoklu kondansatörden oluşmaktadır Bu kondansatörlerin birer plakası sabit olup, diğer plakaları ve bir mil ile döndürülebilmektedir Böylece kondansatörlerin kapasiteleri istenildiği gibi değiştirilebilmektedir Hareketli plakalar sabit plakalardan uzaklaştıkça, karşılıklı gelen yüzeyler azalacağından kapasitede küçülecektir Hareketli plakalara rotor, sabit plakalara stator denmektedir
Plakalar genelde alüminyum (Al) veya özel amaçlar için gümüş kaplı bakırdır Plakalar arasında yalıtkan madde olarak genellikle hava vardır Bazı özel hallerde, mika plastik ve seramikte kullanılmaktaradır Veya vakumlu (havasız) yapılmaktadır Havalı ve yalıtkanlı kondansatörlerde bir miktar kaçak (leakage) akımı vardır Vakumlu olanlarda hiç kaçak yoktur Vakumlu kondansatörlerde; çalışma gerilimi 50 KV 'a ve frekensı 1000 MHz 'e kadar çıkabilmektedir Kapasitif değeri ise 50-250 pF arasında değişir Havalılarda ise kapasite 400pF 'a kadar çıkabilmektedir Varyabl kondansatörler ile büyük kapasitelere ulaşılamamakla beraber, yukarıda belirtildiği gibi çok büyük gerilimlerle ve frekenslar da çalışılabilmektedir Bazı uygulamalardai aynı gövdede iki varyabl kondansatör kullanılır Bunlardan birinin rotoru, statordan uzaklaştırılırken diğerinin rotoru ters bir çalışma şekli ile statoruna gelır

Varyabl kondansatörün kullanılma alanları:

Radyo alıcıları (plakaları çok yakın ve küçüktür)
Radyo vericileri
Büyük güçlü ve yüksek frekans üreticileri
(plakalar arası 2,5 cm 'dir)

Küçük Boy Ayarlı Kondansatörler (Trimerler)
Küçük boy ayarlı kondansatörler, trimer (Trimmer), peddir (Padder) gibi değişik isimlerle anılmaktadır Hassas kapasite ayarı için kullanılırlar ve bu ayar tornavida ile yapılır Bu nedenle, bunlara ayarlı kondansatör de denilir Değişik tipleri vardır En yaygın tipi yan yüzünde vida bulunan karesel yapıda olanlarıdır Bu türde kare şeklindeki iki alüminyum plaka arasında mika veya plastik yalıtkan vardır Vida bir tornavida yardımı ile sıkılınca plakalar birbirine doğru yaklaşır ve C:eoerA/d bağıntısı gereğince "d" aralığı kısaldığı için kapasite (C) büyür

Ayrıca silindirik veya varyabl tipinde olanları da vardır Silindiriklerde ortadaki iletken vida bir yalıtkan içerisinde hareket etmekte ve bir plaka görevi yapmaktadır İçe doğru vidalama yapıldıkça kapasitif değer büyümektedir

Trimerler, 100-600 V gerilimde çalışabilmekte ve kapasiteleri çok küçük değerler ile 1000 pF arasıda değişme

Değişken Kapasiteli Diyotlar (Varaktör)
Jonksiyon diyotlara ters gerilim uygulandığında bir kondansatör gibi çalışmaktadır Uygulanan gerilime göre kapasitif değer değişir
Uygulanan gerilim büyüdükçe kapasitif değeri küçülür

Gerilime bağlı kapasite değişikliği nedeniyle VARAKTÖR veya VARİKAP adı verilmiştir

Transistörler

Transistör nedir?
Eklem Transistör yarı iletken malzemeden yapılmış elektronik devre elemanıdır Her nekadar diyodun yapısına benzesede çalışması ve fonksiyonları diyottan çok farklıdır
Transistör iki eklemli üç bölgeli bir devre elemanı olup iki ana çeşittir

NPN
PNP



Transistörün kolay anlaşılması bakımından tanımı; Transistörün bir sandviçe benzetilmesidir, yarı iletken sandviçi
İkinci bir tanımıda şöyle yapılmaktadır; Transistör, iki elektrodu arasındaki direnci, üçüncü elektroda uygulanan gerilim ile değişen bir devre elemanıdır
Transistörün en çok kullanılan tanımı ise şöyledir; Transistör yan yana birleştirilmiş iki PN diyodundan oluşan bir devre elemanıdır Birleşme sırasına göre NPN veya PNP tipi transistör oluşur
Transistörün başlıca çeşitleri şunlardır:
Yüzey birleşmeli (Jonksiyon) transistör
Nokta temaslı transistör
Unijonksiyon transistör
Alan etkili transistör
Foto transistör
Tetrot (dört uçlu) transistör
Koaksiyal transistör
Transistörün kullanım alanları:
Transistör yapısal bakımdan, yükselteç olarak çalışma özelliğine sahip bir devre elemanıdır Elektroniğin her alanında kullanılmaktadır





NPN ve PNP transistörlerin yapısal gösterilimi,
Transistör sembolleri
Elektron Lambaları ilk defa 1906'da Dr Lee de Forest tarafından uygulama sahasına konulmuştur 1925'te Lilien Field ve 1938'de Hilsch ve Pohl tarafından, lambaların yerine geçecek bir katı amplifikatör elemanı bulma konusunda başarısızlıkla sonuçlanan bazı denemeler yapılmıştır Çalışmaların amacı, lambalarda olduğu gibi katılarda da elektrostatik alan etkisi ile elektron akışını sağlamaktı Daha sonraları bu çalışmalar bugünkü transistörlerin temelini teşkiletmiştir

1931-1940 yılları katı maddeler elektroniği hakkında daha ziyade teorik çalışmalar devri olmuştur Bu sahada isimleri en çok duyulanlar, L Brillouin, A H Wilson, J C Slater, F Seitz ve W Schottky'dir

Yıl 1948, Walter H Brattain ve John Bardeen kristal redresör yapmak için Bell laboratuarlarında çalışıyorlar Esas olarak yapılan; çeşitli kristallere temas eden bir ‘catwhisker’ in tek yönde iletken, diğer yönde büyük bir direnç göstermesi ile ilgili bir çalışmadır Deneyler sırasında Germanyum kristalinin ters akıma daha çok direnç gösterdiği ve daha iyi bir doğrultma işlemi yaptığı gözlemlendi ve böylece germanyum redresörler ortaya çıktı

Brattain ve Bardeen Germanyum redresör ile yaptıkları deneylerde, Germanyum kristali üzerindeki serbest elektron yoğunluğunun, redresörün her iki yöndeki karakteristiğine olan tesirini incelediler ve bu sırada, catwhisker'e yakın bir başka kontak daha yaparak deneylerini sürdürdüler Bu sırada ikinci whisker de akım şiddetlenmesinin farkına vardılar ve elektronik tarihinin bir dönüm noktasına tekabül eden transistör böylece keşfedilmiş oldu

Adını 'Transfer – Resistor' yani taşıyıcı direnç kelimesinden alan transistör'ün geliştirilmesine daha sonra William Shockley de katıldı ve bu üçlü 1956 yılı nobel fizik ödününe layık görüldüler

İlk yapılan transistörler 'Nokta Kontaklı' transistörlerdi Nokta kontaklı transistörler iki whisker'li bir kristal diyottan ibarettir Kristale 'Base', whiskerlerden birine 'Emitter' diğerine de 'Collector'‘ adı verilir Bu transistörlerde N tipi Germanyum kristali base olarak kullanılmıştır

Whiskerler fosforlu bronzdan yapılır, daha doğrusu yapılırdı, bu transistörler artık müzelerde veya eski amatörlerin nostaljik malzeme kutularında bulunurlar

Her iki whisker birbirine çok yakındır ve uçları kıvrık bir yay gibidir, bu kıvrık yay gibi olması nedeni ile kristale birkaç gramlık bir basınç uygular ve bu sayede sabit dururlarYani yalnız temas vardır

Bu transistörlerin Ge kristalleri 05 mm kalınlığında ve 1 - 15 mm eninde parçalardır Whisker arası mesafe ise milimetrenin yüzde 3'ü yüzde 5'i kadardır

Bu ilk transistörler PNP tipinde idi, yani kristal N tipi Whiskerler P tipi idi

Daha sonraları 'Yüzey Temaslı' transistörler yapıldı Bu transistörler PNP veya NPN olacak şekilde üç kristal parçası birbirine yapıştırılarak imal edildiler Yüzey temaslı transistörlerin yapılması ile silisyum transistörler piyasaya çıktı, daha sonraları transistörler kocaman bir aile oluşturdular ve sayıları oldukça arttı
Transistör'ün daha önceleri kullanılan radyo lambalarına göre üstünlükleri nelerdir?
Transistörler çok küçüktür ve çok az enerji isterler
Transistörler çok daha uzun çalışma ömrüne sahiptirler
Transistörler her an çalışmaya hazır durumdadır (lambaların flaman gerilimi sorunu)
Çalışma voltajları çok daha azdır Pille bile çalışırlar
Lambalar gibi cam değildir kırılmaz
Peki ama bu lambanın hiç mi üstünlüğü yoktu Olmaz olur mu?
Lambalar vakumlu oldukları için gürültüsü yoktur yine lambalar vakumlu oldukları için yüksek empedanslıdırlar
Fakat son zamanlarda Transistör ailesi çok geliştiği için lamba standartlarından bile daha iyi transistörler yapılmıştır
FET'ler bu kalitede olan bir transistör ailesidir
Çeşitli Transistörler
Transistörler esas olarak Bipolar transistörler ve Unipolar transistörler olarak iki kısma ayrılırlar Bipolar transistörler de PNP ve NPN olarak iki tiptir

PNP tipinde base negatif emitter ve collektor pozitif kristal yapısındadır Bu transistörler emitter montajında; emitter + collector - olarak polarize edilirler Base emittere göre daha negatif olduğunda transistör iletimdedir

NPN tipinde ise base pozitif, emitter ve collector negatif kristal yapısındadır Emitter topraklı olarak kullanıldığında, emitter negatif, collector pozitif olarak polarize edilirler İletimde olması için base, emittere göre daha pozitif olmalıdır Buradaki gerilim farkı 01 volt veya daha fazla olmalıdır

Piyasada pek çok tip bipolar transistör mevcuttur Bunların kullanılmaları sırasında mutlaka bacak bağlantılarını içeren bir katalog kullanılmalıdır; çünkü aynı kılıf yapısı içeren iki transistörün bacak bağlantıları ayrı olabilir

Bipolar transistörler genelde 2 ile başlayan 2N… 2SA… 2SB… 2SC…
veya AC… BD… BUX… BUW… MJ… ile başlayan isimler alırlar

Son zamanlarda transistörlarin çeşidi ve sayısı arttığı için bir katalog kullanmak zorunludur

2N3055 2SA1122 2SB791 2SC1395 AC128 BD135 BUX80 BUW44 MJ3001 gibi…

A ile başlayan transistörler Germanyum B ile başlayan transistörler Silisyum dur, keza diyotlar için de bu geçerlidir, ikinci harfin anlamları şöyledir:

A : Diyot
C : Alçak frekans transistörü
D : Güç transistörü dür
F : Yüksek frekans transistörü
Y : Güç Diyodu
Z : Zener Diyot
AC128, BC108, AF139, BF439, AD165, BD135, AA139, BY101 gibi

Aynı kılıf içinde çift transistör varsa buna Darlington transistör adı verilir MJ3042 gibi
Bazı darlington transistörler kılıf içinde bir de diyot ihtiva ederler

Bir P tipi transistör push-pull olarak kullanıldığında, karakteristikleri benzer olan bir N tipi transistörle beraber kullanılır, buna 'Complementary' tamamlayıcı transistör adı verilir MJ 2955 ile 2N3055 gibi
Piyasada bulunan transistörler plastik veya metal kılıf içindedirler

En çok kullanılan kılıf şekilleri To-3 To-5 To- 12 To- 72 To- 92 To- 220'dir

Npn ve Pnp Tipi Transistörler
Yukarıda belirtilen değişik işlevli bütün transistörlerin esası Yüzey Birleşmeli Transistör 'dür

Bu nedenle, yüzey birleşmeli transistörlerin incelenmesi, transistörlerin yapısı, karakteristikleri ve çalışma prensipleri hakkındaki gerekli bilgileri verecektir

Yine her iki tip transistörün de N-P-N ve P-N-P bölgeleri şöyle adlandırılır:

Emetör; "E" ile gösterilir
Beyz; "B" ile gösterilir
Kollektör; "C" ile gösterilir
Bölgeler şu özelliklere sahiptir:
Emetör bölgesi (Yayıcı): Akım taşıyıcıların harekete başladığı bölge
Beyz bölgesi (Taban): Transistörün çalışmasını etkileyen bölge
Kollektör bölgesi (Toplayıcı): Akım taşıyıcıların toplandığı bölge

Bu bölgelere irtibatlandırılan bağlantı iletkenleri de, elektrot, ayak veya bağlantı ucu olarak tanımlanır

Transistör yapısında baz kalınlığının önemi:
Akım taşıyıcılarının Beyz bölgesini kolayca geçebilmesi için, baz 'ın mümkün olduğunca ince yapılması gerekir

Npn ve Pnp Tipi Transistörlerin Polarılması ve Çalışması
Transistörde Polarma Nedir?
Transistörün asıl görevi, değişik frekanslardaki AC işaretleri yükseltmektir

Transistörün bu görevi yerine getirebilmesi için, önce Emiter, Beyz ve Collectorün DC gerilim ile beslenmesi gerekir Uygulanan bu DC gerilime Polarma Gerilimi denir

Transistörün polarılması:
Transistörün çalışmasını sağlayacak şekilde, Emiter, Beyz ve Collectorünün belirli değerdeki ve işaretteki (±), DC gerilim ile beslenmesine transistörün polarılması (kutuplandırılması) denir

N Tipi Transistörün Polarılması
NPN transistör şu iki diyodun yan yana gelmesi şeklinde düşünülür:

"NP" Emiter - Beyz diyodu
"PN" Beyz - Collector diyodu
Bir NPN transistörü çalıştırabilmek için, Şekil 42 'de görüldüğü gibi, uygulanan polarma gerilimi iki şekilde tanımlanabilir:

1 Diyot bölümlerine göre tanımlama;
Emiter - Beyz diyodu, doğru polarılır
Beyz - Collector diyodu ise, ters polarılır
2 Polarma geriliminin, Emiter, Beyz ve Collectorün kristal yapısına uygulandığına göre;
Emiter ve Beyz 'e kristal yapısına uygun polarma gerilimi uygulanır
Collectore ise, kristal yapısının tersi polarma gerilimi uygulanır
Buna göre şekil 42 'den takip edilirse, NPN tipi transistörde uygulanan polarma gerilim:
Emiter N tipi kristaldir : Kristal yapıya uygun, negatif (-) gerilim
Beyz P tipi kristaldir : Kristal yapıya uygun, pozitif (+) gerilim
Collector N tipi kristaldir : Kristal yapıya ters, pozitif (+) gerilim


beyz 'in polarma gerilimi ile ilgili tipik bir durum var
Beyz 'e VEB kaynağının pozitif kutbu, VCB kaynağının ise, negatif kutbu bağlanmıştır Bu durumda beyz polarma gerilimi ne olacaktır?
Yukarıda belirtildği gibi, Emiter-Beyz diyodu iletimde, olduğu için, VEB kaynağının pozitif kutbu etken olacaktır Yani Beyz 'in polarma gerilimi, pozitiftir PNP transistör için de benzer şekilde düşünülür
Transistörün gerek polarma konusu, gerekse de çalışma prensibi açıklanırken, anlatım kolaylığı bakımından iki DC besleme kaynağı kullanılmaktadır

Uygulamada ise, tek besleme kaynağı kullanılmaktadır
Npn Transistörün Çalışması
Yukarıda tanımlanmış olduğu gibi polarma gerilimi uygulanmış olan bir NPN transistörde aşağıdaki gelişmeler olur
1 N Bölgesindeki Gelişmeler
Şekil 43 'den takip edilirse;
Emiter ve collectorü oluşturan N bölgesindeki, çoğunluk taşıyıcılar, elektronlar şu şekilde etkilenir;
VCB besleme kaynağının pozitif kutbunun çekme kuvveti etkisinde kalan, gerek emiter,
gerekse de collector bölgesi elektronları VCB kaynağına doğru akar Bu akış IC collector
akımını yaratır
Aynı anda VEB kaynağının negatif kutbundan ayrılan elektronlar da emitere geçer Bu geçiş
IE emiter akımını yaratır
P bölgesinden geçemekte olan elektronlardan bir miktarıda VEB besleme kaynağının pozitif kutbunun çekme kuvveti etkisiyle VEB 'ye doğru akar Bu akış IB beyz akımını yaratır
Son olarkada VCB 'nin negatif kutbundaki elektronlar, VEB 'nin pozitif kutbuna geçiş
yaparak akım yolunu tamamlar Böylece devrede bir akım doğar

2 P Bölgesindeki Gelişmeler
NPN transistörde beyz P tipi kristaldir
P tipi kristaldeki "+" yükler (oyuklar) şu şekilde aktif rol oynamaktadır:
P tipi kristaldeki katkı maddesi atomlarının dış yörüngesinde üç elektron var Bir elektronu
katkı maddesi atomlarına veren Ge ve Si atomları, pozitif elektrik yükü (oyuk) haline
gelir ve bunlar çoğunluktadır

VEB besleme kaynağının pozitif (+) kutbunun itme kuvveti
etkisi ve negatif kutbunun da çekme kuvveti etkisiyle, beyzden emitere doğru bir pozitif
elektrik yükü (oyuk) hareketi başlar Diğer bir ifadeyle, emiterden beyz 'e doğru elektron
hareketi başlar
Yine collectorde Azınlık taşıyıcılar durumunda olan çok az sayıdaki "+" yükler (oyuklar),
VCB kaynağının pozitif kutbunun itme kuvveti ve negatif kutbunun çekme kuvveti etkisiyle
beyz elektroduna doğru hareket eder Böylece çok küçük bir
akım doğar Bu akım, beyz collector diyodunun ters yön (kaçak) akımı olup ihmal
edilebilecek kadar küçüktür
emiter ve collector bölgesindeki elektronların büyük bölümü collector elektroduna doğru ve küçük bir bölümü de yalnızca emiterden beyz elektroduna doğru akmaktadır Elektron akışı dış devrede de devam eder
Bu akış IE, IB ve IC akımlarını yaratır

IE = IB + IC 'dir

Bu bağıntı her çeşit devre kuruluşunda ve her transistör için geçerlidir
Ancak IB akımı IC akımı yanında çok küçük kaldığından (IB=002 IC), pratik hesaplamalarda IB ihmal edilir
IE = IC olarak alınır
Katkı maddelerine ait, "+" ve "-" iyonların bir etkinliği olmadığından daire içerisine alınmıştır
Serbest elektronların çok hızlı hareket etmesi nedeniyle NPN transistördeki akım iletimide hızlı olmaktadır Bu nedenle NPN transistörler yüksek frekanslarda çalışmaya sahıptır

bir NPN transistörün, ters yönde bağlı iki NP ve PN diyot şeklinde düşünülebileceği de gösterilmiştir Böylece, ters bağlı iki diyot devresinden akımın nasıl aktığıda kendiliğinden açıklanmış olmaktadır

Pnp Tipi Transistörün Polarılması
PNP transistörün, NPN transistöre göre, yapımında olduğu gibi, polarma geriliminde de terslik vardır Şekil 45 'te bir PNP transistöre polarma geriliminin uygulanışı gösterilmiştir
Şekilden de anlaşıldığı gibi, PNP transistörde de, NPN 'de olduğu gibi polarma geriliminin yönleri iki şekilde tanımlanır:
1 - Diyot bölümlerine göre tanımlama
Emiter - Beyz diyodu, doğru polarılır
Collector - Beyz diyodu, ters polarılır
2 - Polarma geriliminin kristal yapıya uygunluğuna göre tanımlama:
Emiter P tipi kristaldir: Kristal yapısına uygun, pozitif (+) gerilim uygulanır
Beyz N tipi kristaldir: Kristal yapısına uygun, negatif (-) gerilim uygulanır
Collector P tipi kristaldir: Kristal yapısına ters, negatif (-) gerilim uygulanır
Polarma durumuna göre devreden akan akımların yönü de Şekil 45 'te gösterilmiş olduğu gibidir
Daima IE = IB + IC 'dir

Pnp Transistörün Çalışması
PNP transistörde, NPN transistördeki elektron yerine, pozitif elektrik yükleri (oyuklar), ve pozitif elektrik yükleri yerine de elektronlar geçmektedir

PNP transistördeki akım iletimi pozitif elektrik yükleri ile açıklanmaktadır

VEB besleme kaynağının pozitif kutbunun itme, negatif kutbunun çekme kuvveti etkisiyle, emiterdeki pozitif elektrik yükleri (oyuklar) atomdan atoma yer değiştirerek bayze doğru akar
Bu hareketlenme sırasında pozitif elektrik yükleri (oyuklar) collectore bağlı VCB besleme kaynağının negatif kutbunun çekme kuvveti etkisi altında kalır
VCB gerilimi VEB 'ye göre daima daha büyük seçildiğinden; pozitif elektrik yüklerinin
(oyukların) %98 - %99 gibi büyük bir bölümü collector elektroduna doğru, %1 - %2 gibi
küçük bir bölümü de beyz elektroduna doğru akım iletimi sağlar

Bu arada, bir miktar pozitif elektrik yükü de, beyzdeki serbest elektronlar ile birleşerek nötr hale gelir
Aynı zamanda collector bölgesindeki azınlık taşıyıcılar durumunda bulunan az sayıdaki elektronlar da VCB 'nin etkisiyle beyz elektroduna doğru hareket eder Bu hareket, ters yön (kaçak) akımını yaratır
Dış devredeki gelişmeler:
Şekilde gösterildiği gibi, emiterden VEB besleme kaynağının "+" kutbuna ve oradan da beyz'e ve VCB besleme kaynağının üzerinden collectore, elektron akışı başlar
Kağıt üzerinde gösterilen akım yönü de, yine şekildeki gibi, besleme kaynağının "+" kutbundan "-" kutbuna doğru olmaktadır

Akım ve Gerilim Yönleri
Akım Yönleri
NPN Transistörde akım yönleri:
Emiterde; Transistörden dış devreye doğru, yani emiterdeki ok yönündedir