Bir transistör, temelde üç terminal ile elektronik sinyalleri ve elektrik gücünü amplifiye etmek veya anahtarlamak amacıyla inşa edilmiş bir yarı iletken cihaz olarak tanımlanır. Bipolar Jonksiyon Transistörleri (BJT) ve Alan Etkili Transistörler (FET) olarak yaygın bir şekilde sınıflandırılan bu cihazlar, günümüzde kullandığınız radyolar, bilgisayarlar, hesap makineleri vb. varlığını sağlar.
Günümüzde BC547, 2n2222, 2n3904 gibi modern transistörlerin mikrodenetleyicilerde (örneğin: Arduino) veya elektrik devresi oluşturma uygulamalarında kullanıldığını göz önünde bulundurursak, bugünkü blogda transistörlere daha derinlemesine bir bakış atmamız önemlidir.
Transistör Türleri ve Devre Sembolleri
Daha önce, iki tür transistör olduğunu belirtmiştik; BJT’ler ve FET’ler. Bu bölümde, her bir transistör türüne daha derinlemesine bakacak ve nasıl çalıştığını açıklayacağız.
BJT (NPN ve PNP) Nedir ve Nasıl Çalışır?
Öncelikle, BJT’ler iki versiyona sahiptir; NPN ve PNP BJT, devre sembolleri aşağıda gösterildiği gibidir:
Gördüğünüz gibi, hem NPN hem de PNP versiyonlarının pinleri; Kolektör (C), Baz (B) ve Emiter (E) olarak etiketlenmiştir. İkisi arasındaki fark, ok yönüyle belirlenir; NPN için ok bazdan çıkarken, PNP için ok bazın içine girmektedir.
BJT Nasıl Çalışır?
Artık BJT’lerin ne olduğunu tanımladığımıza göre, BJT’lerin nasıl çalıştığına basit bir illüstrasyon ile bakalım:
Bir NPN transistörü, iki N-doplu malzeme katmanı arasında bir P-doplu yarı iletken tabakası içerir; burada elektronlar emiterden kolektöre geçer. Emiter, baz içine elektron “yayar”, baz ise emiterin yaydığı elektron sayısını kontrol eder. Yayılmış elektronlar nihayetinde kolektör tarafından toplanır ve devrenin bir sonraki kısmına gönderilir.
Bir PNP transistörü için ise, iki P-doplu malzeme katmanı arasında bir N-doplu yarı iletken tabakası bulunur; burada kolektöre giren baz akımı amplifiye edilir. Temelde, akım akışı hala baz tarafından kontrol edilir ancak ters yönde akar. Ayrıca, elektron yaymak yerine, PNP’deki emiter “delikler” (elektronların kavramsal yokluğu) yayar ve bunlar kolektör tarafından toplanır.
FET Nedir ve Nasıl Çalışır?
Alan Etkili Transistör, diğer transistör türü, en yaygın olarak MOSFET (metal-oksit-yarı iletken alan etkili transistör) olarak sınıflandırılır ve pinleri; Gate, kaynak, dren ile inşa edilmiştir. Farklı pin yapısıyla, BJT'lere kıyasla biraz farklı çalışır.
FET Nasıl Çalışır
FET’in nasıl çalıştığını anlamak için, aşağıdaki tipik devre şemasına bakalım:
- P-tipi yarı iletkenin bir blok olarak bilinen alt tabakası, MOSFET için temel işlevi görür
- Bu p-tipi alt tabakanın iki tarafı, n-tipi safsızlık ile yüksek oranda doplanmıştır (n+ olarak işaretlenmiştir)
- Dren terminalleri (Kaynak ve Dren) bu iki uç bölgeden çıkarılır
- Alt tabakanın tüm yüzeyi silisyum dioksit tabakası ile kaplanmıştır
- Silisyum dioksit yalıtım işlevi görür
- Silisyum dioksitin üzerine ince yalıtımlı bir metal plaka yerleştirilir ve bu plaka bir kapasitör plakası gibi işlev görür
- Gate terminali ince metal plakadan çıkarılır
- Bu iki n-tipi bölge arasında bir voltaj kaynağı bağlayarak bir DC devresi oluşturulur (kırmızı ile işaretlenmiştir)
Gate’e voltaj uygulandığında, elektronların aktığı kanal bölgesinin genişliğini değiştiren bir elektrik alanı oluşturur. Kanal bölgesi ne kadar genişse, cihazın iletkenliği o kadar iyi olur.
BJT ve MOSFET Transistörü
Artık her iki transistör türünü; BJT ve FET (genellikle MOSFET olarak bilinir) kapsadığımıza göre, aşağıdaki tabloda gösterilen farklılıklarına bakalım:
| MOSFET | BJT | |
|---|---|---|
| Tanım | Metal oksit yarı iletken alan etkili transistör | Bipolar Jonksiyon Transistörü |
| Donanım Yapısı | 3 terminal: Gate, kaynak, dren ile daha yüksek yapı karmaşıklığı | 3 terminal: Emiter, baz ve kolektör |
| Çalışma Prensibi | MOSFET’in çalışması, oksit yalıtımlı gate elektrodu üzerindeki voltaja bağlıdır | BJT’lerin çalışması, baz terminalindeki akıma bağlıdır |
| Kullanım Uygunluğu | Yüksek güç, akım kontrol uygulamaları Analog ve dijital devreler |
Düşük akım uygulamaları |
Hangi transistörü seçmelisiniz?
MOSFET’in BJT’ye göre voltaj kontrolü gibi avantajları olmasına rağmen, seçim uygulama amaçlarınıza bağlıdır. İşte her bir transistörün uygun olduğu alanlar:
- Yüksek akımın dar darbeler halinde akışını düzenlemek veya herhangi bir yüksek güç uygulaması için, MOSFET tercih edilmelidir
- Yaygın elektrik devresi kullanımları veya evde düşük akım uygulamaları için, BJT’ler işi yeterince iyi yapabilir
Transistör Uygulamaları
Bir transistör, genellikle dijital devrelerde elektronik anahtarlar veya amplifikatör olarak kullanılır. Her bir uygulamanın nasıl çalıştığını açıklayalım.
Transistörler Anahtar Olarak
Anahtarlar açılıp kapanır, transistörler ise bir anahtarın ikili açma/kapama etkisini yaratarak bu işlevi görür; bu nedenle, bir aktüatöre ihtiyaç duymazlar, bunun yerine voltaj kullanılır. Bu tür bir uygulama, devrenin başka bir kısmına güç akışını kontrol etmek için kullanılır. Diğer bir deyişle, bir transistörün bir kısmından akan küçük bir akım, transistörün diğer kısmından çok daha büyük bir akım akışını sağlar.
Transistörlerin anahtar olarak kullanımı, bellek yongalarında görülebilir; burada milyonlarca transistör açılıp kapanmaktadır.
Transistörler Amplifikatör Olarak
Anahtar olarak çalışmanın yanı sıra, transistörler aynı zamanda amplifikatör olarak da işlev görür; küçük elektrik akımlarını alır ve diğer uçta çok daha yüksek bir akım çıkışı üretir. Bu tür transistörler, işitme cihazları, radyo veya µV aralığındaki herhangi bir ürün gibi ürünlerde yaygın olarak bulunur.
Kullanım için Önerilen Transistörler
Daha önce, MOSFET’in FET ailesinin bir parçası olduğunu ve büyük akım akış kontrolü için harika bir seçenek olduğunu belirttik. Ancak, geniş bir kullanım yelpazesi için miniaturize edilebilen ilk kompakt transistör olduğunu biliyor musunuz?
Evet! Elektronik teknolojisindeki devrimle birlikte, yavaş yavaş mikrodenetleyici kullanımları için miniaturize edilmiş modüllere girdi (örneğin: Arduino)
Aşağıda, bu tür kullanım için mükemmel bir MOSFET transistör önerisi bulunmaktadır!
Grove – MOSFET
Adından da anlaşılacağı gibi, Grove – MOSFET, Arduino kartınızla yüksek voltajlı bir projeyi kolayca kontrol etmenize yardımcı olan miniaturize edilmiş bir MOSFET transistörüdür!
Özellikleri:
- Bir dış güç kaynağı için bir, kontrol etmek istediğiniz cihaz için diğer olmak üzere, kartta iki vida terminali
- 5V – 15V voltaj kontrolü
Ayrıca, Grove sistemimiz sayesinde, Grove kablolarımızla tak ve çalıştır deneyimi yaşayacak, bu transistörü elektronik projenize kolayca ekleyip çıkarabileceksiniz!
Grove – MOSFET hakkında daha fazla bilgi edinmek ister misiniz? Veri sayfası, şeması ve daha fazlası için ürün sayfasını buradan ziyaret edebilirsiniz!
Özet
Bugünkü transistörler rehberimiz bu kadar. Umarım bu bilgilerle bir transistörün ne olduğunu, transistör türlerini (BJT, FET), nasıl çalıştığını ve uygulamalarını temel olarak anlamışsınızdır!
MOSFET ile kolay Arduino arayüzü arıyorsanız, lütfen Grove – MOSFET! düşünün.