... konulu sunumlar: "Elektrik-Elektronik Mühendisliği için Malzeme Bilgisi Yrd. Doç. Dr. Enis GÜNAY Erciyes Üni. Müh. Fak. Elektrik-Elektronik Müh. Bölümü."— Sunum transkripti:
1
Elektrik-Elektronik Mühendisliği için Malzeme Bilgisi Yrd. Doç. Dr. Enis GÜNAY Erciyes Üni. Müh. Fak. Elektrik-Elektronik Müh. Bölümü
2
Transistörler Elektronik bilimi, 1904–1947 yılları arasında elektron lambalarının kullanımıyla gelişip önem kazandı. İ lk diyot lamba 1904 yılında J.A. Fleming tarafından yapıldı. 1906 yılında Lee De Forest, diyot lambaya üçüncü elektrotu ilave ederek Triyot lambayı geliştirdi. İ zleyen yıllarda elektron lambalarındaki gelişmelere paralel olarak ilk radyo ve televizyon üretildi. 1931–1940 yıllan katı maddeler elektroni ğ i hakkında daha ziyade teorik çalışmalar devri olmuştur. Bu sahada isimleri en çok duyulanlar, L. Brillouin, A. H. Wilson, J. C. Slater, F. Seitzve W. Schottky'dir.
3
Transistörler 23 Haziran 1947 tarihinde elektronik endüstrisi gelişme yolunda en büyük adımı attı. Bu tarihte Bell laboratuarlarında Walter H. Brottain ve John Bardeen tarafından nokta temaslı ilk transistör tanıtıldı. Yükselteç olarak başarıyla denendi. Bulunan bu yeni elemanın elektron lambalarına göre birçok üstünlü ğ ü vardı. Bu transistörün esası, germanyum bir parça üzerine iki madeni ucun çok yakın şekilde ba ğ lanmasından ibaretti. Kolay tahrip olması ve fazla dip gürültüsü olması sebebiyle çok tutulmamıştır. 1949'da William Schockley tarafından geliştirilen "Jonksiyon Transistör" ise 1953'ten itibaren elektroni ğ in çeşitli alanlarında deneysel maksatlarla, 1956'dan itibaren ise her alanda seri olarak kullanılmaya başlanmıştır.
4
Transistörler Transistör, bir grup elektronik devre elemanına verilen temel addır. Transistörler yapılan ve işlevlerine ba ğ lı olarak kendi aralarında gruplara ayrılırlar. BJT (Bipolar Jonksiyon Transistör), FET, MOSFET, UJT v.b gibi... Elektronik endüstrisinde her bir transistör tipi kendi adı ile anılır. FET, UJT, MOSFET... gibi.
5
Transistörün Yapısı Transistörler, katı-hal "solid-state" devre elemanlarıdır. Transistör yapımında silisyum, germanyum ya da uygun yarıiletken karışımlar kullanılmaktadır. Bipolar Transistörler NPN ve PNP olmak üzere iki temel yapıda üretilirler. Bipolar Jonksiyon Transistör (BJT) elektronik endüstrisinin en temel yarıiletken devre elemanlarındandır. BJT; anlam olarak “Çift kutuplu yüzey birleşimli transistör” ifadesini ortaya çıkarır. BJT içinde hem ço ğ unluk taşıyıcıları, hem de azınlık taşıyıcıları görev yapar. Bundan dolayı bipolar (çift kutuplu) sözcü ğ ü kullanılır. Transistör ilk icat edildi ğ inde yarı iletken maddeler birbirlerine nokta temaslı olarak monte edilirlerdi. Bu nedenle onlara "Nokta Temaslı Transistör" denirdi.
6
Transistörün Yapısı Günümüzde transistorler, yapım itibari ile bir tost görünümündedir. Transistör imalatında kullanılan yarı iletkenler, birbirlerine yüzey birleşimli olarak üretilmektedir. Bu nedenle “Bipolar Jonksiyon Transistör” olarak adlandırılırlar. BJT transistörler katkılandırılmış P ve N tipi malzeme kullanılarak üretilir. NPN ve PNP olmak üzere başlıca iki tipi vardır. NPN transistörde 2 adet N tipi yarıiletken madde arasına 1 adet P tipi yarıiletken madde konur. PNP tipi transistörde ise, 2 adet P tipi yarıiletken madde arasına 1 adet N tipi yarıiletken madde konur. Dolayısıyla transistör 3 adet katmana veya terminale sahiptir diyebiliriz.
7
Transistörün Yapısı Transistörün her bir terminale işlevlerinden ötürü; Emiter (Emiter), Beyz (Base) ve Kollektör (Collector) adları verilir. Bu terminaller; genelde E, B ve C harfleri ile sembolize edilirler. Fiziksel yapıdan da görüldü ğ ü gibi transistörün iki jonksiyonu vardır. Bunlardan beyz-emiter arasındaki bölge “beyz-emiter jonksiyonu”, beyz- kollektör arasındaki bölge ise “ beyzkollektör jonksiyonu” olarak adlandırılır. Transistörlerde beyz bölgesi; kollektör ve emiter bölgelerine göre daha az katkılandırılır. Ayrıca beyz bölgesi; kollektör ve emiter bölgesine nazaran çok daha dar tutulur.
8
Transistörün Çalışma İlkeleri Bipolar transistörlerin genelde iki çalışma modu vardır. Bunlar, yükselteç (amplifier) ve anahtar olarak çalışma modlarıdır. Transistör, her iki çalışma modunda da harici DC besleme gerilimlerine gereksinim duyar. 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 özelli ğ inden yararlanılır ve anahtar olarak kullanılır. Transistörün çok yaygın olarak kullanılan bir di ğ er özelli ğ i ise yükselteç olarak kullanılmasıdır. Yükselteç olarak kullanılacak bir transistör aktif bölgede çalıştırılır. Yükselteç olarak çalıştırılacak bir transistörün PN jonksiyonları uygun şekilde polarmalandırılmalıdır.
9
Transistörün Çalışma İlkeleri NPN ve PNP tipi transistörlerin yükselteç olarak çalıştırılması için gerekli polarma gerilimleri ve bu gerilimlerin polariteleri verilmiştir. NPN tipi bir transistörde; beyz-emiter jonksiyonu do ğ ru yönde, beyz-kollektör jonksiyonu ise ters yönde polarmalanır. Her iki transistöründe çalışma ilkeleri aynıdır. Sadece polarma gerilimi ve akımlarının yönleri terstir.
10
Transistörün Çalışma İlkeleri NPN tipi bir transistörde beyz terminaline, emitere göre daha pozitif bir gerilim uygulandı ğ ında do ğ ru polarma yapılmıştır. Bu polarma etkisiyle geçiş bölgesi daralmaktadır. Bu durumda P tipi maddedeki (beyz) ço ğ unluk akım taşıyıcıları, N tipi maddeye (emiter) geçmektedirler.
11
Transistörün Çalışma İlkeleri Emiter-beyz polarmasını iptal edip, beyz-kollektör arasına ters polarma uygulayalım. Bu durumda ço ğ unluk akım taşıyıcıları sıfırlanacaktır. Çünkü geçiş bölgesinin kalınlı ğ ı artacaktır. (Diyotun ters polarmadaki davranışını hatırlayın). Azınlık taşıyıcıları, beyz-kollektör jonksiyonundan V CB kayna ğ ına do ğ ru akacaktır. Özet olarak, yükselteç olarak çalıştırılacak bir transistörde; Beyz-emiter jonksiyonları do ğ ru, beyz-kollektör jonksiyonları ise ters polarmaya tabi tutulur.
12
Transistörün Çalışma İlkeleri Transistörde oluşan ço ğ unluk ve azınlık akım taşıyıcıları ise şekil üzerinde gösterilmiştir. Transistörün hangi jonksiyonlarına do ğ ru, hangilerime ters polarma uygulandı ğ ını şekil üzerindeki geçiş bölgelerinin kalınlı ğ ına bakarak anlaşılabilir.
13
Transistörün Çalışma İlkeleri Do ğ ru yönde polarmalanan emiter-beyz jonksiyonu, çok sayıda ço ğ unluk taşıyıcısının P tipi malzemeye (beyze) ulaşmasını sa ğ lar. Beyz bölgesinde toplanan taşıyıcılar nereye gidecektir. I B akımına katkıda mı bulunacaklardır yoksa N tipi malzemeye mi geçeceklerdir. Beyz bölgesinin (P tipi malzeme) iletkenli ğ i düşüktür ve çok incedir. Bu nedenle; az sayıda taşıyıcı yüksek dirence sahip bu yolu izleyerek beyz ucuna ulaşacaktır. Dolayısıyla beyz akımı, emiter ve kollektör akımlarına kıyasla çok küçüktür.
14
Transistörün Çalışma İlkeleri Ço ğ unluk taşıyıcılarının çok büyük bir bölümü, ters polarmalı kolektör-beyz jonksiyonu üzerinden difüzyon yoluyla kollektör ucuna ba ğ lı N-tipi malzemeye geçecektir. Ço ğ unluk 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 kollektör akımı oluşmaktadır. Buradan hareketle; emiterden enjekte edilen elektronların miktarı, beyz ve kollektöre do ğ ru akan elektronların toplamı kadar oldu ğ u söylenebilir. Transistör akımları arasındaki ilişki aşa ğ ıdaki gibi tanımlanabilir. IE = IC + IB
15
Bir Transistörün Çalışması için Gerekli Şartları-Özet Transistörün çalışabilmesi için; beyz-emiter jonksiyonu do ğ ru yönde, beyz-kollektör jonksiyonu ise ters yönde polarmalandırılmalıdır. Bu çalışma biçimine transistörün aktif bölgede çalışması denir. Beyz akımı olmadan, emiter-kollektör jonksiyonlarından akım akmaz, transistör kesimdedir. Farklı bir ifadeyle; beyz akımı küçük olmasına ra ğ men transistörün çalışması için çok önemlidir. PN jonksiyonlarının karakteristikleri transistörün çalışmasını belirler. Örne ğ in; transistör, VBE olarak tanımlanan beyz-emiter jonksiyonuna do ğ ru yönde bir başlangıç gerilimi uygulanmasına gereksinim duyar. Bu gerilimin de ğ eri silisyum transistörlerde 0,7 V, germanyum transistörlerde ise 0,3 V civarındadır.
16
Transistörün Anahtar Olarak Çalışması Transistörlerin en popüler uygulama alanlarına örnek olarak yükselteç ve anahtarlama devrelerini verebiliriz. Transistörün elektronik anahtar olarak kullanılmasında kesim ve doyum bölgelerinde çalışmasından yararlanılır. İ deal bir anahtar, açık oldu ğ unda direnci sonsuzdur. Üzerinden akım akmasına izin vermez. Kapalı konuma alındı ğ ında ise direnci sıfırdır ve üzerinde gerilim düşümü olmaz. Ayrıca anahtar bir durumdan, di ğ er duruma zaman kaybı olmadan geçebilmelidir. Transistörle gerçekleştirilen elektronik anahtar, ideal bir anahtar de ğ ildir. Fakat transistör küçük bir güç kaybı ile anahtar olarak çalışabilir.
17
Transistörün Anahtar Olarak Çalışması Transistörün bir anahtar olarak transistörün beyz-emiter jonksiyonu ters yönde kutuplanırsa transistör kesimdedir. Kollektör-emiter arası ideal olarak açık devredir. Transistör bu durumda açık bir anahtar olarak davranır.
18
Transistörün Anahtar Olarak Çalışması Transistörün beyz-emiter jonksiyonu do ğ ru yönde kutuplandırıldı ğ ında beyz akımı yeterli derecede büyük olursa transistör doyum bölgesinde çalışacaktır. Kollektör akımı maksimum olacak ve transistörün kollektör-emiter arası ideal olarak kısa devre olacaktır. Transistör bu durumda kapalı bir anahtar gibi davranır.
19
Alan Etkili Transistörler (Field Effect Transistor-FET) Alan etkili bir transistör, biri di ğ erinin üzerinde bulunan iki yarıiletken malzeme tabakasından meydana gelmiştir. Böylece kapıya (gate) ba ğ lı voltaj, kanaldaki akımın kuvvetini kontrol eder. Alan etkili transistör, akıttı ğ ı akımın elektriksel alan ile kontrol edilmesi esasına göre çalışır. Alan etkili transistörlerin iki temel çeşidi bulunmaktadır. Jonksiyon Alan Etkili Transistör (JFET) Metal Oksit Yarıiletken Alan Etkili Transistör (MOSFET) FET’ler, BJT’lerin aksine tek tip taşıyıcı akışına ba ğ lıdır. FET’lerin ısıl kararlılıkları BJT’lere göre daha iyidir.
20
Jonksiyon Alan Etkili Transistör (JFET) JFET’lerin çalışma esası gerilim kontrolü üzerinedir. P ve N kanallı olmak üzere iki çeşit JFET vardır. Bir N-kanal JFET’in tıkama yönünde kutuplandırılmış olan P-N jonksiyon geçiş bölgesinin her iki yanında fakirleşmiş bölgeler oluşacaktır.
21
Jonksiyon Alan Etkili Transistör (JFET) JFET’ler kendi içerisinde ikiye ayrılırlar. • n-kanal • p-kanal n-kanal en çok tercih edilen JFET tipidir. JFET’lerin 3 adet terminalleri mevcuttur. • Akıtıcı - Drain Kaynak - Source • Akıtıcı - Drain (D) ve Kaynak - Source (S) n-kanalına bağlanırken, • Kapı - Gate • Kapı - Gate (G) ise p-tipi malzemeye bağlanır.
22
Jonksiyon Alan Etkili Transistör (JFET) Bir JFET’in Temel Çalışma Prensibi JFET’in çalışma prensibi bir musluğa benzetilebilir. Kaynak – Source: Kaynak – Source: Basınçlı su, akıtıcı-kaynak voltajının negatif kutbundaki elektron birikmesini temsil etmektedir. Akıtıcı – Drain: Akıtıcı – Drain: Uygulanan voltajın pozitif kutbundaki elektron (yada delik) azlığını temsil eder. Kapı – Gate: Kapı – Gate: Suyun akışını kontrol eden bir vana gibi kapı terminali n-kanalının genişliğini kontrol eder. Böylece akıtıcıya geçecek olan yük kontrolü yapılmış olur.
23
Metal Oksit Yarıiletken FET-MOSFET MOSFET’ler, JFET’lere benzer özellikler içerirler. Ayrıca başka faydalı özellikleri de mevcuttur. İki tip MOSFETmevcuttur: • Azaltıcı-Tip (Kanal ayarlamalı)(Depletion-Type) • Çoğaltıcı-Tip (Kanal oluşturmalı)(Enhancement-Type)
24
Metal Oksit Yarıiletken FET-MOSFET Azaltıcı (Depletion) -Type MOSFET Yapısı drainsource gate Akıtıcı drain (D) ve kaynak source (S) n-tipi katkılandırılmış malzemeye bağlanmıştır. Bu n-tipi bölgeler birbirleriyle bir n-tipi kanal vasıtasıyla ilişkilendirilmiştir. Bu n-tipi kanal ince bir izolatör katman olan SiO 2 vasıtasıyla kapı gate (G) ucuna bağlanmıştır. substrate n-tipi katkılandırılmış malzeme p-tipi katkılandırılmış malzemenin üzerine yerleştirilir. Bu p-tipi katkılandırılmış malzemenin de bir alt tabaka terminal bağlantısı substrate (SS) mevcuttur.
25
Metal Oksit Yarıiletken FET-MOSFET Çoğaltıcı-Tip MOSFET Yapısı drainsource • Akıtıcı drain (D) ve kaynak source (S) n-tipi katkılandırılmış bölgeler ile bağlantılıdır. Bu n-tipi katkılandırılmış bölgeler birbirleriyle bir n-tipi kanal ile bağlantılı değildir. • Kapı gate • Kapı gate (G) p-tipi bir yüzey ile SiO 2 ’ten oluşan bir izolasyon katı vasıtasıyla bağlantılıdır. substrate • n-tipi katkılandırılmış yüzey p-tipi katkılandırılmış alt tabaka ile bağlantılıdır. p-tipi katkılandırılmış alt tabaka da substrate (SS) terminali ile bağlantılıdır.
26
CMOS Devreleri CMOS (tümleşik-complementary MOSFET) hem p-kanal hem de n-kanal MOSFET’leri aynı alt tabaka üstünde bir arada kullanmaktadır. Avantajları • Daha yüksek giriş empedansı • Daha hızlı anahtarlama • Düşük güç tüketimi
27
Ödev FET kullanımı ve dikkat edilmesi gereken hususlar.
28
Transistörlerin Soğutulması Bir transistöre enerji uygulandı ğ ında akım akışından dolayı enerjinin bir kısmı ısıya dönüşecektir. E ğ er bu ısı etkili biçimde da ğ ıtılırsa, transistör daha uzun bir süre dayanacak ve daha iyi verimle çalışacaktır. Büyük hacimli transistörler daha fazla akım çektiklerinden fazla güç tüketirler. Bunların mutlaka ilave bir düzenekle so ğ utulması gerekir. So ğ utucular transistörler üzerinde vidalanarak tespit edilirler. Fazla güç harcadı ğ ı halde uygun olarak so ğ utulmayan transistörlerin plastik kılıfları, aşırı ısınmadan dolayı parçalanacaktır.
29
Transistörlerin Soğutulması
30
Transistörlerde Kodlama ve Kılıf Tipleri Günümüzde pek çok farklı kılıf tipine sahip transistör üretimi yapılmaktadır. Transistörlerin kılıf tipleri genelde kullanım amacına ve kullanım yerine ba ğ lı olarak de ğ işmektedir. Örne ğ in, küçük veya orta güçlü transistörlerin üretiminde genellikle plastik veya metal kılıflar kullanılmaktadır. Transistörlerde kullanılan kılıf tiplerini belirleyen di ğ er önemli bir faktör ise çalışma frekanslarıdır. Uluslararası birçok 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 bir takım uluslararası standartlara uygun olarak kodlanırlar. Transistörler; bu kodlarla anılırlar. Üretilen her bir transistörün çeşitli karakteristikleri üretici firma tarafından kullanıcıya sunulur.
31
Uluslararası Standard Kodlama Transistörlerin kodlanmasında bir takım harf ve rakamlar kullanılmaktadır. Örne ğ in AC187, BF245, 2N3055, 2SC2345, MPSA13 v.b gibi birçok transistör sayabiliriz. Kodlamada kullanılan bu harf ve rakamlar rasgele de ğ il uluslar arası 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 aşa ğ ıda verilmiştir.
32
Uluslararası Standard Kodlama 1.Avrupa Pro-Electron Standardı (Pro-electron) 2. Amerikan jedec standardı (EIA-jedec) 3. Japon (JIS) 4. Do ğ u Blok (eski SSCB)
33
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 aşa ğ ıda ayrıntılı olarak açıklanmıştır. İ LK HARF: Avrupa (Pro Electron) standardına göre kodlanmada kullanılan ilk harf, transistörün yapım malzemesini belirtmektedir. Germanyum dan yapılan transistörlerde kodlama A harfi ile başlar. Örne ğ in AC121, AD161, AF254 v.b kodlanan transistörler germanyumdan yapılmıştır. Silisyum dan yapılan transistörlerde ise kodlama B harfi ile başlar. Örne ğ in; BC121, BD161, BF254 v.b kodlanan transistörler silisyumdan yapılmıştır.
34
Pro-Electron Standardı İ K İ NC İ HARF: Transistörlerin kodlanmasında kullanılan ikinci harf Avrupa Standardına göre, transistörün kullanım alanlarını belirtir. Örnek kodlamalar aşa ğ ıda verilmiştir. AC: Avrupa (Pro Electron) Standardına göre, düşük güçlü alçak frekans transistörüdür. Germanyumdan yapılmıştır. (AC121, AC187, AC188, AC547 gibi...) BC: Avrupa (Pro Electron) Standardına göre, düşük güçlü alçak frekans transistörüdür ve Silisyumdan yapılmıştır. (BC107, BC547 gibi...) BD: Avrupa (pro electron) standart seri, Si, düşük güçlü, alçak frekans transistörü. (BD135, BD240, BD521 v.b. gibi) BF: Avrupa (pro electron) standart seri, Si, düşük güçlü, yüksek frekans transistörü. (BF199, BF240, BF521, gibi...) BL: Avrupa (pro electron) standart seri, Si, büyük güçlü, yüksek frekans transistörü. (BL240, BL358, BL521 gibi...) BU: Avrupa (pro electron) standart seri, Si, büyük güçlü, anahtarlama transistörü. (BU240, BU521 gibi... ) Germanyumdan yapılan transistörlerin başına A harfinin geldi ğ i unutulmamalıdır. (AC, AD, AF, AU gibi...)
35
Pro-Electron Standardı 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 yapıldı ğ ını belirtir. Örnek olarak; BCW245, BCX56, BFX47, BFR43, BDY108, BCZ109, BUT11A, BUZ22 v.b gibi
36
Diğer Kodlama türleri ve standartlar Amerikan ve Japon üreticilerin uydukları kodlamalar ve anlamları aşa ğ ıda liste olarak verilmiştir. Bu gruplara ilave olarak, büyük yarıiletken üreticisi bazı kuruluşlar azda olsa özel kodlar kullanmaktadırlar. KOD AÇIKLAMALAR 2N… : Amerikan (EIA-jedec) Standardı (FET dahil). 3N… : Amerikan (EIA-jedec) Standardı (FET, MOSFET) 4N… : Amerikan (EIA-jedec) Standardı opto-kuplör v.b 2S… : Japon (JIS) Standardı Si (2S2134 gibi...) 2SA... : Japon (JIS) Standardı, PNP, Yüksek frekans 2SB… : Japon (JIS) Standardı, PNP, Alçak frekans 2SC… : Japon (JIS) Standardı, NPN, Yüksek frekans 2SD… : Japon (JIS) Standardı, NNP, Alçak frekans
37
Diğer Kodlama türleri ve standartlar 2SH… : Japon (JIS) Standardı, Unijonksiyon Transistör 2SJ… : Japon (JIS) Standardı, FET, P kanallı 2SK… : Japon (JIS) Standardı, FET, N kanallı 3SJ… : Japon (JIS) Standardı, FET, P kanallı 3SK… : Japon (JIS) Standardı, FET, N kanallı MA… : Motorola, Ge, Düşük güçlü, metal kılıf MPS… : Motorola, Si, Küçük işaret, plastik kılıf MJE… : Motorola, Si, Büyük güçlü, plastik kılıf MPF… : Motorola, JFET, plastik kılıf MJ… : Motorola, Si, Büyük güçlü, Metal kılıf
38
Transistör Kategorileri ve Kılıf Tipleri Uluslararası transistör üreticileri, üretimlerini genellikle 3 temel kategoride gerçekleştir. Bu kategorileri; • Genel amaçlı, alçak frekans transistörleri • Güç transistörleri • Radyo frekans (RF) transistörleri olarak tanımlayabiliriz. Her bir kategori, belirli alt kategorilere de ayrılmaktadır. Üretici firmalar transistör adlarının kodlanmasında, kılıf ve pin tiplerinin belirlenmesinde belirli standartlara uyarlar.
39
Transistör Kategorileri ve Kılıf Tipleri Genel Amaçlı, Küçük Sinyal Transistörleri Bu tip transistörler genellikle orta güçlü yükselteç veya anahtarlama devrelerinde kullanılır. Metal veya plastik kılıf içerisinde üretilirler. Aşa ğ ıdaki şekilde plastik kılıfa sahip standart transistör kılıf tipleri, kılıf kodları ve terminal isimleri verilmiştir. TO–92 veya TO–226AATO–92 veya TO–226AE SOT–23 veya TO–236AB
40
Transistör Kategorileri ve Kılıf Tipleri Aşa ğ ıdaki şekilde aynı kategoride bulunan ve metal kılıf içerisinde üretilen bazı transistörlerin kılıf kodları ve terminal isimleri ile birlikte verilmiştir. Farklı terminal ba ğ lantılarına ve kılıf tipine sahip onlarca tip transistör vardır. Bu bölümde örnekleme amacı ile çok kullanılan birkaç tip kılıf tipi verilmiştir. TO–39 veya TO-205AD TO–18 veya TO-206AA TO–46 veya TO-206AB
41
Transistör Kategorileri ve Kılıf Tipleri Güç (power) Transistörleri Güç (power) transistörleri yüksek akım ve gerilim de ğ erlerinde çalıştırılmak üzere tasarlanmışlardır. Dolayısıyla boyutları oldukça büyüktür. Bu tip transistörler genellikle metal kılıf içerisinde üretilirler. Transistörün gövdesi metaldir ve genellikle kollektör terminali metal gövdeye monte edilmiştir. Aşa ğ ıdaki şekilde yaygın olarak kullanılan bazı güç transistörlerinin kılıf kodları ve terminal ba ğ lantıları verilmiştir.
42
Transistör Kategorileri ve Kılıf Tipleri
43
Radyo Frekans (RF) Transistörleri: Çok yüksek frekansla çalışan sistemlerde (Radyo Frekans = RF) çalıştırılmak üzere tasarlanmış transistörler, RF transistörleri olarak anılmaktadır. Özellikle iletişim sistemlerinde kullanılan bu transistörlerin kılıf tipleri di ğ erlerinden farklılık gösterebilir. Bunun nedeni yüksek frekans etkisini minimuma indirmektir. Aşa ğ ıdaki şekilde bazı RF transistörlerinin standart kılıf tipleri örnek olarak verilmiştir.
44
Transistörlerin Test Edilmesi Elektronik cihazlarda kimi zaman bir takım arızalar oluşabilir. Bu arızalar genellikle yarıiletken devre elemanlarının bozulmasından kaynaklanır. Bu nedenle herhangi bir cihazın onarımında ilk aşama cihazda kullanılan yarıiletken devre elemanlarının sa ğ lamlık testinin yapılmasıdır. Transistörlerin sa ğ lamlık testi; statik ve dinamik test olmak üzere iki aşamada yapılabilir. Transistöre herhangi bir enerji uygulamadan bir ölçü aleti ile yapılan test işlemine statik test denir. Bu işlemde transistörün jonksiyonlar arası direnci ölçülür. Dinamik test işlemi ise transistör devre üzerinde çalışma halindeyken yapılır. Bu işlemde transistör üzerinde oluşabilecek polarma gerilim ve akımlarının ölçümü yapılır.
45
Transistörün Statik Testi Sayısal veya analog bir multimetre kullanılarak herhangi bir transistörün sa ğ lamlık testi yapılabilir. Test işleminde sonucunda transistörün sa ğ lam olup olmadı ğ ının yanı sıra transistör tipi (PNP veya NPN) ve transistör terminalleride (B,E,C) belirlenebilir. NPN veya PNP tipi bir transistörün test işleminde pratik bir çözüm, transistörü sırt sırta ba ğ lı iki diyot gibi düşünmektir. Test işleminde bu durum bize kolaylık sa ğ lar. NPN ve PNP tipi transistörlerin diyot eşde ğ erleri aşa ğ ıdaki şekilde verilmiştir. Bu durum sadece transistörü test etmemizde bize kolaylık sa ğ lar. İ ki gerçek diyot, şekilde belirtildi ğ i gibi ba ğ lanırsa transistör olamayaca ğ ı ve transistör gibi çalışmayaca ğ ı özellikle bilinmelidir.
46
Transistörün Statik Testi
47
Transistörün diyot eşde ğ er devresinden yararlanılarak sayısal bir multimetre ile test işleminin nasıl yapılabilece ğ i aşa ğ ıdaki şekil ile anlatılacaktır. Test işlemi için sayısal multimetre’nin diyot ölçme konumu kullanılır. Her bir aşamada transistörün sadece iki terminali arasındaki öngerilim ölçülür. Sa ğ lam bir transistör’ün do ğ ru polarma altında terminalleri arasındaki öngerilim 0,7 V civarındadır. Ters polarma altında ise bu de ğ er multimetrenin pil gerilimidir. Şekil üzerinde bir transistör için gerekli test aşamaları ve sonuçları adım adım gösterilmiştir.
48
Transistörün Statik Testi
49
50
Test işlemi, analog multimetre kullanılarak da yapılabilir. Multimetre, ohm kademesine alınır. Transistörün jonksiyonları arasındaki direnç de ğ erleri sıra ile ölçülür. Multimetrenin, ters polarmada çok büyük direnç de ğ eri, do ğ ru polarmada ise küçük bir direnç de ğ eri göstermesi gerekir. Aksi durumlarda transistörün bozuk oldu ğ u anlaşılır. Transistörleri test etmek amacı ile çeşitli firmalarca geliştirilmiş hazır transistör test cihazları da (transistor tester) vardır.
51
Transistörün Dinamik Testi Çalışan herhangi bir devre veya cihaz üzerinde bulunan transistörler test edilebilir. Test işleminde devre üzerindeki transistörün terminalleri arasındaki gerilimler ölçülür. Dolayısı ile ölçüm sisteminde enerji vardır. Bu tür test işlemine dinamik test denir. Sa ğ lıklı bir test işlemi için bazı analizler yapılmalı veya bilinmelidir.