Transistör Nedir? Yapısı ve Çeşitleri

Transistör, küçük bir değerdeki gerilim veya akımla, büyük miktarda akımı veya gerilimi kontrol etmek için kullanılan yarı iletken bir devre elemanıdır. Transistörler, akımın diğer devre elemanları tarafından belirlendiği, elektriksel olarak kontrol edilen bir anahtar olarak devredeki akımı açmak veya kapatmak için kullanılabilir. 3 veya daha fazla bacağı bulunan transistörün bacaklarından birisine uygulanan elektrik sinyali ile diğer bacakları arasındaki elektrik akımını kontrol edebiliriz.

Transistörün Yapısı

Transistörler NPN veya PNP biçiminde yerleştirilmiş üç yarı iletken maddenin bileşiminden oluşmaktadır. Beyz kutbu tetiklendiği zaman kollektör ve emiter arasında direnç değeri azalır ve akım geçirir hale gelir. Kollektör ve emiter arasından geçen akımın miktarı beyz kutbuna uygulanan akımın miktarına bağlıdır.

-NPN Tipi Transistörler:

NPN tipi transistörlerin yapısı iki N tipi yarı iletken madde arasına ince bir katman halinde yerleştirilmiş P tipi yarı iletken Beyz maddesinden oluşmaktadır. İki N tipi madde arasındaki Beyz tabakası elektron geçişini kontrol etme görevi yapmaktadır. Transistörler geçen akımı denetleyerek küçük akımları büyütebilir ya da küçük bir akım ile büyük bir alıcının çalışmasını sağlayabilir.

NPN tipi transistörlerde şekilde görüldüğü gibi VBB kaynağının + ucu Beyz kutbunu pozitif yüklerken VCC kaynağının – ucu ise Emiter kutbundaki elektronları yukarı iter. Sıkışan elektronlar Beyz tarafından çekilir. Yani Emiterin iletim bandındaki elektronları E-B gerilim setini aşarak Beyz bölgesine girerler ancak Beyz bölgesi dar olduğu için Emiter bölgesinden gelen elektronların yaklaşık %2’si Beyz bölgesi tarafından çekilirken kalan %98’i Kollektöre geçer.

VCC kaynağının + ucu elektronları Kollektör bölgesine doğru çeker ve böylece elektron akışı sürekli hale gelir, böylece VBB kaynağının verdiği Beyz akımı sürdükçe Emiterden Kollektöre elektron akışı devam eder.

-PNP Tipi Transistörler:

PNP tipi transistörlerin yapısı da NPN tipi transistörler gibidir. Tek fark bu kez P tipi iki yarı iletken madde arasına ince bir tabaka halinde N tipi yarı iletken maddenin yerleştirilmiş olmasıdır.

PNP tipi transistörlerde VBB kaynağının – ucu Beyz kutbunu negatif yüklerken VCC kaynağının + ucu da Emiter bölgesindeki artı yüklü oyukları yukarı iter. Bu şekilde sıkışan artı yükler Beyz tarafından çekilip buradan Kollektör bölgesine geçerler. Vcc kaynağının – ucu Kollektör bölgesindeki oyukları kendine çektiğinden dolayı oyuk hareketi süreklilik kazanır. VBB akımı sürdükçe Emiterden Kollektöre doğru bu hareket sürer.

Transistörün Çalışma Prensibi

Transistörün Beyz ucuna küçük bir akım uygulandığı zaman Emiter ve Kollektör uçları arasında akım geçişi olur. Beyz ucuna akım uygulanmazsa Emiter Kollektör arasından akım geçişi olmaz. Böylece transistör bir anahtarlama elemanı olarak kullanılır. Kollektörden geçen akım miktarı transistörün beyz ucuna uygulanan akım ile orantılıdır. Böylece transistör yükseltici olarak kullanılır.

Transistör Çeşitleri

1-Yüzey Birleşmeli Transistör (BJT):

Yüzey birleşmeli transistörler, iki N ve bir P tipi malzeme tabakasından veya iki P ve bir N tipi malzeme tabakasından oluşan üç katmanlı bir elemandır. İlkine NPN transistörü, ikincisine ise PNP transistörü denmektedir.

2-Nokta Temaslı Transistör:

Nokta temaslı transistör, ilk transistör türlerinden biridir. Yapısında tek PN eklemi bulunmasından dolayı “Tek Eklemli” olarak anılan bu transistörler negatif direnç özelliği gösterir. Flaş devrelerinde, kondansatörlerde ve kontrol devrelerinde kullanılır.

3-Foto Transistör:

Foto transistör üzerine düşen ışığın şiddeditiyle orantılı olarak iletkenliği değişen transistörtür. Pozometrelerde, hırsız alarm sistemlerinde, tv, müzik seti vs. uzaktan kumanda aletlerinde otomatik açılır kapanır kapı sistemlerinde, otomatik çalışan gece lambalarında ışık algılayıcısı olarak kullanılmaktadır.

4-Tek Birleşimli Transistör (UJT):

UJT, BJT transistör gibi üç bacaklı bir devre elemanı olmasına karşın çok farklı bir karakteristiğe sahiptir. UJT transistörleri, üç ayaklı ve iki tipte (N ve P tipi emiter) üretilir. Tristör ve triyak devrelerinde tetikleme için gerekli olan darbeleri üretir. Relaksasyon (gevşemeli) osilatör yapımında kullanılan yarı iletken bir devre elemanıdır.

5-Alan Etkili Transistör (FET):

FET, Field Effective Transistor yani Alan etkili Transistör, yarı iletken malzeme içerisinde kanal akımını ve iletkenliğini yük taşıyıcıları yardımıyla değiştirmeye yarayan bir elemandır. Tek kutuplu olan FET, çift kutuplu olan standart BJT’lerden çok daha önce bulunmuştur. Dijital entegre devreleri, analog sinyal devreleri, yükseltici devreler gibi yerlerde kullanılır.

6-Birleşim Alan Etkili Transistörler (JFET):

JFET, kanaldaki akımı kontrol etmek için ters kutuplanmış bir ekleme sahip olan bir Alan Etkili Transistör çeşididir. JFET yapısına göre, n-kanal ve p-kanal olmak üzere ikiye ayrılır. JFET’ler üç bacaklıdır; G (Gate), S (Source) ve D (Drain). JFET’lerin G bacakları normal transistörlerin base bacağına, source bacakları normal transitörlerin emiter bacağına, drain bacakları ise normal transistörlerin kollektör bacaklarına benzetilebilir.

7-Metal Oksit Yarıiletken Alan Etkili Transistör (MOSFET):

MOSFET, analog ve digital devrelerde sık kullanılan, geçidi yalıtılmış bir alan etkili transistördür. Mosfetler, JFET transistörler gibi üç bacaklıdır. Bu bacaklar ; G (gate, normal transistörün base bacağı), S (source, kaynak) ve D (drain, normal transistörün kollektörü) bacaklarıdır. MOSFET’LER, yüksek frekanslı elektronik devrelerde, voltmetre, ohmmetre, multimetre gibi ölçme aletlerinde, yüksek giriş empedanslı amplifier (yükselteç)’de sıklıkla kullanılırlar.

Bu transistör çeşitleri hariç transistör çeşitleri şunlardır:

-Heterojunction Bipolar Transistör                        -Balistik Transistör

-Dual Kapılı FET                                                          -FinFET

-Çığ Transistör                                                            -Ters T Etkili Transistör

-İnce Filmli Transistör                                                -Spin Transistör

-Darlington Transistör                                               -Trigate Transistör

Transistörlerin Avantajları

-Transistörler küçüktür ve az enerji harcarlar. Bu yüzden hemen hemen tüm elektronik aletlerin içinde bulunular.

-Transistörlerin ömrü uzundur, daha uzun çalışırlar.

-Transistörler her an çalışmaya hazır durumdadırlar.

-Çalışma voltajları düşüktür.

-Transistörler lambalar gibi cam değildir, kırılmazlar.

-İmalatı kolay ve maliyeti düşüktür. Bu yüzden fiyatı ucuzdur.

Transistörlerin Kullanım Alanları

Yaygın uygulamaları analog ve dijital anahtarlar, güç regülatörleri, sinyal yükselticileri ve ekipman kontrol cihazlarından oluşur. Transistörler aynı zamanda elektronik devrelerin ve veri elektroniğinin yapı birimleridir. Tekrar tekrar tekrar çalışan mikroişlemciler her çipte bir milyardan fazla transistörden oluşur. Bilgisayarlardan, ayarlayıcılara ve uçaklara kadar yaklaşık her yerde karşımıza çıkarlar.