Transistörün Yükselteç Olarak Çalıştırılması

Yükselteç olarak çalıştırılan bir transistörden, şu üç işlemin gerçekleştirilmesinde yararlanılır:

1. Akım kazancını sağlamak
2. Gerilim kazancını sağlamak
3. Güç kazancını sağlamak

Buradaki kazancın anlamı:

Transistör girişine verilen akım, gerilim veya gücün çıkıştan daha büyük değerlerde elde edilmesidir. Bunu sağlamak için de belirli devrelerin oluşturulması gerekir.

Kazancın sayısal değerinin bulunması da, çıkıştaki akım, gerilim ve güç değerlerinin, girişteki akım, gerilim ve güç değerlerine oranlanması suretiyle elde edilir.

Karakteristik eğrileri, transistörün üreticileri tarafından hazırlanan tanıtım kitaplarında (katalog) verilir.

Transistör, hem DC hem de AC yükselteç olarak çalışabilir. Bu nedenle, transistörü gereği gibi inceleyebilmek için, ayrı ayrı DC ve AC 'deki çalışma hallerinin incelenmesi gerekir.

DC çalışmada girişteki ve çıkıştaki akım ve gerilim değerleri arasındaki bağıntılara Statik Karakteristikleri,

AC çalışmadaki akım ve gerilim bağıntılarına da Dinamik Karakteristikleri denir.

Transistör yükselteç olarak şu üç bağıntı şeklinde çalıştırılabilmektedir.

1. Emiteri ortak bağlantılı yükselteç
2. Beyz 'i ortak bağlantılı yükselteç
3. Kollektörü ortak bağlantılı yükselteç

Ortak bağlantı deyimi, girişte ve çıkışta ortak olan uç (elektrot) anlamında kullanılmıştır.

Transistörün DC Yükselteç Olarak Çalıştırılması

Şekil 4.12 'de Emiteri ortak bağlantılı bir DC yükselteç devresi verilmiştir. Bu yükselteç devresi ile transistörün statik karakteristikleri incelenmektedir.

Statik karakteristikleri incelerken yukarıda da belirtildiği gibi giriş ve çıkıştaki DC akım ve gerilim değerlerinden yararlanılır.

Şekil 4.12 - Transistörün statik karakteristiklerini tanımlamak üzere kurulan yükselteç devresi

Girişteki akım ve gerilimdeki değişmeler girişe seri bağlanan mikro ampermetre (µA) ve paralel bağlanan küçük değerler ölçebilen voltmetre (mV) ve çıkıştaki değişmeler de, çıkışa bağlanan mili Ampermetre ve normal bir Voltmetre ile ölçülür.

Şekil 4.12 'ye dikkat edilirse, transistör çıkışında başka bir eleman bulunmaksızın yapılan DC ölçümlerdir.

Uygulanan bu tür ölçme yöntemi ile hesaplanan statik karakteristik değerlerine ve çizilen eğrilere Kısadevre Karakteristikleri 'de denir.

Şekil 4.12 'deki ölçü aletleri ile, şu değerler ölçülmektedir:

Girişe ait:
Beyz akımı, I_B
Beyz - Emiter arası gerilim, V_BE

Çıkışa ait:
Kollektör akımı, I_C
Kollektör - Emiter arası gerilim, V_CE

Ölçülen bu değerler ile şu karakteristik değerler hesaplanmaktadır:

•  Akım kazancı: K_İ(β) = I_C/I_B
•  Giriş direnci: R_g = V_BE/I_B
•  Çıkış direnci: R_Ç = V_CE/I_C
•  Eğim: S = ΔI_C/ΔV_BE
•  Transfer oranı: µ = V_BE/V_CE (%0,01-0,001) dir.

Buradan ilk üçlü, "K_İ, R_g ve R_Ç" her transistör için, her devrede bilinmesi gereken karakteristik değerlerdir. Son iki "S ve µ" değerleri ise transistör üzerinde daha derinlemesine çalışma yapılması gerektiğinde, ihtiyaç duyulan değerlerdir.

Yukarıdaki karakteristik değerler, Şekil 4.11 'de verilmiş olan dört bölge karakteristik eğrisinden yararlanılarak da hesaplanabilmektedir.

1. Bölge karakteristik eğrisi: (V_CE,I_C)
2. Bölge karakteristik eğrisi: (I_B,I_C)
3. Bölge karakteristik eğrisi: (V_BE,I_B)
4. Bölge karakteristik eğrisi: (V_BE,V_CE)

Bu karakteristik eğrilerinin değişik noktalarındaki, küçük değişim (Δ) değerleri ile yapılacak olan hesaplamalar, K_İ, R_g ve R_Ç değerleri, hakkında daha doğru bilgi verir.

Şöyle ki;

K_İ(β) = ΔI_C/ΔI_B bağıntısı, karakteristik eğrisi doğrusal olduğundan her noktada aynı değeri verir.

R_g = ΔV_BE/ΔI_B bağıntısı, eğrisel olan karakteristik eğrisinin farklı noktalarında farklı değerler verir, en iyi noktayı seçmek gerekir.
Karakteristik eğrisinden de anlaşılmaktadır ki, I_B beyz akımı büyüdükçe transistörün R_g giriş direnci küçülmektedir.

R_Ç = R_CE = ΔV_CE/ΔI_C bağıntısı da, I_C büyüdükçe daha küçük R_Ç verir.

Görülmektedir ki, DC yükselteç devresinde ölçülen değerler ile elde edilen sonuçlar, transistör hakkında önemli bilgi vermektedir.

Transistörün Gerilim ve Güç Kazançlarını Bulmak İçin:

Şekil 4.13 'te görüldüğü gibi, giriş devresine paralel olarak bir R_B direnci, çıkış devresine de yine paralel bir R_L yük direnci bağlanır. Bunların üzerinde oluşan gerilim düşümlerinin ve sarf olan güçlerin oranı gerilim ve güç kazancını verir.

Gerilim kazancı: K_V = V_RL/V_RB

Güç kazancı: K_P = P_RL/P_RB = I_C.V_RL/I_B.V_RB = β.K_V

Görüldüğü gibi güç kazancı ile gerilim kazancının çarpımına eşit olmaktadır.

Şekil 4.13 - Girişe RB direnci çıkışada RL yük direnci bağlanan DC ve AC yükselteç

Transistörün AC Yükselteç Olarak Çalıştırılması

Transistör Şekil 4.13 'de görüldüğü gibi girişine, AC işaret gerilimi uygulandığında da AC yükselteç olarak çalışır.

AC yükselteçler de iki ana gruba ayrılır:

1. Ses frekansı yükselteçleri
2. Yüksek frekans (Radyo frekansı) yükselteçleri

Yüksek frekans yükselteçleri özel yapılı yükselteçlerdir.

AC yükselteç olarak inceleme konusu, günlük hayatta daha çok karşılaşılan ses frekansı yükselteçleridir.

AC işaret gerilimi, genelde sinüzoidal olarak değişen bir gerilim olarak düşünülür. Bu gerilim, girişteki ve çıkıştaki DC polarma gerilimini büyültüp küçülterek sinüzoidal olarak değişmesini sağlar.

AC çalışmada, yalnızca AC değerler önemli olduğundan, giriş ve çıkışta ampermetre ve voltmetre olarak AC ölçü aletleri kullanılır.
AC ölçü aletleri efektif değer ölçtüğünden, gerekli hesaplamalarda efektif değerler ile yapılır.

Örneğin:

Akım kazancı: K_İAC(βAC) = I_Cef/I_Bef

Gerilim kazancı: K_VAC = V_CEef/V_BEef = (I_Cef/I_Bef).(R_L/R_B) = β_AC.R_L/R_B

Güç kazancı: K_PAC = β_AC.K_VAC    şeklinde ifade edilirler.

Alçak frekans (ses frekansı) yükselteçlerinde: β_DC = β_AC olarak alını.

Giriş ve çıkış dirençleri de DC ve AC 'de aynı özelliklere sahiptir.

NOT:

Şekil 4.12 ve Şekil 4.13 'te verilmiş olan devreler deney ve bilgi edinme devreleri olduğu için, anlatım kolaylığı bakımından iki besleme kaynağı kullanılmıştır.
Uygulamada ise tek besleme kaynağı kullanılır.