Emiteri Ortak Bağlantının DC Yük Doğrusu

Yük Doğrusu Nedir?

Buraya kadar yapılan incelemelerde, transistörün iki çeşit bağlantı hali dikkate alınmıştır:

1. Kısa devre bağlantı hali:
   Bu durumda giriş ve çıkış dirençleri ile akım kazancı incelendi. Bunlar, tamamen transistörün yapısıyla ilgili olan, karakteristik değerlerdir. Ve transistörün tanınmasını sağlamaktadırlar.
2. Bir yük direncinin bağlanması hali:
   Bu durumda da gerilim ve yük kazancı incelendi.
   Çıkışta yük direncinin bulunması halinde, çıkış akımı ile çıkış gerilimi arasındaki bağıntı, bir doğru boyunca değişmektedir.
   Bu doğrunun durumunu yük direnci belirlediğinden Yük doğrusu adı verilmiştir.

Çalışma Noktası Nedir?

Yük doğrusu üzerinde bulunan ve hangi DC çıkış akımı ve gerilimi ile çalışıldığını gösteren noktadır. Genellikle Q harfi ile gösterilir.

DC Yük Doğrusu

Yük doğrusu ğç temel yükselteç içinde aynı şekilde tanımlanır.
Ancak, DC ve AC çalışmada farklıdır.
Burada Emiteri Ortak Yükselteçte önce DC, sonra da dinamik karakteristikler bölümünde AC yük doğrusu incelenecektir.

Şekil 6.15 (a) 'da görüldüğü gibi, V_BB ve V_CC gerilim kaynakları, giriş ve çıkış için gererkli polarma gerilimini sağlamaktadır.

Giriş gerilimi (V_BE) ve dolayısıyla da giriş akımı (I_B), P potansiyometresi ile değiştirilir. Bu değişim V_BE voltmetresi ve I_B ampermetresi ile takip edilir.

Girişteki değişime bağlı olarak, çıkıştaki kollektör akımı (I_C) ve dolayısıyla da kollektör gerilimi V_CE değişir.

V_CE 'nin değişimi, Kirchoff (Kirşof) bağıntısına göre gerçekleşir.

Bu bağıntı şöyle ifade edilir: V_CE = V_CC - I_C * R_L

V_CE ve I_C Değişim Sınırlarının Belirlenmesi:

Şekil 6.15 (a) 'dan takip edilirse şöyle iki deney yapmak mümkündür.

a) V_CE 'nin sınır değerinin belirlenmesi:

P potansiyometresi en sağa (0 konumuna) alındığında:

Transistöre hiç bir gerilim uygulanmayacaktır. Yani, V_BE = 0, I_B = 0 'dır.

Bu durumunda çıkış akımıda: I_C = 0 olur.

I_C = 0 iken, R_L direnci üzerinden herangi bir gerilim düşümü olmayacağından; V_CE = V_CC olur.

Diğer bir ifadeyle:

V_CE = V_CC - I_C * R_L bağıntısında, I_C = 0 konulursa; V_CE = V_CC olur.

b) I_C 'nin sınır değerinin belirlenmesi ve Transistörün Doyması

P potansiyometresi, V_BE gerilimini ve dolayısıyla da I_B ve I_C akımını büyültecek şekilde sola doğru kaydırılsın;

I_B büyüdükçe I_C akımı büyüyecek, dolayısıyla da R_L direnci üzerindeki gerilim düşümü artacaktır. Belirli bir I_C kollektör akımına ulaşınca: I_C * R_L = V_CC olur.

Bu durumda, V_CE = 0 olur. (Gerçekte, V_CE tam "0" olmaz. Bkz. Şekil 6.16)

Bu evreden sonra, I_B büyütülmeye devam edilirse de, artık I_C daha fazla büyümez, ve I_Cm gibi bir maksimum değerde kalır.

Olayı tanımlamak için, "Transistör doydu" denir.
Bu andaki I_Cm kollektör akımına da I_Cd doyma akımı denir.

Not:

1. Şekil 6.16 'da, transistörün kısa devre çalışmadaki "V_CE, I_C" karakteristik eğrileri, yük doğrusu ve Q çalışma noktası gösterimiştir. Şekilde de görüldüğü gibi, transistör kısa devre çalışırken: V_CE geriliminin, I_C akımına dikkate alınabilecek etkisi olmamaktadır.

I_C akımı yalnızca, I_C =β I_B bağıntısı ile I_B 'ye bağlı olmaktadır.
Ancak, V_CC ve I_C 'nin, transistör kataloğunda verilen, V_Cmak ve I_Cmak limit değerini geçmemsi gerekir.

R_L yük direnci bağlandığında ise:

I_Cd = I_Cm = V_CC / R_L olmakta ve bu değerden sonra I_B 'nin etkisi bulunmamaktadır.
Görüldüğü gibi, burada, V_CC ve R_L 'nin seçimi büyük önem taşımaktadır.
V_CC ve R_L öyle seçilmelidir ki, I_Cm = V_CC / R_L değeri transistör firmasınca verilen, kollektör akımı limitini (I_Cmax) geçmemelidir. Geçerse, transistör ısınarak tahrip olur.

2. Gerek Şekil 6.15(b) 'de, gereksede Şekil 6.16 'da da görüldüğü gibi doyma anında V_CE gerilimi, gerçekte tam olarak 0 olmaz. "V_CEd" gibi çok küçük bir değere sahiptir. Bu anda, V_CEd = V_BE olur.

3. Şekil 6.16 'dan takip edilirse:

V_CEd noktasından çıkılan dik, I_B = 240 µA eğrisini, tam dönüm noktası olan B noktasında kesmektedir . Bu da transistörün I_B = 240 µA de doyma haline geldiğini göstermektedir .
B noktasma ait I_C akimi "I_Cd" doyma akımı olmaktadır.
Pratik hayatta : V_CEd = 0 Kabul edilir . B noktası da, I_C ekseni üzerindeymiş gibi düşünülür ve I_Cd = I_Cm olarak alınır .

Sonuç olarak, DOYMA halinde çıkış devresi bağıntısı şöyle olacaktır:

V_CE = 0 = V_CC - I_Cd.R_L veya 0 = V_CC - I_Cm.R_L buradan.
I_Cm = I_Cd = V_CC / R_L olur..

Şekil 6.16- Yük doğrusu, Q çılışma noktası ve PCm maksimum güç eğrisi

Yük Doğrusunun Çizimi

Yukandaki hesaplamalardan iki önemli sonuç çıkmaktadır:
Şekil 6.16'daki gibi, çıkışında bir R_L yük direnci bulunan yükselteçte ;
1- Çalışmazken, yani I_C = 0 iken, V_CE = V_CC olmaktadır.
2- Doyma da yani, V_CE = 0 iken I_Cm =I_Cd =V_CC / R_L olmaktadır .

Şekil 6.16' da da görüldğüğ gibi , V_CC noktası ile I_Cm noktasını birleştiren doğruya Yük Doğrusu denmektedir.
Giriş beyz akımı (I_B) değiştirildikçe, buna bağlı olarak çıkış kollektör akımı (I_C) ve Kollektör - Emiter gerilimi (V_CE) yük doğrusu üzerinde kalacak şekilde değişir.
Yukarıdaki bağıntılardan:1 / R_L = I_Cm / V_CC yük doğrusunun eğimidir.
Çıkış değerlerinin hesaplanmasında yük doğrusu önemli rol oynamaktadır.
Örnek:
Bir transistörün kataloğunda yük doğrusu verilmiş ise, R_L yük direncini bulmak mümkündür.
Şekil 6.17'de görüldüğü gibi, yük doğrusu, I_C eksenini, I_Cm = 8 mA noktasında V_CE eksenini de V_CC = 15 V noktasında kesmiştir
I_Cm = 8 mA = 0,008 A noktasında V_CE = 0 olduğuna göre:
Bağıntısında gerekli değerler yerlerine konursa: 0 = 15 - 0,008 . R_L 'den
R_L = 15 / 0.008 = 1875 Ohm olarak bulunur.