Küçük bir elektronik aygıttır. Elektronik sinyalleri kuvvetlendirmek için
kullanılan
zıt yöndeki bir iletkenlik bölgesiyle ayrılmış
belirli iki iletkenlik bölgesinden oluşan
yarı iletkenden yapılmış bileşen. (Transistör sözcüğü günlük yaşamda çoğunlukla
jonksiyonlu transistör ile eş anlamlı olarak kullanılır.)
Termoiyonik lamba yada kısaca lamba denen elektron tüpünün yerini alan
transistörler çok daha küçük
uzun ömürlü ve daha ucuzdur. Transistör
elektronik çağını başlatan en önemli buluştur. Transistör 1948'de geliştirilen
ABD'li mühendisler John Bordeen (1908)
Walter H. Brattion (1902-1987) ve William B. Shockley (1910-1989) bu buluşları
nedeniyle Nobel Fizik ödülünü paylaşmışlardır.
Transistör silisyum ve germanyum gibi yarıiletken bir maddeden yapılır.
Transistörler elektronik sanayisinde
örneğin televizyon alıcılarının
hi-fi ses sistemlerinin
işitme aygıtlarının ve daha önemlisi bilgisayarların yapısında kullanılır. Bugün
tekil transistörlerin yerini tümleşik devreler almaktadır. Tümleşik devrelerde
chip yada yonga denen çok küçük ve ince yarıiletken madde diliminin üzerinde
oluşturulmuş
binlerce transistör ve başka elektronik devre elemanları bulunur. Transistör nasıl çalışır
İster bir anahtar
ister bir yükseltici
isterse de bir üreteç işlevi görsün
bütün transistörler elektrik direncinin değişmesine dayalı olarak çalışır.
Transistörün collector (toplayıcı)
base (taban) ve emiter (yayıcı) olarak üç bağlantısı (katmanı) vardır. Base
akımı olamadığında collector ile emiter arasındaki direnç o kadar yüksektir ki
bu iki bağlantı arasında hemen hemen hiçbir akım geçemez. Ama base bağlantısında
küçük bir akım aktarıldığında collector ile emiter arasındaki dirençte çok büyük
azalma olur. Dolayısıyla emiter ile collector arasından akım geçebilir. Böylece
transistör küçük bir akımın yardımıyla büyük bir akımı denetleyebilir.
Transistör bir anahtar olarak kullanıldığı zaman
base bağlantısına küçük bir akım verildiğinde güçlü bir elektrik akımının
devresini tamamlamasına izin verir. Bir yükseltici yada bir üreteç olarak
kullanıldığı zaman zayıf bir sinyali güçlendirir. Zayıf sinyal küçük bir
elektrik akımı biçiminde base'e uygulanır. Bu
collector'den emiter'e büyük bir akımın geçmesine izin verir. Böylece güçlü bir
sinyal üretilmiş olur.
Base akımı arttıkça Collector akımıda artar.
Burada hiç akım yokBurda
hiç akım yokBurada çok küçük bir akım varBurada
daha büyük bir akım varBurada küçük bir akım varBurada
daha büyük bir akım var
Bağlantılı (jonksiyonlu) transistörün yapısı
Bağlantılı transistör
yarıiletken bir monokristalin içinde birbirinden ya bir P bölgesiyle ayrılmış
iki N bölgesi (NPN transistör) yada bir N bölgesiyle ayrılmış iki P bölgesi (PNP
transistör) oluşturarak elde edilen bileşendir. Bir N bölgesini temel özelliği
elektron fazlalığıdır. Buna karşılık P bölgesinde elektron eksikliği vardır. Söz
konusu bölgeler belirtildiği gibi birleştirilerek her iki durumda iki bağlantı
oluşturulur (Bağlantılı transistör adı buradan kaynaklanır). Bir transistörün
aynı türdeki iki bölgesinin her biri bir bağlanım taşır. Bu iki bölgeden biri
verici (emiter) öbürü de toplayıcı (collector) dır. Bir bağlanımda ara bölgeye
yada transistörün tabanına yerleştirilir. Tabanın (base) kalınlığı çok az olmak
koşulu ile sistemin bütünü
bir sinyalin kuvvetlendirilmesi bakımından son derece ilgi çekici özellikler
gösterir. Gerçek anlamdaki transistörü oluşturan yarıiletken öğe
içinden transistörün üç bağlanım teli geçtiği
su geçirmez bir kutuya yerleştirilir. Bu kutu plastik yada aaaaldendir;
boyutları ve cinsi dışarı aktarılması gereken ısısal güze bağlıdır. Nitekim
yarıiletken maddeden yapılmış bütün bileşenler gibi transistörlerde sıcaklığa
karşı duyarlıdır (sıcaklığın çok fazla yükselmesini engellemek gerekir). Bu
nedenle transistörün içinden bir akım geçtiği zaman açığa çıkan ısıyı dışarı
aktarmak için yeterince büyük yüzeyli bir kutu yapılmalıdır. Bununla birlikte
kutuların boyutları yarıiletken maddeden oluşan levhalarınkine oranla çok büyük
olsalar bile bütün hacmi çok küçük bir bileşeni oluşturur. İki tür bağlantılı
transistörün simgesel gösterimi şekildeki gibidir.
NPN Transistör
PNP Transistör
Bağlantılı (jonkiyonlu) transistörün özellikleri
Bir transistörün üç bağlantısını
bu öğenin iki farklı elektrik devresinin içine aynı anda konmasını sağlar.
Sözgelimi
giriş devresi adı verilen birinci devre
transistörün base ile emiter arasında bulunan parçası boyunca kaplıdır. Buna
karşın çıkış devresi denilen ikinci devre transistörün tümünü kaplar.
Bağlanımların kutupsallıkları uygun olduğu zaman base ve collector
bir NPN transistör için emiter'e göre pozitif
bir PNP transistör için negatif olmalıdır. Collector'den geçen iC akımının
base'den gelen iB akımıyla belirgin bir biçimde orantılı olduğu ve her zaman bu
akından büyük olduğu (çoğunlukla 100-200 kat) gözlenir. İC akımını iB akımının
yönettiği söylenebilir; birinciye sistemin çıkış akımı ikinciye giriş akımı
denir. Transistörün hiçbir akım oluşturmadığını da gözden kaçırmayalım.
Transistör çıkış devresi içine yerleştirildiği varsayılan ve açıklığını
iB giriş akımının yöneteceği bir vanaya benzetilebilir. İşleyiş biçiminin açıklanması
Bir PN bağlantısı
elektrik akımı tarafından yalnızca
P bölgesinden N bölgesine doğru kat edilebildiğinden
akım bir NPN transistörün collector'ünden emiter'ine doğru geçmemelidir.
Gerçekte
iki bağlantı birbirine çok yakın olduğunda özel iletim gösterir. İki bağlantı
yeterince büyük bir taban (base) bölgesiyle birbirinden ayrılmışsa yada aynı bir
monokristalin içinde oluşmamışlarsa
bu olay tümüyle ortadan kalkar. Base emiter bağlantısından bir akım geçirilerek
tabandaki elektrik yükü taşıyıcılarında bir artma oluşturulur. Demek ki tabanda
bir akım geçmesiyle oluşan taşıyıcıların varlığı collector akımın doğuşuna yol
açar. Uygulama alanları
Transistörün bu özelliğinden kuşkusuz bir sinyalin kuvvetlendirilmesinde
yararlanılmıştır. Kuvvetlendirilecek akım
transistörün giriş devresine gönderilir. Kuvvetlenen sinyali çıkış devresi alır.
Akımın kuvvetlendikten sonra içinden geçeceği aygıt doğrudan doğruya bu devrenin
içine yerleştirilir.
Giriş akımı
çok küçük gerilimler açığa çıkarsalar bile
çok sayıdaki aygıtlardan sağlanabilir.
Bir bağlantıdan geçen akımın sabit bir yönü koruması gerektiğinden
kuvvetlendirilecek her dalgalı akın (alternatif akım) yeterince şiddetli olan
sürekli bir akıma eklenir. Böylece yönü sabit ama
şiddeti değişken olan bir akım elde edilir.
Çıkış devresi içindeki akım giriş alımından çok daha büyüktür. Böylelikle bu
işlemde transistör
temel bir aracı rolü oynar. Gücü gerektiği kadar büyük olan bir üreteç
yardımıyla çıkış akımının oluşturulmasını sağlar.
Bağlantılı transistörler
çeşitli amplifikatör yapımında kullanılır. Bunlar tümleşik (entegre) devre adı
verilen sistemlerin gerçekleştirilmesi için hem yarıiletken madde
parçacıklarından hem de çeşitli başka bileşim öğelerinden oluşturulabilirler.
Boyutların çok küçük olmasına karşın
bu tür devreler onlarca transistör içerebilir.
Bu tümleşik devre
belirli bir elektronik işlevin gerçekleştirilmesini sağlayabilir.
Kuvvetlendirici tümleşik devreyle
her tür elektrik sinyallerin çok büyük oranlarda kuvvetlendirme olanağı vardır
(100.000 kat yada daha fazla). Bazı tümleşik devreler gerçek matematik
işlemlerinin yapımında da kullanılır. Toplama
çıkarma
çarpma
integrasyon
diferansiyel alma. Bu devrelere matematiksel işlem yükseltici denir. Bunlar çok
sayısal ve örneksemeli bilgisayarların ölçü aygıtlarının
radyo (bu durumda yanlış olarak transistörlü radyo denir) ve televizyon
alıcılarının içinde yer alırlar.