Yarı iletken malzemeden yapılmış elektronik devre elemanı : Transistör
Transistör, yarı iletken malzemeden yapılmış elektronik devre elemanı dır. Her ne kadar diyodun yapısına benzese de çalışması vefonksiyonları diyottan çok farklıdır.
Transistör iki eklemli üç bölgeli bir devre elemanı olup iki ana çeşittir.
Nnp
PNP
Transistör aşağıda belirtildiği gibi değişik şekillerde tanımlanır
Transistörün kolay anlaşılması bakımından tanımı; Transistörün bir sandviçe benzetilmesidir, yarı iletken sandviçi.
İkinci bir tanımıda şöyle yapılmaktadır; Transistör, iki elektroduarasındaki direnci, üçüncü elektroda uygulanan gerilim ile değişen birdevre elemanıdır.
Transistörün en çok kullanılan tanımı ise şöyledir; Transistör yan yanabirleştirilmiş iki PN diyodundan oluşan bir devre elemanıdır. Birleşmesırasına göre NPN veya PNP tipi transistör oluşur.
Transistörün başlıca çeşitleri şunlardır
Yüzey birleşmeli (Jonksiyon) transistör
Nokta temaslı transistör
Unijonksiyon transistör
Alan etkili transistör
Foto transistör
Tetrot (dört uçlu) transistör
Koaksiyal transistör
Transistörün kullanım alanları
Transistör yapısal bakımdan, yükselteç olarak çalışma özelliğine sahipbir devre elemanı. Elektroniğin her alanında kullanılmaktadır.
NPN ve PNP transistörlerin yapısal gösterilimi,
Transistör sembolleri
Transistörün gelişimi
Elektron Lambaları ilk defa 1906'da Dr. Lee de Forest tarafındanuygulama sahasına konulmuştur. 1925'te Lilien Field ve 1938'de Hilschve Pohl tarafından, lambaların yerine geçecek bir katı amplifikatörelemanı bulma konusunda başarısızlıkla sonuçlanan bazı denemeleryapılmıştır. Çalışmaların amacı, lambalarda olduğu gibi katılarda daelektrostatik alan etkisi ile elektron akışını sağlamaktı. Dahasonraları bu çalışmalar bugünkü transistörlerin temelini teşkiletmiştir.
1931-1940 yılları katı maddeler elektroniği hakkında daha ziyade teorikçalışmalar devri olmuştur. Bu sahada isimleri en çok duyulanlar, L.Brillouin, A. H. Wilson, J. C. Slater, F. Seitz ve W. Schottky'dir.
Yıl 1948, Walter H. Brattain ve John Bardeen kristal redresör yapmakiçin Bell laboratuarlarında çalışıyorlar. Esas olarak yapılan; çeşitlikristallere temas eden bir ‘catwhisker’ in tek yönde iletken, diğeryönde büyük bir direnç göstermesi ile ilgili bir çalışmadır. Deneylersırasında Germanyum kristalinin ters akıma daha çok direnç gösterdiğive daha iyi bir doğrultma işlemi yaptığı gözlemlendi ve böylecegermanyum redresörler ortaya çıktı.
Brattain ve Bardeen Germanyum redresör ile yaptıkları deneylerde,Germanyum kristali üzerindeki serbest elektron yoğunluğunun, redresörünher iki yöndeki karakteristiğine olan tesirini incelediler ve busırada, catwhisker'e yakın bir başka kontak daha yaparak deneylerinisürdürdüler. Bu sırada ikinci whisker de akım şiddetlenmesinin farkınavardılar ve elektronik tarihinin bir dönüm noktasına tekabül edentransistör böylece keşfedilmiş oldu.
Adını 'Transfer – Resistor' yani taşıyıcı direnç kelimesinden alantransistör'ün geliştirilmesine daha sonra William Shockley de katıldıve bu üçlü 1956 yılı nobel fizik ödülüne layık görüldüler.
İlk yapılan transistörler 'Nokta Kontaklı' transistörlerdi. Noktakontaklı transistörler iki whisker'li bir kristal diyottan ibarettir.Kristale 'Base', whiskerlerden birine 'Emitter' diğerine de 'Collector'adı verilir. Bu transistörlerde N tipi Germanyum kristali base olarakkullanılmıştır.
Whiskerler fosforlu bronzdan yapılır, daha doğrusu yapılırdı, butransistörler artık müzelerde veya eski amatörlerin nostaljik malzemekutularında bulunurlar.
Her iki whisker birbirine çok yakındır ve uçları kıvrık bir yaygibidir, bu kıvrık yay gibi olması nedeni ile kristale birkaç gramlıkbir basınç uygular ve bu sayede sabit dururlar.Yani yalnız temas vardır.
Bu transistörlerin Ge kristalleri 0.5 mm kalınlığında ve 1 - 1.5 mmeninde parçalardır. Whisker arası mesafe ise milimetrenin yüzde 3'üyüzde 5'i kadardır.
Bu ilk transistörler PNP tipinde idi, yani kristal N tipi Whiskerler P tipi idi.
Daha sonraları 'Yüzey Temaslı' transistörler yapıldı. Bu transistörlerPNP veya NPN olacak şekilde üç kristal parçası birbirine yapıştırılarakimal edildiler. Yüzey temaslı transistörlerin yapılması ile silisyumtransistörler piyasaya çıktı, daha sonraları transistörler kocaman biraile oluşturdular ve sayıları oldukça arttı.
Transistör'ün daha önceleri kullanılan radyo lambalarına göre üstünlükleri nelerdir?
Transistörler çok küçüktür ve çok az enerji isterler.
Transistörler çok daha uzun çalışma ömrüne sahiptirler
Transistörler her an çalışmaya hazır durumdadır (lambaların flaman gerilimi sorunu)
Çalışma voltajları çok daha azdır. Pille bile çalışırlar.
Lambalar gibi cam değildir kırılmaz.
Peki ama bu lambanın hiç mi üstünlüğü yoktu. Olmaz olur mu?
Lambalar vakumlu oldukları için gürültüsü yoktur. yine lambalar vakumluoldukları için yüksek empedanslıdırlar. Fakat son zamanlarda Transistörailesi çok geliştiği için lamba standartlarından bile daha iyitransistörler yapılmıştır.
FET'ler bu kalitede olan bir transistör ailesidir.
Çeşitli Transistörler
Transistörler esas olarak Bipolar transistörler ve Unipolartransistörler olarak iki kısma ayrılırlar. Bipolar transistörler de PNPve NPN olarak iki tiptir.
PNP tipinde base negatif emitter ve collektor pozitif kristalyapısındadır. Bu transistörler emitter montajında; emitter + collector- olarak polarize edilirler. Base emittere göre daha negatif olduğundatransistör iletimdedir.
NPN tipinde ise base pozitif, emitter ve collector negatif kristalyapısındadır. Emitter topraklı olarak kullanıldığında, emitter negatif,collector pozitif olarak polarize edilirler. İletimde olması için base,emittere göre daha pozitif olmalıdır. Buradaki gerilim farkı 0.1 voltveya daha fazla olmalıdır.
Piyasada pek çok tip bipolar transistör mevcuttur. Bunlarınkullanılmaları sırasında mutlaka bacak bağlantılarını içeren birkatalog kullanılmalıdır; çünkü aynı kılıf yapısı içeren ikitransistörün bacak bağlantıları ayrı olabilir.
Bipolar transistörler genelde 2 ile başlayan 2N… 2SA…. 2SB….. 2SC…
veya AC… BD… BUX…. BUW… MJ…. ile başlayan isimler alırlar.
Son zamanlarda transistörlarin çeşidi ve sayısı arttığı için bir katalog kullanmak zorunludur.
2N3055 2SA1122 2SB791 2SC1395 AC128 BD135 BUX80 BUW44 MJ3001 gibi….
A ile başlayan transistörler Germanyum. B ile başlayan transistörlerSilisyum dur, keza diyotlar için de bu geçerlidir, ikinci harfinanlamları şöyledir:
A : Diyot
C : Alçak frekans transistörü
D : Güç transistörü dür.
F : Yüksek frekans transistörü
Y : Güç Diyodu
Z : Zener Diyot
AC128, BC108, AF139, BF439, AD165, BD135, AA139, BY101 gibi.
Aynı kılıf içinde çift transistör varsa buna Darlington transistör adı verilir MJ3042 gibi.
Bazı darlington transistörler kılıf içinde bir de diyot ihtiva ederler.
Bir P tipi transistör push-pull olarak kullanıldığında,karakteristikleri benzer olan bir N tipi transistörle beraberkullanılır, buna 'Complementary' tamamlayıcı transistör adı verilir. MJ2955 ile 2N3055 gibi.
Piyasada bulunan transistörler plastik veya metal kılıf içindedirler.
En çok kullanılan kılıf şekilleri To-3 To-5 To- 12 To- 72 To- 92 To- 220'dir.