Transistör Nedir?

Transistör, teknik olarak bir gerilim ya da akım kaynağı ile başka bir akım yada gerilim kaynağını kontrol etmek için kullanılan elektronik devre elemanlarıdır. BJT ve FET’ler sıkça kullanılan transistörler olarak karşımıza çıkmaktadırlar. Akımla çalışanlar BJT sınıfına girerken, gerilimin oluşturduğu elektrik alanla çalışanlar ise FET sınıfına girerler. Tümleşik sayısal devrelerde daha çok FET kullanılır. Transistörler üç adet bacağa sahiptir. Bu bacaklar BJT’de Base, Emitter ve Collector olurken, FET’de Gate, Drain ve Source olarak bilinir.

Transistörler, “Nokta temaslı” ve “Yüzey temaslı” transistörler, “Alaşım yöntemiyle” ve “Alaşımlı yayılma” yöntemiyle yapılan transistörler olmak üzere 4’e ayrılmaktadırlar.

Transistör, Transistör Nedir?

Transistörün Tarihçesi

Termiyonik triyot (diğer ismiyle lamba ya da vakum tüpü), 1907 yılında icat edildi ve bu sayede radyo ve telefon gibi icatların oluşmasında önemli rol oynadı. Fakat lambalar oldukça fazla elektrik tüketmekteydi, fazla ısınıyorlardı ve kolayca bozulabiliyorlardı.

Transistör ile ilgili ilk patent Kanada’da 22 Ekim 1925 tarihinde Avusturya-Macaristanlı bir fizikçi olan Julius Edgar Lilienfeld tarafından sunulmuştur. Lilienfeld bu patenti, vakum tüpleri yerine kullanılabilecek olan ilk alan etkili transistör (FET) için almak istemiştir. Fakat herhangi bir araştırma makalesi sunulmadığı ve ortada çalışan bir örnek veya prototip bulunmadığı için endüstri tarafından çalışmaları reddedilmiştir. 1934 yılında ise Alman mucit Oskar Heil, Avrupa’da benzer bir transistör için patent talebinde bulundu.

17 Kasım – 23 Aralık 1947 tarihleri arasında John Bardeen ve Walter Brattain ABD New Jersey’de yer alan AT&T şirketine ait Bell Laboratuarlarında çeşitli deneylerde bulundular. Bu deneylerinden birisinde germanyum kristali üzerinde bulunan iki altın kontak noktasına uygulanan sinyalin çıkışının, girişinden daha yüksek olduğunu gözlemlediler.

Transistör, Transistör Nedir?
Çalışan ilk transistör prototipi.

Transistör ismi ise John R. Pierce tarafından geçişli direnç anlamında düşünebileceğimiz “transresiztans” ifadesinin kısaltması olarak sunulmuştur.

Transistörler Nasıl Çalışır?

Transistörler çalışma bölgelerine göre incelenmektedir. Transistörün çalışma bölgeleri ise kesim, doyum ve aktif bölge olarak isimlendirilir. Transistör; anahtar işlevini, kesim ve doyum bölgelerinde gerçekleştirir. Özellikle sayısal sistemlerin tasarımında transistörün bu özelliğinden yararlanılır ve anahtar olarak kullanılır. Transistörün çok yaygın olarak kullanılan bir diğer özelliği ise yükselteç olarak kullanılmasıdır. Yükselteç olarak kullanılacak bir transistör aktif bölgede çalıştırılır.

Transistör, Transistör Nedir?

Transistörün temel çalışma prensibini anlayabilmek için onu bir örnekte açıklamak yerinde olacaktır. Yukarıdaki resimde bir musluk görüyorsunuz. Bu muslukta suyun açıp-kapatmamıza yarayan ve aynı zamanda hızını ayarladığımız kulpuna BJT transistörün Base, FET transistörün ise Gate ucuna benzetelim. Kulpa uyguladığımız kuvveti şiddetiyle suyun (akım olarak düşünebilirsiniz) akıp akmayacağını ya da ne kadar hızla (akım şiddeti olarak düşünebilirsiniz) akacağını ayarlar.

Kulpa bir kuvvet uygulamadığımızda içindeki mekanik yapısından dolayı suyun (yani akımın) akmasına engel olur (elektronik olarak direnç gösterme olarak düşünebilirsiniz). Bu durumda suyun musluğa girdiği kısma BJT transistörlerde Collector, FET transistörlerde ise Source bacağı olduğunu düşünün. Suyun musluktan çıktığı kısım ise BJT’lerde Emitter, FET’lerde Drain bacağı olur. Suyun giderini de toprak olarak düşünebiliriz.

Transistör Çeşitleri ve Yapıları

Transistör, Transistör Nedir?

Hobi elektroniğinde en çok karşılaşacağımız transistör tipleri bipolar junction transistor (BJT) ve metal-oxide semiconductor field efect transistor (MOSFET) dür. Yukarıda transistörün çalışma prensibini anlatırken kullandığımız örnekteki transistör, NPN tipinde bir BJT’dir.

BJT (Bipolar Junction Transistor)

Transistör, Transistör Nedir?
NPN tipinde bir transistörün bacakları.

Bu transistörlere Türkçe olarak “çift kutuplu eklemli transistör” denir. BJT ifadesi İngilizce Bipolar Junction Transistor ifadesinin baş harflerinden oluşmuştur. BJT transistörler en yaygın kullanılan transistördür.

BJT’lerin collector, emitter ve base olmak üzere 3 adet bacağı bulunmaktadır:

MOSFET Nedir?

Transistör, Transistör Nedir?
N-tipi bir MOSFET’in bacakları.

MOSFET kelimesinin açılımı Metal Oxide Semi-conductor Field Effect Transistor‘den gelmektedir ve anlamı da metal oksit yarı iletkenli alan etki transistörüdür, alan etkili transistörlerin (FET) geliştirilmiş türleridir. Analog ve dijital devrelerde anahtarlama ve güç dengeleme amacıyla kullanılabilirler. BJT’lerde olduğu gibi MOSFET’lerde de 3 adet bacak bulunmaktadır. Bu bacaklar gate, drain ve source isimlerini alırlar.

Bipolar transistörler, yapılarındaki yarı-iletken dizilimine göre NPN ve PNP olmak üzere iki çeşittedir.

NPN ve PNP nedir? Arasındaki Fark Nedir?

Özellikle otomasyon elektrik-elektronik teknolojilerinde çokça bahsi geçen PNP ve NPN terimlerini anlamak ve ikisi arasındaki farkı bilmek adına, öncelikle transistör teknolojisinden biraz bahsedelim. Transistör güç elektroniği devrelerinde en çok kullanılan kontrollü anahtarlama elemanlarından biridir. Günlük hayatımızda kullanılan bütün elektronik ekipmanların içinde transistör bulunmaktadır. Üç bacaklı yarı iletken bir eleman olan transistörün yapısı sırt sırta bağlanan iki diyota benzer. Kollektör, baz ve emitör transistörün bacaklarıdır. PNP ve NPN olmak üzere iki çeşit transistör bulunmaktadır.

Transistör, Transistör Nedir?

NPN Transistör:

– NPN tipi transistörler de Base voltajı Emitter voltajından yüksekse Collector’den Emitter’e doğru akım akmaya başlar.
– Base ucundan Emitter ucuna doğru çok az miktarda akım akar.

PNP Transistör:

– PNP tipi transistörler de Base voltajı Emitter voltajından düşükse Emitter’den Collector’e doğru akım akmaya başlar.
– Emitter ucundan base ucuna doğru çok az miktarda akım akar.
Sensörlerde genel olarak üç kablo vardır. Bunlardan biri pozitif, biri negatif ve diğeri de sinyal yani çıkış ucudur. Aşağıda PNP ve NPN sensörlerin kablo uçları ve yüklerinin bağlanışı şema olarak gösterilmiştir.
• NPN sensörler Negatif ucun anahtarlandığı sensörlerdir. Yani sensör önündeki cismi gördüğünde çıkış negatif olur.
• PNP sensörler Pozitif ucun anahtarlandığı sensörlerdir. Yani sensör önündeki cismi gördüğünde çıkış pozitif olur.
Yukarıdaki anlatımda çıkış uçlarının pozitif ve negatif olduğu anlatıldı. Fakat burada dikkat edilmesi gereken konu PNP ve NPN sensörleri, NC ve NO ile karıştırmamaktır. NO ve NC (normal açık ve normal kapalı) ayrı bir durumdur.