Transistör Nasıl Çalışır? Basit Bir Anlatımla Transistörün Yapısı!

Transistör Nasıl Çalışır?

Transistör, bir ucundan aldığı giriş akımını diğer uçlarında çok daha büyük bir çıkış akımı üretme prensibi ile çalışır.

Transistör, yükseltici olarak çalışırken bir ucundan bir giriş akımı alır ve diğer uçlarında çok daha büyük bir çıkış akımı üretir. Diğer bir deyişle akımın seviyesini yükseltir. Yükseltilen bu akım elektronik cihazlarda kullanılır.

Örneğin bir işitme cihazı, etrafınızdaki dünyadan gelen sesleri toplayan ve onları elektrik akımlarına dönüştüren küçük bir mikrofona sahiptir. Bu akım bir transistör vasıtasıyla güçlendirilir ve hoparlöre verilir ve sesler daha yüksek seviyede duyulabilir.

Anahtar olarak çalışırken de bir transistörün bir kısmından akan küçük bir elektrik akımı, başka bir parçasından daha büyük bir akım akışı sağlayabilir. Diğer bir deyişle, küçük akım daha büyük olana anahtarlanır.

Transistörler, normalde kumda bulunan kimyasal bir element olan silikondan yapılır. Silikon bir yarı iletkendir. Silikonu doping denen bir işlemden geçirirsek ona farklı bir şekle sokabiliriz. Silikon, arsenik, fosfor veya antimon kimyasal elementleri ile çözülürse, silikon, bir elektrik akımı taşıyabilen bazı “serbest” elektronlar kazanır – böylece elektronlar dışarı akacaktır- Elektronlar negatif yüke sahip olduğundan, silikon n-tipine (negatif tip) dönüşür. Silikonu bor, galyum ve alüminyum gibi diğer yabancı maddelerde çözersek elektronların sayısı azalır ve silikon p-tipine (pozitif tip) dönüşür.

Daha önceden diyotlarla ilgili yazımızda da incelemiştik. Bu üretilen p tipi ve n tipi maddeyi birleştirirsek ve +’dan –‘ye pozitif bir gerilimi uygularsak akım geçişi oluyordu ve diyotu elde etmiş oluyorduk. (Tam tersi durumda diyot iletmiyordu)

Transistör elde etmemiz için ise iki tane diyodun p uçlarını birleştirmeliyiz.

Bu durumda bir npn transistör elde etmiş oluyoruz. Ve güç kaynaklarını aşağıdaki gibi bağladığımızda da şöyle bir akış elde ediyoruz.

Böylelikle de akımın seviyesini artırıp bir lambayı daha parlak yakma şansımız oluyor.

Ya da bir mikrofondan verilen sesi hoparlörden daha güçlü olarak alabiliyoruz.

Transistörün Yapısı

Transistörün iç yapısı ve transistörün bacaklarının yapısı şöyledir:

Yukarıdaki devredeki gibi npn veya pnp’den oluşturulmuş yapıya BJT denir. (Bipolar junction transistor) BJT’lerin kollektör, emiter ve base olmak üzere 3 adet bacağı bulunur. Base kutubu tetiklendiği zaman kollektör ve emiter arasında direnç değeri azalır ve akım geçirir hale gelir. Kollektör ve emiter arasından geçen akımın miktarı bese kutbuna uygulanan akımın miktarına bağlıdır.

Yukarıdaki gösterimdeki ok sembolü akımın yönünü göstermektedir. NPN ve PNP transistörler arasındaki fark akımın yönüdür.

Diğer bir transistör türü ise Mosfet’tir.

Tüm tristörler elektronların hareketini kontrol etme prensibine göre çalışırlar. Örneğin FET’lerin (field effect transistor) BJT’lere göre farklı bir bacak yapısı vardır. FET’lerin bacaklarına Source, Drain ve Gate denir. Bir FET’de, n-tipi ve p-tipi silikon tabakaları biraz farklı bir şekilde düzenlenir ve metal ve oksit katmanları ile kaplanır. Böylelikle MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) adı verilen cihaz elde edilmiş olur.

N-tipi source’da ve drain’de ekstra elektronlar olsa da, bunlar arasında p-tipi gate’teki delikler nedeniyle bir akış olmaz. Ancak, gate’e pozitif bir gerilim uygularsak, elektronların source’dan drain’e kadar ince bir kanalda akmasını sağlayan bir elektrik alanı yaratılır. Bu alan tekisi akımın akışını sağlar ve transistör on konumuna gelir. MOSFET’in tek kutuplu bir transistör olduğunu, çünkü çalışmasında sadece bir tür elektriksel yükün (“polarite”) söz konusu olduğunu söyleyebiliriz.

BJT ve Fet haricindeki diğer transistör çeşitleri şunlardır:

• Heterojunction bipolar transistör
• Unijunction transistör
• Dual-kapılı FET
• Çığ transistör
• İnce filmli transistör
• Darlington transistör
• Balistik transistör
• FinFET
• Floating gate transistör
• Ters T etkili transistör
• Spin transistörü
• Foto transistör
• Yalıtım kapılı bipolar transistör
• Tek elektronlu transistor
• Nanofluidic transistör
• Trigate transistör
• İyon duyarlı FET
• Hızlı ters epitaxal diyot FET (FREDFET)
• Elektrolit-Oksit-Yarıiletken FET (EOSFET)

Transistörlerin yaygın uygulamaları analog ve dijital anahtarlar, güç regülatörleri, sinyal yükselticileri ve ekipman kontrol cihazlarından oluşur. Transistörler aynı zamanda elektronik devrelerin ve veri elektroniğinin yapı birimleridir. Tekrar tekrar tekrar çalışan mikroişlemciler her çipte bir milyardan fazla transistörden oluşur. Bilgisayarlardan, ayarlayıcılara ve uçaklara kadar yaklaşık her yerde karşımıza çıkarlar.