File

FIZIKTE ÖZEL KONULAR
Yarı İletken Maddeler
Diyot
Transistor
ELEKTRONIK DEVRE ELEMANLARI

Elektron hareketine göre maddeler üçe ayrılır:
İletkenler, yalıtkanlar ve yarı iletkenler.
-Enerji bantları görülmektedir.
YARI ILETKENLER



Yarı iletken madde, elektrik iletkenliği bakımından,
iletken ile yalıtkan arasında kalan maddelerdir.
Normal durumda yalıtkan olan bu maddeler ısı, ışık,
manyetik etki ve ya elektriksel gerilim gibi dış etkiler
uygulandığında bir miktar değerlik elektronlarını serbest
hale geçirerek iletken duruma gelirler. Uygulanan bu dış
etki veya etkiler ortadan kaldırıldığında ise yalıtkan
duruma geri dönerler. Bu özellik elektronik alanında
yoğun olarak kullanılmalarını sağlamıştır.
Yarı iletkenlerin değerlik yörüngelerinde dört elektron
bulunur. Bu yüzden yarı iletkenler iletkenlerle yalıtkanlar
arasında yer almaktadır.
YARI ILETKENLER
Yarı iletken maddelerin periyodik tablodaki yeri;

Günümüzde yarı iletken maddeler adına tarihsel açıdan önce germanyum
daha sonra da silisyum gelmektedir. Silisyum artık neredeyse tek kullanılan
madde halini almıştır. Bunun nedeni hem doğada çok bulunması hem de
germanyum kullanılan durumlara göre daha yüksek sıcaklıklara dayanıklı
diyot ve transistör yapılabilmesini sağlamaktadır.
YARI ILETKENLER
Elektronikte yararlanılan yarı iletkenler ve kullanılma yerleri ;
YARI İLETKENLER

Elektronik elemanlarda en yaygın olarak
kullanılan yarı iletkenler germanyum ve silisyum
elementleridir. Yarı iletken malzemeler;
iletkenlerden 10-10 defa az iletken, yalıtkanlara
göre 1014 defa daha fazla iletkenlerdir.

İki tip katkılı yarıiletken vardır:
n-tipi
p-tipi
YARI ILETKENLER
n-tipi maddeler silisyum (ya da germanyum)
atomlarını negatif yapar.
 •p-tipi maddeler silisyum (ya da germanyum)
atomlarını pozitif yapar.

YARI ILETKENLER
p-n fonksiyon
Silisyum ya da germanyum kristalinin bir kısmı
p-tipi madde ile diğer kısmı ise n-tipi madde ile
katkılandırılır. Sonuçta elde edilen fonksiyon p-n
tipidir.
YARI ILETKENLER

p-n jonksiyonunda, n-tipi katmanın negatif
yüklü atomları, p-tipi katmanın pozitif yüklü
atomları tarafından hareketlendirilir. N tipindeki
elektronlar -p maddelerine doğru akar.
YARI İLETKENLER

Tüm yarı iletkenler son yörüngelerindeki
elektron sayısını sekize çıkarma
çabasındadırlar. Atomlar arasında kovalent bağ
germanyum elementine kristal özelliğini
kazandırır. Silisyum da özellik olarak
germanyum ile hemen hemen aynıdır.
YARI ILETKENLER

Yarı iletkenli elektronik devre elemanlarında daha
çok silisyum kullanılır. Silisyum ve germanyum
devre elemanı üretiminde saf olarak kullanılmaz.
Bu maddelere katkı katılarak değerlik bandı enerji
seviyesi yukarıya veya iletkenlik bandı enerji
seviyesi aşağıya çekilir. Değerlik bandının yukarı
çekildiği yarı iletkenlere P tipi yarı iletken, iletkenlik
bandının aşağıya çekildiği yarı iletkenlere ise N tipi
yarı iletken denir. P tipi yarı iletkende yüklü boşluk
derişimi, N tipi yarı iletkende ise elektron derişimi
göreli olarak daha yüksektir.
YARI İLETKEN MADDELERIN ÖZELLIKLERI:
1.
2.
3.
4.
İletkenlik bakımından iletkenler ile yalıtkanlar
arasında yer alır.
Normal hâlde yalıtkandır.
Ancak ısı, ışık ve magnetik etki altında
bırakıldığında veya gerilim uygulandığında bir
miktar valans elektronu serbest hâle geçer, yani
iletkenlik özelliği kazanır.
Bu şekilde iletkenlik özelliği kazanması geçici
olup dış etki kalkınca elektronlar tekrar
atomlarına döner.
YARI İLETKEN MADDELERIN ÖZELLIKLERI:
5. Tabiatta basit eleman hâlinde bulunduğu gibi
laboratuvarda bileşik eleman hâlinde de elde
edilir.
6. Yarı iletkenler kristal yapıya sahiptir. Yani atomları
kübik kafes sistemi denilen belirli bir düzende
sıralanmıştır.
7. Bu tür yarı iletkenler, yukarıda belirtildiği gibi ısı,
ışık, etkisi ve gerilim uygulanması ile belirli
oranda iletken hâle geçirildiği gibi, içlerine bazı
özel maddeler katılarak da iletkenlikleri
artırılmaktadır.
DIYOT
Diyot akımın tek bir yönde ilerlemesini
sağlayan devre elemanıdır.
 P-N jonksiyonu diyot, transistör ve diğer yarı
iletken elemanların temelidir. Bir diyot, anot ve
katot şeklinde iki ucu olan bir devre elemanıdır.

DIYOT
• Diyot, idealde bir yönde akım geçiren devre elemanıdır.
DIYOT
İletim bölgesi
Kesim bölgesi
• Diyot üzerindeki gerilim 0V’tur
• Akım idealde sonsuzdur.
• İleri yön direnci RF = VF / IF ile
tanımlanır.
• Diyot iletimde kısa devre gibi davranır.
• Uygulanan gerilim diyot üzerindedir.
•Akım 0A’dir.
•Ters yön direnci; RR = VR / IR
•Diyot açık devredir.
DIYOT
Bir diyotun üç çalışma durumu vardır:
1. Öngerilimsiz
2. İleri Öngerilimli
3. Ters Öngerilimli

DIYOT
1. Öngerilimsiz




Dışarıdan bir gerilim uygulanmaz: VD = 0V
Herhangi bir akım oluşmaz: ID = 0A
Çok az miktarda boşluk bölgesi vardır.
Öngerilimsiz
DIYOT
2. Ters Öngerilim
p-n jonksiyonuna ters yönde harici bir gerilim uygulanır.
Ters polarma, boşluk bölgesinin genişlemesine neden olur.
n-tipi maddedeki elektronlar pozitif uca doğru hareketlenir.
p-tipi maddedeki oyuklar negatif uca doğru hareketlenir.
DIYOT
3.İleri Öngerilim
 p-n jonksiyonuna, p ve n katmanları ile aynı yön



İleri polarma, boşluk bölgesinin daralmasına neden olur.
Elektronlar ve oyuklar, p-n jonksiyonuna doğru itilir.
Elektronlar ve oyuklar, p-n jonksiyonunu geçecek kadar yeterli
enerjiye sahip olur.
DIYOT
DIYOT
Diyot Karakteristik Eğrisi
DIYOT

Bir diyottan iki çeşit akım geçer:
Çoğunluk Taşıyıcıları
Azınlık taşıyıcı
• n-tipi maddede çoğunluk
taşıyıcıları elektronlardır.
• p-tipi maddede çoğunluk
taşıyıcıları oyuklardır.
• n-tipi maddede azınlık taşıyıcıları
oyuklardır.
•p-tipi maddede azınlık taşıyıcıları
elektronlardır.
DIYOT
Zener Bölgesi
 Zener Bölgesi, bir diyotun ters polarma
bölgesidir. Zener bölgesinin sınırı aşıldığında,
diyot bozulur ve ters yön akım ani bir şekilde
artış gösterir.
DIYOT
Diyot Türleri:



Zener Diyot
LED Diyot
Diyot dizileri
DIYOT
1.Zener Diyot

Zener Diyot, ters polarmada zener geriliminde çalıştırılır (VZ).
Genel zener gerilimleri 1.8 V ile 200 V arasındadır.
DİYOT
2.Işık yayan diyotlar (LED)



LED diyot, doğru polarma durumunda foton yayar. Bu fotonlar,
kızılötesi ya da görülebilir ışık spektrumunda olabilir.
İleri yön gerilimleri genellikle 2V ile 3V arasındadır
DIYOT
3.Diyot Dizileri

Bir entegre devre içerisinde birçok diyot yerleştirilerek
oluşturulur. Ortak anot yada katot tipleri vardır.
DIYOT
Diyot Sembolleri ve Paketleri
Anot A kısaltması ile, katot ise K kısaltmasıyla gösterilir.
DIYOT
Diyot Kontrolleri
1.Diyot kontrolcüsü; Bir çok dijital multimetrede diyot kontrol
özelliği vardır. Diyot devreden ayırılarak test edilmelidir. Normal bir
diyot için ölçülmesi gereken ileri öngerilim değerleri:
Silisyum diyot = 0.7V
Germanyum diyot = 0.3V
2.Ohmmetre ; Ohmmetre düşük bir ohm kademesine alınır. Doğru
polarmada düşük direnç, ters polarmada yüksek direnç
göstermelidir.
TRANSISTÖR
Transistör sözcüğü transfer ve resistör
sözcülerinin bir araya gelmesiyle oluşmuştur.
Transistör yardımıyla elektrik sinyallerinin
güçlendirilmesi veya anahtar olarak kullanılması
sağlanmaktadır. İlk transistör nokta temaslı
transistör adıyla anılmaktadır.
TRANSISTÖR
Nokta Temaslı Transistör
 İlk nokta temaslı transistör germanyum kristali kullanılarak elde edilmiştir.
Çalışmanın başlarında temas noktalarını birbirine yakın olacak şekilde
yapılandırmak zor olmuştur. Çözüm olarak inceltilebilen altının kullanımı
olmuştur.
TRANSISTÖR
Bu iki devre bir araya getiri lirse nokta temaslı transistör devresi elde
edilmiş olur. İki lamba da yanmakta dır. Bunun nedeni olarak solda ki
düz kutuplandırılmış devre yeterli sayıda oyuğu sağ taraf taki devrenin
hizmetine sunması dır. Böylelikle transistör yardımıyla sol taraftaki
devrenin yardımıyla sağ taraftaki devrenin kontrol edilmesi sağlanmıştır.
TRANSISTÖR

Nokta Temaslı Transistör Sembolü:
TRANSISTÖR
Bu ilk transistörler PNP tipinde idi, yani kristal N tipi
Whiskerler P tipi idi. Daha sonraları 'Yüzey Temaslı'
transistörler yapıldı. . Bu transistörler PNP veya NPN
olacak şekilde üç kristal parçası birbirine yapıştırılarak
imal edildiler. Yüzey temaslı transistörlerin yapılması
ile silisyumtransistörler piyasaya çıktı.
TRANSISTÖR
Transistör Çeşitleri
İki P tipi madde arasına N tipi madde veya iki N
tipi madde arsına P tipi maddekonularak elde
edilen elektronik devre elamanına transistör
denir.Transistörler, kullanma amaçlarına göre üç
çeşittir.
 Anahtarlama devre transistor leri
 Osilatör devre transistor leri
 Amplifikatör devre transistor leri
TRANSISTÖR
Transistörlerde yarı iletken maddelerin bir araya
getirilmesinde çeşitli metotlarkullanılır. Bu
metotlara göre yapılan transistörler üç çeşittir.
 Nokta temaslı transistorler
 Yüzey temaslı transistorler
 Alaşım veya yayılma metodu ile yapılan
transistörler
TRANSISTÖR
Genelde elektronik devrelerde kullandığımız
transistörler yüzey temaslı transistörlerdir. Bu
yüzden bundan sonraki konularımızda bu
transistörler üzerinde duracağız. Bu transistörler
P ve N maddelerinin sıralanmasına göre iki tipte
yapılır. Bunlar;
 PNP transistorler
 NPN transistorler
TRANSISTÖR
Transistörün Yapısı ve Çalışması

Transistör imalatında kullanılan yarı iletkenler, birbirlerine yüzey
birleşimli olarak üretilmektedir. Bu nedenle “Bipolar Jonksiyon
Transistör” olarak adlandırılır. Transistörün temel yapısı;
TRANSISTÖR

BJT transistörler katkılandırılmış P ve N tipi malzeme
kullanılarak üretilir.Transistörler NPN ve PNP olmak
üzere iki temel yapıda üretilir. NPN transistörde 2 adet
N tipi yarı iletken madde arasına 1 adet P tipi yarı
iletken madde konur. PNP tipi transistörde ise, 2 adet
P tipi yarı iletken madde arasına 1 adet N tipi yarı
iletken madde konur..

Dolayısıyla transistör 3 adet katmana veya terminale
sahiptir. Transistörün her bir terminaline işlevlerinden
ötürü; Emiter (Emiter), Beyz (Base) ve Kolektör
(Collector) adları verilir. Bu terminaller; genelde E, B
ve C harfleri ile sembolize edilirler
TRANSISTÖR
NPN tipi transistör fiziksel yapısı, şematik sembolü ve diyot eş değer devresİ.
TRANSISTÖR
PNP tipi transistör fiziksel yapısı, şematik sembolü ve diyot eşdeğer
devresi
TRANSISTÖR

Transistörler genellikle çalışma bölgelerine göre
sınıflandırılarak incelenebilir.Transistörün
çalışma bölgeleri; kesim, doyum ve aktif bölge
olarak adlandırılır. Transistör; kesim ve doyum
bölgelerinde bir anahtar işlevi görür. Özellikle
sayısal sistemlerin tasarımında transistörün bu
özelliğinden yararlanılır ve anahtar olarak
kullanılır.
Transistör

Transistörün çok yaygın olarak kullanılan bir
diğer özelliği ise yükselteç olarak
kullanılmasıdır. Yükselteç olarak kullanılacak
bir transistör aktif bölgede çalıştırılır.Yükselteç
olarak çalıştırılacak bir transistörün PN
jonksiyonları uygun şekilde
polarmalandırılmalıdır.
TRANSISTÖR

Transistörün kullanım alanları;
Transistör yapısal bakımdan, yükselteç olarak
çalışma özelliğine sahip bir devre elemanıdır. Daha
yaygın kullanım amacı ise devrede anahtarlama
yapmaktır. Elektroniğin her alanında
kullanılmaktadır. Dolayısı ile teknolojinin en değerli
elektronik devre elemanlarından biridir.
TRANSISTÖR
Transistörde Çalışma Bölgeleri

Transistörlerde başlıca 3 çalışma bölgesi vardır. Bu bölgeler;
aktif bölge, kesim (cutoff) bölgesi ve doyum (saturation) bölgesi
olarak adlandırılır. Transistörün çalışma bölgeleri şekil 1.7’de
transistörün çıkış karakteristiği üzerinde gösterilmiştir. Bu
bölgeleri kısaca inceleyelim.
TRANSISTÖR


Aktif Bölge: Transistörün aktif bölgesi; beyaz akımının sıfırdan
büyük (IB>0) ve kolektör-emiter geriliminin 0V’dan büyük
(VCE>0V) olduğu bölgedir. Transistörün aktif bölgede
çalışabilmesi için beyaz-emiter jonksiyonu doğru, kolektör-beyz
jonksiyonu ise ters yönde polarm
Kesim Bölgesi: Transistörün kesim bölgesinde nasıl çalıştığı
şekil yardımıyla açıklanacaktır. Şekilde görüldüğü gibi
transistörün beyz akımı IB=0 olduğunda, beyaz-emiter gerilimi
de VBE=0V olacağı için devrede kolektör akımı (IC)
oluşmayacaktır. alanır
TRANSISTÖR

Doyum Bölgesi: Transistörün doyum
(saturation) bölgesinde çalışma şekil
yardımıyla açıklanacaktır. Transistöre
uygulanan beyaz akımı artırıldığında kolektör
akımı da artacaktır.
TRANSISTÖR

Akım, Gerilim Yönü ve IB Akımı Hesaplama
IB : Beyz akımı (dc)
IE : Emiter akımı (dc)
IC : Kolektör akımı (dc)
VBE : Beyz-emiter gerilimi (dc)
VCB : Kolektör-beyz gerilimi (dc)
VCE : Kolektör-emiter gerilimi (dc)
TRANSISTÖR
Kırchhoff Gerilimler Kanunu;VBE=0,7wolt(silisyum)
1.Göz için kırchhoff gerilimleri kanunu denklemi;
VBB=IB.RB+VBE Buradan IB akımı çekilirse
VBB- VBE=IB.RB
IB=VBB-VBE⁄RB
TRANSISTÖR
ÖRNEK
Yukarıda verilen devrede IB akımını bulunuz.
SORUNUN ÇÖZÜMÜ
IB=VBB-VB⁄
RB
IB=5-0,7⁄10
IB=4,3⁄10
IB=430μA
HAZIRLAYANLAR
EBRU AKTAŞ
 GÖZDE YALÇIN
 SULTAN AYİKER
 SEVBAL ÇELİK
 YÜCEL AYYILDIZ
