1. Triodların temel kavramları ve ilkeleri
Transistör, transistör ailesinin kilit üyesi olarak, elektronik devrelerde vazgeçilmez bir rol oynar.Üç temel parça içerir: taban, yayıcı ve koleksiyoncu.Burada esas olarak NPN transistörlerine odaklanıyoruz.Bir NPN transistörünün çekirdek özellikleri, taban ve yayıcı arasındaki bağlantının bir diyota eşdeğer olduğu ve koleksiyoncu ile yayıcı arasındaki bağlantı ayarlanabilir bir direnç olarak kabul edilebileceği eşdeğer bir devre ile tanımlanabilir.Bu dirençin direnci, birkaç ohm'dan sonsuzluğa (açık devre durumu) büyük ölçüde değişir.
Derin bir şekilde tartışmadan önce, NPN transistörünün karakteristik denklemini açıklığa kavuşturmalıyız: IC = βIB.Bu denklemde Ib, tabandan yayıcıya akımı temsil eder, IC, koleksiyoncudan yayıcıya akımdır ve β, triyodun amplifikasyon faktörüdür.Bu çoklu, üretim sürecine dayanarak sabit bir şekilde belirlenir ve değeri genellikle on ile yüzlerce arasındadır.Bununla birlikte, triyodun, koleksiyoncu ve yayıcı arasındaki eşdeğer direnci (RCE) ayarlayarak bu amplifikasyon etkisine ulaştığına dikkat edilmelidir.RCE son derece düşük bir değere ayarlandığında ancak yine de IC = βIb'e ulaşamadığında, buna "doygunluk" durumu diyoruz;Tersine, RCE son derece yüksek bir değere ayarlandığında ancak yine de IC = βIb'e ulaşamadığında, buna "kesme" durumu denir.İdeal olarak, transistör amplifikasyon bölgesinde, yani IC = βIB durumunda çalışmalıdır.
2. NPN Transistör sabit akım kaynak deşarj devresinin yapımı ve analizi
Elektronik devre tasarımında, sabit akım kaynaklarının uygulanması çok önemlidir.Geleneksel bir kapasitör deşarj devresini örnek olarak alarak, boşaltma akımı IC = UC/R, burada UC kapasitörün voltajını temsil eder.Kondansatör voltajı zaman içinde azaldığından, geleneksel deşarj akımı sabit değildir.Bununla birlikte, NPN transistörlerini kullanarak sabit bir akım deşarj devresi oluşturabiliriz.
Böyle bir devre tasarımında, kapasitörün deşarj akımı voltajından bağımsızdır.Örneğin, devrenin VE değerinin 4.3V (5V eksi 0.7V olarak hesaplandığı) olduğu varsayılarak, IC'nin (toplayıcı akımı) yaklaşık olarak IE'ye (yayıcı akımı) eşit olduğunu ve VE tarafından bölünmüş olarak hesaplanan bulabiliriz.Re (yayıcı direnç).Bu hesaplama işlemi önemli bir önermeye dayanmaktadır: triyot amplifikasyon alanında çalışmalıdır, yani IC = βIB tatmin olmalıdır.Β'nın genel değerinin 100 kez olduğu düşünüldüğünde, IE'nin yaklaşık olarak IC'ye eşit olduğu düşünülebilir.
3. Triod devresinin çözüm işlemi
Transistör devrelerini tasarlarken ve analiz ederken, genellikle aşağıdaki adımları izleriz: önce transistörün amplifikasyon bölgesinde çalıştığını ve IC = βIb ve IC≈ie koşullarını karşıladığını varsayalım;Daha sonra, hesaplama sonuçlarına dayanarak UCE'yi (koleksiyoncu ve yayıcı arasındaki voltaj) ters olarak çıkarın) önceki varsayımların doğru olup olmadığını belirlemek için makuldir.Örneğin, kapasitör boyunca voltajın 10V olduğu varsayılarak, UCE'yi 5.7V olarak hesaplayabiliriz, bu da RCE'ye 5.7K ohm'luk bir değer verir.Bu, RCE'yi 5.7K ohm'a ayarlayarak transistörün kapasitörün deşarj akımını 1mA'da koruyabileceği anlamına gelir.Benzer şekilde, kapasitör voltajı 8V olduğunda, UCE 3.7V ve RCE 3.7k ohm'dur, böylece deşarj akımı hala 1mA'da tutulur.
Bununla birlikte, kapasitör voltajı 3V gibi belirli bir eşiğin altına düştüğünde, UCE'nin hesaplanan sonucunun negatif bir değer (-1.3V) haline geldiğini göreceğiz, ki bu açıkça mantıksız.Bu, RCE 0 ohm'a düşse bile, IC = βIb'in durumunun tatmin edilemeyeceğini gösterir.Bu nedenle, kapasitör voltajı 4.3V altına düştüğünde, transistör artık amplifikasyon bölgesinde çalışmayacak, doygunluk bölgesine girecektir.Pratik uygulamalarda, koleksiyoncu ve yayıcı arasındaki direncin 0ω'ya indirilemeyeceğini belirtmek gerekir, bu nedenle UCE'nin en düşük değeri genellikle sadece yaklaşık 0.2V'ye düşürülebilir.Bu değer doymuş tüp voltajı düşüşü denir.
4. PNP transistörünün sabit akım kaynak şarj devresine uygulanması
NPN transistörlerinden farklı olarak, sabit bir akım kaynak şarj devresi uygulamak için PNP transistörlerini kullanmalıyız.PNP transistörünün çalışma prensibi ve yapısı NPN'den farklıdır, ancak sabit akım kaynak şarj devresinin gerçekleştirilmesinde hayati bir rol oynar.Bir PNP transistöründe, akım akışının yönü, farklı türde elektronik devrelerin tasarlanmasında daha fazla esneklik sağlayan bir NPN transistörünün yönüne zıttır.