Kavsaoglu A. Reşit (Dr.Öğr.Üyesi) · Web view3.5’teki devreler ile osiloskobun X-Y modu...

KARABÜK ÜNİVERSİTESİ

BİYOMEDİKAL MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

ELEKTRONİK 1 DERSİ LABORATUVAR FÖYÜ

ŞUBAT 2020

1

Malzeme Listesi

1-) 1N4148 diyot x 2 adet2-) 3.9V Zener Diyot 1N4651 veya 1N47303-) Kırmızı LED x 2 adet4-) Yeşil LED x 2 adet5-) 2.2 KΩ6-) 470 Ω7-) 10 KΩ ayarlı direnç8-) Si Diyot 1N4148 x 3 adet9-) 3.9V Zener Diyot 1N4651 = 1N4730 x 1 adet10-) 10kΩ x 1 adet11-) 1MΩ x 1 adet12-) 10nF x1 adet13-) 1uF x 1adet14-) 100uF x 1adet15-) BC 237 x 1 adet16-) 1N4001 ya da 1N4148 x 1 adet17-) 1KΩ x 1 adet18-) 33KΩ x 1 adet19-) BC-238C (=BC237=BC239) npn transistör x 1 adet20-) 8.2kΩ x 1 adet21-) 1.2kΩ x 1 adet22-) 33kΩ x 1 adet23-) 220kΩ x 1 adet24-) 10kΩ x 1 adet25-) 12kΩ x 1 adet26-) 5uF (16V) x 2 adet27-) 1uF x 1 adet28-) 220uF x 1 adet29-) BS108 N-Kanal (Kanal Oluşturmalı) ya da muadili x 1 adet30-) 1N4001 x 1 adet31-) 1kΩ x 1 adet32-) BF245 (n kanallı JFET Transistör) x 1adet33-) 680 Ω x 1 adet34-) 1M Ω x 1 adet35-) 1k5 Ω x 1 adet36-) 220uF (16V) x 1 adet 37-) 100nF x 1 adet 38-) 3k3Ω x 1adet39-) Breadboard 40-) Pens 41-) Keski 42-) Montaj Kablosu 43-) Krokodil 44-) Dijital Multimetre Not: Satın alacağınız devre elemanlarının zarar görebilme ihtimallerini de göz önünde bulundurarak belirtilen sayılardan daha fazla almanız tavsiye edilir.

2

DENEY 1: DİYOT KARAKTERİSTİKLERİ

Diyot, yalnızca bir yönde akım geçiren devre elemanıdır. Bir yöndeki direnci ihmal

edilebilecek kadar küçük, öbür yöndeki dirençleri ise çok büyük olan elemanlardır.

Direncin küçük olduğu yöne "doğru yön" veya "iletim yönü", büyük olduğu yöne "ters yön"

veya "tıkama yönü" denir. Diyot sembolü akım geçiş yönünü gösteren bir ok şeklindedir.

Ayrıca, diyotun uçları pozitif (+) ve negatif (-) işaretleri ile de belirlenir. "+" uca anot, uca

katot denir. Diyotun anoduna, gerilim kaynağının pozitif (+) kutbu, katoduna kaynağın

negatif (-) kutbu gelecek şekilde gerilim uygulandığında diyot iletime geçer. Şekil 1’de diyot

çeşitlerinden bazıları gösterilmiştir.

Diyotun içyapısına değinmemiz gerekirse;

• Yarıiletkenlerin yapımında kullanılan en çok kullanılan maddeler silikon ve

germanyumdur. Bu maddeler saflaştırılıp etken maddeler eklendikten sonra P tipi ve N tipi

olarak iki farklı yarı iletken madde elde edilir.

• Temel anlamda diyot bir N ve bir P tipi yarı iletkenin aralarında bir bariyer olacak

şekilde yan yana getirilmelerinden oluşur. Aşağıdaki şekillerde bir diyot ve bu diyotun ileri

ve geri yöndeki kutuplanması anlatılmaya çalışılmıştır.

Diyotun İleri Yönde Kutuplanması:

• Şekil 2 c’de görüldüğü gibi bataryanın “+” ucu P yarı iletkeni içindeki boşlukları

(hole), “-“ ucu ise N yarı iletkeni içindeki elektronları bariyer bölgesine itmeye çalışacaktır.

Bataryanın geriliminin iyi olması durumunda bu bariyer aşılmış olacak ve akım geçişi

sağlanacaktır. Bu değer Ge diyotlar için 0,3V ve Silisyum diyotlar için ise 0,6-0,7V

değerinde ve sabittir.

Diyotun Geri Yönde Kutuplanması:

• Şekil 2 d’de görüldüğü gibi bataryanın “+” ucu N yarı iletkenindeki elektronları

kendine çekecek, “-“ ucu ise P yarı iletkenindeki boşlukları kendine çekecektir. Bu durum

3

bariyer bölgesini genişleteceğinden akım geçişi sağlanmayacaktır. Eğer ters kutuplama

gerilimi çok yüksek olursa diyotun jonksiyon bölgesi bozulur.

Diyot doğru kutuplandığında ve bariyer bölgesini yenecek gerilim değeri verildiğinde veya

aşıldığında diyot üzerinden akan akıma iletim akımı Id denir.

Normalde ters kutuplama halinde diyotun akım iletmemesi gerekmektedir. Çünkü uygulanan

ters kutuplamayla bariyer bölgesi daha da büyüyecektir. Ancak pratikte ters kutuplama

4

esnasında da çok küçük de diyot üzerinden ters yönde bir sızıntı akımı akmaktadır. Bu sızıntı

akımına Is, ters saturasyon akımı denir.

Saturasyon akımı ve iletim akımı arasında aşağıdaki gibi bir bağıntı vardır.

Id: Diyot üzerinden geçen akım Vd: Diyota uygulanan gerilim

n: İdealden uzaklaşma faktörü Is : Saturasyon akımı

Vt: Termal Gerilim =

Diyotun Karakteristik Eğrisi:

Diyotun üzerine uygulanan gerilime göre diyot üzerinden geçen akım grafiği Şekil 3’de

verilmiştir.

Şekil 3’de de görüleceği gibi diyot üzerine uygulanacak ters kutuplamada diyot üzerinden

geçen akım değerinin sürekli 0 kaldığı yönünde bir yorum yapılabilir, ancak uygulamada

durum biraz daha farklıdır. Ters gerilimlemede öyle bir değer için diyot ters yönde de akım

akıtmaya başlar. Bu değer diyotun bozulma değeridir, Zener bölgesi diye de isimlendirilir.

Aşağıdaki şekilde grafiğin 3.bölgesi bunu anlatmaktadır. A noktasının değeri ise diyot cinsine

göre 0,3V ve 0,6-0,7V’dur. Piyasada Ge diyot bulmak oldukça zordur, bu yüzden Si diyotlar

tercih edilmektedir. Bu yüzden A noktasının değerini genellikle 0,7V olarak kabul edebiliriz.

Aşağıdaki şekil ideal diyot için besleme ve Vd-Id ilişkisini göstermektedir.

5

İdeal durum için diyot karakteristik eğrisi aşağıdaki gibi olur.

Diyotların Kullanım Alanları: Diyotlardan, elektrik alanında redresör (doğrultucu), elektronikte ise doğrultucu, detektör,

modülatör, limitör, anahtar olarak çeşitli amaçlar için yararlanılmaktadır.

Diyotun Sağlamlık Testinin Yapılması:

Yukarıda da anlatıldığı gibi diyot doğru yönde kutuplandığında direnci çok küçük (neredeyse

kısa devre) bir devre elemanı gibi davranmakta ve durumda anodundan katoduna doğru akım

akıtmaktaydı. Bu hususları göz önüne alarak sağlamlık testleri hakkında bilgi verelim.

6

a- Ohmmetre İle Sağlamlık Testi

Ohmmetre katranı x1k veya x10k kademesine alınır.

Diyot bir yönde küçük direnç (300Ω-3000Ω)

Diğer yönde büyük direnç gösteriyorsa (50kΩ-200kΩ) sağlamdır.

b- Kutuplama Gerilimine Bakarak Sağlamlık Testi

Dijital multimetrelerde katran diyot ölçme sekmesine getirilir.

Diyotun anot ve katoduna proplar bağlanır.

Yapılan ölçümde diyot üzerine düşen gerilim 200-950mV (0,2-0,9V) olarak okunuyor ve

Diğer yönde hiçbir değer okunmuyor ve multimetrenin özelliğine göre alarm ötüyorsa diyot

sağlam demektir.

Yapılan iki yönlü ölçümün birinde bu değerler okunamazsa diyot bozulmuş demektir.

Diyot ölçüm seçeneği olan multimetrelerle diyot sağlamlık testi, diyot devre üzerinden

sökülmeden de yapılabilir.

Diyotların bozulmasının nedenleri

Aşırı akım geçmesi

Uygulanan gerilimin aşırı artması

Ortam sıcaklığının yükselmesi

Mekanik (fiziksel) zorlamalar

Lehimleme işleminin hatalı yapılması

Diyotun kalitesiz olması

Deneyin Amacı: Diyotun temel karakteristiklerinin kavranması ve bazı uygulama

devreleriyle kullanım alanları hakkında bilgi edinilmesi

Kullanılacak Materyaller:

1N4148 diyot x 2

adet

3.9V Zener Diyot1N4651 veya 1N4730

Kırmızı LED x 2

adet

Yeşil LED x 2 adet

2.2 KΩ 470 Ω 10 KΩ ayarlı direnç

NOT: Devre elemanlarınızın yanma ihtimallerine karşı yedeklerini de temin ediniz.

7

Ön Hazırlık Çalışması:

1- Yukarıda anlatılanlar eşiğinde “zener diyot” için çalışma prensibi, karakteristik eğrilerini,

kullanım alanlarını araştırınız ve kısaca not ediniz. Normal diyotlarla arasındaki farkları

belirtiniz.

2- Foto diyot, LED, tünel diyot, varikap diyotların devre sembollerini bulunuz. Çalışmaları

hakkında bilgiler veriniz.

3- Aşağıdaki devreyi bir simülasyon programında kurarak simülasyonlarını yapınız.

a- Çıkış noktalarındaki gerilim değişimlerini scopla inceleyip ölçekli olarak çiziniz.

b- Bu gözlemi yaparken ayarlı direncin değerinin değişiminin etkilerini de kaydedin.

c- Vy ile Hx arasında faz farkı var mıdır? Yorumlayınız.

4 - Aşağıdaki devreyi bir simülasyon programı yardımıyla kurunuz. Zener diyotun değişken

gerilime olan etkisini osiloskop yardımıyla tespit edin.

8

Not: Yukarıdaki devre şemasında Zener diyotun gerilim değeri 3.6 V değil 3.9 V’tur.

Deney Adımları:

1- Aşağıdaki devreyi bread-board üzerine kurunuz. Çıkışları ölçekli olarak çiziniz.

9

Vy ve Hx arasında faz farkı var mıdır? Yorumlayınız.

2- Aşağıdaki devreyi bir bread-board üzerine kurunuz. Zener diyotun değişken gerilime olan

11

(Not: Yukarıdaki devre şemasında Zener diyodun gerilim değeri 3.6 V değil 3.9 V’tur.)

etkisini osiloskop yardımıyla tespit edin. Kaynak geriliminin farklı değerleri için Zener

diyotun üzerine düşen gerilim ve akım değerlerini ölçünüz. Ölçtüğünüz değerler yardımıyla

Şekil 1.4’te bulunan grafiği doldurunuz.

ÖNEMLİ NOT: Çizilen grafiklerde eksenlerin ait olduğu değişkenlerin birimleri mutlaka

yazılmalıdır. Birimsiz grafikler değerlendirmeye alınmayacaktır.

3- Aşağıdaki devreyi bread board üzerine kurunuz. LED’in parlaklığının gerilimle ve akımla

olan değişimlerini uygun aletlerle inceleyiniz. Sonra bu LED’e paralel olarak farklı renkte bir

LED daha bağlayarak hangisinin değişen gerilime göre daha verimli olduğunu tartışınız.

12

DENEY 2: DİYOTLU KIRPICI, KENETLEME VE DOĞRULTMA DEVRELERİ

1- Kırpıcı Devreler: Girişine uygulanan sinyalin bir bölümünü kırpan devrelere denir. En

basit kırpıcı devre, şekil 1 'de görüldüğü gibi yarım dalga doğrultmaç şeklidir.

Diyotun yönüne bağlı olarak giriş sinyalinin pozitif veya negatif alternansı kırpılır.

Seri ve paralel kırpıcı olmak üzere 2 tiptedir. Seri kırpıcılara diyot yüke seri,

diğerinde ise paraleldir.

a- Seri Kırpıcı Devreler: Bazı elektronik devrelerin girişlerine sadece pozitif ya da

negatif sinyallerin verilmesi gerekebilir. Bazı devrelerin girişlerine ise sabit genlikte

sinyaller verilmesi gerekebilir. O zaman giriş sinyali devreye verilmeden önce uygun

kırpıcıdan geçirmek gereklidir. Sadece pozitif ya da negatif sinyalleri geçiren

kırpıcılar çıkışında kondansatörü olmayan bir yarım dalga doğrultucudan ibarettir.

Bunlara ilişkin örnek aşağıda verilmiştir.

b- DC Gerilim Seviyeli Seri Kırpıcı Devreler: Şekil 3’deki devre ise, giriş işaretinin

pozitif seviyesini VA gerilimine bağlı olarak sınırlamaktadır. Giriş işareti, diyotun

anoduna bağlanan VA değerine ulaşana kadar diyot iletimdedir. Bu durumda çıkışta

VA kaynağı görülür. Girişten uygulanan işaret VA değerinden büyük olduğunda ise

diyot ters polarma olarak yalıtıma gidecektir. Diyot yalıtım-da olduğunda devre

çıkışında giriş işareti aynen görülecektir. Dolayısıyla giriş işaretinin tüm negatif

alternansı boyunca diyot iletimde olduğu için çıkışta VA kaynağı görülecektir.

13

Giriş işaretinin negatif seviyesini istenilen bir değerde sınırlayan devre şeması şekil

4’de verilmiştir. Giriş işaretinin tüm pozitif alternansı boyunca diyot doğru kutuplanır

ve iletimdedir. Çıkışta VA kaynağı olduğu gibi görülür. Giriş işaretinin negatif

alternansı, diyotun katoduna uygulanan VA geriliminden daha negatif olduğunda ise

diyot yalıtıma gidecektir. Diyot yalıtıma gittiğinde giriş işareti aynen çıkışta

görülecektir.

Şekil-4 Kutuplamalı Negatif Sınırlayıcılı Devre

c- Paralel Kırpıcı Devreler:

Şekil-5 Paralel Kırpıcı Devre

14

Şekil-3 Kutuplamalı Pozitif Sınırlayıcı Devre

2- Kenetleme Devreleri: Kenetleyici bir AC sinyali farklı bir DC seviyesine çıkarıp

kenetleyen yani hep orada kalmasını sağlayan devredir. Aşağıda örnekleri

gösterilmektedir.

Şekil-6 Negatif Gerilim Kenetleyici Devre

Yukarıdaki devrenin girişine bir sinyal uygulayalım. t1 zamanında C kondansatörü

boş olduğu için kısa devre gibi davranacak, bundan dolayı diyotun anodu pozitif,

katodu ise negatif olacaktır. Yani t1-t2 zamanları arasında diyot iletime geçip kısa

devre olacak, çıkış voltajı da 0V olacaktır. Bu arada C kondansatörü sanki girişe

uygulanan sinyale paralel bağlanacağı için giriş sinyalinin tepe değerine kadar

dolacaktır. t2-t3 zamanları arasında devre girişinin a ucu negatif, b ucu pozitif

olacaktır. Bu durumda diyot açık devre olacaktır. Şimdi buraya dikkat edelim.

Devrenin çıkışa bağlı b ucu pozitif, a ucu negatif, C kondansatörünün a ucuna bağlı

yeri bir önceki şarjdan dolayı pozitif, çıkışa bağlı ucu negatif olacak. Yani giriş

sinyali ile C kondansatörü üzerindeki şarj seri bağlı bataryalar olarak davranacaktır.

Giriş sinyali ile kondansatör üzerindeki voltajlar toplanacak t2-t3 zamanları arasında

çıkış voltajı,

olacaktır. C üzerindeki şarj giriş voltajına eşit olacağı için çıkış voltajı da t2-t3

zamanları arasında

olacaktır.

15

t3-t4 zamanları arasında a ucu tekrar pozitif, b ucu da negatif olacaktır. C

kondansatörü üzerindeki gerilim boşalmayacağı (aslında çok azda olsa boşalır, fakat

bu çok önemli değildir) için kondansatör ile giriş geriliminin toplamı çıkışta, çıkış

voltajı olarak görülecektir. Bu değer,

Vi=VC

olacağı için çıkış voltajı da 0 volt olacaktır. Görüldüğü gibi, giriş voltajının seviyesini

negatif olarak kaydırdık.

Yukarıdaki devredeki diyotun yönünü ters çevirerek çıkış gerilimini pozitif yöne

kaydıra biliriz. Böyle bir devrenin şekli aşağıda görülmektedir.

Şekil-7 Pozitif Gerilim Kenetleyici Devre

3- Tam Dalga Doğrultma:

• Doğrultucu bir ya da daha fazla yarı iletken elemandan (örneğin diyot) oluşan

alternatif akımı doğru akıma çevirmek için kullanılan elektriksel bir devredir.

AC' yi doğrultmak için tek bir diyot kullanıldığı zaman (dalga formunun

negatif ya da pozitif tarafını bloklayarak) doğrultucu AC' yi DC' ye çeviren

bir diyod olarak tanımlanır.

• Doğrultma alternatif akım (AC)' ın doğru akıma (DC) döndürülmesi

işlemidir. Bütün doğrultucular, tek bir diyot ile mümkün olan AC yi DC ye

dönüştürme işlemini daha verimli yapabilmek için birden fazla diyotun belirli

bir şekilde birbirine bağlanmasıyla yapılır. Doğrultma işlemi ÖZEL olarak

yarı iletken diyot’ lar üzerinden gerçekleştirilir. Yarı iletken elemanlardan

16

oluşan doğrultucular geliştirilmeden önce vakum tüpleri kullanılırdı.

Şimdi tam dalga doğrultma işlemini adım adım inceleyelim.

Şekil-9 Bir Tam Dalga Doğrultucu

Şekil dikkatli incelenirse iki adet yarım dalga doğrultucudan oluştuğu rahatlıkla

görülmektedir. Yarım dalga doğrultucudan hatırlayacağınız gibi diyotlar girişteki sinyalin her

pozitif bölümünde iletime geçmektedir. Yani t1 ve t2 zamanları arasında D1 diyotu t2 ve t3

zamanları arasında D2 diyotu iletime geçmektedir. Yük direnci üzerindeki dalga şekli

aşağıdaki gibi olur.

Şekil-10 Yukarıdaki Tam Dalga Doğrultucu Devresindeki Yük Üzerine Düşen Gerilim

17

Yukarıdaki tam dalga doğrultucunun çıkış dalga şekli ile yarım dalga doğrultucunun çıkış

dalga şekilleri arasındaki fark, yarım dalga doğrultucuda olan boşlukları tam dalga

doğrultucuda olmayışıdır. Şimdi doğrulucunun çıkış uçları arasına bir kondansatör koyalım.

Şekil-11 Kondansatör Bağlanmış Doğrultucu Devre

İki diyotlu tam dalga doğrultucunun önemli bir dezavantajı vardır; Her alternansta

transformatör sekonderinin bir yarısından yararlanılmaktadır. Bu durum da transformatörün

boyutları büyüdüğünden maliyeti artmakta, çok yer kaplamakta ve çok ısınmaktadır.

Köprü doğrultucular ise aslında tam dalga doğrultucu özelliğinde olup sadece giriş gerilim

kaynağı tam dalga doğrultucu gibi ortası sıfırlı olmayıp, tek bir AC kaynak ile

beslenmektedir. Aşağıdaki şekilde köprü doğrultucu görülmektedir.

Köprü tipi doğrultucuların avantajları:

1. İki diyotlu tam dalga doğrultuculara göre daha küçük transformatör kullanılabileceğinden,

maliyet, yer, ısınma bakımından avantaj sağlanır.

2. Dört diyot bir gövde üzerinde hazırlandığından montaj kolaylığı olmalıdır.

Şekil-12 Köprü Tipi Doğrultmaç

18

Yukarıdaki devrenin girişine (e-f uçları arasına) bir alternatif gerilim uygulayalım. t1

zamandan itibaren pozitif yönde yükselmeye başlayan giriş gerilimi, a ucunu pozitif b ucunu

da negatif yapacaktır. Bu anda a ucuna bağlı diyotlardan D1 diyotunun anodu, D3 diyotunun

da katodu pozitif olacaktır. Aynı şekilde b ucuna bağlı diyotlardan D2 diyotunun katodu

negatif, D4 diyotunun da anodu negatif olacaktır. Dikkat edilirse D1-D4 diyotlarının

katotlarının birleştiği c noktası ile D3-D2 diyotlarının anotlarının birleştiği d noktaları arasına

bir yük direnci bağlanmıştır. (Yük direnci bizim kullandığımız elektronik bir devre

olabileceği gibi şekildeki hali ile bir direnç de olabilir.) Anodu pozitif olan D1 diyotu ile

katodu negatif olan D2 diyotu üzerinden bir akım akmaya başlar. Akan akım yük direncinin

üst ucundan girip ait ucunda çıktığı için yük direncinin üst ucunu pozitif, alt ucunu da negatif

yapacaktır. D1 ve D2 diyotları üzerinden akan akım t1-t2 zamanı boyunca yani a noktasının

pozitif, b noktasının negatif olduğu sürece devam edecektir. Bu durum aşağıdaki şekilde

görülmektedir.

Şekil-13 Pozitif Alternans Sırasında İletimde Olan Diyotlar

t2 zamanda sıfır volt değerine düşen giriş gerilimi hemen negatif yönde yükselmeye

başlayacaktır. t2 zamandan itibaren negatif yönde yükselmeye başlayan giriş gerilimi, a

ucunu negatif b ucunu da pozitif yapacaktır. Bu anda a ucuna bağlı diyotlardan D1 diyotunun

anodu, D3 diyotunun da katodu negatif olacaktır. Aynı şekilde b ucuna bağlı diyotlardan D2

diyotunun katodu pozitif. D4 diyotunun da anodu pozitif olacaktır. Anodu pozitif olan D4

diyotu ile katodu negatif olan D3 diyotu üzerinden bir akım akmaya başlar. Akan akım yük

direncinin üst ucundan girip ait ucunda çıktığı için yük direncinin üst ucunu pozitif, alt ucunu

da negatif yapacaktır. D4 ve D3 diyotları üzerinden akan akım t2-t3 zamanı boyunca yani a

noktasının negatif, b noktasının pozitif olduğu sürece devam edecektir. Bu durum aşağıdaki

şekilde görülmektedir.

19

Şekil-14 Negatif Alternans Sırasında İletimde Olan Diyotlar

Çıkış gerilimin doğru akım (DC) şeklinde olabilmesi için yük direncine paralel bir

kondansatör koyarsak çıkış dalga şekli ve devre aşağıdaki gibi olur.

(a) (b)

Şekil-15 (a) Kondansatör Bağlanmış Köprülü Doğrultma Devresi ve (b) Yaklaşık Çıkış

Gerilimi Eğrisi

Deneyin Amacı: Diyotlarla yapılan bazı uygulamalardan kenetleyici, kırpıcı ve doğrultucu

devrelerin anlaşılması, gerçeklenmesi ve kullanım yerlerinin kavranması


3 x Si Diyot 1N4148 1x 3.9V Zener Diyot 1N4651 = 1N4730

1x 10kΩ 1 x 1MΩ

1 x 100nF

Ön Hazırlık Çalışmaları:

1- Aşağıdaki devreyi bir simülasyon programında kurup girişine tepeden tepeye 10V

genlikli, frekansı 1kHz olan sinüs işareti uygulayın.

20

2- Aşağıdaki devreyi bir simülasyon programında kurup tepeden tepeye 10V genlikli,

frekansı 1kHz olan sinüs işareti uygulayın.

3- Aşağıdaki devreyi bir simülasyon programında kurup tepeden tepeye 10 V genlikli,

frekansı 1 kHz olan sinüs işareti uygulayın.

Not: Yukarıdaki devrede Zener diyodun gerilim değeri 5.9 V değil 3.9 V’tur.

4- Aşağıdaki devreleri bir simülasyon programında kurup tepeden tepeye 10 V genlikli,


21

5- Aşağıdaki devreleri bir simülasyon programında kurup tepeden tepeye 10V genlikli, frekansı 1kHz olan sinüs işareti uygulayın.





22

Deney Adımları: Ön hazırlık sırasında simülasyon programında kurduğunuz devreleri bread

board üzerine kurunuz. Devrelerin girişlerine sinyal jeneratörüyle tepeden tepeye 10 V

genlikli sinüzoidal dalga ayarlayıp veriniz ve çıkışları osiloskop yardımıyla gözlemleyiniz.

Aşağıdaki osiloskop görüntülerini çizmeniz için ayrılmış alana ölçekli çiziniz ve değerleri not

alınız.

Not: Deney esnasında sıkıntı yaşamamanız için bu sayfadan birkaç kopyayı yanınızda getirin.

23

DENEY 3 : BJT KARAKTERİSTİKLERİ

Günümüzde akım kontrol elemanı olarak en çok kullanılan yarıiletken düzenler bipolar

transistörlerdir. Bipolar transistörlerin alan etkili transistörlere göre en önemli üstünlükleri

akım kontrol yeteneklerinin (geçiş iletkenliklerinin) daha yüksek olmasıdır.

Bir npn tipi transistörü göz önüne alarak akım kontrol mekanizmasını inceleyelim.

Transistörün emetör baz jonksiyonu geçirme yönünde, kollektör baz jonksiyonu da tıkama

yönünde kutuplanmış olsun (Şekil 3.1).

Bu durumda:

1- Geçirme yönünde kutuplanmış olan E-B jonksiyonunda emetör bölgesindeki çoğunluk

taşıyıcısı olan elektronlar difuzyonla baz bölgesine, benzer şekilde baz bölgesindeki çoğunluk

taşıyıcıları da emetör bölgesine geçerler. Bu iki taşıyıcı akışının sebep olduğu elektrik akımı

aynı yönde ve emetörden dışarıya doğrudur. Emetör bölgesinin katkı yoğunluğu baz

bölgesininkine göre çok yüksek yapılırsa toplam akım üzerinde bazdan

emetöre geçen deliklerin payı ihmal edilebilir. Akacak olan akım geçirme yönünde bir pn

jonksiyonunun akımıdır ve değeri bağıntısı ile belirlidir.

Buradaki IEBS katsayısı kollektör jonksiyonundan da akım akması (kollektörün baza kısa

devre edilmesi) haline karşı düşen emetör-baz jonksiyonu doyma akımıdır.

26

2- Tıkama yönünde kutuplanmış olan B-C jonksiyonunda p bölgesindeki azınlık taşıyıcıları

olan elektronlar kollektör bölgesine, kollektör bölgesindeki azınlık taşıyıcıları da baz

bölgesine doğru, jonksiyondaki VCB nin de desteklediği alanın etkisi ile akarlar. Bunların

toplamı kollektör ucundan içeriye doğru bir elektrik akımı demektir. Akıma katkıda bulunan

taşıyıcıların yoğunluğu her iki bölgede de çok az olduğundan akım değeri küçüktür ve

taşıyıcı yoğunlukları ile sınırlıdır.

Şimdi tekrar başa, emetör bölgesinden baz bölgesine difuzyonla geçen elektronlara dönelim.

Bu elektronların baz bölgesi içinde ilerledikçe burada çoğunlukta bulunan deliklerle

birleşeceklerini ve yoğunluklarının uzaklıkla üstel olarak azalacağını, elektronların difuzyon

uzaklığı denilen uzaklıkta yoğunluk artımının, başlangıçtaki değerinin 1/e sine düşeceğini

biliyoruz. P tipi baz bölgesinin genişliği elektronların Ln difuzyon uzaklığına göre küçük

olacak şekilde çok dar yapılırsa emetörden baz bölgesine geçen elektronların henüz pek azı

deliklerle birleşmişken, büyük çoğunluğu kollektör jonksiyonuna ulaşır. Bu jonksiyondaki

kutuplama gerilimi elektronları kollektör bölgesine doğru akıtacak yönde olduğundan

kollektör jonksiyonuna ulaşmış olan elektronlar kollektör bölgesine geçerek kollektörden

dışarıya doğru bir elektron akımı (kollektörden içeriye doğru bir elektrik akımı) oluştururlar.

Bu akım emetörden baza geçen elektronların akıttığı akımdan biraz küçüktür. Aradaki fark

baz bölgesinden geçerken deliklerle birleşen az sayıda elektrona karşı düşen akıma eşittir.

Baz

bölgesi yeteri kadar dar ise baz içinde meydana gelen birleşmeler az olacağından baz akımı

çok küçük ve emetör akımı yaklaşık olarak kollektör akımına eşit olur.

Burada elektron akımı yolu emetörden – baz üzerinden – kollektöre doğru, yani elektrik

akımının yolu kollektörden – baz üzerinden – emetöre doğrudur ve bu akımı sağlayan toplam

kaynak VCE gerilimidir. Akımı kontrol eden büyüklük ise, baza geçen elektronların sayısını

belirleyen VEB gerilimidir. O halde transistörü Şekil 3.2 deki gibi de kutuplayabiliriz. Böylece

kontrol edilen akımın, kontrolü sağlayan kaynak üzerinden akması önlenmiş olur. Ortak bazlı

devre denilen Şekil 3.1 deki devrede kontrol kaynağından akan akım yaklaşık olarak kontrol

edilen akıma eşit olduğu halde Şekil 3.2 deki ortak emetörlü devre’de kontrol kaynağından

akan akım (baz akımı) kontrol edilen akıma göre çok küçüktür.

27

npn tipi transistör için bu anlatılanlar pnp tipi bir transistör için de geçerlidir. Tek fark akım

ve gerilimlerin yönlerini yukarıdakinin tersi olmasıdır. Pratikte her iki transistör tipi için de

geçerli olmak üzere akım referans yönlerinin transistöre doğru alınması kabul edilmiştir.

Şekil 3.2’deki gibi kutuplanmış bir transistör için çeşitli akım – gerilim ilişkilerini gösteren

eğri veya eğri ailelerine transistörün özeğrileri denir. Özeğriler arasında en önemli olanları

giriş özeğrisi (IB=f(VBE)), geçiş özeğrisi (IC = f (IB) ) ve çıkış özeğrileri (IC = f (VCE) , IB

parametre) dir.

Giriş Özeğrisi

Ortak emetörlü bir devrede transistörün emetöründen bazına geçen elektronların miktarını

(dolayısıyla IE akımını) belirleyen etken VBE gerilimidir. IE nin VBE ye bağımlılığı pn

jonksiyonunun akım gerilim bağıntısı ile belirlidir.

28

O halde transistörün giriş özeğrisini belirleyen bağıntı:

Çıkış Özeğrileri

Bir transistörde kollektör akımını emetörden baza difuzyonla geçen taşıyıcılardan,

birleşmeyle baz içinde yok olmadan kollektör jonksiyonuna ulaşabilenler oluşturur. O halde

bu akım emetör akımına ve transistörün hFE sine, dolayısıyla baz akımına bağlıdır, fakat

kollektör emetör geriliminden bağımsızdır. Yani ideal olarak sabit bir IB değeri için çizilecek

IC = f (VCE) eğrisinin yatay bir doğru olması gerekir. Ancak VCE nin IC üzerinde bazı etkileri

vardır:

1. Kollektör baz jonksiyonu VCE > VBE kaldıkça tıkama yönünde kutuplanmış bir

jonksiyondur. Bu jonksiyondaki geçiş bölgelerinin genişliği, tıkama gerilimi yükseldikçe

artar. O halde baz bölgesinin etkin genişliği VCE (dolayısıyla VCB) arttıkça azalır. Baz

genişliğinin azalması ise hFE nin, dolayısıyla belli bir IB değeri için akacak kollektör

akımının artması sonucunu verir. Bu etkiye Early Olayı denir.

29

2. VCE nin değeri azalma yönünde değiştirilirse VCE = VBE değerinde çıkış jonksiyonunu

tıkama yönünde kutuplayan VCB gerilimi sıfıra düşer. VCE < VBE için ise kollektör baz

jonksiyonu tıkama yönünde değil artık iletim yönünde kutuplanmıştır. Bu durumda akacak

olan baz – kollektör akımını meydana getiren, kollektör ve baz bölgelerindeki çoğunluk

taşıyıcılarıdır ve akımın yönü normal çalışma durumundaki akım yönünün tersidir. Baz

akımına bu olaydan dolayı eklenen bileşenin yönü ise normal baz akımınınkinin aynıdır. O

halde VCE < VBE bölgesinde, belirli bir baz akımı için akacak olan kollektör akımı VCE >

VBE bölgesindekine göre çok küçüktür ve VCE küçüldükçe hızla azalır. Bu bölgeye

transistörün doyma (satürasyon) bölgesi denir. Doyma bölgesinin sınırını belirleyen VCE =

VBE noktalarının IB küçüldükçe sola doğru kayacağı kolayca görülebilir.

Geçiş Özeğrisi:

Çıkış özeğrisinden, VCE nin belirli bir değeri için IC =f (IB) akım geçiş özeğrisini veren

noktalar elde edilebilir. Bu özeğri (çıkış özeğrilerinin tam yatay olmaması sebebiyle) değişik

VCE=sabit değerleri için başka başkadır. Ancak bunlar birbirlerine çok yakın olacağından

pratikte ortalama bir VCE değeri için tek bir özeğri vermekle yetinilir. Geçiş özeğrisi

başlangıçtan geçen hemen hemen lineer bir eğridir. Bu, hFE nin akımdan bağımsız

sayılabileceğini ifade eder. Aslında çok küçük veya çok büyük IC değerlerinde bazı ikincil

olaylar sebebi ile hFE nin değeri düşer, dolayısı ile geçiş özeğrisinin lineerliği bozulur.

30

Deneyin Amacı: Bipolar Transistörlerin karakteristik yapısını teorik ve pratik olarak

öğrenmek.

Kullanılacak Materyal:

1x BC 237 1x 1N4001 ya da

1N4148

1x 1KΩ 1x 33KΩ


1- Transistör nedir? NPN ve PNP tipi transistörler devrede nasıl gösterilirler? Eşdeğer

devre modelleri nasıldır? Açıklayınız.

2- Transistörlerin öz eğrilerinden çıkış ve geçiş öz eğrilerini açıklayınız. VBE, VCE, ICE,

IBE arasındaki ilişkileri eğriler üzerinde gösterip örneklerle açıklayınız.

3- Transistörlerin aktif bölgesi, kesim bölgesi ve doyum bölgesi kavramları ne ifade

etmektedir? Açıklayınız.

4- Transistorün doğru akım davranışını ve değişken işaret modelini çıkarınız. Gerekli

eşitlikleri araştırarak not ediniz.

5- Köprüleme ve kompanzasyon kondansatörleri devrelerde ne amaçlarla kullanılırlar

açıklayınız.

Uyarı: Bu deneyde toprak problemi sebebiyle hatalı ölçümler yapmamak için osiloskobun

toprak yalıtımını yapınız.

31

Deney Adımları:

a. Deney devrelerinde kullanılacak baz direnci 33kΩ, kollektör direnci 1kΩ’dur.

b. Deneyde şekil 3.3’teki devre ile transistörün çıkış ve geçiş karakteristiği multimetre

yardımıyla gerekli akım ve gerilimler ölçülerek elde edilecektir. Daha sonra şekil 3.4 ve

3.5’teki devreler ile osiloskobun X-Y modu kullanılarak aynı karakteristikler osiloskopta

elde edilecektir. Son olarak elde edilen sonuçlar karşılaştırılacaktır.

1- Şekil 3.3’teki devreyi kurup tablo 3.1’de verilen VB=0.5-1-1.5-2V için VC

gerilimlerini sırasıyla uygulayıp istenen akım ve gerilimleri ölçerek tabloya

kaydediniz. Tablo 3.1’deki verileri kullanarak şekil 3.7 ve 3.8’e çıkış ve geçiş

karakteristiklerini çiziniz.

2- Şekil 3.4’teki devreyi kurup osiloskop ekranında transistörün çıkış karakteristiğini

elde

ediniz. VB gerilimini yani transistörün baz akımını değiştirerek çıkış

karakteristiğindeki değişimi gözleyiniz. Tablo 3.1’de uyguladığınız VB gerilimlerini

sırasıyla uygulayarak elde ettiğiniz grafikleri şekil 3.9’a çiziniz ve daha önce

çizdiğiniz şekil 3.7’deki grafikle karşılaştırınız.

3- Şekil 3.5’teki devreyi kurup osiloskop ekranında transistörün geçiş karakteristiğini

elde

ediniz. Elde ettiğiniz karakteristiğin doğruluğundan emin olduktan sonra şekil 3.10’a

çiziniz ve daha önce çizdiğiniz şekil 3.8 ile karşılaştırınız.

Deney Soruları:

1- Tablo 1 verilerine göre BJT transistorun hangi çalışma bölgeleri hangi VB

değerlerinde görülmektedir?

2- BJT kontrollü kaynak olarak değerlendirilecek olursa ne tip bir kaynak olabilir?

Neden?

3- Bir BJT transistörün kollektör ve emitör bağlantıları yer değiştirirse kazancı nasıl

değişir?

4- Bir BJT transistörün çalışma bölgelerini tanımlayınız. Neye göre çalışma bölgeleri

belirlenir, açıklayınız.

5- Aktif bölgede çalışan bir pnp transistöre ilişkin IE , IC , IB , VCB ve VEB

büyüklüklerinin işaretleri nedir (pozitif veya negatif)?

32

6- Bir npn-BJT anahtar olarak kullanılmaktadır, BJT nin doyuma gitmesi ve kesime

gitmesi için gerekli şartları yazınız.

7- Osiloskopta gözlediğiniz eğri ile daha önceki eğriler aynı şekle mi sahip, aynı veya

farklı olması durumunda nedenlerini yazınız.

33

DENEY 4 : BJT UYGULAMALARI

Deneyin Amacı: BJT’li kuvvetlendiricilerin çalışma mantıklarının kavranması


BC-238C (=BC237=BC239) npn transistör x 1

adet

1.2kΩ x 1 adet 8.2kΩ x 1 adet 33kΩ x 1 adet

220kΩ x 1 adet 10kΩ x 1 adet 12kΩ x 1 adet 5uF (16V) x 2 adet

1uF x 1 adet 220uF x 1 adet

NOT: Devre elemanlarınızın yanma ihtimallerine karşın yedeklerini de temin ediniz.


1- Aşağıdaki devreyi bir simülasyon programında kurunuz ve Transistör baz, emitör ve

kolektör uçlarının referansa göre doğru gerilimlerini ölçünüz.

38

2- Aşağıdaki devreyi bir simülasyon programında kurunuz.

a- Ry = 12kΩ, giriş işaret kaynağı Vg’nin frekansı 1 kHz için kurdunuz devredeki

Vg’nin genliğini yavaşça değiştirerek çıkışta düzgün sinüs biçimli bir dalga elde

ettikten sonra Vg, V1 ve Vçıkış (Ry üzerindeki gerilim) değerlerini dalga şekilleriyle

birlikte ölçekli olarak kaydediniz.

b- Vg’nin genliğini çıkışta her iki tepede de kırpılma olana dek yavaşça arttırarak çıkışta

oluşacak bozulmayı (distorsiyon) gözleyin, kırpılmalı durumda çıkış işaretini ve Vg

değerini ölçekli olarak kaydedin.

c- Emitöre bağlı C2 kondansatörünü açık devre ederek (a) ve (b) şıklarındaki adımları

tekrarlayınız.

d- Yük direnci Ry = 4k7 ohm için (a), (b) ve (c) şıklarındaki adımları tekrarlayınız.

39


a- Ry = 12kΩ, giriş işaret kaynağı Vg’nin frekansı 1 kHz için kurdunuz devredeki Vg’nin

genliğini yavaşça değiştirerek çıkışta düzgün sinüs biçimli bir dalga elde ettikten sonra Vg,

V1 ve Vçıkış (Ry üzerindeki gerilim) değerlerini dalga şekilleriyle birlikte ölçekli olarak

kaydediniz.

b- Kazancı ve Ri direncini (Giriş direnci) bulunuz.

Deney Adımları:

1- Aşağıdaki devreyi bir bread-board üzerinde kurunuz ve Transistör baz, emitör ve

kolektör uçlarının referansa göre doğru gerilimlerini ölçünüz.

40

2- Aşağıdaki devreyi bread-board üzerinde kurunuz.

a- Ry = 12kΩ, giriş işaret kaynağı Vg’nin frekansı 1 kHz için kurdunuz devredeki

Vg’nin genliğini yavaşça değiştirerek çıkışta düzgün sinüs biçimli bir dalga elde

ettikten sonra Vg, V1 ve Vçıkış (Ry üzerindeki gerilim) değerlerini dalga şekilleriyle

birlikte ölçekli olarak kaydediniz.

b- Vg’nin genliğini çıkışta her iki tepede de kırpılma olana dek yavaşça arttırarak çıkışta

oluşacak bozulmayı (distorsiyon) gözleyin, kırpılmalı durumda çıkış işaretini ve Vg

değerini ölçekli olarak kaydedin.

c- Emitöre bağlı C2 kondansatörünü açık devre ederek (a) ve (b) şıklarındaki adımları

tekrarlayınız.

41

d- Yük direnci Ry = 4k7 ohm için (a), (b) ve (c) şıklarındaki adımları tekrarlayınız.

3- Aşağıdaki devreyi bir bread-board üzerinde kurunuz.

a- Ry = 12kΩ, giriş işaret kaynağı Vg’nin frekansı 1 kHz için kurdunuz devredeki Vg’nin

genliğini yavaşça değiştirerek çıkışta düzgün sinüs biçimli bir dalga elde ettikten sonra Vg,

V1 ve Vçıkış (Ry üzerindeki gerilim) değerlerini dalga şekilleriyle birlikte ölçekli olarak

kaydediniz.

b- Kazancı ve Ri direncini (Giriş direnci) bulunuz.

Volt/div

Osliloskop Görüntüsü Osliloskop Görüntüsü Time/divdeğerleri

42

DENEY 5: MOSFET KARAKTERİSTİKLERİ

Alan etkili transistörler (field-effect transistor, FET) bir yarıiletkenin içinden akan akımın bir

elektriksel alan yardımı ile kontrol edilmesi prensibine dayanırlar. FETler yapı bakımından

iki sınıfa ayrılırlar: jonksiyonlu alan etkili transistörler (JFET) ve yalıtılmış geçitli alan etkili

transistörler (metal-oksit-yarıiletken transistörler, MOSFET). Bunların ortak önemli

özellikleri çok büyük (teorik olarak sonsuz) giriş direncine sahip yarıiletken aktif devre

elemanları olmalarıdır. MOSFET lerin gitgide daha geniş ölçüde kullanıldıkları bir alan da

dijital tümdevrelerdir. Bunun nedeni MOSFET lerin boyutlarının daha küçük olması

(dolayısıyla birim kırmık alanı (pul) içine daha çok transistör sığdırma olanağı sağlaması) ve

üretim süreçlerinin transistörlere oranla daha kolay olmasıdır.

Bir MOS transistörün kesiti Şekil 4.1 de verilmiştir. p-tipi bir yarıiletken taban yüzeyinde iki

bölge difüzyonla katkılanarak n-tipine dönüştürülmüştür. Biri source diğeri drain olarak

adlandırılan bu uçlar arasında kalan p-tipi yarıiletken tabakanın üzeri çok ince bir yalıtkan

(yarıiletkenin silisyum olması durumunda silisyum dioksit) tabaka ile kaplanmıştır. Yüzeyin

geri kalan kısmı, daha kalın bir yalıtkan tabaka ile kaplanmıştır. İnce oksit tabakanın üst

yüzeyi üzerine bir iletken (genellikle polisilisyum veya alüminyum) film oluşturulmuştur. Bu

yapıda ince oksit tabakasının yüzeyindeki iletkene geçit elektrodu denir.

Bu elemanın source ucu ile drain ucu arasına bir gerilim uygulandığında source–taban veya

drain–taban jonksiyonları tıkama yönünde kutuplanmış olacağından devreden pratik olarak

akım akmaz.

45

Şimdi p-tipi tabanla geçit elektrodu arasına geçidi tabana göre pozitif yapacak yönde bir

doğru gerilim uygulandığını düşünelim. Meydana gelen alan etkisi ile, yarıiletken tabanın

oksit tabakasına yakın yerlerde pozitif taşıyıcılar (delikler) itilerek bu bölgeden

uzaklaştırılırken, elektronlar oksit-yarıiletken geçiş yüzeyine doğru çekilirler. Uygulanan

gerilimin bir değeri için bu bölgedeki elektron yoğunluğu delik yoğunluğunu aşar; yani geçit

elektrodu altında kalan bölgede ince bir yarıiletken tabakası, p-tipinden n-tipine dönüşmüş

olur. Böylece, zaten n-tipi olan source ve drain bölgeleri arasında bir iletim yolu (kanal)

oluşmuş olur. Kanal n-tipi olduğundan böyle bir MOS a n-kanallı MOS veya kısaca nMOS

denir. Kanal bölgesinin uygulanan gerilimle tip değiştirmesi olayına evirtim, kanal bölgesine

de evirtim tabakası denir. Evirtimin meydana gelmesi için gereken minimum geçit gerilimine

de eşik gerilimi denir ve genellikle VT ile gösterilir. Geçide uygulanan pozitif gerilim

arttırılırsa n-tipine dönüşen tabakanın kalınlığı artar, yani kanal direnci küçülür.

Yeteri kadar büyük bir gerilim uygulanarak kanalı oluşturulmuş bir MOS transistörde source

(S) ucu ile drain (D) ucu arasına bir gerilim uygulanırsa kanal boyunca bir akım akar. Akımın

değeri VDS gerilimi ile orantılı olarak artar. S ucu tabana bağlanmış bir n kanallı MOS da D

ucu S ye göre pozitif olacak şekilde bir gerilim uygulanırsa çok küçük VDS değerleri için

akım–gerilim bağıntısı yine lineerdir. VDS gerilimi arttırılırsa, kanalın S ucuna yakın

noktalarda geçit–taban gerilimi, uygulanmış olan VGS gerilimine eşit olduğu halde, kanal

içinde D ye doğru gidildikçe – akmakta olan akımın kanal direncinde meydana getirdiği

gerilim düşümü sebebi ile – geçitle taban arasındaki gerilim azalır ve bir noktadan sonra VT

eşik geriliminin altına düşer. Böylece kanal kısılır. Bundan sonra VDS gerilimi arttırılsa da

akım daha artamaz.

Şimdi tüm bu anlatılanlar ışığında MOSFET in çalışma bölgelerini inceleyelim:

Kesim bölgesi:

VDS = 0 iken, ancak VGS > VT durumunda MOSFET iletime geçer, VGS < VT için Drain

ucunda hiçbir hareketli yük bulunmayacağından ID = 0 dır. VGS < VT ve ID = 0 koşullarında

transistör kesimdedir (cut-off) ve açık bir anahtar davranışı gösterir.

4.2.2 Direnç bölgesi (doymasız bölge):

VGS>VT olduğunda kanal iletkenliği VDS tarafından kontrol edilmektedir. Direnç bölgesi

VGS–VT>VDS eşitsizliği ile tanımlanır. VDS nin bu küçük değerleri için MOSFET direnç

özelliği göstermektedir yani ID akımı VDS ile doğrusal olarak değişmektedir (Lineer Bölge).

46

4.2.3 Doyma Bölgesi

Doyma bölgesi şartı VGS –VT < VDS (sıfırdan büyük) dir. İdealde, doyma bölgesinde ID akımı

VDS den bağımsızdır ve sabittir. ID akımının değeri sadece efektif kontrol gerilimi VGS –VT

nin bir fonksiyonudur. Dolayısıyla

dir.

Şekil 4.2

Şekil 4.2 de gösterilen akım gerilim karakteristiği ideal bir MOSFET içindir. Gerçekte ise

doyma bölgesinde ID akımı, VDS ile az da olsa artar. Bu etkinin sebebi kanal boyu

modülasyonu dur. Kanal boyu modülasyonu etkisi de dikkate alınarak:

yazılabilir.

Kanal boyu modülasyonu dijital devreler için genellikle ihmal edilir ancak analog devreler

için önemli olabilir.

Buraya kadar anlatılmış olan MOS larda geçite bir gerilim uygulanmadığı sürece bir iletim

kanalı yoktur. Kanalı, geçide uygulanan gerilim oluşturur. Bu yüzden, bu tip bir MOS’a kanal

oluşturmalı MOS (enhancement MOS, normally-off MOS) denir. Lojik devrelerde kullanılan

MOS lar bu tiptendir. Bazı uygulamalarda geçide gerilim uygulanmamışken MOS un belirli

bir ölçüde iletken olması, VGS gerilimini bir yönde değişimi ile akımın artması, diğer yönde

47

değişimi ile akımın azalması istenir. N-kanallı MOS transistörlerde bu durum tabanın katkı

yoğunluğuna bağlı olarak, genellikle kolayca sağlanır, p-kanallı yapılarda kanal bölgesinin

katkılanması gerekir. Bu tipten bir MOSa da kanal ayarlamalı MOS (depletion MOS,

normally-on MOS) denir.

Deneyin Amacı: Bir MOSFET Transistörün karakteristik yapısını teorik ve pratik olarak

öğrenmek.

Kullanılacak Materyal:

1xBS108 N-Kanal (Kanal Oluşturmalı)

ya da muadili. ( Transistörlerin

yanmaolasılığına karşı

yedek transistör

getiriniz.)

1x1N4001 1x1kΩ


1- FET, JFET nedir? n tipi transistörler devrede nasıl gösterilirler? Küçük işaret ve doğru

akım eşdeğer devre modelleri nasıldır? Çizip açıklayınız. Gerekli eşitlikleri araştırarak

not ediniz.

2- BS108 (veya temin edebildiğiniz eşdeğer bir JFET) için katalog bilgilerini araştırınız.

Her grup için en az bir adet katalog çıktısını deney esnasında yanınızda bulundurunuz.

Bu katalog üzerinde önemli parametreleri bulup deneye gelmeden ön hazırlık

çalışmalarınızda belirtiniz.

3- Deney sonundaki sorulara hazırlanınız.

Deney Adımları:

1) Şekil 4.3’deki devreyi kurup VDS kaynağını 2V’a ayarlayınız. Daha sonra VGS’yi 0V’dan

itibaren arttırarak mosfetin iletime geçtiği VGS eşik gerilimini tespit ediniz.

2) VGS ve VDS gerilimlerini 0V’a ayarlayınız. Daha sonra VGS’yi 0V’dan itibaren 0.5V

adımlarla 2V’a kadar arttırırken her adım için; VDS’nin 0V, 0.1V, 0.2V, 0.3V, 0.4V, 0.5V,

1V, 2V, 4V, 6V, 8V ve 10V değerlerinde devreden geçen ID akımını ölçünüz. ID akımını

değerlendirirken 1K’lık direnç üzerindeki gerilimi göz önüne alınız. Bulduğunuz değerler

ile Tablo 4.1’i doldurunuz. Bu tablodan yararlanarak ID-VDS karakteristiğini Şekil 4.4’deki

48

koordinat eksenine çiziniz.

3-) Mosfetin ID – VDS eğrisini osiloskop ekranında gözlemlemek üzere uygun devreyi

kurunuz. Gözlemlediğiniz eğriyi Şekil 4.5’deki koordinat eksenine çiziniz.

Deney Soruları:

1. İdeal bir gerilim kontrollü akım kaynağının 3 önemli özelliğini belirtiniz.

2. NMOS kanal oluşturmalı bir MOSFET in temel yapısını çiziniz.

3. NMOS kanal ayarlamalı bir MOSFET in temel yapısını çiziniz.

4. NMOS kanal oluşturmalı bir transistörün çıkış ve geçiş karakteristiklerini çiziniz.

5. NMOS transistörlerin PMOS transistörlere göre daha çok kullanılmasının nedeni nedir?

6. Eşik gerilimi VT nin

a. kanal oluşturmalı

b. kanal ayarlamalı MOSFET ler için anlamını açıklayınız.

7. Bir MOSFET e ilişkin W/L oranının ID akımına etkisi nedir?

8. Bir MOSFET direnç olarak kullanılabilir mi? Nasıl?

9. Bir MOSFET anahtar elemanı olarak kullanılabilir mi? Nasıl?

10. Bir MOSFET kuvvetlendirici olarak kullanılabilir mi? Nasıl?

11. CMOS ne demektir?

49

Mosfetin İletime Geçtiği VGS Eşik Gerilimi : VT =

50

Tablo 4.1 Akım değerleri

ÖNEMLİ NOT: Çizilen grafiklerde eksenlerin ait olduğu değişkenlerin birimleri mutlaka

yazılmalıdır. Birimsiz grafikler değerlendirmeye alınmayacaktır.

DENEY 6: MOSFET UYGULAMALARI

51

Deneyin Amacı: FET’li kuvvetlendiricilerin çalışma mantıklarının kavranması


BF245 (n kanallı JFET Transistör) x

1adet

3k3Ω x 1adet 680 Ω x 1 adet 1M Ω x 1 adet

1k5 Ω x 1 adet 220uF (16V) x 1 adet

100nF x 1 adet

NOT: Devre elemanlarınızın yanma ihtimallerine karşın yedeklerini de temin ediniz.



a- Besleme gerilimi 15V, Vg 0V iken transistörün gate, drain ve source uçlarındaki

doğru gerilimleri ölçünüz.

2- Yukarıdaki devreye bir Cs=220uF kondansatörü eklenerek düzenlenmiş devreyi

simülasyon programında kurunuz.

52

a- Vg’nin frekansını 1kHz yapın ve genliğini ayarlayarak VR3’ün düzgün bir sinüzoidal

olmasını sağlayın. Bu durumda Vg ile VR3’ü ölçerek dalga şekillerini kaydedin.

b- Vg gerilimini arttırarak VR3 çıkışında bozulma ve kırpılma oluşturup bu durum için de

Vg ve VR3 gerilimlerinin dalga şekillerini kaydediniz.

c- Cs kondansatörünü açık devre yapıp transistörün gate, drain ve source uçlarındaki

doğru gerilimleri ölçünüz ve (a) ve (b) şıklarını tekrarlayınız.

d- Cs kondansatörünün devredeki görevini ve etkisini açıklayınız.

Deney Adımları:

1- Aşağıdaki devreyi bir bread-board üzerinde kurunuz ve besleme gerilimi 15V, Vg 0V

iken transistörün gate, drain ve source uçlarındaki doğru gerilimleri ölçünüz.

53

2- Aşağıdaki devreyi bir bread-board üzerinde kurunuz ve

a- Vg’nin frekansını 1kHz yapın ve genliğini ayarlayarak VR3’ün düzgün bir sinüzoidal

olmasını sağlayın. Bu durumda Vg ile VR3’ü ölçerek dalga şekillerini ölçekli olarak

çiziniz..

b- Vg gerilimini arttırarak VR3 çıkışında bozulma ve kırpılma oluşturup bu durum için de

Vg ve VR3 gerilimlerinin dalga şekillerini ölçekli olarak çiziniz.

c- Cs kondansatörünü açık devre yapıp transistörün gate, drain ve source uçlarındaki

doğru gerilimleri ölçünüz ve (a) ve (b) şıklarını tekrarlayınız.

d- Cs kondansatörünün devredeki görevini ve etkisini açıklayınız.

54

Kavsaoglu A. Reşit (Dr.Öğr.Üyesi) · Web view3.5’teki devreler ile osiloskobun X-Y modu...

Documents

Transcript of Kavsaoglu A. Reşit (Dr.Öğr.Üyesi) · Web view3.5’teki devreler ile osiloskobun X-Y modu...