İkikutuplu Transistörler
(emitter)
(base)
(collector)
(emitter)
(base)
(collector)
Resim 1: Bir transistörde yarıiletken malzeme düzeni
(emitter)
(base)
(collector)
(emitter)
(base)
(collector)
Resim 1: Bir transistörde yarıiletken malzeme düzeni
Şimdiye kadar çok değişik sayıda, temel prensibi aynı olan değişik ikikutuplu transistör tipleri geliştirildi. Bir pn-birleşimine sahip yarıiletken diyotlarda kullanılan prensip temelde bu transistörler için de geçerlidir. Ancak, bir transistörde benzeri iki pn-birleşim ve en az üç terminal bulunur:
- Yayıcı (emitter) ucundan yük taşıyıcılar gönderilir,
- Taban (base) ucundan yük taşıyıcılarına kumanda edilir ve
- Toplayıcı (collector) ucundan yük taşıyıcılar alınır.
Transistörlerin sınıflandırılması
Transistörler, bölgelerinin dizilişine bağlı olarak npn veya pnp diye sınıflandırılır. Bir npn-transistörde iki n-katmanı arasına gömülü ince bir p-katmanı bulunur. Benzeri şekilde bir pnp-transistörde ince bir n-katmanı, iki p-katman arasında yer alır. Bu tip transistörler Resim.2 de görüldüğü gibi iki adet pn-birleşimine sahiptir. Birinci pn-birleşimi taban ile yayıcı, ikincisi ise taban ile toplayıcı arasında bulunur. Her iki pn-birleşim farklı seviyede katkılanmış üç yarıiletken bölgesini birbirine bağlar. Yani ikikutuplu bir transistör üç yarıiletken bölgeden meydana gelir.
Resim 2: Transistörün devre simgeleri
Resim 2: Transistörün devre simgeleri
n- ve p-katkılanmış yarıiletken malzemelerde bulunan çoğunluk- ve azınlık taşıyıcıları farklı olduğundan, her iki transistör tipi farklı şekilde çalışır. Daha ayrıntılı olarak sonraki sayfalarda bunu anlatacağız.
Devre şemaları incelendiğinde, bu iki tip transistör arasındaki fark görülebilir. Resim. 2 değişik simgeleri göstermektedir. Semboldeki okun yönü daima bir yarıiletken diyottaki elektronların hareket yönü ile aynıdır, yani p-malzemeden n-malzemeye. Akılda kolayca tutulabilecek bir başka yol: Eğer ok içe ise (points in) transistör pnp, ok dışa ise transistör npn (not pointing) dir.
Simgeleri ezberlemek için bir ikinci olasılık ise, ok bir yarıiletken diyotta olduğu gibi, daima elektron deliklerinin hareket yönünü gösterir, yani p-malzemeden n-malzemeye olduğunu.
Bir transistörün yapısı
İlk üretilen transistörlerin hepsi, metal temaslı nokta diyotlarla olduğu gibi, pn-birleşimlerle donatılmıştı. Diyotun aksine aradaki fark, Resim.3 Görüntü A da görüldüğü gibi, transistörde böyle iki adet nokta temasın bulunmasıdır. Bu nokta temaslar her biri yayıcı ve toplayıcı adı verilen terminallere bağlıydı.
Resim 3: Muhtelif transistör yapıları
Resim 3: Muhtelif transistör yapıları
Resim 3: Muhtelif transistör yapıları
Ancak nokta temaslı transistör tekniği zaman içinde eskidi. Bunların yerini her bakımdan daha uygun özelliklere sahip ve daha iyi üretilebilen transistörler aldı. Monokristal transistörler, nokta temaslı transistörlere göre çok daha iyi işaret-gürültü katsayısına sahiptirler, daha büyük güçlerde kullanabilirler, kazançları daha yüksektir ve gerilime nokta temaslı transistörlerden daha fazla dayanabilirler. Transistör, oldukça karmaşık bir teknoloji ile gelişmiş (filizlenmiş) kristalden yapılır (Resim. 3, Görüntü B). Çünkü kristal ince taban katmanı, sıvı yarıiletken malzeme iki defa değiştirilerek büyütülmelidir (growed). Diyotta olduğu gibi farklı katkılanmış yarıiletken malzeme ya eritilerek (alaşım yöntemi) bir araya getirilir (Resim. 3 Görüntü C), ya da taban katmanına yayınım yoluyla (Resim. 3 Görüntü D) ile işlenir.
Resim 4: Bir silisyum düzlemsel transistörün içi
Farklı üretim tekniklerine rağmen üretimde bir konu çok önemlidir: Kalite kontrolü. Transistörlerin üretimi sırasında kalite kontrolü sonucu elenen ürün sayısı daima çok yüksektir. Örneğin, üretim sırasında ortam sıcaklığındaki en küçük dalgalanmanın dahi ürünlerin elektrik özellikleri üzerinde hayli önemli etkisi vardır. Bundan sonra bile transistörün uzun ömürlü olabilmesini sağlamak için dikkat edilmelidir. Bu nedenle, transistörler:
- Yarıiletkenler ince, lehimleme uçlarına çoğu kez altın kaplı bağlantı telleriyle bağlanır.
- Kristal mekaniksel darbelere karşı bir koruyucu kılıfa alınır.
- Ortam kirliğine karşı sızdırmazlık sağlanır.