Transistörler Nasıl Çalışır?

Günümüzde bilgisayar programları mühendislikte büyük kolaylıklar sağlıyor ve kariyer açısından da önemli bir yere sahip. İş ilanlarının hemen hemen hepsinde bu yazılımları görmek mümkün. Peki bunlardan hangileri Elektrik-Elektronik Mühendisliğinin vazgeçilmezlerinden ? Hangi mühendislik programlarını bilmek iş hayatımızda fark yaratır? Bu yazımızda bu programları sizler için derledik.

Şüphesiz 20. Yüzyılın en önemli buluşlarından biri olan transistörler günümüzde tüm elektronik cihazların temelini oluşturuyor. 1947 yılında Bell'in laboratuvarlarında geliştirilmesinin ardından elektronik çağ atladı ve çok hızlı bir şekilde gelişmeye başladı. Bugün ise elektronik cihazlar evimizde, iş yerimizde, okulda aklımıza gelebilecek her yerde hayatımızı kolaylaştırmaya devam ediyor; Mikrodalga fırınlar, cep telefonları, güvenlik sistemleri, akıllı tahtalar... Daha binlerce farklı cihaz ve neredeyse tümünde transistörler kullanılıyor.

Transistör Nedir?

Transistörler bir gerilim yada akım kaynağı ile başka bir akım yada gerilim kaynağını kontrol etmeye yarayan elektronik devre elemanlarıdır. En çok kullanılan türleri BJT ve FET’lerdir. BJT’ler akım ile çalışırken FET'ler gerilimin oluşturduğu elektrik alanla çalışırlar. FET'ler günümüzde daha çok tümleşik sayısal devrelerde kullanılmaktadır. Transistörler üç bağlantıya sahiptirler. Bunlar bir BJT transitörde Base, Emitter ve Collector iken FET'lerde ise Gate, Drain ve Source dur.

Transistörler Nasıl Çalışır?

Transistörün temel çalışma prensibini anlayabilmek için onu bir musluğa benzetebiliriz. Bu durumda musluğun suyu açmaya kapatmaya ve debisini ayarlamaya yarayan kulpunu BJT'lerde ki Base , FET'lerde ki Gate ucuna benzetebiliriz. Burada musluğun kulpuna uygulanan kuvvetin büyüklüğü suyun (yani akımın) akıp akmayacağını ya da ne kadar debiyle (akım şiddeti) akacağını belirler. Musluğa her hangi bir kuvvet uygulamadığımızda iç yapısındaki mekanizma suyun (akımın) akmasına engel olur(direnç gösterir). Bu durumda musluğun su tesisatına bağlı olduğu nokta, yani suyun musluğa girdiği nokta BJT'lerde Collector FET'lerde ise Source ucuna karşılık gelir. Suyun musluktan çıktığı nokta ise BJT'lerde Emitter, FET'lerde Drain ucudur. Lavabo giderini ise toprak olarak düşünebiliriz.

Bu örnekle bir transistör arasındaki tek fark; muslukta suyun debisinin kontrolü el ile fiziksel bir kuvvetle yapılırken transistörlerde akımın kontrolü yine bir elektriksel kuvvet ile (BJT'lerde akım, FET'lerde  gerilim) yapılmasıdır.

Transistörlerin İç Yapısında Neler Oluyor?

Transitörlerin çalışma mantığı bu kadar basit olsa da, iç yapısında gerçekleşen olaylar daha karmaşık algılanabilir. Fakat temel fizik bilgisiyle bu olayları anlayabilmek aslında o kadar da zor değildir. Transistörler çalışma yapısı kimya derslerinde öğrendiğimiz atomlar arasındaki bağlar ve fizik dersinde öğrendiğimiz elektrik alan prensiplerine dayanır. Transistörlerin iç yapısını daha iyi anlayabilmeniz için Veritasium'un hazırladığı videoyu sizler için Türkçe'ye çevirdik.

Videonun sağ altındaki seçeneklerden, Türkçe altyazıyı seçerek videoyu Türkçe altyazılı izleyebilirsiniz.

İster bir anahtar, ister bir yükseltici, isterse de bir üreteç işlevi görsün, bütün transistörler elektrik direncinin değişmesine dayalı olarak çalışır. Base akımı yada Gate gerilimi olamadığında Collector ile Emitter (yada Drain ile Source) arasındaki direnç o kadar yüksektir ki bu iki bağlantı arasında hemen hemen hiçbir akım geçemez. Ama Base bağlantısında küçük bir akım(Gate de küçük bir gerilim) aktarıldığında Collector ile Emitter (Drain ile Source) arasındaki dirençte çok büyük azalma olur. Dolayısıyla arasından akım geçebilir. Böylece transistör küçük bir akımın ya da gerilimin yardımıyla büyük bir akımı denetleyebilir.

Transistör bir anahtar olarak kullanıldığı zaman, giriş bağlantısına küçük bir akım (FET'lerde gerilim)verildiğinde güçlü bir elektrik akımının devresini tamamlamasına izin verir. Bir yükseltici ya da bir üreteç olarak kullanıldığı zaman zayıf bir sinyali güçlendirir. Zayıf sinyal küçük bir elektrik akımı ya da gerilimi biçiminde girişe (Base-Gate) uygulanır. Bu, Collector’ den Emitter'e (Source'dan Drain'e) büyük bir akımın geçmesine izin verir. Böylece güçlü bir sinyal üretilmiş olur.


Bu muhteşem icat hayatımıza girmeden önce transistörlerin işlevini büyük ve etrafa çok ısı yayan verimsiz lambalar üstlenmekteydi. Bilgisayarınızın içinde bunlardan milyarlarcasını düşünebiliyor musunuz?