Bir transistörün temel denklemi; IE=IC + IB dir.
Burada beyz akımı olan IB, IC ve IE akımlarına göre çok küçük olmaktadır. Bunun sebebi de beyz bölgesinin çok ince olmasından kaynaklanmaktadır.
Bir transistörün üç bacağı olduğu için üç ayrı tür ve özellikte bağlantıya sahiptir. Bu bağlantılar;
1- Ortak Beyzli devre (Common Base).
2- Ortak Emitörlü devre (Common Emmitter).
3- Ortak Kollektörlü devre (Common Collector).
Bir devre hangi özellikte olması gerekiyorsa içindeki transitörlerin de bağlantısı ona göre seçilmektedir.
Buradaki anlatımlarım BJT transistörün tamamen DC (Doğru Akım) davranışları olacaktır. Halbuki bir devrede hem AC hem de DC olabilir. Fakat AC de zaman zaman farklı davranışlar (özellikle bobin ve kondansatör gibi) olur. Bu gibi durumları yeri geldiği zaman açıklamaya çalışacağım.

İlk önce devredeki akımları inceleyelim. Kollektör akımı, emitör içerisinden gelen elektronların oluşturduğu akım ile (INC), kollektör beyz bağlantısından geçen azınlık taşıyıcılarının oluşturduğu ters doyum akımı (ICO) toplamlarına eşittir.
IC=INC + ICO
Geçen yazımdan da hatırlanacağı üzere emitörden gelen elektronların tamamı kollektöre gitmemekte, bir kısmı beyze gitmektedir. Yani emitör akımı;
IE= INC / a
Olarak yazılabilir. Bu formülden de görüldüğü gibi IE akımı INC akımından mutlaka daha büyüktür. a (alfa) değeri daima birden küçük olup tipik değeri 0,98 ile 0,9995 arasındadır. a değeri aynı zamanda AKIM KAZANCI (Forward Current Transfer Ratio) olarak bilinir. Akım kazancını;
a =(IC - ICO)/IE buradan IC eşitliği olarak yazacak olursak;
IC= a x IE + ICO
ICO akımı çok küçük olduğu için pratikte pek önemsenmez ve hesaplama formüllerinde pek sık kullanılmaz. O zaman yuarıdaki formül;
IC=a x IE olur.
Bir transistörün akım kazancı tarifi olarak, DC çıkış gerilimi sabit tutularak, çıkış akımının giriş akımına oranı olarak belirtilir. Buna göre ortak beyzli devrede akım kazancı;
VCE sabit olmak üzere adc=hFB=IC/IE olur.

Ortak beyzli devrelerin genel özellikleri;

Güç kazancı iyi
Gerilim kazancı iyi
Akım kazancı 1 den küçük
Giriş empedansı çok az, yaklaşık 20ohm - 50ohm
Çıkış empedansı çok yüksek, 1Mohm - 2Mohm
Giriş ve çıkış arasında faz farkı yok.
Ortak beyzli devreler özelliklerinden de anlaşılacağı gibi giriş empedansı düşük, çıkış empedansı yüksek devrelerde kullanılır. Bir örnek vermek gerekirse; Bilindiği gibi antenlerin
empedansları düşük olur. Bu nedenle tunerlerin anten giriş devresi olarak kullanılmaktadır.

Ortak Emitörlü devrede DC KISA DEVRE AKIM KAZANCI ß (Beta) olarak adlandırılır.
ß=a / (1 - a)
ICO akımı çok küçük olduğu için göz ardı edilirse;
IC=ß x IB olur.
Yani, ortak emitörlü devrede DC giriş akımı IB, DC çıkış akımı IC değeridir. Bu durumda DC akım kazancı;
VCE sabit kalmak üzere ßdc=hFE=IC/IB dir.
IB değeri IC değerinden çok küçük olduğu için ß değeri büyük olur. Pratikte ß, 5 ile 500 arasında olabilir. ß değeri küçük olan transistörler genellikle güç transitörleri olup, yüksek ß değerine sahip transistörler küçük tarnsistörlerdir. ß değeri yada hFE değeri kataloglarda kolayca görülebilir.

Ortak emitörlü devrelerin genel özellikleri;

Güç kazancı çok yüksek
Gerilim kazancı iyi
Akım kazancı iyi
Giriş empedansı 1Kohm - 2Kohm
Çıkış empedansı 50Kohm dan küçük
Giriş ve çıkış arasında faz farkı var.
Ortak emitörlü devreler yaygın biçimde ön yükselteç devresi olarak kullanılır.

Ortak Kollektölü devrde DC giriş akımı IB, DC çıkış akımı IE dir. Buna göre DC akım kazancı;
hFC=(ß + 1)
VCE sabit olmak üzere hFC=IE / IB olur.

Ortak kollektörlü devrelerin özellikleri;

Güç kazanci iyi
Gerilim kazancı 1 den küçük
Akım kazancı iyi
Giriş empedansı yüksek, örneğin 300Kohm
Çıkış empedansı çok küçük, 2ohm - 300ohm
Giriş ve çıkış arasında faz farkı yok.
Ortak kollektörlü devreler bağlandıkları devreleri yüklemezler. Çıkışları ise düşük empedanslı olduğu için çoğunlukla güç yükselteci, regülatör çıkış katı ve tampon devreler olarak yaygın olarak kullanılmaktadır.
Yukarıdaki anlatımların tamamını NPN transistörler için yaptım. PNP transistörlerde aynı formüller geçerli olup sadece akım işaretlerinin önüne - (eksi) işareti gelir.

Kısa bir hatırlatma gerekirse, bir transistörde ki kollektör akımı IC=IB x ß idi. O zaman elimizde yeterli bilgi olduğu zaman transitörlü bir devrenin her türlü DC değerlerini hesaplayabiliriz şeklinde düşünebiliriz. Nedir yeterli bilgiler? Devredeki direnç değerleri, üzerlerine renk kodlarına bakarak okuyabiliriz. Voltaj değeri, bir AVO metre ile kolayca ölçebiliriz. Transistörün ß değeri onu da katalogdan bakarız.... Şimdi biraz düşünelim. Üreticiler ürettikleri her malzemeyi bir sonraki ile tıpatıp aynı şekilde üretebilirler mi? Yani bir direnç, bir kondansatör yada bir transistör bütün özellikleri ile bir diğerinin aynısı olabilir mi? Olmaz! Olsa olsa çok yakını olur. Hadi bu kadar kesin konuşmayalım ama tam eşitlik düşük bir olasılıktır. Arkadaşlar ısı elektronik bir devrede, devrenin kararlı çalışmasını etkileyen önemli bir faktördür. Bu sebepten devreler ısıdan en az eğişime uğrayacak şekilde tasarlanmaktadır. Ayrıca devredeki elemanların toleransları yani olması gereken değerden yüzde olarak sapmaları da devremizi etkiler. Örneğin bir transistörlü devrede transistörün ß değeri %20 değiştiğinde IC değeri ne kadar değişiyor. Yukarıdaki formüle göre IC akımının da %20 değişmesi doğal görünmektedir. O zaman görünüşte aynı olan devrelerde de farklı sonuçlarla karşılaşmamızda doğal olacaktır. Bu faklılaşma bazı devrelerde önemli olmayabilir. Bazı devrelerde de çok önemli olabilir. Şimdi çeşitli bayaslama tekniklerini, özelliklerini inceleyelim.

Bu devrenin Beyz akımı IB=(VCC - VBE) / RB olduğunu kolayca olduğunu görebiliriz. Bu formüle baktığımızda ß değerinin IB akımı ile alakalı olamadığını, ß değeri ne olursa olsun IB akımını değiştiremeyeceğini görülebilir. Bu devrenin Kollektör akımı ise, IC=IB x ß dır. Şimdi bu formülde ß değerindeki değişiklik aynen IC akımına yansıyacaktır. Bu devre ile ilgili diğer formüller ise;
Maksimum IC akımı: ICsat = VCC / RC
Kollektör - Emitör arası voltaj: VCE = VCC - (IC x RC)
Şimdi bir örnek yapalım, VCC=12V, RB=1M, RC=10K,
VBE=0V, ß=50 olsun. ICsat, IB, IC ve VCE değerlerini bulalım.
ICsat = VCC / RC; ICsat = 12 / 10, ICsat = 1,2mA
IB=(VCC - VBE) / RB; IB=(12 - 0) / 1000, IB=0,012mA
IC=IB x ß; IC=0,012 x 50, IC=0,6mA
VCE = VCC - (IC x RC); VCE = 12 - (0,6 x 10), VCE = 6V olur.
Şimdi bu transistörün bir nedenle bozulduğunu, ve yerine aynısını taktığımızı!! düşünelim. Fakat bu transistörün ß değeri eskisinden %20 fazla olsun. IB akımı aynı kalacak fakat IC;
IC=IB x ß; IC=0,012 x 60, IC=0,72mA olur.
Yani Sabit Bayaslama Devresinde %ß değişimi aynen IC akımına yansıyacaktır.

Bu devrenin beyz akımını oluşturan gerilim doğrudan kollektör gerilimidir. Şimdi dikkat edelim. Kollektör gerimi kollekör akımına bağlıdır. Kollektör akımı da ß değerine bağlıdır. Örneğin ß değerinin arttığını düşünelim. Bunun sonucu olarak IC akımı artacak fakat VCE gerilimi azalacaktır. VCE gerilimi IB akımın sağladığı için, IB akımına azaltma etkisi gösterecektir. Buda ß artmasından dolayı IC akımını artışını azaltacaktır. Bu devrenin Formülleri;
IB=(VCC - VBE) / (ß x RC + RB)
IC=IB x ß
VCE = VCC - (IC + IB) x RC
IB, IC akımından çok küçük olursa IC akımının yaklaşık değeri;
VCE = VCC - (IC x RC) formülü de kullanılabilir.
ICsat = VCC / RC
Şimdi bir örnek yapalım, VCC=12V, RB=1M, RC=10K,
VBE=0V, ß=50 olsun. ICsat, IB, IC ve VCE değerlerini bulalım.
ICsat = VCC / RC; ICsat = 12 / 10, ICsat = 1,2mA
IB=(VCC - VBE) / (ß x RC + RB); IB=12 / (50 x 10 + 1000);
IB=12 / 1500, IB=0,008mA
IC=IB x ß; IC=0,008 x 50, IC=0,4mA
VCE = VCC - (IC x RC); VCE = VCC - (IC x RC),
VCE = 12 - (0,4 x 10), VCE = 8V
Şimdi bu transistörün bir nedenle bozulduğunu, ve yerine aynısını taktığımızı!! düşünelim. Fakat bu transistörün ß değeri eskisinden %20 fazla olsun. Bu durumda IC akımı;
IB=(VCC - VBE) / (ß x RC + RB); IB=12 / (60 x 10 + 1000);
IB=12 / 1600, IB=0,0075mA
IC=IB x ß; IC=0,0075 x 60, IC=0,45mA
Bu sonuca bakacak olursak, ß %20 değişmesine rağmen IC %12,5 değişmiştir. Yani Kollektör Geri Besleme Bayaslama Devresinde %ß değişimi aynen IC akımına yansımayacaktır. Transitörün çalışma noktasının kararlılığı bu devrede daha iyidir.

Bu devre, bir önceki Kollektör Geri Beslemeli Bayas devresindeki etkiyi gösterir.
Devre ile ilgili formüller;
IB=(VCC - VBE) / ((RB + (RE x (ß +1))
IC=IB x ß
VC=VCC - (IC x RC)
VE= IE x RE = IC x RE
VCE=VC - VE
ICsat = VCC / (RC + RE)

Şimdi bir örnek yapalım, VCC=12V, RB=1M, RC=10K,
VBE=0V, RE=1K, ß=50 olsun. ICsat, IB, IC ve VCE değerlerini bulalım.
ICsat = VCC / (RC + RE); ICsat = 12 / (10 + 1), ICsat = 1,1mA
IB=(VCC - VBE) / ((RB + (RE x (ß +1));
IB=12/ ((1000 + (1 x (50 +1))
IB=12/ 1051
IB=0,0114mA
IC=IB x ß
IC=0,0114 x 50
IC=0,57mA
VC=VCC - (IC x RC)
VC=12 - (0,57 x 10)
VC=6,3V
VE= IE x RE = IC x RE
VE = 0,57 x 1
VE = 0,57 V

VCE=VC - VE
VCE=6,3 - 0,57
VCE=5,73V

Şimdi bu transistörün bir nedenle bozulduğunu, ve yerine aynısını taktığımızı!! düşünelim. Fakat bu transistörün ß değeri eskisinden %20 fazla olsun. Bu durumda IC akımı;
IB=(VCC - VBE) / ((RB + (RE x (ß +1));
IB=12/ ((1000 + (1 x (60 +1))
IB=12/ 1061
IB=0,0113mA
IC=IB x ß
IC=0,0113 x 60
IC=0,678mA
Bu sonuca bakacak olursak, ß %20 değişmesine rağmen IC %18,9 değişmiştir. Yani Emitör Geri Beslemeli Bayaslama Devresinde %ß değişimi aynen IC akımına yansımamıştır. Eğer kullanılan transistörün ß değeri yüksek olsaydı bu devrenin de kararlılığı iyi çıkacaktı. Bu devrenin kararlılığı Kollektör Geri Besleme Bayaslama Devresinden daha kötüdür.

Bu devre adından da anlaşılacağı gibi her iki devrenin kararlılığa yaptığı etkilerin tümümü taşır.

Devre ile ilgili formüller;
IB=VCC-VBE / ((ß x RC) + RB + (1 + (ß x RE)))
IC=IB x ß
VC=VCC - (IC x RC)
VE= IE x RE = IC x RE
VCE=VC - VE
ICsat = VCC / (RC + RE)
Şimdi bir örnek yapalım, VCC=12V, RB=1M, RC=10K,
VBE=0V, RE=1K, ß=50 olsun. ICsat, IB, IC ve VCE değerlerini bulalım.
ICsat = VCC / (RC + RE); ICsat = 12 / (10 + 1)
ICsat = 1,1mA
IB=VCC-VBE / ((ß x RC) + RB + (1 + (ß x RE)))
IB=12 / ((50 x 10) + 1000 + (1 + (50 x 1)))
IB=12 / 500 + 1000 + 50
IB=0,0077mA
IC=IB x ß; IC=0,0077 x 50;
IC= 0,385mA
VC=VCC - (IC x RC)
VC=12 - (0,385 x 10)
VC=8,15V
VE = IC x RE
VE = 0,0385 x 1
VE = 0,385V
VCE=VC - VE
VCE=8,15 - 0,385
VCE=7,765V
Şimdi bu transistörün bir nedenle bozulduğunu, ve yerine aynısını taktığımızı!! düşünelim. Fakat bu transistörün ß değeri eskisinden %20 fazla olsun. Bu durumda IC akımı;
IB=VCC-VBE / ((ß x RC) + RB + (1 + (ß x RE)))
IB=12 / ((60 x 10) + 1000 + (1 + (60 x 1)))
IB=12 / 600 + 1000 + 60
IB=0,0072mA
IC=IB x ß; IC=0,0072 x 60;
IC= 0,432mA
Bu sonuca bakacak olursak, ß %20 değişmesine rağmen IC %12,2 değişmiştir. Yani Kollektör ve Emitör Geri Beslemeli Bayaslama Devresinde %ß değişimi aynen IC akımına yansımamıştır. Bu devrenin kararlılığı yukarıdaki daha iyidir.

Çift kaynaklı devrelerde iki adet güç kaynağı kullanıldığı için bütün ölçmeler şaseye göre yapılmalıdır. Bu devrede dikkat edilmesi gereken nokta IB akımının VEE kaynağı tarafından sağlanmasıdır.

Devre ile ilgili formüller;
IB=VEE-VBE / (RB + (1+ ß) x RE)
IC=IB x ß
VC=VCC - (IC x RC)
VE= -(VBE + IB x RB)
VCE=VC - VE
Şimdi örneğimizi bu devre için yapalım. VCC=VEE=12V,
RB=1M, RC=10K, VBE=0V, RE=1K, ß=50 olsun. IB, IC ve VCE değerlerini bulalım.
IB=VEE-VBE / (RB + (1+ ß) x RE);
IB=12 / (1000 + (1+ 50) x 1);
IB=0,0114mA
IC=IB x ß;
IC=0,0114 x 50
IC=0,57mA
VC=VCC - (IC x RC);
VC=12 - (0,57 x 10)
VC=6,3V
VE= -(VBE + IB x RB)
VE= -(0+ 0,0114 x 1000)
VE= -11,4V

VCE=VC - VE
VCE=6,3 - (-11,4)
VCE=17,7V

Şimdi bu transistörün bir nedenle bozulduğunu, ve yerine aynısını taktığımızı!! düşünelim. Fakat bu transistörün ß değeri eskisinden %20 fazla olsun. Bu durumda IC akımı;
IB=VEE-VBE / (RB + (1+ ß) x RE);
IB=12 / (1000 + (1+ 60) x 1);
IB=0,0113mA
IC=IB x ß;
IC=0,0113 x 60
IC=0,687mA
Bu sonuca bakacak olursak, ß %20 değişmesine rağmen IC %18,9 değişmiştir. Yani Çift Kaynaklı Geri Beslemeli Bayaslama Devresinde kararlılık Emitör Geri Beslemeli devre ile aynıdır.

Yukarıdaki şekilde görülen Üniversal Bayas devresinde VB voltajı, VCC kaynağından R1 ve R2 dirençlerinden oluşan gerilim bölücüden sağlanmaktadır. Bu dirençler, girişine bağlanan devrenin çıkış direncini yada empedansını etkilemeyecek kadar büyük, RE emitör direncinden yaklaşık olarak on kat büyük ve IB akımını sağlayacak şekilde seçilir.
VB voltajı;
VB=(R2/(R1 + R2)) * VCC
RB eşdeğer direnci;
RB=R1 * R2/(R1 + R2)
Bazı arkadaşlarımın aklına takılmış olabilir. Yukarıdaki şekle baktığımızda R1 ve R2 dirençleri seri bağlı gibi duruyor. Burada VCC voltaj kaynağının iç direnci önem kazanıyor. İdeal voltaj kaynaklarının iç direnci sıfırdır. Yani bir voltaj kaynağını omik olarak kısa devre olarak düşüneceğiz. O zaman R1 in üst ucu R2 nin alt ucuna bağlı gibi düşüneceğiz. Şekil bu durumda R1 ve R2 birbirine paralel bağlı olacaktır. Zaten RB direncinin formülü de paralel bağlı iki direncin eş değerini bulmaya yarayan formül oluyor. Aşağıdaki şekil RB direncinin ve VB voltajının eş değerleri kullanılarak çizilmiştir.

Bu devreye bakarak IB akımını bulalım. Lafı uzatmadan Kirshhoff un voltaj kanununu kullanarak;
VB=IB * RB + VBE + IE * RE
Denklemini yazarız. IE akımının karşılığını yazarsak;
VB=IB * RB + VBE + (IB +IB * ß) * RE
VB - VBE =IB * RB + IB (1 + ß) * RE
VB - VBE =IB (RB + (1 + ß) * RE)
IB=VB - VBE / RB + (1 + ß) * RE)
Bulunur. Aslında Bu formül bizim için yeterli olabilir. Burada VB ve RB değerlerini açarak yazarsak;
IB=((R2/(R1 + R2)) * VCC - VBE) / (R1 * R2/(R1 + R2) + (1 + ß) * RE))
Bu formül Üniversal Bayas devresinde IB akımını bulmak için kullanılır. IC akımı her zamanki gibi;
IC= IB * ß
ICmax=VCC / (RC + RE)
Bundan sonraki formüllerde IE akımını yaklaşık IC akımına eşit olduğunu kabul edeceğiz.
VC=VCC - (IC * (RC + RE))
VE=IC * RE
VCE= VC - VE
Şimdi bir örnek çözüm yapalım. VCC=12V, RC=10K,
RE=1K, R1=100K, R2=12K VBE=0.6V, ß=50 olsun. Q noktasının değerlerini bulalım. (IB, IC, ICmax, VC,VCE)
IB=((R2/(R1 + R2)) * VCC - VBE) / (R1 * R2/(R1 + R2) + (1 + ß) * RE))
IB=((12/(100 + 12)) * 12 - 0,6) / (12 * 100/(100 + 12) + (1 + 50) * 1))
IB=0,011mA
IC= IB * ß
IC= 0,011 * 50
IC= 0,55mA
ICmax=VCC / (RC + RE)
ICmax=12 / (10 + 1)
ICmax=1,1mA
VC=VCC - (IC * (RC + RE))
VC=12 - (0,55 * (10 + 1))
VC=6V
VE=IC * RE
VE=0,55 * 1
VE=0,55V
VCE= VC - VE
VCE= 6 - 0,55
VCE= 5,45V
Yukarıdaki örnek çözümümüzde devremiz güzel bir Q noktasında çalışmakta. Şimdi devredeki transistörün bir şekilde arızalandığını ve yerine bir yenisini taktığımızı varsayalım. Fakat transistörün ß değerinin %20 fazla olduğunu varsayalım. Bakalım IB ve IC akımları ne kadar değişecek.
IB=((R2/(R1 + R2)) * VCC - VBE) / (R1 * R2/(R1 + R2) + (1 + ß) * RE))
IB=((12/(100 + 12)) * 12 - 0,6) / (12 * 100/(100 + 12) + (1 + 60) * 1))
IB=0,01mA
IC= IB * ß
IC= 0,01 * 60
IC= 0,6mA

Bu sonuca bakacak olursak, ß %20 değişmesine rağmen
IC %9 değişmiştir.
Yani Üniversal Bayaslama Devresinde kararlılık diğer devrelere göre çok iyidir.
Bu bölümde anlatmaya çalıştığım devrelerde, bir transistörlü devrenin DC çözümü ve kararlılığı hakkında idi. Bunlar devreler en temel devreler olup, istediğimiz özelliklere sahip olması için bazı ekler yapılır. Transistörlü bir devrenin kararlılığını arttırmak (eğer gerek varsa) için bazen NTC, diyot yada yine transistörle yapılan sabit akım kaynakları kullanılır. Burada elektronikteki her devreyi teorik olarak anlatmak imkansız. Ancak sırası geldiğinde ben yada diğer arkadaşlarım pratik devrelerle vereceğimiz örneklerde açıklayacağız.
Artık şimdi basit transistörlü devrelerin DC çözümlemelerini kendiniz yapabilirsiniz. Hesapladığınız değerleri çalışan devre üzerinde kontrol edebilirsiniz. Ölçme sonuçlarınız hesaplarınızla eşit çıkmasa bile yakın değerler elde edeceksiniz. Bunun sebebi ise formüle koyacağınız değerlerde toleranslardan dolayı sapmalar olabilir. Eğer yeterli pratiğe sahip olursanız (zamanla, sabırla ve sevgiyle) artık hesap yapmadan sadece ölçerek devrenin normal yada arızalı olduğunu tespit edebilirsiniz. Hesaplamalarınızda devredeki dirençleri renk kodları ile voltajı da ölçerek bulabilirsiniz. Transistörün beta değerin tabi ki katalogdan bakacaksınız. Katalogda göreceğiniz beta değeri sizi şaşırtabilir. Çünkü beta tek bir rakam olarak değil örneğin 100 - 200 olabilir. Siz ortalama bir değer alın. Bulacağınız sonuçlar fazlaca değişmeyecektir. Değerli okuyucularım, buraya kadar anlattıklarımla sizden bir devreyi tasarlamanızı beklemiyorum. Sadece devrenin nasıl çalıştığını anlamanız yeterli sonuçtur.