NPN Transistörlerin Fotokoplerlerde Yüksek Taraf Anahtarı Olarak Kullanımı
Platformumuzdaki en çok okunan ve popüler makaleleri görmek için Trendler bölümüne geçebilirsiniz.
Giriş
NPN transistörler elektronik devrelerde genellikle düşük taraf anahtarı olarak kullanılır. Bu, transistörün emitörünün genellikle toprak hattına bağlanması ve taban-emiter gerilimiyle kontrol edilmesiyle sağlanır. Ancak, bazı fotokopler devrelerinde NPN transistörlerin yüksek taraf anahtarı olarak kullanıldığı gözlemlenmiştir. Bu durum, klasik transistör çalışma prensiplerine ters gibi görünse de, fototransistörlerin ışık etkisiyle çalışan yapısı sayesinde mümkün olmaktadır.
Ayrıca Bakınız
Fototransistörlerin Çalışma Prensibi
Fototransistörler, ışık enerjisinin yarı iletken malzeme üzerindeki fotoelektrik etkisiyle taban akımını oluşturduğu transistörlerdir. Gelen fotonlar, taban-emiter bölgesinde elektronların hareketini tetikler ve bu sayede taban akımı sağlanır. Bu akım, klasik taban-emiter akımı gibi dış bir devreye ihtiyaç duymadan transistörün iletime geçmesini sağlar.
Fotoelektrik etki, ışığın parçacık (foton) olarak davranışını açıklayan fiziksel bir olgudur. Einstein'ın Nobel Ödülü aldığı bu açıklama, ışığın hem dalga hem de parçacık özellikleri taşıdığını ortaya koymuştur.
NPN Transistörlerin Yüksek Taraf Anahtarı Olarak Kullanımı
Klasik uygulamalarda NPN transistörler düşük taraf anahtarı olarak tercih edilir çünkü emitörleri genellikle toprak hattına bağlanır. Yüksek taraf anahtarı için ise PNP transistörler daha uygundur; çünkü emitörleri pozitif besleme hattına bağlanır ve taban-emiter gerilimi bu yönde kontrol edilir.
Ancak, fotokoplerlerde NPN transistörün tabanı doğrudan bir elektriksel bağlantı ile değil, LED'den yayılan ışıkla kontrol edilir. Bu durumda taban, dış devreye bağlı olmayan "yüzen" bir durumda olur ve fotonların etkisiyle taban akımı sağlanır. Böylece, transistörün kolektör-emiter arasındaki akımı kontrol etmesi için taban akımının dışarıdan gelmesi gerekmez.
Bu mekanizma sayesinde NPN transistör, hem düşük taraf hem de yüksek taraf anahtarı olarak kullanılabilir. Transistörün iletime geçmesi için kolektör-emiter arasında bir gerilim farkı olması yeterlidir. LED yandığında fotonlar taban akımını oluşturur ve transistör iletime geçer.
Teknik Detaylar ve Dikkat Edilmesi Gerekenler
Anahtarlama Hızı: Fototransistörlerde büyük foto-junction kapasitansı nedeniyle anahtarlama gecikmeleri mikro saniye mertebesindedir. Bu, hızlı anahtarlama gereken uygulamalarda dezavantaj olabilir.
Akım Transfer Oranı (CTR): Fotokopler datasheetlerinde belirtilen CTR değeri, transistörün doğru şekilde doygunluğa ulaşması için önemlidir. Yetersiz LED akımı veya yanlış CTR seçimi, transistörün tam iletime geçmemesine neden olabilir.
Yalıtım ve İzolasyon: Yüksek voltaj uygulamalarında fotokoplerler devreler arasında galvanik izolasyon sağlar. Ancak, devre kartı tasarımında izolatörün LED ve transistör bölümleri arasında bakır izlerin veya deliklerin olmaması gereklidir.
Gerilim Kaybı: NPN transistörlerin yüksek taraf anahtarı olarak kullanımı sırasında yaklaşık 1V civarında bir gerilim kaybı olabilir. Bu, bazı uygulamalarda kabul edilebilirken, hassas voltaj gerektiren devrelerde sorun yaratabilir.
Fototransistörlerin Genel Özellikleri
Her BJT, ışığa maruz kaldığında fototransistör gibi davranabilir. Bu nedenle, paketlenmemiş veya ışığa açık transistörler fotoelektrik etkiden etkilenir.
Fototransistörlerin tabanı dış devreye bağlı olmadığından, taban akımı fotonlar tarafından sağlanır ve bu akımın kaynağı dışarıdan bir elektriksel bağlantı değildir.
PNP tabanlı optokoplerler, LED yandığında kolektör-emiter akımını keserken, NPN tabanlı optokoplerler LED yandığında iletime geçer.
Sonuç
Fotokoplerlerde NPN transistörlerin yüksek taraf anahtarı olarak kullanılması, klasik transistör çalışma prensiplerinin dışına çıkan ancak fototransistörlerin ışık kontrollü yapısı sayesinde mümkün olan bir uygulamadır. Bu sayede, taban bağlantısı dışarıdan elektriksel olarak sağlanmadan, LED'den yayılan ışıkla taban akımı oluşturulur ve transistör hem yüksek hem de düşük taraf anahtarı olarak görev yapabilir. Ancak, bu kullanımda anahtarlama hızı, akım transfer oranı ve gerilim kaybı gibi teknik detaylara dikkat edilmelidir.
Kaynaklar
Reddit Elektronik Tartışmaları: NPN Transistörlerin Yüksek Taraf Anahtarı Olarak Kullanımı
