Foto-Transistör Çıkışının Diğer Bir Transistör Kullanılarak Yükseltilmesi

“Foto-Transistör Çıkışının Diğer Bir Transistör Kullanılarak Yük-seltilmesi” deneyinde kullanılan malzemeler:

1 adet BPW14 Foto-Transistör

1 adet BC238 Transistör

2 adet 100 Ω değerinde direnç

İlk olarak deneyde kullanılan devre elemanlarından “Foto-Transistör”ü inceleyelim:
Fototransistörler, elektrik akımını ışık ile kontrol eden devre elemanlarıdır. Yani bir anlamda fototransistör; optiksel girişi, ölçüle-bilir ve kullanılabilir elektriksel bir çıkışa dönüştüren “transducer”dır.
Fototransistör, hem üzerine düşen ışıma sonucu akım üretir ve hem de bu akımı kendi içinde yükseltir.


Bir fototransistör iki veya üç bacaklı olabilir. Üç bacaklı olanlar-da beyz, bir terminal ile dışarıya verilmiştir. Bu tip fototransistörler, normal bipolar transistörler gibi kullanılabilirler. Işık gören pencere kapatılmaz ise normal transistör çalışması ile beraber ışık etkisi de ilave edilmiş olur. İki bacaklı olanlarda ise beyze bağlı bacak kaldı-rılmıştır. Bu durumda sadece ışık ile çalışma söz konusudur.

Fototransistörün çalışma prensibi genel olarak, gerilim tatbik edilmiş bir yarı iletken üzerine uygun bir ışık düştü-ğünde + ve - yüklü elektron-hole çiftlerinin oluşması ve elektrik ala-nın etkisiyle devre üzerinden yükseltilerek akım akması olarak söy-leyebiliriz. Bu akma miktarı, uygulanan ışık miktarına bağlıdır. Dola-yısıyla kollektör beyz bölgesi ne kadar büyük olursa, ışık etkisinden dolayı oluşacak elektrik akımı da o derecede büyük olacaktır. Bu yüzden fototransistörlerin beyz alanı, gelen ışığa geniş bir yüzey teşkil edecek şekilde tasarlanır.

Fototransistörün uygulama alanları; delikli kart okuyucuları, bilgisayar mantık devreleri, seviye göstergeleri, sayma sistemleri ve karanlık algılayıcı olarak sayılabilir.

Deneyin Yapılışı

• Fototransistör çıkışının başka bir transistör kullanılarak yükseltilmesi deneyini yapmadan önce ilk olarak fototransistörü board üzerine bağlamak için bağlantı ucu tanıma tartışıldı.
• Fototransistörün üzerine düşen ışık miktarı ile çıkışın doğru orantılı olarak değişeceği üzerinde konuşuldu.
• Soğuk ayna-sıcak ayna kavramları üzerinde duruldu:
Beyaz güneş ışığının bir prizma ile ayrıldığı renkler şunlardır:

Kırmızı
Turuncu
Sarı
Yeşil
Mavi
Lacivert
Mor

Çok hassas bir termometreyi bu ayrılmış temel renklerden mor olandan yukarı doğru kırmızıya yaklaştırınca termometrenin gösterdiği sıcaklıkta bir artış gözlemlenir. Kırmızı bölgeden de öteye götürülünce sıcaklık birden daha da fazla artar. Bu alanda gözle tam görülemese bile, ısıyı daha fazla taşıyan bir başka ışınım bölgesi bulunmaktadır: Infrared.

Soğuk ayna (cold mirror) denilen tür yansıtıcılarda, yansıtan yüzey görünür bölgedeki temel renkleri yansıtırken, kırmızı ötesi bölgedeki ışınımı yansıtmaz, arkasına geçirir. Yani sıcaklık taşıyan ışımayı, gö-rünür ışıktan filtre ederek ayırır. Bu sayede görünür ışığın yansıtıldığı bölgedeki aletler daha az ısınmış olurlar. Genellikle bu çeşit soğuk ayna özellikli malzemeler reflektör olarak ışık kaynağının ardında kullanılır. Işık kaynağından sonra (önünde) bir de sıcak ayna (hot mirror) özellikli olan bir filtre kullanılır. Bu filtre ise kırmızı ötesi ışımayı geçirmez, geri yansıtır; görünen bölgedeki ışınları ise arkasına geçirir.
• Bir IR merceğin odak uzaklığının nasıl bulunduğu deneysel olarak gösterildi: Lambadan gelen ışığın mercek üzerinden geçmesiyle kağıt üzerinde oluşan toplanmış net görüntü elde edildiğinde (noktaya yakın), kağıt ile mercek arasındaki uzaklığın odak noktası olduğu öğrenildi.
• Deneyde kullanılacak malzemeler board üzerine yerleştirildi.
• Devre çalıştırıldığında transistörün kollektör ucu ile fototransistörün kollektör ucu arasındaki direncin, uçları arasındaki potansiyel fark ile bu direncin üzerinden geçen akımın, fototransistörün merceğine değişik açılardan gelen ortam ışığı ile nasıl değiştiği ölçüldü.

• Yapılan gözlemlere göre, fototransistörün merceğine değişik açılarla gelen ortam ışığı ile, belli bir açıdan sonra üzerinde ölçüm yapılan direncin uçları arasındaki potansiyel farkın ve üzerinden geçen akımın birden azalmaya başladığı görülmüştür (Özellikle çıkış değerlerinin yarı yarıya azalmasından sonra).


Yorum

Fototransistör çıkışının diğer bir transistör kullanılarak yüksel-tilmesi deneyinde ışık miktarının artmasıyla (yani bir anlamda ortam ışığının oldukça etkili geldiği açıda) iletken hale gelen fototransistör beyz akımının artmasına neden olmuştur. Deneyde kullanılan transistörün akım kazancı düşünüldüğünde artan beyz akımı, devre-den akan kollektör akımının da artmasına sebep olmuştur. Dolayısıyla R direnci üzerinden alınan çıkış voltajı da artmıştır. Aynı mantıkla, ışık miktarının azalmasıyla (yani bir anlamda ortam ışığının etkili olmadığı açıda) iletkenliği azalan fototransistör, beyz akımının azalmasına neden olmuştur. Deneyde kullanılan transistörün akım kazancı düşünüldüğünde azalan beyz akımı, devreden akan kollektör akımının da azalmasına sebep olmuştur. Bu nedenle de R direnci üzerinden alınan çıkış voltajı da azalmıştır.
Deneyde yapılan gözlemlere göre çıkış parametrelerinin yarıya düştüğü açıdan sonra bu çıkış değerleri birden azalmaya başlamıştır. İşte bu açı değeri yarı duyarlılık açısıdır.

α : Yarı duyarlılık açısı

2α : Field Of View (FOV)