Diyotun Temel Yapısı

+ Yorum Gönder
Elektronik ve Elektronik Bölümü Bölümünden Diyotun Temel Yapısı ile ilgili Kısaca Bilgi
  1. 1
    Mattet
    Usta Üye
    Reklam

    Diyotun Temel Yapısı

    Reklam



    Diyotun Temel Yapısı

    Forum Alev
    DİYOTUN TEMEL YAPISI


    DİYOT NEDİR?

    Diyotlar, yalnızca bir yönde akım geçiren devre elemanıdır.


    Diğer bir deyimle, bir yöndeki dirençleri ihmal edilebilecek kadar küçük, öbür yöndeki
    dirençleri ise çok büyük olan elemanlardır.

    Direncin küçük olduğu yöne "doğru yön" ,büyük olduğu yöne "ters yön" denir.

    Diyot sembolü, aşağıda görüldüğü gibi, akım geçiş yönünü gösteren bir ok şeklindedir.

    Diyot Sembolü:




    Ayrıca, diyodun uçları pozitif (+) ve negatif (-) işaretleri ile de belirlenir.

    "+" ucu anot, "-" uca katot denir.

    Diyodun anaduna, gerilim kaynağının pozitif (+) kutbu, katoduna kaynağın negatif (-) kutbu gelecek şekilde gerilim uygulandığında diyot iletime geçer.

    Diyodun kullanım alanları:

    Diyotlardan,
    elektrik alanında redresör (doğrultucu),
    elektronikte ise; doğrultucu,detektör, modülatör,limitör, anahtar olarak çeşitli amaçlar için yararlanılmaktadır.

    Diyotların Gruplandırılması:

    Diyotlar başlıca üç ana gruba ayrılır:

    1) Lamba diyotlar
    2) Metal diyotlar
    3) Yarı iletken diyotlar

    1. LAMBA DİYOTLAR

    Lamba diyotlar en yaygın biçimde redresör ve detektör olarak kullanılmıştır. Sıcak katotlu lamba, civa buharlı ve tungar lambalar bu gruptandır. Şekil 3.1 'de sıcak katotlu lamba diyodun iç görünüşü ve çalışma şekli verilmiştir. Şekilde görüldüğü gibi ısınan katotdan fırlayan elektronlar atom tarafından çekilmekte ve devreden tek yönlü
    bir akım akışı sağlanmaktadır. Eskiden kalanların dışında bu tür diyotlar artık kullanılmamaktadır.




    2.METAL DİYOTLAR

    Bakır oksit (CuO) ve selenyumlu diyotlar bu gruba girmektedirler.

    Bakır oksitli diyotlar ölçü aletleri ve telekominikasyon devreleri gibi küçük gerilim ve küçük güçle çalışan devrelerde, selenyum diyotlar ise birkaç kilowatt 'a kadar çıkan güçlü devrelerde kullanılır. Şekil 3.2 'de metal diyotların kesiti gösterilmiştir.




    3. YARI İLETKEN DİYOTLAR

    Yarı iletken diyotları, P ve N tipi germanyum veya Silikon yarı iletken kristallerinin bazı işlemler uygulanarak bir araya getirilmesiyle elde edilen diyotlardır. Hem elektrikte hemde elektronikte kullanılmaktadır. Şekil 3.3 'te tipik bir örnek olarak kuvvetli akımda kullanılan bir silikon diyot verilmiştir.







    3. YARI İLETKEN DİYOTLARIN TEMEL YAPISI

    Yarı iletken diyotları, PN yüzey birleşmeli (jonksiyon) diyotlar ve nokta temaslı
    diyotlar olmak üzere iki ana grupta toplanır.

    Yarı iletken diyotları, ilk olarak nokta temaslı kristal diyot halinde kullanıma girmiştir. Zamanla bunların yerini yüzey birleşmeli diyotlar almıştır. Nokta temaslı diyotlar bugün bazı özel alanlarda kullanıldığından özel amaçlı diyotlar bölümünde incelenmiştir.

    PN yüzey birleşmeli diyot diğer adıyla jonksiyon diyot, P ve N tipi kristallerin, özel yöntemler ile, Şekil 3.5 'te görüldüğü gibi, ard arda birleştirilmesi yoluyla elde edilir.

    Birleşme yüzeyine jonksiyon da denir. Jonksiyon diyot deyimi buradan gelmektedir. Jonksiyon kalınlığı 0.01 mm 'dir.

    Diyodun anot ve katot uçları:

    Diyodun P bölgesinden çıkarılan bağlantı ucuna (elektroduna) ANOT ucu, N bölgesinden çıkarılan bağlantı ucuna da KATOT ucu denir. Anot "+" katot "-" ile gösterilir.




    POLARMASIZ PN BİLEŞİMİ

    Gerilim uygulanmamış olan, diyoda POLARMASIZ diyot denir.

    Polarmasız diyotta şu yapısal değişiklikler olmaktadır:

    Şekil 3.6 'dan takip edilirse, N tipi kristalin birleşme yüzeyine yakın kısmındaki serbest elektronlar, P tipi kristaldeki pozitif (+) elektrik yüklerinin, yani pozitif elektrik yüklü atomların, çekme kuvveti etkisiyle birleşme yüzeyini geçerek, bu yüzeye yakın atomlardaki elektron boşluklarını doldururlar. Ve kovalan bağ kurarak P kristali içerisinde nötr (etkimesiz) bir bölge oluştururlar.

    N tipi kristalin belirli bir bölümündeki elektronların tamamı P tipi kristale geçtiğinden,
    N tarafında da nötr bir bölge oluşur. P kristali nötr bölgesinin gerisinde kalan pozitif elektrik yüklü atomların çekme kuvveti, N tipi kristalin nötr bölgesinin öbür tarafında kalmış olan elektronları çekmeye yetmeyeceğinden belirli bir geçişten sonra elektron akışı duracaktır.

    Sonuçta, birleşme yüzeyinin (jonksiyonun) iki tarafında hareketli elektriksel yükü bulunmayan bir boşluk bölgesi oluşur.

    Boşluk bölgesinin pil ile tanımlanması:

    Boşluk bölgesinin özelliğini daha iyi tanımlaya bilmek için, Şekil 3.6 'da görüldüğü gibi, pozitif kutbu N tipi kristale bağlı, yaklaşık 1/2V 'luk bir pil bağlıymış gibi düşünülür.

    Pilin "+" kutbu, serbest elektronları çeker ve "-" kutbu da, "+" atomlara elektron vererek onları nötr hale getirir. Böylece boşluk bölgesi oluşur.





    POLARMALI PN BİLEŞMESİ

    Gerilim uygulanmış olan diyoda, POLARMALI diyot denir. Yapılan işleme de, diyodun POLARILMASI denir.
    "Polarma" nın Türkçe karşılığı "kutuplandırma" dır. Yani, gerilim kaynağının "+" ve
    "-" kutuplarının bağlanmasıdır.

    Gerilim kaynağının bağlanış şekline göre, polarma şu iki şekilde olur:

    a) Doğru polarma
    b) Ters polarma

    A. DOĞRU POLARMA

    Gerilim kaynağının, akım akıtacak yönde bağlanmasına, DOĞRU POLARMA denir.

    Doğru polarma bağlantısı:

    Doğru polarmada, Şekil 3.7 'de görüldüğü gibi; gerilim kaynağının pozitif (+) kutbu, diyodun anoduna (P bölgesi), negatif (-) kutbu, diyodun katoduna (N bölgesi) bağlanır.

    Diyodun uçları arasındaki gerilim için de "polarma" veya "polarizasyon" gerilimi deyimleri kullanılır.




    DOĞRU POLARMADA DİYOT İÇERİSİNDEKİ GELİŞMELER

    Şekil 3.7 'den de anlaşılacağı gibi, doğru yönde polarılmış diyotta, N bölgesindeki serbest elektronlar, gerilim kaynağının negatif kutbu tarafından itilir, pozitif kutbu tarafından çekilir.

    Benzer şekilde, P bölgesi pozitif elektrik yükleri de kaynağın pozitif kutbu tarafından itilir, negatif kutbu tarafından çekilir.

    Bu sırada, pozitif elektrik yüklerinin tersi yönde hareket eden elektronlar da, P bölgesinden çıkarak kaynağın pozitif (+) kutbuna doğru akar. P bölgesinden kaynağa giden her elektrona karşılık, kayağın negatif kutbundan çıkan bir elektron da N bölgesine gelir. Böylece devrede bir akım doğar.




    Dış devredeki akım yönü:

    Herkes tarafından kabul edilen, elektron akışının tersi yönde, yani kaynağın pozitif kutbundan diyoda doğru ve oradan da kaynağın negatif kutbuna doğrudur. Kısacası; akım "+" dan, "-" ye doğru akar.

    Diyottan geçirilebilecek akımın büyüklüğü:

    Bir diyottan geçirilebilecek olan akımın büyüklüğü diyot türüne ve yapısına göre değişir. Geçirilebilecek maksimum akım değeri diyot kataloglarında verilmiştir.

    Eğer akımın büyük değerlere ulaşmasına izin verilirse, meydana gelen sıcaklık diyodun yapısını etkiler ve diyot bozulur. Böyle bir durumu önlemek için, şekil 3.7 'de görüldüğü gibi, diyoda seri bir R direncinin bağlanmasında yarar vardır. R direncinin seçimi diyodun akım kapasitesine ve gerilim kaynağının büyüklüğüne göre yapılır.

    Diyodun Anot ve Katodu:

    Doğru polarmalı bağlantıda, gerilim kaynağının pozitif kutbu, diğer adıyla ANODU diyodun P bölgesine bağlandığından, diyodun bu ucuna da ANOT ucu denmiştir. Benzer şekilde diğer uca da KATOT denmiştir.

    Diyodun dış görüntüsünde ANOT - KATOT ayrımını sağlayabilmek için, genellikle katot tarafına aşağıda gösterildiği gibi bir çizgi konulur.Bazı diyotlarda bu durum ok işareti konularak belirtilir.




    B. TERS POLARMA

    Şekil 3.8 'de görüldüğü gibi, gerilim kaynağının negatif (-) ucu, diyodun anoduna (P tarafına), gerilim kaynağının pozitif (+) ucu ise, diyodun katot (N) ucuna gelecek şekilde bağlantı yapılırsa, diyot çok büyük bir direnç gösterecek ve akım akışına engel olacaktır. Ancak çok küçük bir kaçak akım akar. Bu halde diyot ters polarmalıdır veya ters bağlantılıdır denir. Büyük direnç yönüne de diyodun ters yönü adı verilmektedir.


    TERS POLARMA HALİNDE DİYOT İÇERİSİNDEKİ GELİŞMELER

    P bölgesindeki pozitif elektrik yükleri (oyuklar) kaynağın negatif kutbu tarafından,
    N bölgesindeki serbest elektronlar ise pozitif kutbu tarafından çekilecek ve jonksiyondan herhangi bir akım geçmeyecektir. Bu durumda, ortadaki boşluk bölgesi
    de büyümektedir. (Şekil 3.8)





    Kaçak akım (leakage current):

    P ve N tipi yarı iletken kristalinin incelenmesi sırasında, P tipi kristalde, azınlık taşıyıcısı olarak bir miktar serbest elektronun bulunduğu, keza N tipi kristalde de bir miktar, aktif halde pozitif elektrik yükü (oyuk) bulunduğunu belirtmiştik. İşte ters polarma sırasında, bu azınlık taşıyıcıları etkinlik göstererek, diyot içerisinden ve dolayısıyla da devreden ters yönde çok küçük bir akım geçmesine neden olur. Bu akıma "KAÇAK AKIM" denir.

    Kaçak akım şekil 3.9 'da görüldüğü gibi, mikro amper mertebesinde (µA) ihmal edilebilecek kadar küçük olup normal çalışma şartlarında diyodun çalışmasını etkilememektedir. Ancak ısınmayla artma gösterir.


    DİYOT KARAKTERİSTİĞİ

    Şekil 3.9'da Ge ve Si diyotlara ait gerilim akım bağıntısı gösterilmiştir. Buradaki gibi, bir eleman veya devrenin çeşitli değerleri arasındaki bağıntıyı yansıtan eğrilere karakteristik eğrisi, bazen de kısaca karakteristiği denmektedir.


    DOĞRU POLARMA DURUMUNDA

    Doğru polarmada, şekil 3.9 'da görüldüğü gibi germanyum diyodun karakteristik eğrisi
    0,2V civarında, silikon diyodun karakteristik eğrisi ise 0,6V civarında yukarıya doğru kıvrılmaktadır. Yani, ancak bu gerilim değerlerinden sonra diyot iletime geçmektedir. İletime geçiş gerilimine başlangıç veya eşik gerilimi denir.

    Diyodun hemen iletime geçmemesinin nedeni birleşme yüzeyinin iki yanındaki boş (nötr) bölgesidir. Elektronlar, ancak yukarıda belirtilen gerilimlerden sonra bu bölgeyi geçebilmektedir.

    Şekilde görüldüğü gibi, küçük değerli gerilim artışında, doğru yön akımı hızla büyümektedir. Bu akım fabrikasında verilen akım limitini aşarsa diyot yanar.

    TERS POLARMA DURUMUNDA

    Ters polarmada, daha öncede belirtildiği gibi, belirli bir gerilime kadar ancak mikro amper mertebesinde ve önemsenmeyecek kadar küçük bir kaçak akımı akmakta, bu gerilimi aşınca ise ters akım birden büyümektedir.


    DİYODUN DELİNMESİ

    Ters akımın birden büyümesi halinde, diyodun delinmesi, bu andaki gerilime de delinme gerilimi denir.

    Delinme olayında, ters akımın birden büyümesinin nedenleri:

    1) Şekil 3.8 'de görüldüğü gibi, uygulanan büyük değerli ters gerilimin pozitif kutbu, N bölgesindeki serbest elektronları kuvvetle çekmekte, negatif kutbu da P bölgesindeki azınlık taşıyıcı durumundaki elektronları kuvvetle itmektedir.

    2) Büyük bir hareketlilik kazanan elektronlar, atomlara hızla çarparak, valans elektronlarında serbest hale geçmesine neden olur.

    3) Bu şekilde hem P, hem de N bölgesinde hızla çoğalan elektronlar kaynağın pozitif kutbunun çekme kuvvetine kapılarak, büyük oranda kaynağa doğru akar.

    4) Bu arada P - N bölgeleri arasındaki boşluk bölgesi kalkmış ve P bölgesinde de çok sayıda elektron oluşmuş bulunduğundan P - N ayrımı kalmaz. Diyot iletken bir madde haline dönüşür.

    5) Aşırı elektron hareketinden dolayı diyot ısınarak yanar.

    6) Ayrıca dış ortamın sıcak olması da olayı hızlandırmaktadır.

    Bu nedenle, diyotlar çok sıcak ortamlarda kullanılmamalı veya soğutucu ile kullanılmalıdır. Germayum diyodun maksimum çalışma sıcaklığı 90°C, Silikon diyodu ise175°C dir.

    Ayrıca ters polarma halinde, uygulanan gerilimin büyük değerlerinde diyodun yüzeyi boyunca bir miktar da yüzeysel kaçak akımı akar.

    Diyot yüzeyinin kirlenmesi ve rutubetlenmesi durumunda yüzeysel kaçak akımı büyür. Her iki polarma halinde de vardır. Fakat ters polarma halinde, istenmeyen akım olarak, etkisini daha da çok göstermektedir.

    Şekil 3.9 'da görüldüğü gibi, siliko diyodun delinme gerilimi, germanyum diyoda göre daha büyüktür. Diyer taraftan kaçak akım ise daha küçüktür.

    Sonuç olarak:

    Diyot, doğru polarmada küçük dirençli bir devre elemanı, ters polarmada ise büyük dirençli bir devre elemanı niteliği gösterir ve akımın tek yönde akmasını sağlamaktadır.
    Fabrikasınca verilen, doğru yön akımı ve ters yön gerilimi geçilirse diyot yanar.


    DİYODUN KONTROLÜ

    Bir diyot şu iki amaçla kontrol edilir:

    1) Anot ve Katodun belirlenmesi
    2) Sağlamlık kontrolü

    Diyot kontrolü, pratik olarak ölçü aleti (avometre) ile yapılır. İbreli (analog) ölçü aleti kullanılması, hızlı ölçüm ve takip kolaylığı bakımından daha uygundur.

    Amaç hassas bir ölçüm olmayıp, büyük veya küçük direnç şeklinde bir ölçüm yapmak suretiyle diyodun durumunu saptamaktır.

    Ayrıca, bir hususa dikkat etmek gerekir:

    Diyot direncinin kontrolüyle, normal bir direncin kontrolü arasında önemli farklar vardır.

    Direnç ölçümünde, gerilim kaynağı olarak ölçü aleti içerisindeki pilden yararlanılmaktadır. Ölçü aleti içerisindeki pil genelde 1.5V 'luk tur. Bazı ölçü aletlerinde 9V 'luk pil bulunur.

    1.5V 'luk ohm ile yapılan en küçük normal bir direncin bile, kısa zamanlı ölçümü için tehlikeli değildir. Ancak diyot için tehlikeli olabilir.

    Her diyodun, doğru yönde geçirebileceği akım sınırlıdır. Bu nedenle, küçük akımlı diyotların ve özelliklede yüksek frekans (YF) diyotlarının ölçümü sırasında dikkatli olmak gerekir. Bu gibi hallerde diyotlarda 100-500 Ohm arasında seri bir direnç bağlamak gerekir.

    Ayrıca;

    Galvano teknikte ve DC motorlar için kullanılan büyük güçlü doğrultucu diyotlarına benzer diyotları iletime geçirmek için büyük gerilim gerektiğinden 1.5V 'luk Ohm metre böyle diyotları ölçmez. İki yönde de büyük direnç gösterir. Böyle diyotlar için 9V
    'luk pili bulunan avometreler kullanılır ve R*100, R*1000 kademelerinde ölçüm yapılır.

    Şunuda bilmek gerekir:

    Ölçü kademesi büyüdükçe, ölçü aletinin iç direnci küçülür ve dış devreye uyguladığı
    gerilim ve verdiği akım büyür.

    DİYODUN, ANOT VE KATODUNUN BELİRLENMESİ

    Diyotlar devreye mutlak surette doğru şekilde bağlanmalıdır. Bunun içinde anot ve katodun bilinmesi gerekir.

    Diyot anot ve katodunun hangisi olduğundan şüphe ediliyorsa, kontrol şekil 3.10 'da görüldüğü gibi iki yönlü yapılır. Normal bir diyot, bir yönde küçük direnç, öbür yönde çok büyük direnç gösterecektir.

    Doğru yön direnci diyottan diyoda birkaç 10 ohm 'dan birkaç 100 ohm 'a kadar, değiştiği gibi, aynı diyodun direnci uygulanan gerilime göre de değişir. Uygulana gerilim büyüdükçe diyodun direnci küçülür.

    Ters yön direnci,bütün diyotlarda Mega ohm'a yakın veya üzerindedir. Diyot direncinin küçük çıktığı yönde, ölçü aletinin pozitif (+) probunun bağlı olduğu uç ANOT diğer uç KATOT 'dur.

    Bu noktada diğer bir hususa daha dikkat edilmesi gerekir:

    Bazı ölçü aletlerinde pilin negatif ucu, aletin "+" yazılı çıkışına bağlanmaktadır. Bu nedenle, kullanılan ölçü aletinde pilin çıkışa nasıl bağlandığının bilinmesi gerekir. Prensip olarak, ölçü aletinin "+" çıkışındaki kablonun rengi KIRMIZI "-" çıkışındaki kablonun rengi SİYAH 'tır.
    DİYODUN SAĞLAMLIK KONTROLÜ

    Bir diyot şu iki nedenle bozulur:

    1) Doğru yönde katalog değerinin üzerinde akım geçirilirse,
    2) Ters yönde yine katalog değerinin üzerinde gerilim uygulanırsa.

    Her iki halde de diyottan geçen aşırı akım diyodun bozulmasına neden olacaktır.

    Üzerinden aşırı akım geçen bir diyotta üç durum gözlenebilir:

     Aşırı akım çok fazla değilse ve kısa dönem akmışsa, hem P, hem de N bölgesindeki kristal atomları arasındaki kovalan bağlar kopmakta ve elektronlar serbest hale geçmektedir. Bu durumda diyot bir iletken haline dönüşmekte ve omaj ölçümü yapıldığında her iki yönde de kısa devre göstermektedir.

     Aşırı akım çok büyük olursa diyot aynen bir sigorta teli gibi eriyip yanar ve omaj kontrolü yapıldığında her iki yönde de açık devre gösterir. Diğer bir deyimle, sonsuz ) gösterir.

     Yanan bir diyottaki renk değişimi dışarıdan bakıldığında da belli olur.




  2. 2
    Mattet
    Usta Üye

    Kristal Diyot Ve Karakteristiği

    Reklam



    KRİSTAL DİYOT VE KARAKTERİSTİĞİ


    Nokta temaslı diyot elektronik alanında ilk kullanılan diyottur. 1900-1940 tarihleri arasında özellikle radyo alanında kullanılan galenli ve prit 'li detektörler kristal diyotların ilk örnekleridir. Şekil 3.12 (a) 'da görüldüğü gibi galen veya prit kristali üzerinde gezdirilen ince fosfor-bronz tel ile değişik istasyonlar bulunabiliyordu. Günlük hayatta bunlara, kristal detektör veya diğer adıyla kristal diyot denmiştir.
    1940 'tan sonra, Şekil 3.12 (b) 'ye benzeyen nokta temaslı germanyum veya silikon diyotlar geliştirilmiştir.

    Germanyum veya silikon nokta temaslı diyodun esası; 0.5 mm çapında ve 0.2 mm kalınlığındaki N tipi kristal parçacığı ile "fosfor-bronz" veya "berilyum bakır" bir telin temasını sağlamaktan ibarettir.




    Bu tür diyotta, N tipi kristale noktasal olarak büyük bir pozitif gerilim uygulanır. Pozitif gerilim temas noktasındaki bir kısım kovalan bağı kırarak elektronları alır. Böylece, çok küçük çapta bir P tipi kristal ve dolayısıyla da PN diyot oluşur. Bu oluşum şekil 3.12 (b) 'de gösterilmiştir.

    Bugün nokta temaslı diyotların yerini her ne kadar jonksiyon diyotlar almış ise de, yinede elektrotları arasındaki kapasitenin çok küçük olması nedeniyle yüksek frekanslı devrelerde kullanılma alanları bulunmaktadır.

    Ters yön dayanma gerilimleri düşük olup dikkatli kullanılması gerekir. Şekil 3.13 'teki karakteristik eğrisinde de görüldüğü gibi

    Böyle bir diyodun elektrotlar arası kapasitesi 1 pF 'ın altına kadar düşmektedir. Dolayısıyla yüksek frekanslar için diğer diyotlara göre daha uygun olmaktadır.

    Nokta temaslı diyotların kullanım alanları:

    Nokta temaslı silikon diyotlar en çok mikro dalga karıştırıcısında, televizyon, video dedeksiyonunda, germanyum diyotlar ise radyofrekans ölçü aletlerinde (voltmetre, dalgametre, rediktör vs...) kullanılır.

    ZENER DİYOT VE KARAKTERİSTİĞİ

    Zener diyot jonksiyon diyodun özel bir tipidir.

    Zener Diyodunun Özellikleri:

     Doğru polarmalı halde normal bir diyot gibi çalışır (Şekil 3.14).
     Ters polarmalı halde,belirli bir gerilimden sonra iletime geçer. Bu gerilime zener dizi gerilimi, veya daha kısa olarak zener gerilimi denir (Şekil 3.14-VZ).

     Ters gerilim kalkınca, zener diyotta normal haline döner.
     Devrelerde, ters yönde çalışacak şekilde kullanılır.
     Bir zener diyot zener gerilimi ile anılır. Örn: "30V 'luk zener" denildiğinde,

    30V 'luk ters gerilimde çalışmaya başlayan zener diyot demektir.(Şekil 3.14).

     Silikon yapılıdır.

    Zener diyot, ters yön çalışması sırasında oluşacak olan aşırı akımdan dolayı bozulabilir. Bu durumu önlemek için devresine daima seri bir koruyucu direnç bağlanır (Şekil 3.16-RS).

    Her zaman zener diyodun kataloğunda şu bilgiler bulunur:

     Gücü
     Ters yön gerilimi(VZ),
     Maksimum ters yön akımı(IZM),
     Ters yöndeki maksimum kaçak akımı,
     Maksimum direnci
     Sıcaklık sabiti.

    Şu limit değerlerde çalışan zener diyotlar üretilmektedir:

     Maksimum zener akımı (IZM): 12A
     Zener gerilimi (VZ): 2 - 200V arası
     Maksimum gücü: 100Watt
     Maksimum ters yön kaçak akımı: 150µA (mikro amper)
     Maksimum çalışma sıcaklığı: 175°C.

    Çalışma ortamı sıcaklığı arttıkça zener gerilim küçülür.

    Zener geriliminin ayarı:

    Zener gerilimin ayarı birleşme yüzeyinin iki tarafında oluşan boşluk bölgesinin (nötr bölge) genişliğinin ayarlanması yoluyla sağlanmaktadır. Bunun içinde çok saf silikon kristal kullanılmakta ve katkı maddesi miktarı değiştirilmektedir. Boşluk bölgesi daraldıkça zener diyot daha küçük ters gerilimde iletime geçmektedir.




    Zener gücünün ayarı:

    Zener gücü,birleşme yüzeyinin büyüklüğüne ve diyodun üretiminde kullanılan silikonun saflık derecesiyle,katkı maddesinin miktarına bağlıdır. Ayrıca diyot ısındıkça gücüde düşeceğinden,soğutulmasıyla ilgili önlemlerin alınması da gerekir.

    ZENER DİYODUN KULLANIM ALANLARI

    1 - Kırpma Devresinde:

    Şekil 3.15 'de görüldüğü gibi iki zener diyot ters bağlandığında basit ve etkili bir kırpma devresi elde edilir.

    Örneğin:
    Devre girişine tepe değeri 10V olan bir AC gerilim uygulansın ve kırpma işlemi için, zener gerilimi 5V olan iki Z1, Z2 zener diyodu kullanılsın.





    AC gerilimin pozitif alternansı başlangıcında Z1 zeneri doğru polarmalı ve iletimde, Z2 zeneri ise ters polarmalı ve kesimde olacaktır. Giriş gerilimi +5V 'a ulaştığında Z2 'de iletime geçer ve dolayısıyla da çıkış uçları arasında +5V oluşur. Keza, R direnci üzerindeki gerilim düşümü de 5V 'tur.

    AC gerilimin diğer alternansında da Z1 ters polarmalı hale gelir ve bu defa da çıkışta tepesi kırpılmış 5V 'luk negatif alternans oluşur. R direnci, devreden akacak akımın Zener diyotları bozmayacak bir değerde kalmasını sağlayacak ve 5V 'luk gerilim düşümü oluşturacak şekilde seçilmiştir.

    2 - Zener Diyodun Gerilim Regülatörü Olarak Kullanılması:

    Zener diyottan,çoğunlukla,DC devrelerdeki gerilim regülasyonu için
    yararlanılmaktadır. Buradaki regülasyondan amaç, gerilimin belirli bir değerde sabit tutulmasıdır.

    Bunun için zener diyot, şekil 3.16 'da görüldüğü gibi, gerilimi sabit tutmak istenen devre veya yük direncine paralel ve ters polarmalı olarak bağlanır.

    Diyot uçlarına gelen gerilim, zener değerine ulaştığında diyot iletime geçer ve uçları arasındaki gerilim sabit kalır.

    Örnek:

    Şekil 3.16 'da verilmiş olan devrede RL yük direnci uçları arasındaki VL gerilimi 6.2V 'ta sabit tutulmak istensin.

    Bunu sağlamak için, şekilde görüldüğü gibi RL 'e paralel bağlı zener diyodun ve seri bağlı bir RS direncinin seçimi gerekir.

    Ayrıca,bir de C kondansatörünün paralel bağlanmasında yarar vardır. Bu kondansatör, gerilim dalgalanmalarını ve başka devrelerden gelebilecek parazit gerilimlerini önleyici görev yapar. Değeri, devre geriliminin büyüklüğüne göre, hesaplanır. Şekildeki bir devre için 30V - 1000µF 'lık bir kondansatör uygundur.

    Burada birinci derecede önemli olan, RS direnci ile zener diyodun seçimidir.




    Seri RS direncinin seçimi:

    Önce RS direncine karar vermek gerekir; Kaynak gerilimi: E=V=9V
    Yük direnci ve uçları arasındaki gerilim: RL=33 Ohm, VL=6.2V

    Bu durumda, zener diyot dikkate alınmadan, VL=6.2V 'u oluşturabilmek için kaç ohm 'luk bir RS direncinin gerektiği hesaplanmalıdır.
    E=IL*RS+VL ve IL=VL/RL 'dir.

    Birinci formüldeki IL yerine, ikinci formüldeki eşitini yazıp, değerler yerine konulursa :

    9=6,2/33*RS+6,2 olur.
    Buradan RS çözülürse:

    RS=(9-6,2)33/6,2 'den,RS=14.9 = 15 (ohm) olarak bulunur.

    RS=15 Ohm 'luk direnç bağlandığında, "E" gerilimi 9V 'ta sabit kaldığı sürece RL yük direnci uçları arasında sürekli olarak 6.2V oluşacaktır.

    "E" geriliminin büyümesi halinde, A-B noktaları arasındaki VA-B gerilimi de 6.2V 'u aşacağından, 6.2V 'luk bir ZENER diyot kullanıldığında, RL uçları arasındaki gerilim sabit kalacaktır. Ancak, yalnızca gerilime göre karar vermek yeterli değildir.

    Bu durumda nasıl bir zener diyot kullanılmalıdır?

    Zener diyodun seçimi:

    Zener gerilimi 6.2V olan bir zener diyot RL direncine paralel bağlandığında VL=6.2V 'ta sabit kalır.

    Ancak, E giriş geriliminin büyümesi sırasında zener diyottan akacak olan akımın, diyodun dayanabileceği "maksimum ters yön zener akımından" (IZM) büyük olması gerekir. Zener diyot buna göre seçilmelidir.

    6.2V 'luk olup ta değişik IZM akımlı olan zener diyotlar vardır.

    Örneğin:

    Aşağıdaki tabloda, bir firma tarafından üretilen, 6.2V 'luk zenerlere ait IZM akımı ve güç değerleri verilmiştir.




    Bu zenerler den hangisinin seçileceğine karar vermeden önce yük direncinden geçecek akımı bilmek gerekir:

    Şekil 3.16 'daki devrenin yük direncinden geçen akım aşağıdaki gibi olur.

    IL=VL/RL = 6.2/33 = 0.188A = 188mA

    E geriliminin büyümesi halinde oluşacak devre akımının 188mA 'in üstündeki miktarı zener diyottan akacaktır.

    Örneğin:,

    E geriliminin ulaştığı maksimum gerilim; E = 12.2V olsun. Zener diyottan geçecek olan akımın değeri şu olacaktır: Kirchoff kanununa göre:
    12.2 = It*RS+6.2 (It devreden akan toplam akımdır.)

    RS = 15 yerine konarak It çözülürse;

    It = 1.22-6.2/15 = 6/15 'den It = 0,4A = 400mA olur.

    Bu 400mA 'den 188mA 'i RL yük direncinden geçeceğine göre;

    Zener diyottan geçecek olan IZ akımı: IZ = 400-188 = 212mA 'dir. Bu değer, yukarıdaki tabloya göre:

    10W 'lık zenerin maksimum akımı olan 1460mA 'den küçük, 1W 'lık zenerin maksimum akımı olan 146mA 'den büyüktür.

    Böyle bir durumda 10W 'lık zener kullanılacaktır.

    Aslında, 212mA 'lik zener için 1460mA 'lik zener kullanmakta doğru değildir. Daha uygun bir zener seçimi için başka üretici listelerine de bakmak gerekir.

    3 - Ölçü Aletlerinin Korunmasında Zener Diyot

    Döner çerçeveli ölçü aletlerinin korunmasında, zener diyot şekil 3.17 'deki gibi paralel bağlanır. Bu halde zener gerilimi, voltmetre skalasının son değerine eşittir. Ölçülen gerilim zener gerilimini aşınca diyot ters yönde iletken hale geçerek ölçü aletinin zarar görmesini engeller.Ayar olanağı sağlamak için birde potansiyometre kullanılabilir.





    4 - Rölenin Belirli Bir Gerilimde Çalıştırılmasında Zener Diyot


    Şekil 3.18 'deki gibi zener diyot, röleye seri ve ters yönde bağlanmıştır. Röle, ancak uygulanan gerilimin, Zener gerilimi ile röle üzerinde oluşacak gerilim düşümü toplamını aşmasından sonra çalışmaktadır.





    TÜNEL DİYOT VE KARAKTERİSTİĞİ

    Tünel diyotlar,özellikle mikro dalga alanında yükselteç ve osilatör olarak yararlanılmak üzere üretilmektedir. Tünel diyoda, esaslarını 1958 'de ilk ortaya koyan Japon Dr. Lee Esaki 'nin adından esinlenerek "Esaki Diyodu" dan denmektedir.

    Yapısı:

    P-N birleşme yüzeyi çok ince olup, küçük gerilim uygulamalarında bile çok hızlı ve yoğun bir elektron geçişi sağlanmaktadır. Bu nedenledir ki Tünel Diyot, 10.000 MHz 'e kadar ki çok yüksek frekans devrelerinde en çok yükselteç ve osilatör elemanı olarak kullanılır.





    Çalışması:

    Şekil 3.19 'da da görüldüğü gibi, tünel diyoda uygulanan gerilim Vt1 değerine gelinceye kadar gerilim büyüdükçe akım da artıyor. Gerilim büyümeye devam edince, akım A noktasındaki It değerinden düşmeye başlıyor. Gerilim büyümeye devam ettikçe, akım B noktasında bir müddet Iv değerinde sabit kalıp sonra C noktasına doğru artıyor. C noktası gerilimi Vt2, akımı yine It 'dir. Bu akıma "Tepe değeri akımı" denilmektedir.

    Gerilimi, Vt2 değerinden daha fazla arttırmamak gerekir. Aksi halde geçen akım,It tepe değeri akımını aşacağından diyot bozulacaktır.

    I=f(V) eğrisinin A-B noktaları arasındaki eğimi negatif olup, -1/R ile ifade edilmekte ve diyodun bu bölgedeki direnci de negatif direnç olmaktadır.

    Tünel diyot A-B bölgesinde çalıştırılarak negatif direnç özelliğinden yararlanılır.

    Tünel Diyodun Üstünlükleri:

    1) Çok yüksek frekansta çalışabilir.
    2) Güç sarfiyatı çok düşüktür. 1mW 'ı geçmemektedir.

    Tünel Diyodun Dezavantajları:

    1) Stabil değildir. Negatif dirençli olması nedeniyle kontrolü zordur.
    2) Arzu edilmeyen işaretlere de kaynaklık yapmaktadır.

    Tünel Diyodun Kullanım Alanları:

    1. Yükselteç Olarak Kullanılması:

    Tünel diyot, negatif direnci nedeniyle, uygun bir bağlantı devresinde kaynaktan çekilen akımı arttırmakta, dolayısıyla bu akımın harcandığı devredeki gücün yükselmesini sağlamaktadır.

    2. Osilatör Olarak Kullanılması:

    Tünel diyotlardan MHz mertebesinde osilatör olarak yararlanılabilmektedir. Bir tünel diyot ile osilasyon sağlayabilmek için negatif direncinin diğer rezonans elemanlarının pozitif direncinden daha büyük olması gerekir. Tünel diyoda Şekil 3.20 'de görüldüğü gibi seri bir rezonans devresi bağlanabilecektir. Tünel diyodun negatif direnci - R=80 Ohm olsun.
    Rezonans devresinin direnci 80 Ohm 'dan küçük ise tünel diyot bu devrenin dengesini bozacağından osilasyon doğacaktır.

    3. Tünel Diyodun Anahtar Olarak Kullanılması:

    Tünel diyodun önemli fonksiyonlarından biri de elektronik beyinlerde multivibratörlerde,gecikmeli osilatörlerde,flip-flop devrelerinde ve benzeri elektronik sistemlerde anahtar görevi görmesidir.Ancak bu gibi yerlerdeki kullanılma durumları daha değişik özellik gösterdiğinden ayrı bir inceleme konusudur.











  3. 3
    Mattet
    Usta Üye
    IŞIK YAYAN DİYOT (LED)


    Işık yayan diyotlar, doğru yönde gerilim uygulandığı zaman ışıyan, diğer bir deyimle elektriksel enerjiyi ışık enerjisi haline dönüştüren özel katkı maddeli PN diyotlardır.

    Bu diyotlara, aşağıda yazılmış olduğu gibi, İngilizce adındaki kelimelerin ilk harfleri bir araya getirilerek LED veya SSL denir.

    LED: Light Emitting Diode (Işık yayan diyot) SSL: Sloid State Lamps (Katkı hal lambası)

    Sembolü:




    1.IŞIK YAYMA OLAYI NASIL GERÇEKLEŞMEKTEDİR

    Bilindiği gibi, bir PN diyoda, doğru polarmalı bir besleme kaynağı bağlandığı zaman,N bölgesindeki, gerek serbest haldeki elektronlar, gerekse de kovalan bağlarını koparan elektronlar P bölgesine doğru akın eder.

    Yine bilinmektedir ki, elektronları atomdan ayırabilmek için, belirli bir enerji verilmesi gerekmektedir. Bu enerjinin miktarı iletkenlerde daha az, yarı iletkenlerde daha büyük olmaktadır. Ve bir elektron bir atomla birleşirken de aldığı enerjiyi geri vermektedir.

    Bu enerji de maddenin yapısına göre ısı ve ışık enerjisi şeklinde etrafa
    yayılmaktadır.

    Bir LED 'in üretimi sırasında kullanılan değişik katkı maddesine göre verdiği ışığın rengi değişmektedir.

    Katkı maddesinin cinsine göre şu ışıklar oluşur:

     GaAs (Galliyum Arsenid): Kırmızı ötesi (görülmeyen ışık)
     GaAsP (Galliyum Arsenid Fosfat): Kırmızıdan - yeşile kadar (görülür)
     GaP (Galliyum Fosfat): Kırmızı (görülür)
     GaP (Nitrojenli): Yeşil ve sarı (görülür)

    Şekil 3.21(a) ve (b)' de gerilim uygulanan bir LED devresi ve ışık yayan diyodun tabii büyüklükteki resmi verilmiştir.

    Diyot kristali, Şekil 3.21© 'de görüldüğü gibi iki parçalı yapıldığında uygulanacak gerilimin büyüklüğüne göre kırmızı, yeşil veya sarı renklerden birini vermektedir.

    Işık yayan diyot ısındıkça, ışık yayma özelliği azalmaktadır.

    Bu hal Şekil 3.21(d) 'de etkinlik eğrisi olarak gösterilmiştir. Bazı hallerde fazla ısınmayı önlemek için bir soğutucu üzerine monte edilir.

    Ayrıca LED 'in aşırı ısınmasına yol açmamak için kataloğunda belirtilen akımı aşmamak gerekir. Bunun için Şekil 3.21(b) 'de gösterilmiş olduğu gibi devresine seri olarak bir R direnci konur. Bu direncin büyüklüğü LED 'in dayanma gerilimi ile besleme kaynağı gerilimine göre hesaplanır.

    Örneğin:

    Şekil 3.21(b) 'deki devrede verilmiş olduğu gibi, besleme kaynağı 9V 'luk bir pil ve LED 'de 2V ve 50mA 'lik olsun.

    R direnci:

    Kirşof kanununa göre: 9=I*R+2 'dir. I=0.05A olup

    R=9-2/0.05 = 7/0.05 = 140 Ohm olarak bulunur.

    140 Ohm 'luk standart direnç olmadığından en yakın standart üst direnci olan 150 Ohm 'luk direnç kullanılır.




    2. LED İÇİNDEKİ ELEKTRİK-OPTK BAĞLANTILAR

    Akım-Işık şiddeti bağlantısı:

    LED diyodunun ışık şiddeti, içinden geçen akım ile doğru orantılı olarak artar.Ancak bu artış; Şekil 3.22 'de görüldüğü gibi akımın belirli bir değerine kadar doğrusaldır. Daha sonra bükülür.

    Eğer diyoda verilen akım, eşik değeri adı verilen doğrusallığın
    bozulduğu noktayı aşarsa diyot aşırı ısınarak bozulur. Bu nedenle diyotlar kullanılırken, firmalarınca verilen karakteristik eğrilerine uygun olarak çalıştırılmalıdır.





    Sıcaklık-ışık şiddeti bağıntısı:

    Diyot ısındıkça, akım sabit kaldığı halde, verdiği ışık şiddeti Şekil 3.21(d) 'de görüldüğü gibi küçülür.Bu düşme diyodun cinsine göre şöyle değişir.

    GaAs diyotta düşme: Her derece için %0,7
    AaAsP diyotta düşme: Her derece için %0,8
    GaP diyotta düşme: Her derece için %0,3

    Normal çalışma şartlarında bu düşmeler o kadar önemli değildir. Ağır çalışma şartlarında ise soğutucu kullanılır veya bazı yan önlemler alınır.

    Güç-zaman bağıntısı:

    Işık yayan diyotların gücü zamanla orantılı olarak düşer. Bu güç normal gücünün yarısına düştüğünde diyot artık ömrünü tamamlamıştır.

    Bir LED diyodun ortalama ömrü 105 saattir. Şekil 3.23 'te, LED diyodun yayım gücünün, normal şartlarda (IF=100mA, T ortam=25°C iken,) zamana göre değişim eğrisi verilmiştir. Bu tip değerlendirmede, gücün düşme miktarı direk güç değeri olarak değil de, normal güce oranı olarak alınmaktadır.





    3. IŞIK YAYAN DİYODUN VERİMİ

    Işık yayan diyodun verimi; yayılan ışık enerjisinin, diyoda verilen elektrik enerjisine oranıyla bulunur.Diyoda verilen elektrik enerjisinin hepsi ışık enerjisine dönüşmemektedir.Yani harekete geçirilen elektronların hepsi bir pozitif atom ile birleşmemekte, sağa sola çarparak enerjisini ısı enerjisi halinde kaybetmektedir.

    4. IŞIK YAYAN DİYOTLARIN KULLANIM ALANLARI

    Işık yayan diyotların en yaygın kullanılma alanı, dijital ölçü aletleri, dijital ekranlı bilgisayarlar, hesap makinaları ve yazıcı elektronik sistemlerdir. Bu kullanma şeklinde, çoklu ışık yayan diyotlardan yararlanılmaktadır. Bazı hallerde ışık yayan diyotlardan işaret lambası ve ışık kaynağı olarak da yararlanılır. Optoelektronik kuplör de bir LED uygulamasıdır.

    5. OPTOELEKTRONİK KUPLÖR

    Optoelektronik kuplör veya daha kısa deyimle Opto Kuplör ya da Optik Kuplaj Şekil 3.24 'te görüldüğü gibi bir ışık yayan diyot (LED) ile bir fotodiyot veya fototransistörden oluşmaktadır. Bunlar aynı gövdeye monte edilmişlerdir. Gövde plastik olup ışık iletimine uygundur.

    Işık yayan diyot genellikle Ga As katkı maddeli olup kızıl ötesi ışık vermektedir. Işık yayan diyodun uçları arasına bir gerilim uygulandığında çıkan ışık ışınları fotodiyot veya fototransistörü etkileyerek çalıştırmaktadır. Böylece bir devreye uygulana bir gerilim ile 2. bir devreye kumanda edilmektedir. Aradaki bağlantı, bir takım tellere gerek kalmaksızın ışık yoluyla kurulmaktadır. Bu nedenle, optoelektronik kuplör edı verilmiştir.

    Optokuplör bir elektronik röledir.

    Optokuplörün mekanik röleye göre şu üstünlükleri vardır:

     Mekanik parçaları yoktur.
     İki devre arasında büyük izolasyon vardır.
     Çalışma hızı çok büyüktür.

    Dezavantajları:

     Gücü düşüktür.




    Opto kuplör dere şeması Şekil 3.25 'te görüldüğü gibi çizilir. Burada LED 'in doğru polarmalı, fotodiyodun ise ters polarmalı olduğuna dikkat edilmelidir. R1 ve R2 dirençleri koruyucu dirençlerdir.

    "K" anahtarı kapatılarak giriş devresi çalıştırıldığında, çıkış devresi de enerjilenerek bir işlem yapar. Örneğin, devreye bir motorun kontaktarü bağlanırsa motor çalışır.






    FOTO DİYOT

    Foto diyot ışık enerjisiyle iletime geçen diyottur.

    Foto diyotlara polarma geriliminin uygulanışı normal diyotlara göre ters yöndedir. Yani anoduna negatif (-), katoduna pozitif (+) gerilim uygulanır.





    Başlıca foto diyotlar şöyle sıralanır:

     Germanyum foto diyot
     Simetrik foto diyot
     Schockley (4D) foto diyodu


    1. GERMANYUM FOTODİYOT

    Aslı alaşım yoluyla yapılan bir NP jonksiyon diyotudur. Cam veya metal bir koruyucu içerisine konularak iki ucu dışarıya çıkartılır. (Şekil 3.26).

    Koruyucunun bir tarafı, ışığın jonksiyon üzerinde toplanmasını sağlayacak şekilde bir mercek ile kapatılmıştır.
    Diyodun devreye bağlanması sırasında firmasınca uçlarına konulan işarete dikkat etmek gerekir. Hassas yüzeyi çok küçük olduğundan, 1.-3mA 'den daha fazla ters akıma dayanamaz.

    Aşırı yüklemeyi önlemek için, bir direnç ile koruyucu önlem alınır. Işık şiddeti arttırıldıkça ters yön akımı da artar.




    FOTODİYODUN ÇALIŞMA PRENSİBİ:

    Foto diyot ters polarmalı bağlandığından üzerine ışık gelmediği müddetçe çalışmaz. Bilindiği gibi ters polarma nedeniyle P-N birleşme yüzeyinin iki tarafında "+" ve "-" yükü bulunmayan bir nötr bölge oluşmaktadır.

    Şekil 3.27 'de görüldüğü gibi birleşme yüzeyine ışık gelince, bu ışığın verdiği enerji ile kovalan bağlarını kıran P bölgesi elektronları, gerilim kaynağının pozitif kutbunun çekme etkisi nedeniyle N bölgesine ve oradan da N bölgesi serbest elektronları ile birlikte kaynağa doğru akmaya başlar.

    Diğer taraftan, kaynağın negatif kutbundan kopan elektronlar, diyodun P bölgesine doğru akar.,,




    a) Yapısal gösterimi
    b) Sembolik gösterimi

    2. SİMETRİK FOTODİYOTLAR

    Alternatif akım devrelerinde kullanılmak üzere, Şekil 3.28 'de görüldüğü gibi NPN veya PNP yapılı simetrik fotodiyotlar da üretilmektedir.





    Işığa Duyarlı Diyotların Kullanım Alanları:

    Uzaktan kumanda, alarm sistemi, sayma devreleri, yangın ihbar sistemleri, elektronik hesap makineleri, gibi çeşitli konuları kapsamaktadır.
    Şekil 3.29 'da ışığa duyarlı elemanların, foto elektrik akımının (Iph) ışık şiddetine göre değişimleri verilmiştir.





    AYARLANABİLİR KAPASİTELİ DİYOT (VARAKTÖR-VARİKAP)

    Bir P-N jonksiyon diyoda ters yönde gerilim uygulandığında, temas yüzeyinin iki tarafında bir boşluk (nötr bölge) oluştuğu ve aynen bir kondansatör gibi etki gösterdiği, kondansatörler bölümünde de açıklanmıştı.

    Varaktör diyotta da P ve N bölgeleri Şekil 3.30 'da görüldüğü gibi kondansatörün plakası görevi yapmaktadır.

    C = A/d = *Plaka Yüzeyi / Plakalar Arası Açıklık

    kuralına göre:

    Küçük ters gerilimlerde "d" boşluk bölgesi dar olduğundan varaktör kapasitesi ("C") büyük olur.

    Gerilim arttırıldıkça d boşluk bölgesi genişleyeceğinden, "C" de küçülmektedir.




    Varaktör değişken kondansatör yerine kullanılabilmekte ve onlara göre hem ucuz olmakta, hem de çok daha az yer kaplamaktadır.

    Kaçak akımının çok küçük olması nedeniyle varaktör olarak kullanılmaya en uygun diyotlar silikon diyotlardır.

    Varaktörün Tipik Özellikleri:

     Koaksiyel cam koruyuculu, mikrojonksiyon varaktör 200GHz 'e kadar görev yapabilmektedir.
     Kapasitesi 3-100pF arasında değiştirilebilmektedir.
     0-100V gerilim altında çalışabilmektedir.
     Varaktöre uygulana gerilim 0 ile 100V arasında büyütüldüğünde, kapasitesi 10 misli küçülmektedir.
     Varaktörün eşdeğer devresi Şekil 3.31 'de verilmiştir. Yüksek frekanslarda L selfi birkaç nanohenri (nH), Rs birkaç Ohm olmaktadır.




    Şekil 3.32 'de, VT ters yön gerilimine göre "C" kapasitesinin değişim eğrisi verilmiştir.





    Varaktörün başlıca kullanım alanları:

    Ayarlı devrelerin uzaktan kontrolü, TV ve FM alıcı lokal osilatörlerinde otomatik frekans kontrolü ve benzeri devrelerde kullanılır.

    Telekominikasyonda basit frekans modülatörleri, arama ayar devreleri, frekans çoğaltıcılarda, frekansın 2-3 kat büyütülmesi gibi kullanım alanları vardır.


    DİĞER DİYOTLAR

    MİKRODALGA DİYOTLARI

    Mikrodalga frekansları; uzay haberleşmesi, kıtalar arası televizyon yayını, radar, tıp, endüstri gibi çok geniş kullanım alanları vardır. Giga Hertz (GHz) mertebesindeki frekanslardır.

    Mikro dalga diyotlarının ortak özelliği, çok yüksek frekanslarda dahi, yani devre akımının çok hızlı yön değiştirmesi durumunda da bir yönde küçük direnç gösterecek hıza sahip olmasıdır.

    Mikrodalga bölgelerinde kullanılabilen başlıca diyotlar şunlardır:

     Gunn (Gan) diyotları
     Impatt (Avalanş) diyotları
     Baritt (Schottky)(Şotki) diyotları
     Ani toparlanmalı diyotlar
     P-I-N diyotları

    GUNN DİYOTLARI

    İlk defa 1963'te J.B.Gunn tarafından yapıldığı için bu ad verilmiştir. Gunn diyodu bir osilatör elemanı olarak kullanılmaktadır.

    Yapısı, N tipi Galliyum arsenid (GaAs) veya İndiyum fosfat (InP) 'den yapılacak ince çubukların kısa kısa kesilmesiyle elde edilir.

    Gunn diyoda gerilim uygulandığında, gerilimin belirli bir değerinden sonra diyot belirli bir zaman için akım geçirip belirli bir zamanda kesimde kalmaktadır. Böylece bir osilasyon oluşmaktadır.

    Örnek: 10µm boyundaki bir gunn diyodunun osilasyon periyodu yaklaşık 0,1 nanosaniye tutar. Yani osilasyon frekansı 10GHz 'dir.


    IMPATT (AVALANŞ) DİYOT

    Impatt veya avalanş (çığ) diyotlar Gunn diyotlara göre daha güçlüdürler ve çalışma gerilimi daha büyüktür. Mikrodalga sistemlerinin osilatör ve güç katlarında yararlanılır.

    1958 'de Read (Rid) tarafından geliştirilmiştir.Bu nedenle Read diyodu da denir. Şekil 3.33 'te görüldüğü gibi P+ - N - I - N+ veya N+ - P - I - P+ yapıya sahiptir. Ters polarmalı olarak çalışır.

    Yapımında ana elemanlar olarak Slikon ve Galliyum arsenid (GaAs) kullanılır. Diyot içerisindeki P+ ve N+ tipi kristaller, içerisindeki katkı maddeleri normal haldekinden çok daha fazla olan P,N kristalleridir.

    "I" tabakası ise iyonlaşmanın olmadığı bir bölgedir. Taşıyıcılar buradan sürüklenerek geçer ve etrafına enerji verirler.




    BARITT (SCHOTTKY) DİYOT

    Baritt Diyotlar 'da nokta temaslı diyotlar gibi metal ve yarı iletken kristalinin birleştirilmesi ile elde edilmektedir. Ancak bunlar jonksiyon diyot tipindedir.
    Değme düzeyi (jonksiyon) direnci çok küçük olduğundan doğru yön beslemesinde 0.25V 'ta dahi kolaylıkla ve hızla iletim sağlamaktadır.Ters yöne doğru akan azınlık taşıyıcıları çok az olduğundan ters yön akımı küçüktür. Bu nedenle de gürültü seviyeleri düşük ve verimleri yüksektir.

    Farklı iki ayrı gruptaki elemandan oluşması nedeniyle baritt diyotların dirençleri (lineer) değildir.

    Dirençlerin düzgün olmaması nedeniyle daha çok mikrodalga alıcılarında karıştırıcı olarak kullanılır. Ayrıca, modülatör, demodülatör, detektör olarak ta yararlanılır.


    ANİ TOPARLANMALI DİYOT

    Ani toparlanmalı (Step-Recovery) diyotlar varaktör diyotların daha da geliştirilmişlerdir. Varaktör diyotlar ile frekansların iki ve üç kat büyütülmeleri mümkün olabildiği halde, ani toparlanmalı diyotlar ile 4 ve daha fazla katları elde edilebilmektedir.



    PİN DİYOT

    P-I-N diyotları P+-I-N+ yapıya sahip diyotlardır. P+ ve N+ bölgelerinin katkı maddesi oranları yüksek ve I bölgesi büyük dirençlidir.

    Şekil 3.34 'te P-I-N diyodunun yapısı verilmiştir.

    Alçak frekanslarda diyot bir P-N doğrultucu gibi çalışır. Frekans yükseldikçe I bölgesi de etkinliğini gösterir. Yüksek frekanslarda I bölgesinin doğru yöndeki direnci küçük ters yöndeki direnci ise büyüktür.

    Diyodun direnci uygulama yerine göre iki limit arasında sürekli olarak veya kademeli olarak değiştirilebilmektedir.

    P-I-N diyotlar değişken dirençli eleman olarak, mikrodalga devrelerinde, zayıflatıcı, faz kaydırıcı, modülatör, anahtar, limitör gibi çeşitli amaçlar için kullanılmaktadır.





    BÜYÜK GÜÇLÜ DİYOTLAR

    2W 'ın üzerindeki diyotlar Büyük Güçlü Diyotlar olarak tanımlanır. Bu tür diyotlar, büyük değerli DC akıma ihtiyaç duyulan galvano-plasti, ark kaynakları gibi devrelere ait doğrultucularda kullanılmaktadır.

    Tablo 3.1 'de belirtilmiş olduğu gibi 1500-4000V arası ters gerilime ve 1000A 'e kadar doğru akımına dayanabilen SİLİKON DİYOTLAR üretilebilmektedir.

    Şekil 3.35 'te 200A 'lik bir silikon diyot örneği verilmiştir. Bu tür diyotlar aşırı akım nedeniyle fazla ısındığından Şekilde görüldüğü gibi soğutuculara monte edilirler











+ Yorum Gönder
diyotun yapısı,  diyot yapısı,  diyodun yapısı,  diyodun iç yapısı,  Diyotların yapısı
5 üzerinden | Toplam : 0 kişi