Diyotlar Hakkinda Genel Bilgi

+ Yorum Gönder
Elektronik ve Elektronik Bölümü Bölümünden Diyotlar Hakkinda Genel Bilgi ile ilgili Kısaca Bilgi
  1. 1
    Mattet
    Usta Üye
    Reklam

    Diyotlar Hakkinda Genel Bilgi

    Reklam



    Diyotlar Hakkinda Genel Bilgi

    Forum Alev
    DİYOTLAR HAKKINDA GENEL BİLGİ



    2.1.Giriş


    Diyotlar yarı iletken elektronik devre elemanlarının temel yapı taşıdır. Bütün transistorler, lojik kapılar, entegreler diyotların birleşiminden imal edilmektedir.


    Diyot genel anlamda bir yönde akım geçiren, diğer yönde akım geçirmeyen elektronik devre elemanıdır. Kısacası üzerinden sadece tek yönde akım geçişine izin veren elemandır.



    Diyotlar imal şekline bağlı olarak nokta temaslı diyotlar ve PN yüzey birleşmeli diyotlar olmak üzere iki ana grupta toplanırlar. İlk olarak nokta temaslı diyot üretimi ile yarı iletken diyotlar ve ardından transistörler elektronik alanında kullanılmaya başlanmış ve bu andan itibaren elektronik alanında çok kısa zamanda çok hızlı gelişmeler yaşanmıştır.

    2.2 Diyotların Çalışma Mantığı

    Teknolojinin gelişmesiyle PN yüzey birleşmeli (jonksiyonlu) diyotlar, ardından aynı teknikle transistörler, entegreler, çipler imal edilerek elektronik alanında akıllara durgunluk verecek derecede çok kısa sürede çok hızlı gelişmelerin meydana geldiği görülmüştür. Nokta temaslı diyotlar; düşük akım düşük sıcaklık ve güçlerde çalıştıklarından yerlerini daha iyi özellikleri olan PN yüzey birleşmeli diyotlara bırakmışlardır. Günümüzde nokta temaslı diyotların kullanım alanları çok sınırlıdır.

    Diyot doğru polarize edilirse yani anoduna pozitif(+) katoduna negatif gerilim uygulanırsa iletken olur ve üzerinden, uygulanan gerilim miktarı ve oluşan ısı ile doğru orantılı olarak akım akmaya başlar.

    İmal edilen her diyotun yapısına bağlı olarak uygulanabilecek maksimum doğru polarma gerilimi, çalışma sıcaklık bandı ve üzerinden geçebilecek akım miktarı imal edilence hazırlanan kataloglarda belirtilmiştir. Bu değerler kesinlikle aşılmamalıdır.


    2.3 Diyot Katalog Kavramları

    Is(Sızıntı Akımı): Diyot ters polarize edilirse yani anotuna(-) katotuna(+) gerilim uygulanırsa yalıtkan olur ve üzerinden akım geçişine izin vermez.ancak azınlık akım taşıyıcıları nedeniyle değeri çok küçük (µA kadar) ve ihmal edilebilir bir ters yön akımı akar.Bu akıma sızıntı akımı denir.

    PIV Voltajı: İmal edilen her diyotun yapısına bağlı olarak uygulanabilecek maksimum ters polarma gerilimi, çalışma sıcaklık bandı imal edilence hazırlanan kataloglarda belirtilmiştir. Bu değerler kesinlikle aşılmamalıdır.

    Bu açıklamalardan sonra diyotun tanımını daha açık olarak şu şekilde yapabiliriz: Diyot doğru polarma edildiğinde üzerinden akım geçişine izin veren ters polarma edildiğinde üzerinden akım geçişine izin vermeyen elektronik devre elemanı olarak tanımlayabiliriz.

    Diyotun ters polarma geriliminin artırılmasıyla bir değerden sonra iletime geçtiği noktaya diyotun ters yön devrilme noktası adı verilir. Bazı diyotlar (Zener diyot, foto diyot, varikap diyot ) ters yön devrilme noktasında çalıştırılır.


    3.DİYOT ÇEŞİTLERİ

    3.1 Giriş

    Diyotların kullanıldıkları devrenin özelliklerine göre davranış göstermesi beklenir. Bu nedenle diyotlar yapım tekniğine, yapısındaki malzeme türüne, kullanım alanlarına uygun olarak çeşitli olarak üretilmektedir.


    Diyotlar yapım tekniğine bağlı olarak ;

    1-Nokta temaslı diyotlar
    2-Yüzey birleşmeli diyotlar olmak üzere iki gruba ayrılır.


    Diyotlar yapımında kullanılan malzemeye göre

    1-Germenyum diyotlar,
    2-Silisyum diyotlar olmak üzere iki gruba ayrılır.


    Diyotlar kullanım alanlarına göre;

    1_Kristal diyotlar,
    2_Zener diyotlar,
    3_Tunnel diyotlar,
    4_ LED diyotlar,
    5- Varikap diyotlar,
    6_Foto Diyotlar,
    7_Gunn diyotlar,
    8_İmpatt diyotlar,
    9_Schottky diyotlar,
    10_PIN diyotlar gibi çok çeşitli şekilde isimlendirilirler.


    3.2 KRİSTAL DİYOTLAR

    Kristal diyotları kullanım alanlarına göre;
    1.Doğrultmaç diyotları,
    2.Dedektör diyotları,
    3.Anahtar diyotları olarak gruplayabiliriz.


    Doğrultma diyotları; diyotların tek yönde akım geçirme özelliğinden yararlanılarak DC güç kaynağı devrelerinde AC gerilimi DC gerilime çevirmede kullanılırlar. Çeşitli gerilim ve akımlarda çalışmak üzere çok değişik fiziki görünüşlerde üretilirler. Yapımlarında; yüksek akım ve gerilime dayanıklı olduğu için silisyum malzeme kullanılır.





    Yukarıdaki şekil a da Kristal diyotun genel sembolünü görülmektedir. Bu sembol aynı zamanda doğrultmaç, dedektör ve anahtar diyotları göstermek için de kullanılır. Şekil b kristal diyotun üzerinden tek yönde akım geçişini göstermek üzere kullanılan semboldür. Özellikle AC akım devresinde kullanılmışsa AC akımın sadece yarım alternansında iletken, diğer altenansı da yalıtkan olduğunu anlatır. Fakat pek kullanılan bir gösterim şekli değildir. Genelde şekil a da ki sembolü kullanılır.

    Şekil c de ise diyotların uçları plastik kılıflı türlerde üzerine çizili bir renk halkasıyla, metal kılıflı türlerde üzerine çizilen diyot sembolü ile belirtilir. Renk halkasını yakın olduğu uç katot ucudur, diğeri anottur.

    Güç kaynağı devrelerinde AC gerilimli DC gerilime çevirmek amacıyla genelde iki veya dört diyot kullanılır. Kullanıldıkları yerlerde fazla yer kaplamamaları ve kolay montaj imkanı yaratmak için bu diyotlar tek gövdede üretilirler.



    Yukarıda ki şekillerde ideal diyotun akım gerilim karakteristikleri ve polarma şekilleri görülmektedir. İdeal diyot bir elektrik devresindeki anahtar gibi düşünülebilir. Diyotun doğru polarma edilmesi kapalı anahtarı ters polarma edilmesi açık anahtarı ifade eder.

    Şekil a da görüldüğü gibi diyot doğru polarma edildiğinde iletime geçer ve üzerinden geçen akımı dış devre yükü olarak kullanılan direnç ve kaynak belirler. Eğer dış devre yükü kullanılmazsa diyot üzerinden geçen akımı sınırlayan bir eleman olmadığından iletime geçen diyot tarafından kaynak kısa devre edilmiş olacak ve diyotun üzerinden geçecek çok büyük kaynak akımı diyotu bozacaktır.


    Bu nedenle diyot dahil hiçbir yarı iletken eleman kesinlikle yüksüz çalıştırılmamalıdır. Pratikte kullanılan diyotların doğru ve ters polarmadaki ideal diyottan farklıdır. Diyotun yapıldığı malzemeye çalışma sıcaklığına uygulanan doğru ve ters polarma gerilimlerine bağlı olarak akım gerilim karakteristiğinde farklılıklar oluşur.

    Diyot doğru polarma edildiğinde iletime geçme anı ancak belli bir gerilim değerinden sonra gerçekleşmektedir. Bu gerilim değeri “eşik gerilimi” olarak isimlendirilir.

    Diyot ters polarma edildiğinde diyotun yapıldığı malzemeye çalışma sıcaklık bandına ve uygulanan ters polarma gerilimine bağlı olarak belirli değerlerlerden sonra sızıntı akımı akmaktadır.


    3.3 ZENER DİYOT

    Zener diyot ters polarma altında çalışan ve gerilim regülasyonunda kullanılan diyot çeşididir. Diyotun ters polarma altındaki devrilme noktasından yararlanılarak geliştirilmiş özel diyotlardır. Zener diyotlar doğru polarma yapılırsa bir kristal diyot gibi (Germenyum=0,3V, Silisyum=0,7V) iletime egeçerler.





    3.4 TUNNEL DİYOT

    Tunnel diyot doğru polarma altında çalışan genelde Germenyum malzemeye katkı malzemesi fazla katılarak üretilen özellikle mikro dalga alanında yükselteç ve osilatör devrelerinde kullanılan bir yarı iletken diyot türüdür.





    3.5 LED (LIGHT EMITTING DIODE) DİYOT

    Işık veren diyotlara kısaca ışık veren diyot kelimelerinin İngilizce karşılığının ilk harflerinin birleştirilmesi sonucu LED diyot denir.


    Led diyotlar doğru polarma altında çalışan ve uçlarına uygulanan doğru polarma gerilimi miktarı ile doğru orantılı olarak ışık veren yarı iletken elemanlarıdır.


    Led Diyotun Çalışma Prensibi: Led diyot doğru polarma yapılırsa enerji seviyeleri farklı elektron ve oyuklar birleşebilmek için enerjilerinin bir kısmını vermek zorundadırlar.elektronlar bu enerjilerini ısı ve ışık biçiminde ortama verirler. Eğer diyot şeffaf bir plastik kılıfla kaplanırsa diyot yapısında elektron oyuk birleşimi sırasında harcanan enerji ışık şeklinde ortama yayılır. Bizde böylece ışığı görmüş oluruz.


    Genel olarak kırmızı, sarı,yeşil olmak üzere üç değişik renkte yapılırlar. Çalışma akımları 5mA ve 50mA arasındadır. Çalışma gerilimleri sırası ile kırmızının 1.5V, sarının 1,8V, yeşilin 2,2V civarındadır. Led diyotların verdikleri ışık rengi ve ışığın dalga boyu; yapımlarında kullanılan katkı maddelerinin oranlarına bağlıdır. Katkı maddeleri ve oranları değiştirilerek istenilen renk ve istenilen dalga boyunda ışık veren Led diyot yapılabilir. Gallium Arsenide (GaAs) katkısı ile gerçekleştirilen diyot kırmızı ötesi yani gözle görülmeyen ışık veren diyottur. İnfrared diyot veya kısaca IRED diyot olarak anılır. IRED diyot barkod cihazlarında delikli kart okuyucularda infrared uzaktan kontrol sistemlerinde infrared band ölçmede ve optokuplörlerde kullanılır.

    Katkı maddesi ayarlanarak gerçekleştirilen hızlı GaAs IRED diyotları Mhz lere varan frekans bantlarında fiber optik kablolu optik veri aktarma sistemlerinde kullanılırlar. Özel olarak gerçekleştirilen yüksek performanslı kısa adıyla lazer diyotlar fiber optik kablolarda optik veri aktarımında kullanılır.

    IRED diyotların ışıkları gözle görülmediği için özellikle alarm devrelerinde tercih edilirler. Led diyot deyimigenelde gözle görülebilir dalga boyunda ışık veren diyotlar için kullanılır. Gallium Arsenide Phosphide (GaAsP) ve Gallium Phosphide katkıları değişik oranlarda gerçekleştirilerek kırmızıdan yeşile kadar değişik renklerde görünür.ışık veren Led’ler yapılır.

    Led Diyotların Kullanım Alanları;

    1.Bir elektronik devrede gerilimin varlığını polaritesini ve seviyesini göstermek için kullanılır.
    2.Dijital sistemlerde harf ve rakamları göstermek için kullanılır.

    3.6 VARİKAP DİYOT

    Bir diyotta PN maddelerinin birleşim bölgesinin iki tarafında bir nötr bölge oluşmaktadır. Bu nötr bölgenin diyotun ters polarma edilmesiyle ve ters gerilim miktarı arttıkça daha da genişlediğini biliyoruz. Bu nötr bölge yalıtkan madde gibi davranıp diyot üzerinden akım geçişine izin vermez. Kondansatörün iki iletken levha arasına bir yalıtkan madde konularak yapıldığını biliyoruz.


    O halde diyot bileşimindeki P madde kondansatörün iletken levhalarından birisi, N madde kondansatörün iletken levhalarından diğeri ve nötr bölgede kondansatörün dielektriği kabul edilir.





    3.7 FOTO DİYOT

    Foto diyot ters polarma altında çalışan ters polarma akımı üzerine gelen ışık şiddeti ile doğru orantılı olarak artan bir yarı iletken elemanıdır. Foto diyot elemanı üzerine ışık gelmezse yalıtkandır ve ters polarma akımı akmaz.


    Foto diyot polarize edilmezse bir ışık pili gibi davranır yani üzerine ışık geldiği zaman uçlarında DC gerilim oluşur.





    3.8 GUNN DİYOT

    Gallium Arsenide (GaAs) veya indium Phosphode den (InP) yapıları malzemelerden elde edilir. Çok yüksek frekanslarda çalışan mikro dalga uygulamalarında kullanılan negatif direnç bölgesine sahip bir diyot türüdür.


    3.9 IMPATT DİYOT

    Yapımında silikon ve gallium arsenide (GaAs) kullanılan ters polarmadaçalışan mikro dalga uygulamalarında çok yüksek frekanslarda kullanılan diyot türüdür. Gunn diyoduna göre daha yüksek akım ve gerilim gerilimlerde kullanılırlar.Negatif direnç bölgesine sahiptir.



    3.10 SCHOTTKY(BARİTT) DİYOTU

    Schottky diyot doğru polarma altında
    çalışan gallium arsenide kullanılarak yapılan bir diyot türüdür. Düşük gürültü ve hızlı tepki zamanı gerektiren yüksek frekans uygulamalarında kullanılırlar. Radar sistemleri haberleşme sistemlerinde mikser ve dedektör devrelerinde ADC ve DAC devrelerinde TTL lojik kapı giriş devrelerinde ve devredeki transistör yapım tekniğinde kullanılırlar.

    3.11 PIN DİYOT

    PIN diyotu katkılı P ve N maddeleri arasında ince bir yalıtkan tabaka olan doğru polarmada ayarlı bir direnç ters polarmada ise sabit değerli bir kondansatör gibi çalışan bir diyot türüdür.

    PIN diyotlar AF’lı ses sinyalleri ile doğru polarmaları değiştirilerek HF’lı radyo sinyallerinin modülasyonunda doğru polarma gerilimi değiştirilerek elektronik zayıflatıcı eleman olarak ve uzaktan kontrol devrelerinde kumanda elemanı olarak kullanılırlar.





    4.DİYOT DENEY ÇALIŞMALARI

    4.1 Diyotların sağlamlık kontrolü, diyot uçlarının deneysel yolla bulunması.

    İŞLEM BASAMAKLARI :

    DENEY 1 :KRİSTAL DİYOT

    DENEY ARAÇ-GEREÇLERİ: AVO metre, diyot

    DENEYİN YAPILIŞI :


    Diyotun Sağlamlık Kontrolü ve Uçlarının Tesbit Edilmesi:
    Diyotun sağlam olup olmadığını; diyot uçlarını AVO metrenin diyot kademesinde probları diyot uçlarına bağlayarak ekranda görülen direnç değerine bakılarak anlaşılabilir.Burada bizim yaptığımız AVO metreyi diyot kademesine aldık problardan artı uç olanı diyot üzerinde anot ucuna gelecek şekilde(anot uç=yanında katot işareti olmayan) ve diğer probu katot ucuna bağladık AVO metrenin ekranında 0,602 Ω gibi küçük bir direnç gösterdi. Bu sonuç bizim beklediğimiz ve olması gereken bir sonuçtu. Şimdi bir adım daha kalmıştı o da AVO metre uçlarıyla diyot uçlarını birbirine zıt olarak yani artı uç katota eksi uç anota bağlamak bu işlemi yaptıktan sonra ekranda sonsuz bir direnç gördük bu sonuçla diyotun sağlam olduğu anlaşıldı
    Yukarıdaki işlemleri tamamladığımızda yukarıdaki sonuçlar elde edilmişse ilk bağladığımız konumdaki AVO metrenin uçları aynı zamanda diyotunda uçlarını göstermektedir.Yani doğru polarma ile bağladığımız anota artı katota eksi verdiğimizde diyot küçük direnç göstermişti bu konumda diyot uçları AVO metrenin prob uçları diyot uçlarını gösterir aynı zamanda.

    4.2 Led diyotun uçlarının belirlenmesi, sağlamlık kontrolü

    DENEY 2 : LED DİYOT

    DENEY ARAÇ-GEREÇLERİ: AVO metre, Led diyot

    DENEYİN YAPILIŞI :

    (Led diyotlar hakkında teorik bilgi çalışma prensibi ve şekli diyot çeşitleri ana başlığı atında verilmiştir.)


    Led Diyot Uçlarının Belirlenmesi ve Sağlamlık Kontrolü:

    Led diyotlarda kristal diyotlarda olduğu gibi sağlamlık kontrolü yapılır. Yani led diyot doğru polarma altında çalışır. Diyot doğru polarmalandırılırsa led diyot yanar bozuk değilse eğer.Peki ilk başta led uçlarının hangisinin artı hangisinin eksi olduğunu bilmiyorsak ancak deneme yoluyla uçların hangisi olduğunu tespit edebiliriz. Önce iki prob led uçlarına isteğe bağlı olarak bağlanır led yanmazsa uçlar değiştirilerek bağlanır hagi durumda yanarsa prob uçları aynı zamanda diyot uçlarını temsil eder. Hiçbir durumda led yanmamışsa ve bağlantılarda bir kopukluk yoksa led bozuk anlamına gelir. Yani AVO metrenin problarını led diyotun anotuna artı probu eksi ucuna eksi probu bağladığımızda(Doğru polarmalandırılmış olur) led diyot yanarsa ve ters polarmalandırdığımızda led ışık vermezse led bozuktur. Şekle bakılarak artık led uçlarının ne olduğunu anlayabiliriz diğerine göre daha ince olan uç anot kalın uç ise katot olduğunu anlayabiliriz.


    Sonuç:
    Led diyotların ve diğer bütün yarı iletkenlerin bir devre yükü kullanılmadan direkt olarak gerilim kaynağına bağlanmaması gerktiğini,led diyotun çalışma prensibini, led uçlarının deneysel olarak bulunması ve led diyotun sağlamlık kontrolünün nasıl yapılacağını anladık.

    4.3 Yarım Dalga Doğrultma Devresinden Alınan Çıkışın Osilaskopta Sinyalin Görüntülenmesi Frekans Ve Etkin Gerilimin Ölçülmesi
    DENEY 3 :YARIM DALGA DOĞRULTMA DEVRESİ

    DENEY ARAÇ-GEREÇLERİ:AVO metre, kristal diyot, deney seti, 2,2K direnç,osilaskop

    DENEYİN YAPILIŞI :


    4.3.1 6V AC GERİLİMİN OSİLASKOPTA ÖLÇÜLMESİ





    yukarıdaki şekilde görüldüğü gibi AC 5,97V giriş geriliminin osilaskoptaki sinyali sinüs eğrisidir. Şekilde gibi devreyi oluşturduğumuzda osilaskopta okuduğumuz değerler şunlardır. 1 periyottaki yk=4, dk=8 Time/div=5x10-3 s Volt/div=2V dir bu verilerle frekans ve Vetkin değerlerini hesaplayalım


    Hesaplamada kullanacağımız değişkenler ve anlamları:

    T:Periyot
    f:frekans
    yk:yatay kare sayısı T=yk*Time/div
    dk:dikey(tepeden tepeye) kare sayısı (Vp-p) T=4*5x10-3 T=2x10-2

    Vm=Vp-p*Volt/div f=1/T f=1/(2x10-2)
    Vm=8*2 f=50 Hz
    Vm=16 V

    Ve=(Vm/2)*0,707(sinüs sinyali için sabit değer)
    Ve=(16/2)*0,707
    Ve=5,97V olur.


    Sonuç:

    Devreyi çalıştırdıktan sonra ve AVO metrede okunan değer 5,65V tur. Bu aradaki fark ise yapılan küçük işlem hatalarından(osilaskopta sinyalin dikey kare sayısının işleme net olarak yansıtılamaması gibi)kaynaklanmaktadır.

    4.3.2 Yarım Dalga Doğrultma Devresi Çıkış Sinyali, Frekans Ve Çıkış Gerilimi Ölçülmesi



    Yukarıdaki deney düzeneğini oluşturduktan sonra yapmamız gereken frekans değerini ve Ve değerlerini bulmaktır.Şekilde oluşturup çalıştırdığımızda 1 periyot arasındaki yatay kare sayısı(yk)=4 olarak görülmekte ve bu sırada V/div=2V tur. Yine bu sırada dikey kare sayısı(dk)=3,8 ve Time/div değeri 5x10-3 ms dir. Şimdi bu verilere göre Frekans ve Ve değerlerini bulalım.

    Hesaplamada kullanacağımız değişkenler ve anlamları:
    T:Periyot
    f:frekans
    yk:yatay kare sayısı
    dk:dikey kare sayısı

    T=yk*(Time/div)
    T=4*5x10-3
    T=20x10-3 Ve=Vp*0,318
    T=2x10-2 Vp=dk*(V/div) Vp=3,8*2=7,6Ve=7,6*0,318=2,41Volt
    f=1  f=1/2x10-2  f=50Hz dir.
    T Bizim okuduğumuz değer=2,39 Volt
    Sonuç:

    Deney düzeneğini oluşturup çalıştırdıktan sonra yaptığımız matematiksel hesaplamalara göre AVO metrede okumamız gereken DC gerilim değeri yani Vetkin=2,41 Volt tur bizim okuduğumuz değer ise 2,39 Volttur. Matematiksel hesaplamaya göre çıkacak değere çok yakın bir değer bulduk.Aradaki fark ise yapılan küçük işlem hataları(küsuratların iki basamak değerlendirilmesi gibi..)kaynaklanmaktadır.

    4.4 Led diyotun devreye bağlanması ve üzerinde oluşan akım ve gerilimin ölçülmesi

    DENEY 4 :LED DİYOTUN DEVREYE BAĞLANMASI

    DENEY ARAÇ-GEREÇLERİ:AVO metre, Led diyot, deney seti, 360 Ω direnç

    DENEYİN YAPILIŞI :

    Led diyot, direnç aşağıdaki şekildeki görüldüğü gibi deney setinde bağlantılar yapıldıktan sonra 5V luk DC gerilimin bir kısmı direnç üzerine düşmektedir. Zaten böyle olması gerekmektedir. Çünkü 5V lik gerilimin tatamının led üzerine düşmesi ledin bozulmasına neden olacaktır. Çünkü led ler ortalama 1,5V ile 2,2V arasındadır bu gerilimlerden daha faza gerilim gelmesi led diyotun bozulmasına neden olacaktır. Burada direnç üzerine düşen gerilim





    Deney seti üzerinden aldığımız gerilim DC 5,08V idi, deney düzeneğini deney setinde yukarıdaki şekildeki gibi yaptıktan sonra ölçtüğümüz VR1= 3V, Vdiyot=2,07V toplam olarak yine 5,07 V olduğu görülmüştür.
    Sonuç: Burada devreye direnç bağlamasaydık eğer diyot doğru polarmalandırıldığından ve üzerinden geçen akımı sınırlandıran bir eleman olmadığından sonsuz bir akım geçecek ve bu da diyotun bozulmasına neden olacaktı. Devreye direnci bağlayarak diyot üzerinden geçen akımı sınırlamış olduk.

    5.SONUÇLAR

    1.Dijital elektroniğin tamamı ve analaog elektroniğin büyük bir bölümü, temel yapısını diyotların oluşturduğu elektronik elemanlardan meydana gelmektedir.


    2. Elektronik devreleri analiz edebilmek için diyotun çalışma mantığı, yapısı çok iyi bilinmelidir.




  2. Alev
    Özel Üye

    Diyotlar Hakkinda Genel Bilgi Makalesine henüz yorum yazılmamış. ilk yorumu siz yapın


Sponsor Bağlantılar
+ Yorum Gönder
3v gerilim sabitleyici
5 üzerinden | Toplam : 0 kişi