Diyotlar Hakkında Bilgiler Döküman

[Mesut]

Diyotların iki ucu arasında farklılık vardır. Bu bakımdan elektronik karta yerleştrilirken doğru yönde takılmalıdır. Çünkü elektrik akımı diyotlar içinden akarken sadece bir yönde akacaktır. (aynı lastik içindeki havanın sibop içinden sadece bir yönde akması gibi)



Diyotlar iki bağlantı ucuna sahiptirler, biri anod diğeride katoddur.

Kart genellikle katodun bittiği noktaya (+) işareti ile işaretlenir. Diyotlar bütün şekillere ve ebatlara girebilirler. Onlar genellikle bir tip numara ile işaretlenir. Diyot karakteristiklerinin ayrıntıları tip numaralarına göre kataloglardan bulunarak öğrenilebilir.

Eğer ohm metre ile direnç ölçmeyi biliyorsanız o zaman diyodun sağlamlık tesitini yapabilirsiniz. Bir yönde düşük direnç gösterirken diğer yönde çok yüksek direnç gösterecektir.

Diyotların uygulamada kullanılan zener diyot ve LED diyot gibi değişik çeşitleri vardır.



YARI İLETKEN MADDELER

Yarıiletkenlerin yapımında kullanılan en çok kullanılan maddeler silikon ve germanyumdur. Plajdaki kum bir silikon maddedir ve germanyum ise baca kurumundan temin edilebilir. Bu yüzden bu ham maddeler her yerde görünebilir. Bununla birlikte bu maddeler olağanüstü derecelere kadar saflaştırılmalıdır. Bu maddeler saflaştırıldığı zaman tuz ve şeker gibi kristal bir yapıya sahip olurlar. Bu maddeleri yapan atomlar birbirlerine pencere şeklinde birleşir atomlar içindeki elektronların hareket etmesi önlenir. Bunun anlamı şudur ki saf silicon ve germanyum iyi yalıtkandır.

Saflaştırmadan sonra katkı maddesi eklenir. Bu katkılar kafes içerisine uygundur. Fakat boş olan elektronlarla ilişkiye girerek elektronların hareket etmesini sağlayarak bir elektron akımı meydana gelir. Burada fazla miktarda negatif yüklü elektron bulunduğundan dolayı bu maddelere N tipi yarı iletken adı verilir.

Katkı maddelerinin diğer tipleride silikon ve germanyumu saflaştırmak için eklenebilir. Bu kafes içerisinde elektron eksikliğine yol açar. Bu durumda kafes içerisinde boşluklar meydana gelecektir. Elektronlar bu boşlukların içine atlayabilir ve böylece bir boşluk akışı meydana gelir. Bu durum doktorların bekleme odasındaki sırada oturan hastalara benzetilebilir. Birisi doktorun yanına girdiği zaman sırada bir boşluk doğacaktır. İnsanlar (elektronlar) doktor odasına doğru ilerlerken o boşlukta tam aksi yönde ilerleyecektir.

Yarıiletkenlerin direnci iletkenler ile yalıtkanların arasında bir yerdedir. Bundan dolayı bunlara yarıiletkenler denilmiştir. Yarı iletkenler, diyot , transistör ve entegre gibi yarıiletken devre elemanları içerisinde kullanılır.

P-N JONKSİYONU

P-N jonksiyonu içerisine katkı maddesi eklenmiş tek bir kristalden oluşmaktadır. N kısmında negatif elektronlar fazlayken P kısmında boşluklar fazladır.
BARİER

Jonksiyonda, elektronlar bütün boşlukları, hiçbir serbest boşluk ve elektron kalmayacak şekilde doldururlar. Aslında jonksiyon yalıtılmış bir tabakadır. Akımın P-N jonksiyonu içerisinden akabilmesi için önce bu bariyerin aşılması gerekir.

DOĞRU POLARMALI JONKSİYON

Aynı yükler birbirini iterler farklı yükler birbirini çekerler bu temel kuralı unutmamak gerekir. Bir batarya şekildeki gibi bağlanırsa negatif uç negatif yüklü elektronları jonksiyon bölgesine doğru itekleyecektir. Bu sırada pozitif uçda boşlukları jonksiyona doğru itmektedir. Eğer bataryanın voltajı yeterli olursa barier aşılmış olacaktır ve jonksiyon içerisinden akım geçecektir. Silisyum diyot için diyot üzerindeki gerilim 0.6V , germanyum diyot için diyot üzerindeki gerilim 0.3V tur Silisyum diyot için diyot üzerindeki gerilim 0.6V , germanyum diyot için diyot üzerindeki gerilim 0.3V tur. Bu durumda jonksiyona doğru polarmalı denir. Şekilde görüldüğü gibi diyodun anod tarafı P tipi maddedir, katodu ise N tipi maddedir. Şekildeki direnç ise devreden geçen akımı güvenli bir seviyeye sınırlar.

TERS POLARMALI JONKSİYON

Batarya şekildeki gibi bağlanırsa pozitif uç, negatif yüklü elektronları bariyer den kendisine çekecektir. Negatif uç da bariyerdeki boşlukları kendisine çekecektir. Sonuçta yalıtkan bariyer genişleyecektir ve akım akmayacaktır. Bu durumda jonksiyon ters polarlanmıştır. Eğer ters polarma gerilimi aşırı yüksek olursa o zaman jonksiyon bozulacaktır ve anod dan katoda doğru bir elektron akımı meydana gelecektir. (Normal koşullarda doğru polarmada elektron katoddan anoda doğru akar)

DOĞRU VE TERS POLARMA

Sol tarafdaki şekilde ters polarmalı diyot görülmektedir. Burada katoda pozitif gerilim ve anoda negatif gerilim uygulanmaktadır. (Lamba yoluyla). Bu durumda hiçbir akım akmayacaktır.

Sağ tarafdaki şekilde ise doğru polarmalı bir diyot görülmektedir. Bu durumda diyodun anoduna pozitif gerilim, katoduna negatif gerilim gelmektedir. Bunun sonucunda ise katoddan anoda doğru akımk akacaktır.

BİR DİYOT SORUSU

Yukarıdaki devrelerde hangi lambalar ışık vermektedir. (Bazı lambalar tam ışık vermeyebilir)

DİYOT GERİLİMLERİ

Bir diyodu doğru yönde polarlamak için Anot gerilimi katod geriliminden daha pozitif olmak zorundadır.

· Bir diyodu ters polarlamak için Anod gerilimi katod geriliminden daha az pozitif olmalıdır.

· İletimdeki bir diyot eğer silikon diyot ise üzerine 0.6V, eğer germanyum diyot ise 0.3V gerilim düşecektir.
DİYODUN KARAKTERİSTİK EĞRİSİ

Aşağıdaki devrede diyot üzerine sıfırdan başlayıp bataryanın maksimum değerine kadar doğru polarma uygulayabiliriz. Gerilim değeri ve buna karşılık gelen akım değeri ölçü aletlerinde kaydedilir. Eğer bu değerler şekil üzerinde gösterilmesi gerekirse, şekil (b)’deki 1. bölgede gösterilmiştir. Dikkat edilirse voltaj değeri artmasına karşılık akım değeri, voltaj değeri belli bir değere gelene kadar 0 değerindedir. Gerilimin bu değerinden sonra akım değeri hızlı bir şekilde artmaya başlayacaktır. Bu gerilim değeri silisyum diyot için 0.6 V germanyum diyot için 0.3V değerindedir.

Eğer bataryanın uçları ters çevrilirse tekrar akıma karşılık gerilim grafiği çizilir ve şekil (b)’de 3. bölgedeki eğri çizilir. Bu durumda ters polarmadaki gerilim arttırılır ve gerilimin belli bir değerine kadar akım değerinde hiçbir değişiklik olmaz. Ters polarma gerilimin belli bir değerinde (zener bölgesi) akım değeri ters yönde aniden yüksek bir değere ulaşır. Bu değer diyodun bozulma değeri veya zener bölgesidir. Diyodun bu özelliğinden dolayı diyotların bir çeşidi olan zener diyotlar yapılmıştır.

DİYOT BAĞLANTISI

Diyotlarda genellikle katod ucu yukarıda olduğu gibi bazı işaretlerle işaretlenir.
YARIM DALGA DOĞRULTUCU

Yukarıdaki şekilde A noktasındaki voltaj B noktasındaki voltajın tersidir. A noktasındaki gerilim pozitif yönde artarken B noktasındaki gerilim ise negatif yönde artacaktır. Sol tarafta gösterilen ilk yarım saykıl bayunca A noktası pozitif, B noktası ise negatifdir. Doğru polarma alan diyot iletime geçer ve diyot üzerinden ve yük üzerinden bir akım akmaya başlar böylece transformatör üzerindeki gerilim yük üzerine transfer edilmiş olur. Çünkü yük içinden geçen akım ve üzerindeki gerilim transformatör üzerindeki gerilimle aynı orandadır. Bu durumda yük üzerindeki gerilim sağ tarafda gösterilen şekil gibi olacaktır.

İkinci yarım saykıl boyunca A ve Anod negatifdir, B ve Katod pozitifdir. Yani diyot ters polarma altındadır ve diyot içinden hiçbir akım akmamaktadır. Bu durum sağ tarafdaki şekil yatay bir çizgi ile ifade edilmiştir.

Diyot sadece tek saykılda iletime geçmektedir. Her saykılın yüzde 50’sinde bir çıkış sinyali vardır. Diyot sadece tek saykılda iletime geçtiği için bu devreye yarım dalga doğrultucu adını veriyoruz. Doğrultulmuş gerilim DC dir. (her zaman pozitihf değerdedir.) Bununla birlikte bu gerilim düz bir DC gerilim değilşdir. Fakat nabazanlı DC gerilimdir. Bu nabazanlı gerilimin kullanılmadan önce düzgünleştirilmesi gerekir. Eğer diyot ters çevrilirse bu durumda çıkış voltajı negatif olur.

 

[Mesut]

FİLTRE KONDANSATÖRÜ

Yarım dalga doğrultucudan elde edilen nabazanlı doğru akımın kullanılması için düzgünleştirilmesi gerekmektedir. Bu düzgünleştirme işlemi bir filtre kondansatörü kullanmak suretiyle sağlanır. Filtre kondansatörü sinyallerle şarj olur. Kondansatör gerilim darbelerini depo eder ve yük, depo edilmiş bu sinyalleri sanki bir düzgün batarya alıyormuş gibi kullanır.

Yukarıdaki ilk dalga şekline baktığımızda, kırmızı çizgiyle çizilen kısım kondansatör üzerindeki gerilimi göstermektedir. İlk sinyal kondansatör üzerine uygulandığında kondansatör bu sinyalin tepe değerine şarj olur. Sinyal tepe değerinden aşağı doğru düşmeye başladığından itibaren kondansatör deşarj olmaya başlar. Bu durumda yük kondansatörden enerji alır. Bununla birlikte bir sonraki sinyal, kondansatörün deşarj seviyesine gelmeden kondansatör düzgün bir şekilde düşer. Bir sonraki sinyal aynı seviye ye geldiğinde kondansatör tekrar bu sinyalin tepe değerine yeniden şarj olmaya başlar. İkinci dalga şeklinde bir DC sinyali 50Hz’lik frekansa sahip ripıl sinyaliyle birlikte görebiliriz.

Alçak frekanslarda kondansatörler genellikle elktrolitik tipdedir. Fakat yüksek frekanslarda daha düşük değerlikli kondansatörler gereklidir.

TAM DALGA DOĞRULTUCU

Yukarıdaki şekilde sol tarafdaki dalga şekli giriş sinyalidir. (Şebeke frekansı 50 Hz) A ve B noktasındaki gerilimler birbirlerine ters yönde değişim göstermektedir. A noktasındaki gerilim pozitif yönde artarken B noktasındaki gerilim negatif yönde artmaktadır.

İlk yarım saykıl boyunca A noktası pozitif ve B noktası negatifdir. D1 ve D2 diyotlarının anodları pozitif gerilim aldığı için her iki diyotda doğru polarma altında olduğu için iletimdedir. Akım bu diyotlar üzerinden, transformatör sarımından ve yük üzerinden ikinci şekilde görüldüğü gibi devresini tamamlar. Yük üzerinden geçen akım yük üzerinde, sağ tarafdaki şekilde görüldüğü gibi bir gerilim meydana getirir.

İkinci saykıl boyunca a noktası negatif ve B noktası pozitifdir. D3 ve D4 diyotları anodlarına katodlarına göre daha pozitif bir gerilim aldıkları için her ikiside doğru polarma altındadır. En altdaki şekilde görüldüğü gibi yine aynı yönde transformatör, diyotlar ve yük üzerinden devresini tamamlayacaktır.

Bu devrede doğrultulmak üzere her iki sinyalde kullanıldığı için bu devreye TAM-DALGA doğrultucu denir. Çıkış sinyalinde giriş sinyalinin her yarım saykılı için iki sinyal olduğu için çıkış sinyalinin frekans değeri giriş sinyalinin frekans değerinin iki katıdır. Eğer giriş sinyalinin frekans değeri 50Hz ise çıkış sinyalinin frekans değeri 100Hz dir. Çıkış daki nabazanlı DC akım bir filtre kondansatörü ile düzgünleştirilir. Frekans değeri yarım dalgaya göre iki kat daha fazla olduğu için yarım dalga doğrultucuya nazaran daha kolay ve daha düzgün doğrultulur.

GERİLİM İKİLEYİCİ

A noktasındaki potansiyel ile B noktasındaki potansiyel birbirinin zıttıdır. A noktasındaki sinyal pozitif yönde artarken B noktasındaki sinyal negatif yönde artmaktadır. Bu durum sürekli bu şekilde devam eder.

A noktasındaki gerilim pozitif olduğunda, D1 diyodu doğru polarma alır ve C1 kondansatörü şekil-2 de görüldüğü gibi A noktasındaki sinyalin tepe değerine şarj olur. Bu sırada D2 diyodu ters polarma aldığı için yalıtımdadır.

A noktasındaki gerilim negatife gittiğinde D1 diyodu ters polarma alır ve iletime geçmez. Bu durumda D2 diyodu doğru polarma alır ve şekil-3 de gösterildiği gibi C2 kondansatörünü B noktasındaki sinyalin tepe değerine şarj eder.

Şimdi bu durumda tepe değerlerine şarj olmuş her iki kondansatör birbirine seri bağlanmış konumdadır. Bunun sonucunda yük üzerindeki gerilim 2xVmax değerine eşit olacaktır. Yani giriş sinyali ikiye katlanmıştır.

KIRPICILAR VE LİMİTLEYİCİLER

Kırpıcı bir sinyalin pozitif veya negatif tepelerini kırpar. Silisyum diyot anoduna, katoduna göre yaklaşık 0.6V’luk bir gerilim uygulanmadığı sürece iletime geçmez. Bu devre, 0.6V değerleri için diyot yüksek direnç göstermesi, 0.6V’dan yüksek durumlarda düşük direnç değeri göstermesi açısından.bir gerilim bölücü devreye benzer .

Şekil-1’de kırpıcı içindeki dalga şeklini göstermektedir. Şekil-2’de pozitif kırpıcının çıkış dalga şekli görünmektedir. Şekil-3’de ise negatif kırpıcının çıkışının dalga şekli gösterilmektedir. Şekil-4’de de her iki tepe sinyali kırpılır. Bu devre çıkış sinyal değeri 1.2V değerini aşamayan bir limitleyici .olarak bilinir.

YÖNELTİCİ DİYOT

Eğer AC güç kaynağının değeri düşerse veya bozulursa bu durumda cihaz otomatikmen yedek batarya tarafından beslenir. AC kaynak mevcutken D1 diyodunun anoduna 15V gelir ve diyod doğru yönde polarmalandırılır. Diyod üzerine 0.6V düşeceği için diyodun katodunda 14.4V vardır. Bu gerilim cihazı besler. Bu sırada D2 diyodunun anoduna, katoduna göre daha az bir gerilim geldiği için ters polarmalandırılmıştır ve yalıtımdadır. Dolayısıyla batarya yalıtılmıştır.

Eğer güç kaynağı kesilirse 15V’luk gerilim kaybolur ve D2 diyodu doğru yönde polarmalandırılır ve cihazı beslemek üzere iletime geçer.

Diyotlar gerilimleri yönlendirir.

KAPI DİYODU

Elektronik bir kapı bir sinyalin bir kısmına açıktır diğer kalan kısmına kapalıdır. Bu koyuınların, gerçek bir kapı kullanarak keçilerin arasından ayrılmasına benzer. Devrede diyotların katodları anoduna göre daha pozitif olduğu için diyotlar ters polarma altındadır ve yalıtımdadırlar. Bu durumda devrenin çıkışı, girişinden yalıtılmış durumdadır.

Negatif kapı sinyali geldiği zaman katodlar anodlaraa göre daha negatif olacaktır ve diyotlar doğru yönde polarma alacaktır ve iletime geçecektir. Çıkış direk olarak girişe bağlı olduğu için kapı sinyali boyunca giriş sinyali çıkışda görülecektir. Şekilde giriş sinyalinin en küçük dalga şekli çıkışda görülmektedir.

LED’IN KULLANILMASI

LED (Light emitting diode) gösterge olarak yaygınca kullanılır. Led üzerinde bir güç varsa ışık vermek suretiyle bunu dışarıya yansıtır. LED’ler şekilde görüldüğü gibi anoduna pozitif katoduna negatif gelecek şekilde bir DC kaynaktan beslenmesi gerekmektedir.

Devredeki seri direncin değerini hesaplayabilmek için Led’in doğru polarma altında üzerine düşen gerilim değerini ve içinden geçen akım değerini bilmemiz gerekmektedir. Bu gerekli bilgiyi bulmak için katalog ve data booklara bakmak gerekmektedir. Bizim örneğimizde bu değerler 2Volt ve 20mA dir.

LED üzerine 2 volt gerilim düştüğü için ve batarya gerilimide 12V olduğu için direnç üzerine düşecek gerilim değeri 12-2=10V’dur. Diyot dirençle birlikte seri bağlandığı için her ikisinin üzerinden de 20mA akım geçer. Şimdi direnç üzerindeki gerilimi ve içinden geçen akım değerini biliyoruz. Ohm kanunundan direnç değerini hesaplayabiliriz.

Direnç = Gerilimin akıma bölünmesi = 10/0.02 =500 W

500W değeri standart değer olmadığı için 470W’luk veya 560W’luk direnç değerlerinden birini kullanabiliriz.

7 SEGMENTLİ DISPLAY

7 segmentli display çoğu ölçüm cihazlarında sayısay gösterge olarak kullanılır. Bu display, ayrı ayrı beslenebilen led diyodların bir araya toplanmasından oluşur. Bunlar çoğunlukla kırmızı ışık yayarlar. Ve şekilde görüldüğü gibi numaralandırılır.

8 rakamaını yazmak için bütün ledlerin beslenmesi gerekir. 3 rakamını yazmak için a,b,c,d, g ledlerinin beslenmesi gerekmektedir. 0 ile 9 arasındaki bütün numaralar gösterilebilir. Sağ tarafda bulunan d.p (decimal point) ondalık noktayı göstermektedir.

Şekilde gösterilen display ortak anodludur. Çünkü bütün anodlar birlikte beslemenin pozitif ucuna bağlıdır. Bu durumda katodlar ayrı ayrı şase potansiyeline bağlanır. Her bir led diyoda, akım sınırlaması yapması için seri direnç bağlanması gerekmektedir. Önceleri kol saatlerinde bu tip displayler kullanılmakta idi. Ancak displayler o kadar fazla akım çekiyordu ki bunun için displayler normalde kapalı idi ve zamanı öğrenmek için butona basmak zorunda kalıyordunuz.

Bütün katodların ortak bağlandığı ortak katodlu displaylerde ayrıca kullanılmaktadır. Likid kristal displaylerde aynı işlevi yerine getirir. Ancak bunlar displaylere göre daha az güç harcarlar. Ayrıca harfleri gösteren alfanümerik displaylerde kullanılmaktadır.

ZENER DİYOT

Zener diyotlar ters polarma altında çalışırlar (diyodun katoduna pozitif gerilim uygulanır). Ters polarma gerilimi, diyodun katalog değerleri arasında bulunan ters bozulma gerilimidir.

İki temel uygulaması vardır.

1. Üzerindeki gerilim, başka bir gerilim ile kıyaslanacak ise referans kaynağı olarak kullanılır.

2. Güç kaynaklarında voltaj regülatörü olarak kullanılır. Burada yük üzerine düşen değişken gerilim sabitleştirilir.

Voltaj regülatörü olarak kullanıldığı zaman eğer yük üzerindeki gerilim artmaya başlarsa zener diyot üzerinden büyük bir akım geçmeye başlayacaktır. Zener diyota seri bağlı direnç içinden geçen akım artacağından üzerine düşen gerilimde artar. Dolayısıyla yük üzerine düşmesi gereken voltaj düşer. Geri kalan kısım zener diyota seri direnç üzerinde düşecektir. Aynı şekilde yük üzerindeki voltaj düşmeye başladı andan itibaren zener üzerinden akan akım ve seri direnç üzerindeki gerilimde düşüşe geçecektir. Sonuçta yük üzerinde yine sabit bir gerilim düşümü yine sağlanacaktır.

VARİKAP DİYOT

Jonksiyon diyot ters yönde polarmaladırıldığı zaman, yalıtılmış barier daha da genişleyecektir. Daha yüksek ters polarma gerilimi barier bölgesinin daha fazla genişlemesine yol açacaktır. Barier dielektrik bir bölge oluşturur. Katod ve anod kondansatörün her iki plakası gibi düşünülebilir. Burasını bir kondansatör gibi düşünürsek üzerine uygulanan gerilim ile kondansatörün kapasitesi sürekli değişmektedir.

Şekilde ki devrede diyot ile bobin bir rezonans devresi kurmuştur. Diyodun kapasite değeri yani rezonans frekansı, varikap üzerine düşen gerilimi kontrol eden potansiyometre ile değiştirilir. Devredeki C kondansatörü potansiyometre üzerindeki voltajın bobin üzerinden kısa devre olmasını önleyecektir.

DİYOTLU KORUMA DEVRELERİ

Şekil A:

Bu devre bir transistör tarafından anahtarlanan bir role bobininden oluşmaktadır. Role anahtarı açıldığında role bobini üzerinde büyük bir ters EMK meydana gelir. Bu zıt EMK transistöre zarar verecek kadar birkaç bin voltluk değerlere ulaşabilir. Devredeki diyot normalde ters polarma altındadır. Zıt EMK ile birlikte doğru polarmaya geçecektir ve iletime geçecektir. İletime geçen diyot direnci düşeceğinden dolayı zıt EMK kısa devre olacaktır ve transistör korunmuş olacaktır.

Şekil B:

Bu devre karşısında iki adet germanyum diyodun bağlandığı bir hareketli ölçü aletinden meydana gelmiştir. Göstergenin tam skala sapması yapması için sadece 100mV yeterlidir. Eğer bu gerilim 0.3V değerine ulaşırsa diyotlardan biri iletime geçecektir. Böylelikle ölçü alte korunmuş olacaktır.

 

[Mesut]

Diyot, yalnızca bir yönde akım geçiren devre elemanıdır. Bir yöndeki dirençleri ihmal edilebilecek kadar küçük, öbür yöndeki dirençleri ise çok büyük olan elemanlardır.

Direncin küçük olduğu yöne "doğru yön" veya "iletim yönü", büyük olduğu yöne "ters yön" veya "tıkama yönü" denir. Diyot sembolü, aşağıda görüldüğü gibi, akım geçiş yönünü gösteren bir ok şeklindedir.

Ayrıca, diyodun uçları pozitif (+) ve negatif (-) işaretleri ile de belirlenir. "+" uca anot, "-" uca katot denir. Diyodun anoduna, gerilim kaynağının pozitif (+) kutbu, katoduna kaynağın negatif (-) kutbu gelecek şekilde gerilim uygulandığında diyot iletime geçer.

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

Çeşitleri
Kristal diyot
Zener diyot
Tünel diyot
Işık Yayan Diyot LED
Foto diyot
Ayarlanabilir Kapasiteli Diyot (Varaktör Varikap)
Mikrodalga diyot
Gunn diyot
IMPATT diyot (Avalanş)
Baritt (Schottky) Diyot
Ani Toparlanmalı Diyot
Pin Diyot
Diyotlar başlıca üç ana gruba ayrılır:

Lamba diyotlar
Metal diyotlar
Yarı iletken diyotlar
Lamba Diyotlar
Lamba diyotlar en yaygın biçimde redresör ve detektör olarak kullanılmıştır. Sıcak katotlu lamba, civa buharlı ve tungar lambalar bu gruptandır. 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

Metal Diyotlar
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

Yarı İletken Diyotlar
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. tipik bir örnek olarak kuvvetli akımda kullanılan bir silikon diyot verilmiştir.Yarı iletken diyotlar, tıpkı öbür diyotlar gibi elektronik malzemelerdir.

Yapıları
Kristal Diyot
Nokta temaslı diyot elektronik alanında ilk kullanılan diyottur. 1900-1940 tarihleri arasında özellikle radyo alanında kullanılan galenli ve pritli detektörler kristal diyotların ilk örnekleridir.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.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.

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 diyot
Üzerinden geçen voltajın sabitlenmesine yarayan bir diottur. Mesela 5,6V değerinde bir zenere 10V girerse çıkışta 5,6V oluşur. Fazla voltajı geçirmez...

Tek bir Zener diyotlu ile yapılan regülatörler fazla güç istemeyen devrelerde rahatlıkla kullanılabilir. Eğer devremiz fazla güç istiyorsa o zaman zener başına tek başına kullanılmaz. Bir regülatör devresinin referansı olarak kullanılır.

Şimdi basit bir Zener regülatör devresini inceleyelim.

Vi kaynak gerilimi Vz zener geriliminden büyük olmalıdır. Vi değeri yaklaşık olarak Vz değerinden 1,2 yada 1,4 katı büyük olması yeterlidir. Zener üzerinden geçen Iz akım küçük zenerler için 10-20mA civarındadır. Daha doğru bir değer bulmak için mutlaka kataloga bakmak gereklidir. Burada zener üzerindeki voltaj ya zener üzerinden doğrudan okunur yada katalogdan bakılır. Örneğin BZX79C9V1 9,1V luk zener diyot olup doğrudan diyot üzerinden okunabilir. 1N960 diyoduda 9,1 voltluk zener diyot olup, zener voltaj değeri katalogtan bakılarak anlaşılır.

Yukarıdaki devremizde bilinmesi gereken nokta Rs direncinin nasıl bulunduğudur. Rs=(Vz-Vi)/Iz formülü ile bulabiliriz. Iz değeri küçük zener diyotlar da 10-20mA olarak alınabilir. Yukarıdaki devre çıkışında sabit bir voltaj elde edilecektir. Böyle bir devre bir regülatör devresi için referans voltajı olarak kullanılabilir. Şimdi yukarıdaki devreyi doğrudan bir elektronik devrenin regüle besleme kaynağı olarak kullanalım. Yani devreden biraz akım çekelim. O zaman yukarıdaki devremiz aşağıdaki şekle dönüşecektir.

Bu durumda zener üzerinden geçen akım sabit kalmakla birlikte Rs direnci üzerinden birde yük akımı geçmektedir.

O zaman
IRS=Iz+IL, IRS=10 + 90, IRS=100mA olur.
Vz=9,1V yaklaşık 9V kabul edelim.
Rs=(Vi-Vz)/Iz+IL; Rs=(12-9)/10+90 Rs=30 ohm bulunur.

Rs direncinin gücüde bulunmalıdır.
PRs=IRS2 x RS
PRs=0,12 x 30
PRs=0,3W dan büyük olmalıdır.
Burada seçilecek direnç 27 yada 33 ohm, 0,5W dir.

Bu örnekte dikkat edilecek konu, yük direncinin devreye sürekli olarak mutlaka bağlı kalması yada bir başka deyişle yük akımının mutlaka çekiliyor olmasıdır. Eğer yük direnci devreden çıkarılacak olursa, zener üzerinden geçen akım

Iz=(12-9)/30,
Iz=0,1A akım olur.

Eğer buradaki zener bu akıma dayanacak güçte değilse bozulacaktır. Bu nedenle devredeki zener bütün akımda üzerinden geçirebilecek güçte olmalıdır. Fakat bu bazen mümkün olmayabilir. Yada yük sürekli olarak devreye bağlı olarak kalmalıdır.

Tünel Diyot
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.

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.

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:

Çok yüksek frekansta çalışabilir.
Güç sarfiyatı çok düşüktür. 1mW 'ı geçmemektedir.
Tünel Diyodun dezavantajları:

Stabil değildir. Negatif dirençli olması nedeniyle kontrolü zordur.
Arzu edilmeyen işaretlere de kaynaklık yapmaktadır.
Tünel Diyodun kullanım alanları
Yükselteç Olarak: Tünel diyot, negatif direnci nedeniyle, uygun bir bağlantı devresinde kaynaktan çekilen akımı arttırmakta, dolayısıyla bu akımın harcandığı devredeki gücün yükselmesini sağlamaktadır.

Osilatör Olarak: 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.

Anahtar Olarak: Tünel diyodun önemli fonksiyonlarından biri de elektronik beyinlerde multivibratörlerde, gecikmeli osilatörlerde, flip-flop devrelerinde ve benzeri elektronik sistemlerde anahtar görevi görmesidir.

Işık Yayan Diyot (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 (Light Emitting Diode; Işık yayan diyot) veya SSL (Sloid State Lamps; Katkı hal lambası) denir.

Özellikleri

Çalışma gerilimi 1.5-2.5V arasındadır. (Kataloğunda belirtilmiştir.)
Çalışma akımı 10-50mA arasındadır. (Kataloğunda belirtilmiştir.)
Uzun ömürlüdür. (ortalama 105 saat)
Darbeye ve titreşime karşı dayanıklıdır.
Kullanılacağı yere göre çubuk şeklinde veya dairesel yapılabilir.
Çalışma zamanı çok kısadır. (nanosaniye)
Diğer diyotlara göre doğru yöndeki direnci çok daha küçüktür.
Işık yayan diyotların gövdeleri tamamen plastikten yapıldığı gibi, ışık çıkan kısmı optik mercek, diğer kısımları metal olarak ta yapılır.
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)
Diyot kristali, iki parçalı yapıldığında uygulanacak gerilimin büyüklüğüne göre kırmızı, yeşil veya sarı renklerden birini vermektedir.

Işık yayan diyot ısındıkça, ışık yayma özelliği azalmaktadır. Bu hal 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 gösterilmiş olduğu gibi devresine seri olarak bir R direnci konur. Bu direncin büyüklüğü LED 'in dayanma gerilimi ile besleme kaynağı gerilimine göre hesaplanır.

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.

Foto Diyot
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
Germanyum FotoDiyot
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 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

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.

Simetrik FotoDiyotlar
Alternatif akım devrelerinde kullanılmak üzere 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.

Ayarlanabilir Kapasiteli Diyot (Varaktör - Varikap)
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 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.
Yüksek frekanslarda L selfi birkaç nanohenri (nH), Rs birkaç Ohm olmaktadır.

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.

Diğer Diyotlar
Mikrodalga Diyotları
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 Diyotları
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 (Avalans) Diyot
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. 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

Baritt (Schottky) Diyot
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.

Ani Toplamalı Diyot
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.

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

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 Diyotlar
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

 

[Mesut]

Diyot:

Diyot tek yöne elektrik akımını ileten bir devre elemanıdır. Diyotun P kutbuna "Anot", N kutbuna da "Katot" adı verilir. Genellikle AC akımı DC akıma dönüştürmek için Doğrultmaç devrelerinde kullanılır. Diyot N tipi madde ile P tipi maddenin birleşiminden oluşur. Bu maddeler ilk birleştirildiğinde P tipi maddedeki oyuklarla N tipi maddedeki elektronlar iki maddenin birleşim noktasında buluşarak birbirlerini nötrlerler ve burada "Nötr" bir bölge oluşturular. Yandaki şekilde Nötr bölgeyi görebilirsiniz. Bu nötr bölge, kalan diğer elektron ve oyukların birleşmesine engel olur. Yandaki şekilde diyotun sembolünü görebilirsiniz. Şimdide diyotun doğru ve ters polarmalara karşı tepkilerini inceleyelim.

Doğru Polarma:

Anot ucuna güç kaynağının pozitif (+) kutbu katot ucunada güç kaynağının negatif (-) kutbu bağlandığında P tipi maddedeki oyuklar güç kaynağının pozitif (+) kutbu tarafından, N tipi maddedeki elektronlar da güç kaynağının negatif (-) kutbu tarafından itilirler. Bu sayede aradaki nötr bölge yıkılmış olur ve kaynağın negatif (-) kutbunda pozitif (+) kutbuna doğru bir elektron akışı başlar. Yani diyot iletime geçmiştir. Fakat diyot nötr bölümü aşmak için diyot üzerinde 0.6 Voltluk bir gerilim düşümü meydana gelir. Bu gerilim düşümü Silisyumlu diyotlarda 0.6 Volt, Germanyum diyotlarda ise 0.2 Volttur. Bu gerilime diyotun "Eşik Gerilimi" adı verilir. Birde diyot üzerinde fazla akım geçirildiğinde diyot zarar görüp bozulabilir. Diyot üzerinden geçen akımın düşürülmesi için devreye birdr seri direnç bağlanmıştır. İdeal diyotta bu gerilim düşümü ve sızıntı akımı yoktur.


Ters Polarma:

Diyotun katot ucuna güğ kaynağının pozitif (+) kutbu, anot ucuna da güç kaynağının negatif (-) kutbu bağlandığında ise N tipi maddedeki elektronlar güç kaynağının negatif (-) kutbu tarafından, P tipi maddedeki oyuklarda güç kaynağının pozitif (+) kutbu tarafında çekilirler. Bu durumda ortadaki nötr bölge genişler, yani diyot yalıtıma geçmiş olur. Fakat Azınlık Taşıyıcılar bölümündede anlattığımız gibi diyota ters gerilim uydulandığında diyot yalıtımda iken çok küçük derecede bir akım geçer. Bunada "Sızıntı Akımı" adı verilir. Bu istenmeyen bir durumdur.


2 - Zener Diyot:

Zener diyotlar normal diyotların delinme gerilimi noktansından faydalanılarak yapılmıştır. Zener diyot doğru polarmada normal diyot gibi çalışır. Ters polarmada ise zener diyota uygulanan gerilim "Zener Voltajı" 'nın altında ise zener yalıtıma geçer. Fakat bu voltajın üzerine çıkıldığında zener diyotun üzerine düşen gerilim zener voltajında sabit kalır. Üzerinden geçen akım değişken olabilir. Zenerden arta kalan gerilim ise zenere seri bağlı olan direncin üzerine düşer. Üretici firmalar 2 volttan 200 volt değerine kadar zener diyot üretirler. Zener diyotlar voltajı belli bir değerde sabit tutmak için yani regüle devrelerinde kullanılır. Yan tarafta zener diyotun simgesi, dış görünüşü ve ters polarmaya karşı tepkisi görülmektedir.

3 - Tunel Diyot:

Saf silisyum ve Germanyum maddelerine dafazla katkı maddesi katılarak Tunel diyotlar imal edilmektedir. Tunel diyotlar ters polarma altında çalışırlar. Üzerine uygulanan gerilim belli bir seviyeye ulaşana kadar akım seviyesi artarak ilerler. Gerilim belli bir seviyeye ulaştıktan sonrada üzerinden geçen akımda düşüş görülür. Tunel diyotlar bu düşüş gösterdiği bölge içinde kullanılırlar. Tunel diyotlar yüksek frekanslı devrelerde ve osilatörlerde kullanılır. Yan tarafta tunel diyotun sembolü ve dış görünüşü görülmektedir.

4 - Varikap Diyot:

Bu devre elemanını size anlatabilmem için ilk önce ön bilgi olarak size kondansatörden bahsetmem gerekecek. Kondansatörün mantığı, iki iletken arasında bir yalıtkan olmasıdır. Ve bu kondansatördeki iletkenlerin arasındaki uzaklık artırılarak ve azaltılarak kapasitesi değiştirilen kondasatörler mevcuttur. Fakat bunların bir dezanatajı var ki bu da çok maliyetli olması, çok yer kaplaması ve elle kumanda edilmek zorunda olması. Bu kondansatör türüne "Variable Kondansatör" diyoruz. Şimdi varible kondansatörlere her konuda üstün gelen bir rakip olan "Varikap Diyotu" anlatacağım. Varikap diyot, uclarına verilen gerilime oranla kapasite değiştiren bir ayarlı kondansatördür ve ters polarma altında çalışır. Boyut ve maliyet olarak variable kondansatörlerden çok çok kullanışlıdır. Diyot konusunda gördüğünüz gibi diyot da kondansatör gibi iki yarı iletken maddenin arasında nötr bölge yani yalıtkandan oluşur.Yan tarafta görüldüğü gibi üzerine uygulanan ters polarma gerilimi arttığı taktirde aradaki nötr bölge genişliler. Bu da iki yarı iletkenin aralarındaki mesafeyi arttırır. Böylece diyotun kapasitesi düşer. Gerilim azaltıldığında ise tam tersi olarak nötr bölge daralır ve kapasite artar. Bu eleman televizyon ve radyoların otomatik aramalarında kullanılır.

5 - Şotki (Schottky) Diyot:

Normal diyotlar çok yüksek frekanslarda üzerine uygulanan gerilimin yön değiştirmesine karşılık veremezler. Yani iletken durumdan yalıtkan duruma veya yalıtkan durumdan iletken duruma geçemezler. Bu hızlı değişimlere cevap verebilmesi için şotki diyotlar imal edilmiştir. Şotki diyotlar normal diyotun n ve p maddelerinin birleşim yezeyinin platinle kaplanmasından meydana gelmiştir. Birleşim yüzeyi platinle kaplanarak ortadaki nötr bölge inceltilmiş ve akımın nötr bölgeyi aşması kolaylaştrılmıştır.
6 - Led Diyot:

Led ışık yayan bir diyot türüdür. Lede doğru polarma uygulandığında p maddesindeki oyuklarla n maddesindeki elektronlar birleşim yüzeyinde nötrleşirler. Bu birleşme anında ortaya çıkan enerji ışık enerjisidir. Bu ışığın gözle görülebilmesi için ise p ve n maddelerinin birleşim yüzeyine "Galyum Arsenid" maddesi katılmıştır. Ledlerin, yeşil, kırmızı, sarı ve mavi olmak üzere 4 çeşit renk seçeneği vardır.
7 - İnfraruj Led:

İnfraruj led, normal ledin birleşim yüzeyine galyum arsenid maddesi katılmamış halidir. Yani görünmez (mor ötesi) ışıktır. infraruj ledler televizyon veya müzik setlerinin kumandalarında, kumandanın göndediği frekansı televizyon veya müzik setine iletmek için kullanılır. Televizyon veya müzik setinde ise bu frekansı alan devre elemanına "Foto Diyot" denir. İnfraruj led ile normal ledin sembolleri aynıdır.

8 - Foto Diyot:

Foto diyotlar ters polarma altında kullanılırlar. Doğru polarmada normal diyotlar gibi iletken, ters polarmada ise n ve p maddelerinin birleşim yüzeyine ışık düşene kadar yalıtkandır. Birleşim yüzeyine ışık düştüğünde ise birleşim yüzeyindeki elektron ve oyuklar açığa çıkar ve bu şekilde foto diyot üzerinden akım geçmeye başlar. Bu akımın boyutu yaklaşık 20 mikroamper civarındadır. Foto diyot televizyon veya müzik setlerinin kumanda alıcılarında kullanılır.

9 - Optokuplörler:

Optokuplorler içinde bir adet foto diyot ve bir adet de infaruj led barındıran bir elektronik devre elemanıdır. Bu infaruj led ve foto diyotlar optokuplörün içerisine birbirini görecek şekilde yerleştrilmişlerdir. İnfraruj ledin uclarına verilen sinyal aynen foto diyotun uclarından alınır. Fakat foto diyotun uçlarındaki sinyal çok çok düşük olduğu için bir yükselteçle yükseltilmesi gerekir. Bu devre elemanının kullanım amacı ise bir devreden diğer bir devreye, elektriksel bir bağlantı olmaksızın bilgi iletmektir. Aradaki bağlantı ışıksal bir bağlantıdır.

 

[Mesut]

DİYOT


Pek çok uygulamada PN bağlantısı DİYOT olarak karşımıza çıkmaktadır. Diyotların pek çok türü olduğu için bunların hepsinin fiziksel çalışma teorilerini anlatmak yerine önce elektriksel özelliklerini sonra da uygulama şeklini sizin sabır sınırlarınız içinde kalmaya çalışarak anlatacağım. Sırası gelmişken bir tavsiyem olacak. Arkadaşlar elektronikteki gelişme çok büyük bir hızla olmaktadır. Bu nedenle her hangi bir malzemenin iç çalışmasını detaylı olarak öğrenmek için zaman kaybetmeyin. Sadece size fikir verecek kadar öğrenmeye çalışın. Elektronik malzemeyi sadece bacakları olan bir kutu olarak kabul edin. Fakat fonksiyonlarını ve ne işe yaradığını öğrenmek için KATALOG KULLANMAYI çok iyi öğrenin. Kataloglarda yer alan sembol, terim ve grafiklerin ne anlama geldiğini ve nasıl kullanılacağını öğrenin.
Diyot biraz önce de söylediğim gibi bir PN bağlantısından oluşur. P tipi yarı iletkenin bulunduğu alana ANOD, N tipi yarı iletkeninin bulunduğu alana KATOD denilir. Üzerinden geçen elektrik akımı anottan katoda doğrudur.

Düşük güçlü diyotlar cam, plastik gibi kılıflara sahip olup yüksek güçlü olanları ısıya dayanıklılığı sağlamak için metal yada seramik kılıflar içindedir. Diyotların fiziksel kılıfları silindirik, dikdörtgen yada şaseye vidalanır türde olabilir. Bütün diyotlarda dış kılıfı üzerinde katot ucunu gösteren bir işaret vardır. Küçük diyotlarda katot ucuna yakın bir bant bulunur. Yüksek güçlü metal kılıflı diyotların metal kılıfları katot olup diğer ucu anod dur. Köprü diyotların içinde dört adet diyot oldugu için üzerlerinde ya uçlarını da gösterecek şekilde sembolleri yada bağlantı volajlarının polariteleri gösteren +, - gibi semboller vardır.
Bir diyodun anodunu pozitif gerilime, katodunu negatif gerilime bağlarsak üzerinden akım geçer (IF). Buna diyoddun düz biaslanması denir. Diyodun adonuna negatif gerilim, katoduna pozitif gerilim verirsek üzerinden akım akmaz (aslında ihmal edilebilir değerde çok az akım akar).
Şimdi diyot karakteristiğini inceleyelim.

Volt - Amper karakteristiği
Volt - Amper Karakteristiği aşağıdaki şekilde gösterilmiştir. Bu eğri diyot düz biaslandığı zaman elde edilen eğridir.

Bu eğriyi elde etmek için gerekli devre şekli aşağıdadır.

Devreyi kurup gerilim kaynağını yavaş yavaş arttırdığımızda okuduğumuz voltaj ve akım değerlerini bir grafik kağıdı üzerinde işaretleyelim. V gerilimi 0V olduğunda VF gerilimi ve IF akımı sıfır olacaktır. Gerilim kaynağını yavaşça artırdığımızda diyot akımı IF çok az olarak artacaktır. VF gerilimi, PN bağlantısının engel gerilimini aşacak büyüklükte olduğu zaman diyot akımı IF ani olarak yükselmeye başlar. Diyot akımının ani olarak yükselmeye başladığı voltaj değerine Cut In gerilimi, OFFSET Gerilimi, Threshold Gerilimi gibi isimler verilir. Bu voltaj değeri örnek olarak germanyum diyotlar için yaklaşık VD=0,2V silisyum diyotlar için yaklaşık VD=0,6V kadardır. VF gerilimi VD geriliminin çok fazla üzerine çıkaracak olursak IF akımı çok fazla artar ve diyot ısınıp bozulur. Bunu önlemek için diyoda akım sınırlayıcı seri bir direnç konabilir yada başka bir anlatımla diyot üzerinden kataloğunda tavsiye edilen değerden fazla akım geçirmemek gereklidir.

Diyot ters biaslandığı zaman VR pratikte akım geçirmez olarak kabul edilir. Gerçekte ise diyodun içindeki kristal yapının sahip olduğu azınlık taşıyıcılarından dolayı çok küçük bir akım IR geçer. IR akımı VR arttığı zaman ve ısı arttığı zaman çok azda olsa yükselir. Bir diyodun ters biasdaki V-I karakteristiği aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.

Şekilde de görüldüğü gibi VR voltajı fazlaca yükseltilip VBR voltajı aşıldığı zaman IR akımı aniden ve çok fazla artar. Bu durumda normal bir diyotta VR voltajı azaltılsa bile IR akımı azalmaz. Artık diyot bozulmuştur. Ters gerilimle diyodu bozan bu gerilime VBR KIRILMA (Break Down) voltajı adı verilir. Bir örnekle bunu açıklayalım. 1N4007 diyodunun kataloğuna baktığımız zaman 1000V ve 1Amp. değerlerini görürüz. Buradaki 1000V değeri uygulanabilecek en çok ters gerilim değeridir. Bu, özellikle alternatif akım uygulamalarında önem kazanır. Diyodun iki ucuna doğru bias olarak 1000V verecek olursak geriye biraz kül ve duman kalır. 1 Amper ise diyot üzerinden geçebilecek en çok akım değeridir. Kırılma diyotlarda iki şekilde gerçekleşir. Bu, diyodun kullanım amacına göre fabikada imalat sırasında yapımcıları tarafından dikkate alınır. Birincisi, çığ (Avalanche) kırılması. Diyoda yüksek ters bias uygulandığında diyot üzerinden geçen akım çığ gibi artarak diyodu bozar. Bir üst paragrafta anlatığım olay gerçekleşir.
İkincisi, Zener kırılmasıdır. Zener kırılması özelliğine sahip diyotlarda yüksek ters bias uygulandığında, diyot üzerinden geçen akım artsa bile diyot üzerindeki voltaj sabit kalır. Bu özelliğe sahip diyotlara ZENER DİYOT denilip voltaj düzenleyici (regülatör) olarak kullanılır.

Değerli arkadaşlarım diyotların pek çok uygulaması vardır. Bunların tamamını bu sayfada anlatmak mümkün değildir. Bunlardan bazılarını sırası geldikçe, bazılarınıda hemen anlatmaya başlayacağım. Bazılarınıda sizin yorumlayarak bulmanızı isteyeceğim. Size sorduklarımı klasik öğrenciler gibi bir bilene sormanızı istemem. Sadece anlattıklarımla ve sizin yorumlamanızla bulmaya çalışmanızı istiyorum.

DİYOT UYGULAMALARI


Aslında içinde diyot olan her devre bir diyot uygulaması değildir. Önemli olan orada diyodun ne işe yaradığı, hadi biraz daha ileri giderek devre içindeki diyodun nasıl çalıştığını anlamak olabilir. Bazı devrelerin nasıl çalıştığını anlamak için çok ileri derecede matematik ve telekomünikasyon bilgisi gereklidir. Yazılarımın bazı bölümlerinde elden geldiğince basit olarak, görünüşleri oldukça basit fakat yaptıkları işler enteresan olan bu devreleri de açıklamaya çalışacağım. Elektronikte öyle devreler vardır ki buralarda diyot olmazsa olmaz. Bu devrelerin başında doğrultucular gelir. Aslında Temel Elektronik tamamen teorik olarak anlatılması gerekse de araya bu tür açıklayıcı anlatımlar koyarak okuyucunun ilgisinin çekileceği kanısındayım. Yeni seçtiğim konu başlığına dikkat ederseniz Doğrultucular dedim. Güç Kaynakları demiyorum. Çünkü Güç Kaynakları özel bir anlatım gerektirmektedir. Fakat, özellikle Doğru Akım Güç Kaynaklarının (DC Power Supply) önemli bir kısmını doğrultucular oluşturmaktadır.

Doğrultucular:


Doğrultucular alternatif akımı, örneğin şehir şebekesini doğru akıma çevirmeye yarar. Kullanım yerleri olarak, elektronik devrelerin DC ihtiyaçlarını karşılamak yada güç kaynaklarının ön devresi olmalarını söyleyebiliriz.

Doğrultucuların üç tipi vardır.
1-Yarım dalga doğrultucu
2-Tam dalga doğrultucu
3-Köprü Doğrultucu


Yarım Dalga Doğrultucu:
Doğrultucuyu açıklaman önce bir altın kuralı tekrar hatırlatmak isterim. Bir diyottan akım geçebilesi için anodunun katoduna göre pozitif olması gerekmektedir.
Örneğin silisyum bir diyot için;
Anod: 1V, Katot:0V Akım geçer.
Anod: 10V, Katot:9V Akım geçer.
Anod: -5V, Katot:-6V Akım geçer.
Anod: 5V, Katot:6V Akım geçmez.

Aşağıdaki şekilde bir yarım dalga doğrultucu görülmektedir.

Doğrultucunun a ve b uçları arasına alternatif bir gerilim uygulayalım. Burada bir açıklama yapacağım. Böyle bir şekil gördüğünüzde, t1 ve t2 zamanları arasında a ucu b ucuna göre pozitif, t2 ve t3 zamanları arasında a ucu b ucuna göre negatif olur. t1 ve t2 zamanları arasında a ucu b ucuna göre daha pozitif olur. a ucu pozitif olduğu için diyodun anodu da pozitif olur.b ucu negatif olacağı için c ucu yani diyodun katodu negatif olur. t1 ve t2 zamanları arasında diyodun anodu katoduna göre daha pozitif olacağı için diyot üzerinden bir akım geçer.
Geçen bu akım yük direnci RL nin üst tarafı pozitif, alt tarafı negatif yapar. t2 ve t3 zamanları arasında a ucu b ucuna göre daha negatif olacağı için diyodun da anodu katoduna göre daha negatif olur ve diyot akım geçirmez. Bunun sonucu olarak t2 ve t3 zamanları arasında yük
direnci RL üzerinde bir gerilim oluşmaz. Böylece alternatif akımın her pozitif bölgesi geldiğine yük direnci RL üzerinde aşağıdaki şekilde gösterilen biçimde bir gerilim oluşur.

Şimdi diyebilirsiniz ki "Bu şeklin neresi DC. Tam olarak AC tanımına uyuyor. Yani yönü ve genliği zamana göre değişiyor." Kısmen haklısınız. Dikkat edecek olursanız genliği hep pozitif olarak değişiyor. Şu aradaki boşluklar olmasa tam DC olacak. Şimdi devrenin çıkışına, yük direncine paralel olarak bir kondansatör koyalım.

Diyottan akım geçtiği zamanlarda yani t1 ve t2 zamanları arasında geçen akım hem RL yükünü beslediği gibi aynı zamanda C kondansatörünü doldurur. Diyottan akım geçmeyen t2 ve t3 zamanları arasında kondansatör üzerinde biriken elektrik yavaş yavaş RL yükü üzerinden boşalır. Başka bir değişle t2 ve t3 zamanları arasında RL yükünü besleme işini kondansator üstlenir. Bu şekilde devremizin çıkışındaki dalga şeklide aşağıdaki gibi olur.

Şekilden de görüldüğü gibi dalga şekli DC ye çok yaklaşmış olur. Devredeki kondansatörün değerini arttırarak dalgalanmayı azaltabiliriz. Bu dalgalanmayı örneğin bir yükselteçte vınlama olarak duyabiliriz. Kondansatörü teorik olarak çok arttırmak mümkündür. Fakat yüksek değerli kondansatörler çok yüksek akımlarla dolacağı için çok yüksek akımlara dayanacak diyotlar gerektirir. Bunun yerine doğrulucu devrelerin çıkışlarına regülatör devreleri kullanılır.

Tam Dalga Doğrultucu:
Aşağıdaki şekilde bir tam dalga doğrultucu görülmektedir.

Şekil dikkatli incelenirse iki adet yarım dalga doğrultucudan oluştuğu rahatlıkla görülmektedir. Yarım dalga doğrultucudan hatırlayacağınız gibi diyotlar girişteki sinyalin her pozitif bölümünde iletime geçmektedir. Yani t1 ve t2 zamanları arasında D1 diyodu t2 ve t3 zamanları arasında D2 diyodu iletime geçmektedir. Yük direnci üzerindeki dalga şekli aşağıdaki gibi olur.

Yukarıdaki tam dalga doğrultucunun çıkış dalga şekli ile yarım dalga doğrultucunun çıkış dalga şekilleri arasındaki fark, yarım dalga doğrultucuda olan boşlukları tam dalga doğrultucuda olmayışıdır. Şimdi doğrulucunun çıkış uçları arasına bir kondansatör koyalım.

D1 ve D2 diyotları her iletime geçtiklerinde RL yükünü besledikleri gibi, C kondansatörünü de doldururlar. Diyotlar üzerinden akan akımlar giriş gerilim dalga şeklini izleyecekleri için D1 diyodu girişindeki gerilim t1 zamanından itibaren hızla yükselir, bu yükselme sırasında hem yükü besler hem de C kondansatörünü doldurur. Giriş gerilimi hızla azalmaya başladığında kondansatör yavaş yavaş yük üzerinden boşalmaya başlar. Giriş gerilimi kondansatör üzerindeki gerilimden daha aşağı değere indiği zaman yani D1 diyodunun anodu katoduna göre daha negatif olduğu zaman diyodu artık akım iletmez. Yükü besleme işini kondansatör yüklenir. D1 diyodunun anodundaki gerilim negatif kesime geçtiği zamanda D2 diyodunun anodundaki gerilimde pozitif olarak yükselmeye başlamıştır. D2 diyodunun anodundaki gerilim halen yük üzerinden boşalmaya devam eden kondansatör üzerindeki gerilimden daha pozitif voltaj değerine geldiği zaman D2 diyodu iletime geçer. Hem yükü besleme işini yüklenir hem de kondansatörü yeniden doldurur. Bu işlem art arda devam ederken, çıkışta da aşağıdaki dalga şekli oluşur.

KÖPRÜ DOĞRULTUCU

Köprü Doğrultucu aslında Tam Dalga Doğrultucu özelliğinde olup sadece giriş gerilim kaynağı Tam Dalga Doğrultucu gibi ortası sıfırlı olmayıp, tek bir AC kaynak ile beslenmektedir. Aşağıdaki şekilde Köprü Doğrultucu görülmektedir.

Köprü Diyotlar dört ayrı diyot ile yapılabileceği gibi dört diyot birleştirilmiş şekli ile de piyasada satılmaktadır.
Yukarıdaki devrenin girişine (e-f uçları arasına) bir alternatif gerilim uygulayalım. t1 zamandan itibaren pozitif yönde yükselmeye başlayan giriş gerilimi, a ucunu pozitif b ucunu da negatif yapacaktır. Bu anda a ucuna bağlı diyotladan D1 diyodunun anodu, D3 diyodunun da katodu pozitif olacaktır. Aynı şekilde b ucuna bağlı diyotlardan D2 diyodunun katodu negatif, D4 diyodunun da anodu negatif olacaktır. Dikkat edilirse D1-D4 diyotlarının katotlarının birleştiği c noktası ile D3-D2 diyotlarının anodlarının birleştiği d noktaları arasına bir yük direnci bağlanmıştır. (Yük direnci bizim kullandığımız elektronik bir devre olabileceği gibi şekildeki hali ile bir direnç de olabilir.) Anodu pozitif olan D1 diyodu ile katodu negatif olan D2 diyodu üzerinden bir akım akmaya başlar. Akan akım yük direncinin üst ucundan girip ait ucunda çıktığı için yük direncinin üst ucunu pozitif, alt ucunu da negatif yapacaktır. D1 ve D2 diyotları üzerinden akan akım t1-t2 zamanı boyunca yani a noktasının pozitif, b noktasının negatif olduğu sürece devam edecektir. Bu durum aşağıdaki şekilde görülmektedir.

t2 zamanda sıfır volt değerine düşen giriş gerilimi hemen negatif yönde yükselmeye başlayacaktır. t2 zamandan itibaren negatif yönde yükselmeye başlayan giriş gerilimi, a ucunu negatif b ucunu da pozitif yapacaktır. Bu anda a ucuna bağlı diyotladan D1 diyodunun anodu, D3 diyodunun da katodu negatif olacaktır. Aynı şekilde b ucuna bağlı diyotlardan D2 diyodunun katodu pozitif. D4 diyodunun da anodu pozitif olacaktır. Anodu pozitif olan D4 diyodu ile katodu negatif olan D3 diyodu üzerinden bir akım akmaya başlar. Akan akım yük direncinin üst ucundan girip ait ucunda çıktığı için yük direncinin üst ucunu pozitif, alt ucunu da negatif yapacaktır. D4 ve D3 diyotları üzerinden akan akım t2-t3 zamanı boyunca yani a noktasının negatif, b noktasının pozitif olduğu sürece devam edecektir. Bu durum aşağıdaki şekilde görülmektedir.

Çıkış gerilimin doğru akım (DC) şeklinde olabilmesi için yük direncine paralel bir kondansatör koyarsak çıkış dalga şekli ve devre aşağıdaki gibi olur.

Geçen ay ki yazımdan hatırlayacağınız üzere Tam Dalga doğrultucu çıkış dalga şekli ile bu şekil aynı. O zaman aralarında ne fark var? Neden, hangisini tercih etmeliyiz? Şimdi hem özet hem de farkları bir bakışta anlamak için bir özet tablo yapalım. Aşağıdaki tabloda giriş voltaj kaynağı olarak trafo olduğu düşünülmüştür. Bu tabloda verdiğim basit formüller yardımı ile kendinizde bu doğrultucular için hesaplar yapabilirsiniz.

Yarım Dalga
Tek sekonder sarımlı trafo
Tek diyot
Büyük dalgalanma voltajı
Trafo sekonderi üzerinden DC geçer. Bu iyi değildir.
Trafo gereksiz yere fazla ısınır.
Vo=Vi x 1.41 - (Idc / 2 x C x f)
C=Idc x 0,012 / Vrpp
Büyük Kondansatör

Tam Dalga
Çift sekonder sarımlı trafo
Tek sekonder sarımlı trafo
İki diyot
Küçük dalgalanma voltajı
Küçük Kondansatör
Trafo sekonderi üzerinden DC geçmez.
Vo=Vi x 1.41 - (Idc / 4 x C x f),
C=Idc x 0,006 / Vrpp

Köprü
Dört diyot
Küçük dalgalanma voltajı
Küçük kondansatör
Trafo sekonderi üzerinden DC geçmez
Vo=Vi x 1.41 - (Idc / 4 x C x f),
C=Idc x 0,006 / Vrpp

Doğrultucuların çıkışlarındaki dalgalanma değerini çok azaltmak istersek yada başka bir değişle DC ye çok yaklaştırmak istersek C değerini çok büyütmek gerekir. Bunun sakıncaları vardır. Örneğin diyotları gerektiğinden çok büyük seçmek gerekir. Bunun yerine dalgalanmayı kabul edilebilir bir seviyede tutup doğrultucunun çıkışına bir regülatör yapmak daha çok tercih edilen bir yoldur.

Sembol Açıklamaları
Vo=DC çıkış voltajı
Vi=AC giriş voltaji. (rms olarak yani normal AVO metrenizin
AC pozisyonunda okuduğu değer)
Idc=Doğrultucudan çekilecek akım. Yada yük üzerinden geçecek akım.
C=Farad olarak kondansator değeri
F= Hz olarak frekans değeri.(Şehir şebekesi için 50Hz)
Vrpp=Çıkış voltajının tepeden tepeye dalgalanma değeri. Bu değeri osiloskop ile görebiliriz. Yada bir yükseltecin çıkışında hummmm sesi olarak duyabilirsiniz. Yukarıdaki formül ile istediğimiz dalgalanma değeri için kondansatör hesaplanabilir. Aynı formülü kullanarak hazır bir devrenin çıkış voltajının dalgalanma değeri de bulunabilir.
Bazı elektronik devreler sadece tek voltaj kaynağı ile beslenmezler. Bir kısmı hem pozitif hem de negatif voltaj gerektirir. Aşağıdaki şekil böyle bir güç kaynağını göstermektedir. Şekle bakıldığında bu güç kaynağının aslında iki adet tam dalga doğrultucudan oluştuğu rahatlıkla görülmektedir. Eğer elimizde bir adet ortası sıfırlı bir trafo ve dört diyot varsa yada bir köprü diyot varsa bu devreyi kolaylıkla yapabiliriz. Bu devre ile ilgili formüller aynen tam dalgada kullanılan formüllerdir.

Kırpıcılar (Clipper)

Bazı elektronik devrelerin girişlerine sadece pozitif yada negatif sinyallerin verilmesi gerekebilir. Bazı devrelerin girişlerine ise sabit genlikte sinyaller verilmesi gerekebilir.
O zaman giriş sinyali devreye verilmeden önce uygun kırpıcıdan geçirmek gereklidir. Sadece pozitif yada negatif sinyalleri geçiren kırpıcılar çıkışında kondansatörü olmayan bir yarım dalga doğrultucudan ibarettir. Bunlara ilişkin örnekler aşağıda verilmiştir.

Devrenin girişine sabit genlikte bir sinyal uygulamak gerekirse aşağıdaki örnek yapı kullanılır. Hatırlayacağınız gibi aslında diyotların iletime geçebilmeleri için üzerlerindeki voltajın belli bir değerin üzerine çıkması gerekmekteydi. İletime geçen diyodun üzerindeki voltaj sabit kalmaktadır. Bu özellik kullanılarak giriş sinyalleri diyotların açma voltajları ile sınırlandırılır. Bu devrenin en büyük uygulaması FM alıcılardaki kirpıcı (LIMITER) devresidir.

Limiter şekli

Kenetleme (Clamp) devreleri.
Kenetleyici bir AC sinyali farklı bir DC seviyesine çıkarıp kenetleyen yani hep orada kalmasını sağlayan devredir.
Şimdi birkaç kenetleme devresi inceleyelim.
Örnek 1:

Yukarıdaki devrenin girişine bir sinyal uygulayalım. t1 zamanında C kondansatörü boş olduğu için kısa devre gibi davranacak, bundan dolayı diyodun anodu pozitif, katodu ise negatif olacaktır. Yani t1-t2 zamanları arasında diyot iletime geçip kısa devre olacak, çıkış voltajı da 0V olacaktır. Bu arada C kondansatörü sanki girişe uygulanan sinyale paralel bağlanacağı için giriş sinyalinin tepe değerine kadar dolacaktır. t2-t3 zamanları arasında devre girişinin a ucu negatif, b ucu pozitif olacaktır. Bu durumda diyot açık devre olacaktır. Şimdi buraya dikkat edelim. Devrenin çıkışa bağlı b ucu pozitif, a ucu negatif, C kondansatörünün a ucuna bağlı yeri bir önceki şarjdan dolayı pozitif, çıkışa bağlı ucu negatif olacak. Yani giriş sinyali ile C kondansatörü üzerindeki şarj seri bağlı bataryalar olarak davranacaktır. Giriş sinyali ile kondansatör üzerindeki voltajlar toplanacak t2-t3 zamanları arasında çıkış voltajı,
Vo=(-Vi) + (-VC) olacaktır. C üzerindeki şarj giriş voltajına eşit olacağı için çıkış voltajı da t2-t3 zamanları arasında Vo=2 x (-Vi) olacaktır. t3-t4 zamanları arasında a ucu tekrar pozitif, b ucu da negatif olacaktır. C kondansatörü üzerindeki gerilim boşalmayacağı (aslında çok azda olsa boşalır, fakat bu çok önemli değildir) için kondansatör ile giriş geriliminin toplamı çıkışta, çıkış voltajı olarak görülecektir. Bu değer, Vo=(Vi) + (-VC) , Vi=VC olacağı için çıkış voltajı da 0 volt olacaktır. Görüldüğü gibi, giriş voltajının seviyesini negatif olarak kaydırdık.
Yukarıdaki devredeki diyodun yönünü ters çevirerek çıkış gerilimini pozitif yöne kaydıra biliriz. Böyle bir devrenin şekli aşağıda görülmektedir.

Kenet 2

Kenetleme devreleri ilk bakışta pek bir işe yaramaz gibi görülse de özellikle fazla güç istemeyen fakat yüksek gerilim gerektiren yerlerde, yada trafo kullanmadan bir AC gerilimi negatif yada pozitif olarak arttırılması istenilen yerlerde öncelikli olarak kullanılır. Bir örnek verecek olursak, renkli TV lerde ekran için 25KV gibi bir gerilime ihtiyaç vardır. Bu gerilimi eski siyah beyaz TV lerde olduğu gibi direk trafo ile elde etmek yolu yerine kenetleme devreleri art arda bağlanır, en sonuna da bir yarım dalga doğrultucu bağlanarak istenilen yüksek gerilim elde edilir. Kenetleme devreleri kullanılarak yapılan bir gerilim çoğaltıcı şekli aşağıda verilmiştir.

 

[Mesut]

TUNNEL (Tünel) diyot.

Tünel diyot, alçak güçlü bir PN bağlantısıdır. P ve N yarı iletken kısımları içinde oldukça fazla ve özel katkı maddeleri vardır. Katkı atomlarının çok fazla olaması nedeniyle çok ince olan DEPLETION (yayılım) bölgesinde çok sayıda taşıyıcıya sahiptir. Bunun sonucu olarak sıfır volttan çok az DOĞRU yada TERS polarma uygulandığında N bölgesindeki atomların valans bandında bulunan elektronlar çok ince olan DEPLETION bölgesini geçerek P bölgesindeki CONDUCTION (iletim) bandına geçerler. Bu tür akım mekanizması TUNNELING olarak adlandırılır. Tunnneling olayı Düz bayas altında yarı iletkenin tipine bağlı olarak birkaç milivolt ile birkaç yüz milivolt arasında oluşur. Aşağıdaki şekilde tipik bir germanyum tünel diyodun V-I karakteristiği görülmektedir.

Şekilde de görüldüğü gibi diyot ters bayaslandığı zaman diyodun özelliğinden dolayı hemen iletime geçmektedir. Düz bayas konumunda da diyot derhal iletime geçmektedir. Diyot üzerindeki voltaj Vp değerine doğru yükseltiğinde, üzerinden geçen akımda Ip değerine doğru yükselir. Bu sıralarda diyodun iç direnci yaklaşık sabittir. Diyot üzerindeki voltaj Vp değerine eriştiğinde üzerinden geçen akım da Ip değerine erişir. Bu değere PEAK POINT yada TEPE NOKTASI adı verilir. Fakat diyot üzerindeki DÜZ polarma Vp noktasını geçtiği zaman diyottan akan Ip akımı azalmaya başlar. Yani diyonun iç direnci artmaya başlar. Bu durum diyot üzerindeki voltaj Vv değerine erişinceye kadar devam eder. Diyot üzerinden geçen akımın MINIMUM değere ulaştığı yere VALLEY POINT adı verilir. Diyot üzerindeki vojtaj Vv değerinin üzerine çıkarılmaya başlandığında, üzerinden geçen akım yeniden yükselemeye başlar, yani diyot normal bir diyot gibi çalışmaya başlar. TEPE NOKTASI ile MINIMUM arasındaki bölgede düz bayasın arttırılmasına karşın, diyot akımının azaldığı için bu bölge NEGATİF DİRENÇ etkisi göstermektedir. Kısa bir özet yapacak olursak; Tünel diyot, küçük DÜZ bayaslar altında NEGATİF DİRENÇ etkisi göstermektedir. Kullanım alanları; VHF ve UHF devrelerinde yükselteç, osilatör ve pals üretiçisi olarak kullanılabilir. Ayrıca Mantık ve Zamanlama devrelerinde de yüksek süratli anahtar olarak kullanılabilir.

Örnek:
Tünel Diyotlu Osilatör. Aşağıdaki şekilde 100KHz civarında salınım yapan bir osilatör görülmektedir.

Devrederi R1 ve R2 dirençleri Tünel diyodun Q çalışma noktasını negatif direnç bölgesinin oratsına gelecek şekilde bayaslarlar. Devrenin çıkışındaki sinyalin genliği yaklaşık olarak Vp ve Vv değerleri arasındadır. Çıkış frekansını devredeki LC paralel rezonans devresi belirlemektedir.
Devre ile ilgili formüller;
C + (C1/( 1-RT x gd )) = 1 / L w2
Burada
RT = ( R1 x R2 ) / ( R1 + R2 ) + Rs + Rdc (bobin direnci)
gd = Tünel diyodun negatif transkondüktansı
Rs = Tünel diyodun toplam seri direnci
w2 = 2 x pi x f (frekans)
C1 = gd x ( 1 RT x gd) / ( RT x w2)
Yukardaki devrenin 100KHz de çaışması için örnek değerler;
VDD= 6V, R1= 51ohm, R2= 25Kohm (ayarlı), C1= 680pf,
C= 660pf ve L= 16mH

VARICAP yada VARAKTOR diyot:
PN birleşim konusunu anlatırken, ters polarmalanmış bir PN birleşiminin arasında kalan DEPLETION (yayılım) bölgesinin değiştiğini anlatmıştım. PN birleşim üzerindeki ters polarma ARTTIRILDIĞINDA bu bölge büyüyecek yani PN birleşimin KAPASİTESİ AZALACAK, ters polarma AZALTILDIĞINDA ise KAPASİTE ÇOĞALACAKTIR. Burada bir kondansatörün iki iletken plakasını P ve N maddeler, yalıtkan kısmını ise PN bileşim arasındaki depletion bölgesi oluşturmaktadır. Bu nedenle her türlü PN birleşim (diyot, transistör vs) ters polarma altında bir kapasitans yaratır.

Aşağıdaki şekilde bir normal silisyum diyot ile VARICAP olarak yapılmış bir diyodun ters polarma altındaki kapasitip özellikleri görülmektedir.

Varicap diyotlar düşük güçlü rezonanas devrelerinde, özellikle alıcılarda LW den UHF ye kadar değişken kondansatör olarak kullanılmaktadır. Ayrıca düşük seri dirence ve keskin bir non-linear kapasitans özelliği gösterdiği için frekans çarpıcı olarak da sıkça kullanılır.
Örnekler:
Varicap diyotlu osilatör.

Yukardaki devrenin VT voltajı değiştirildikçe varicap diyotlar ve L bobini tarafından belirlenen osilasyon frekansı da değişir. Osilatörün kararlı çalışması için VT gerilimi iyi regüle edilmeli ve şebeke gürültüsünden C kondansatörü yardımı ile arındırılmalıdır.
Osilatör frekansının çok kararlı olması isteniyorsa özellikle VT varicap gerilimi zamanla değerini değiştirmeyecek ve ısı ile değerini değiştirmeyecek şekilde olmalıdır. Varicap diyotlar bütün alıcı ve verici devrelerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Özellikle PLL li osilatör devrelerinde tercih edilmektedir. Ayrıca normal değişken kondansatörlere göre son derece az yer kapladıkları için tercih edilmektedir.
Varikap diyotlu frekans çarpıcı.

L1 C1 rezonans devresi bir seri rezonans devresi olup bu devrede sadece rezonans frekansındaki giriş sinyalinin varicap kondansatöre ulaşmasını sağlar. Başka frekanstaki giriş sinyallerinin devreye girmesine engel olur. Varicap diyot üzerine gelen f değerindeki giriş sinyalinin harmoniklerini üretir. Bu harmonikler içinde ana frakan olan f frekansı ile bu frekansın katları bulunmaktadır. L2 C2 devresi bu harmoniklerden sadece ana frekansın 2 katı değerde olanını geçirmek üzere tasarlanmıştır. Devrenin çıkışında giriş frekansının 2 katı değerinde sinüs sinyali elde edilir.