Diyot

Diyot Nedir ?

Diyot, elektrik akımının yalnızca bir yönde geçişine izin veren, yarı iletken maddelerden yapılmış iki uçlu bir devre elemanıdır.

seri-bagli-diyot-devresi
Diyotların Anod ( A ) ve Katot ( K ) olmak üzerek iki ucu vardır. Bunlardan biri negatif diğeri ise pozitif kutuptur. Yani bacaklar arasında farklılıklar vardır. Bu yüzden kullanılan devrede yönünün doğru belirlenip devreye uygun bağlanması önemlidir.

Diyot Ne İşe Yarar ?

  1. Dalgaların doğrultulması işleminde
  2. Filtreleme işlemlerinde
  3. Gerilim ikileyici işlemlerinde
  4. Kırpma işlemlerinde
  5. Limitleyicilerde
  6. Koruma devrelerinde

Diyotlar en basit kontrolsüz yarı iletken elemanlardır.Geçirme yönünde, eşik geriliminin üzerinde küçük değerli bir iç dirence sahip olan bir iletken gibidir. Tıkama yönünde ise, delinme gerilimine kadar çok küçük sızıntı akımlar geçiren bir yalıtkan gibidir.
diyot

Diyot Sembolü

diyot sembolü
Burada Anoda artı ,katoda eksi uçlar bağlanarak gerilim verilirse diyot Doğru polarize olur ve bir akım akmaya başlar.
Ters yönde bağlanırsa ( yani anoda eksi ,katota artı ) o zaman bir akım geçişi olmaz.
Buna Ters  polarizasyon denir.Ters polarizasyon yöntemi sadece bazı özel diyotlarda uygulanır.

Diyot Çeşitleri

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

1 . Kristal diyot (  Nokta Temaslı diyot )
2 . Zener diyot,
3 . Tünel diyot,
4  . Işık Yayan Diyot ( LED  , SMD LEDRGB LED  , Power LED  , Lazer diyot , 7 Segment LED Display )
5 . Ayarlanabilir Kapasiteli diyot (Varaktör diyotVarikap diyot)
6 . Foto diyot, ( Germanyum foto diyot ,  Simetrik foto diyot , Schockley (4D) foto diyot )
7 . Mikrodalga diyotlar
8 . Ani toparlanmalı (Step-Recovery) diyotlar
9 . Gunn diyot,
10 . İmpatt (Avalanş) diyot,
11 . Schottky (Baritt) diyot,
12 . Büyük Güçlü diyotlar
13 . PIN diyotlar
gibi çok çeşitli şekilde isimlendirilirler.

Çeşitli diyot imalatlarıda vardır SMD diyot , Köprü diyot  gibi

Diyot’un V-I karakteristiği

diyot-karakteristik
Diyot uçlarına uygulanan gerilimle, diyot üzerinden geçen akım arasındaki ilişkiyi gösterir. Diyot; doğru ve ters polarma altında farklı davranışlar sergiler. Genel kullanım amaçlı silisyum diyodun doğru ve ters polarmalar altındaki V-I karakteristiği şekilde verilmiştir. Şekil üzerinde diyodun V-I karakteristiğini çıkarmak için gerekli devre bağlantıları görülmektedir.
Diyot, doğru polarmada iletimdedir. Ancak iletime başlama noktası VD olarak
işaretlenmiştir. Bu değerden sonra diyot üzerinden akan ileri yön IF akımı artarken, diyot üzerine düşen gerilim yaklaşık olarak sabit kalmaktadır. Bu gerilim diyot öngerilimi olarak adlandırılır. Diyot öngerilimi silisyum bir diyot’da yaklaşık olarak 0.7V civarındadır. Ters polarma altında ise; diyot üzerinden geçen akım miktarı çok küçüktür. Bu akıma “sızıntı akımı” denir. Sızıntı akımı, silisyum bir diyot’da birkaç nA seviyesinde, germanyum bir diyot’da ise birkaç μA seviyesindedir. Ters polarma altında diyot, belirli bir gerilim değerinden sonra iletime geçer. Üzerinden akan akım miktarı yükselir. Ters polarma altında diyot’u kırılıp iletime geçmesine neden olan bu gerilime “kırılma gerilimi” denir. Bu durum şekil üzerinde gösterilmiştir.
diyot
Diyot; kırılma geriliminde iletime geçmekte ve üzerinden akım akmasına izin vermektedir. Şekildeki grafik dikkatlice incelenirse, diyot üzerinden akan akım arttığı halde, gerilim sabit kaldığı gözlenmektedir. Bu durum önemlidir. Üretici firmalar, bu durumu dikkate alarak farklı değerlerde kırılma gerilimine sahip diyotlar geliştirip, tüketime sunmuşlardır.
Diyot’un kırılıp akım akıtmaya başlaması, aşağıda verilen eşitlik ile açıklanabilir.
diyot
Bu formülde;
I : Diyot akımını
I0 : Ters polarmada sızıntı akımını
V : Diyot uçlarına uygulanan polarma gerilimini
Q : Elektron şarj miktarını (Coulomb olarak)
T : pn birleşim sıcaklığını (K cinsinden)
K : Boltzman sabitini
ŋ : Metale bağımlı bir sabite (Ge:1, Si=2)

DİYOT KARAKTERİSTİKLERİ Birimi DİYOT CİNSİ
Selenyum Germanyum Silikon
Ters yöndeki dayanma gerilimi V >40 – 60 500 – 800 1500 – 4000
Aktif yüzeydeki akım yoğunluğu A / cm2 0.89 – 0.9 100 – 300 100 – 300
Maksimum doğru yön akımı A 400 200 1000
Gerilim düşümü V 0.6 – 1 0.6 1.2
Maksimum dayanma sıcaklığı °C 80°C/td> 65°C 140°C
Ters yön akımının doğru yön akımına oranı IR / ID 0.1 – 0.03 0.0002 0.00001

diyot-karakteristigi

Silisyum ve germanyum diyotların akım-gerilim karakteristik eğrileri şekilde birlikte verilmiştir. Görüldüğü gibi germanyum diyotların sızıntı akımı çok daha büyüktür. Bu nedenle günümüzde silisyum diyotlar özellikle tercih edilir. Germanyum diyotlar, ise öngerilimlerinin küçük olmaları nedeniyle (0.2-0.3V) özellikle alçak güçlü yüksek frekans devrelerinde kırpıcı olarak kullanılmaktadırlar.

Diyotların Çalışma Mantığı

diyot
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.

İdeal Diyot Modeli

ideal diyot
İdeal diyodu tek yönlü bir anahtar gibi düşünebiliriz. Anot terminaline göre; katot terminaline negatif bir gerilim uygulanan diyot, doğru (ileri) yönde polarmalandırılmış olur. Diyot, doğru yönde polarmalandığında kapalı bir anahtar gibi davranır. Üzerinden akım akmasına izin verir. Direnci minimumdur. Bu durum şekil-a’da görülmektedir. Anot terminaline göre; katot terminaline pozitif bir gerilim uygulanan diyot ters yönde polarmalandırılmış olur. İdeal diyot ters yönde polarmalandırıldığında, açık bir anahtar gibi davranır. Üzerinden akım akmasına izin vermez ve direnci sonsuzdur. Bu durum şekil-b’de gösterilmiştir. İdeal bir diyot’un Akım-gerilim karakteristiği ise şekil-c ’ de verilmiştir.

Pratik Diyot Modeli

diyot_davranisi
Pratik kullanımda diyot, ideal modelden farklı davranışlar sergiler. Örneğin; doğru
polarma altında kapalı bir anahtar gibi kısa devre değildir. Bir miktar direnci vardır. Bu nedenle üzerinde bir miktar gerilim düşümü oluşur. Bu gerilime “diyot öngerilimi” denir ve VF veya VD sembolize edilir. Bu gerilim değeri; silisyumda 0.7V, germanyumda ise 0.3V civarındadır. Gerçek bir diyot’un doğru polarma altında modellemesi şekil-a’da verilmiştir. Ters yönde polarmada ise, açık bir anahtar gibi direnci sonsuz değildir. Bu nedenle üzerinden çok küçük bir miktar akım akar. Bu akıma “sızıntı akımı” denir ve IR ile sembolize edilir. Sızıntı akımı çok küçük olduğundan pek çok uygulamada ihmal edilebilir. Gerçek bir silisyum diyodun V-I karakteristiği ise şekil-c’de verilmiştir. Örneğin; şekil-a’da görülen doğru polarma devresinde diyot üzerinden geçen ileri yön akım değeri IF;

olarak belirlenir.

diyot-ornek-soru

Diyot 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:
1 ) 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.
2 ) 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.
3 ) Yanan bir diyottaki renk değişimi dışarıdan bakıldığında da belli olur.

ÖZET

  • Atomun son yörüngesindeki elektronlar “valans elektron” olarak adlandırılırlar.
    Valans elektronlar maddenin iletken, yalıtkan veya yarı iletken olarak tanımlanmasında etkindirler.
  • Yarıiletken materyaller 4 adet valans elektrona sahiptir. Elektronik endüstrisinde yarı iletken devre elemanlarının üretiminde silisyum ve germanyum elementleri kullanılır.
  • Silisyum veya germanyum elementlerine katkı maddeleri eklenerek P ve N tipi maddeler oluşturulur. P ve N tipi maddeler ise elektronik devre elemanlarının üretiminde kullanılırlar.
  • P ve N tipi maddelerin birleşimi diyot’u oluşturur. Birleşim işlemi bir noktada yapılabildiği gibi yüzey boyunca da yapılabilir. Bu nedenle diyotlar genellikle yüzey birleşimli veya nokta temaslı olarak imal edilirler. Her iki tip diyot’unda temel özellikleri aynıdır.
  • Diyot elektronik endüstrisinin en temel devre elemanlarından biridir. İki adet terminale sahiptir.   N tipi maddeden oluşan terminale Katot, P tipi maddeden oluşan terminale Anot ismi verilir.
  • Diyot iki temel çalışma biçimine sahiptir. Bunlar İletim ve kesim modunda çalışmadır.
  • Diyot’un anoduna; kataduna nazaran daha pozitif bir gerilim uygulanırsa diyot iletim bölgesinde çalışır ve iletkendir. Diyot’un anoduna; kataduna nazaran daha negatif bir gerilim uygulanırsa diyot kesim bölgesinde çalışır yalıtkandır.
  • İletim bölgesinde çalışan bir diyot üzerinde bir miktar gerilim düşümü oluşur. Bu gerilime “diyot ön gerilimi” denir. Diyot ön gerilimi silisyum bir diyot üzerinde yaklaşık 0.7 V, Germanyum bir diyot üzerinde ise yaklaşık 0.3V civarındadır.
  • Diyot ön gerilimi bir miktar diyot’un çalışma ortamı ısısına bağımlıdır. Diyot ön gerilimi 10C sıcaklık artmasına karşın yaklaşık 2.3mV azalır.
  • Kesim bölgesinde çalışan bir diyot, pratik olarak açık devre (direnci sonsuz) değildir. Üzerinden çok küçük bir bir miktar akım akar.Bu akıma “sızıntı akımı”denir. Bu değer nA ile μA’ler mertebesindedir.
  • Sızıntı akım değeri germanyum diyotlarda silisyum diyotlardan bir miktar daha fazladır.Sızıntı akımı diyot’un çalışma ısısından etkilenir. Örneğin her 100 C sıcaklık artışında sızıntı akımı yaklaşık iki kat olur.

Diyotlar

Diyot Soruları – Cevapları

Benzer Yazılar

YAZAR : Admin

Elektronik Mühendisi / E.Üni. Kalibrasyon Lab. Sorumlusu / Biyomedikal Kalibrasyon Laboratuvarı Sorumlu Müdürü (Sağ.Bak.) / X-Işınlı Görüntüleme Sistemleri Test Kontrol ve Kalibrasyon Uzmanı (Sağ.Bak.) / Ultrason-Doppler Sistemleri Test Kontrol ve Kalibrasyon Uzmanı (Sağ.Bak.) - Hatalı veya kaldırılmasını istediğiniz sayfaları diyot.net@gmail.com bildirin

BU YAZIYI DA İNCELEDİNİZ Mİ ?

Germanyum ve Silikon Diyotlar

İlk yarıiletken malzeme geliştirmelerinde germanyum maddesi ticari yarıiletken malzeme olarak kullanılmıştır. Ancak daha sonraları, kolay …

Bir cevap yazın