Diyot Giriş Diyot, transistör, tümleşik (entegre) devreler ve isimlerini buraya sığdıramadığımız daha birçok elektronik elemanlar, yarı iletken malzemelerden yapılmışlardır. Bu kısımdaki en önemli konulardan biri, iki farklı yarı iletken malzemelerden meydana gelen PN yapısıdır. Bu yapı yukarıda saydığımız veya sayamadığımız birçok elektronik elemanların temel taşıdır. PN yapı dışarıdan uygulanacak güç kaynağının bağlantısına göre elektrik akımını bir yönde iletirken, iletken; diğer yönde elektrik akımı iletmezken, yalıtkan olmaktadır.

(a) Sembol (b) Fiziki yapı Diyot Anot (A) Katot (K) A K (a) Sembol (b) Fiziki yapı Şekil 1.21 Diyot

Şekil 1.22 Bir diyodun (I –V) VD ID 0.7 V (Si) 0.3 V (Ge) VBR Ters Polarma Bölgesi Doğru Polarma Bölgesi Şekil 1.22 Bir diyodun (I –V) karakteristiği

Ters polarlanmış bir diyot devresinde: E = VD + (ID xR) Şekil 1.23 de kullanılan R direnci akım sınırlama direnci olarak görev yapmaktadır. Devrede kullanılan diyot doğru polarma altında çalıştığı zaman, diyot içerisinden akan akımın ifadesi aşağıdaki bağıntıdan bulunur. …………………..(1.1) Şekil 1.23 Doğru polarlanmış bir diyot Ters polarlanmış bir diyot devresinde: ID = 0 A (Diyot içerisinden akım akmaz) VD = E (Diyot üzerindeki gerilim, kaynak gerilimine eşit olur.) Şekil 1.24 Ters polarlanmış bir diyot

Bir diyot nasıl zarar görür? Bir diyodun doğru polarma altında içerisinden akabilecek en büyük akımına, maksimum ileri yön akımı denir. Devreden akan akım, bu akım değerinden büyük olursa, diyodumuz zarar görecektir. Ters polarma koşulu altında diyodun dayanabileceği gerilime, VBR , kırılma gerilimi denir. Ters polarma koşulunda VAK > VBR ise diyod zarar görür. Özet: Bir diyot doğru olarak polarlandığı zaman, içerisinden geçen akım artar veya azalırsa üzerine düşen gerilim, başka bir deyişle her zaman için VAK = VA – VK = 0.7 V değerinde sabit kalır.

Şekil 1.25 de verilen devrede kullanılan diyodun, maksimum ileri yön akımı 1A ve VBR = 50 V dur. Devre akımının, maksimum ileri yön akımının yarısı kadar olabilmesi için gerekli olan akım sınırlama direncinin değerini bulunuz? Çözüm 1.1 Şekil 1.25 de verilen devrede ileri yön akımı 0.5 A veya 500 mA olacaktır. 20V = (500 mA x R) + 0.7 V ifadesinden, R değeri R = 38.6  olarak bulunur. 

Şekil 1.26 da verilen devrede diyotlar seri olarak kullanılmışlardır. Örnek 1.2 Şekil 1.26 da verilen devrede, devre akımı 1 mA olabilmesi için V2 kaynağının gerilim değerini bulunuz? Şekil 1.26 Çözüm 1.2 Şekil 1.26 da verilen devrede diyotlar seri olarak kullanılmışlardır. Dolayısı ile, V2 = (0.7 V + 0.7V) + (1 mA x 2 k ) + 10 V = 13.4 V olarak bulunur. 

2 mA 0.5 mA (a) (b) Şekil 1.27

Çözüm 1.3 2 mA 0.5 mA 10V – V2 = 0.7V + (2mA x 2k) 10V – V2 = 4.7V 10V – 4.7V = V2 5.3 V = V2 V2 – (-2V) = 0.7V + (0.5mA x 1k) V2 + 2V = 1.2V V2 = - 2V + 1.2 V V2 = - 0.8 V

1.6 Zener Diyot ve Karakteristiği Zener diyot doğru polarma altında normal diyot gibi davranır. Zener diyotlar, devrede çalışırken doğru polarma uygulanmaz, daima ters polarizasyon altında çalışır. Yani anotlarına negatif gerilim, katotlarına ise pozitif gerilim uygulanır. Şekil 1.28 de zener diyot sembolü görülmektedir. Şekil 1.28 Zener diyot sembolü

Bu gerilime zener gerilimi adı verilir. Bunu VZ ile ifade ederiz. Zener diyodun uçlarına ters polarma uygulandığında, belli bir gerilim değerine kadar diyot yalıtkan, bu gerilim değerini aştıktan sonra ise diyot iletken olur. Bu gerilime zener gerilimi adı verilir. Bunu VZ ile ifade ederiz. VZ IZ 0.7 IZ min IZ maks Şekil 1.29 Zener Karakteristiği

Zener diyotlar, uçlarındaki gerilimi sabit tutma özelliklerinden dolayı güç kaynaklarının regülatör devrelerinde, gerilim sabitleyicisi olarak kullanılır. Doğru polarma altında kullanılmış bir zener diyot. Ters polarma altında kullanılmış bir zener diyot.

1.7 Tunel Diyot ve Karakteristiği Diyodu oluşturan P ve N maddeleri elde edilirken, saf germanyum veya silisyum maddesine enjekte edilen katkı maddesinin miktarı fazla tutularak diyodun iletkenliği çok arttırılabilir. Bu tip diyotlar tunel diyot olarak adlandırılırlar. Ia Ib Va Vb (a) Tünel diyot sembolü (b) Tünel diyot karakteristiği Şekil 1.30 Tünel diyot ve karakteristiği

Tunel diyotlar, osilatör devrelerinde kullanılırlar. Tunel diyotlar, negatif direnç özelliği gösterirler. Tunel diyotlar, karakteristik eğrilerinin bir bölümünde, artan gerilimlere karşı, dirençlerinin artırarak daha az akım geçirirler. Ia Ib Va Vb Tunel diyotların çalıştırıldığı bölge Va ve Vb arasında kalan bölgedir. Bu bölgede, tunel diyotlar negatif direnç özelliği gösterirler. Tunel diyotlar, osilatör devrelerinde kullanılırlar.

1.8 Varikap Diyot (VARAKTÖR) Varikap diyot, değişken kondansatör görevi yapan PN birleşmeli diyot olarak çalışır. Varikap diyot uçlarına ters yönde gerilim uygulanır. Bu ters yöndeki gerilim, aradaki nötr (yalıtkan) bölgenin genişlemesine yol açar. Aradaki nötr (yalıtkan) bölgenin genişlemesi, diyot kapasitesinin azalmasına yol açar. Uygulanan ters gerilim azaltıldığında ise, aradaki nötr bölge daralır ve diyodun kapasitesi artar. Varikap diyotlar, günümüzde, radyo ve televizyonların kanal seçici devrelerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Şekil 1.31 Varaktör diyot

2.2.2 Doğrultma Devreleri Doğrultma Devresi Girişleri doğrudan transformatör çıkışlarına bağlanan ve çıkışları darbeli (pulse) sinüzoidal gerilimlerden oluşan devrelere, doğrultma (rectifiers) devreleri denir Doğrultma Devresi

2.2.2.1 Yarım Dalga Doğrultma Devreleri Yarım dalga doğrultma devreleri girişlerine uygulanan sinüzoidal gerilimin yalnızca bir yarı periyodunda çalışan ve diğer yarı periyodunda çıkış vermeyen devredir.Bir yarım dalga doğrultma devresi tek bir diyot kullanılması ile gerçeklenen devredir. Şekil 2.9 da bir yarım dalga doğrultma devresi gösterilmektedir.

0V 10V -10V 9.3V 0V

Vout(tepe) = - Vin(tepe) + 0.7 V

Çıkış Gerliminin Ortalama Değeri: Yarım dalga doğrultma devreleri çıkışında oluşan işaretler ortalama gerilim ve ortalama akım değerlerine sahiptirler. Çıkış Gerliminin Ortalama Değeri: Yük Direnci Ortalama Akım Değeri: Bu değerleri pratik olarak avometrenin DC kademesinde normal gerilim ve akım ölçer gibi veya osiloskop kullanılarakl ölçülür.

Tam Dalga Doğrultma Devreleri Tam dalga doğrultma devreleri kendi aralarında iki kısma ayrılmaktadır. Bunlar sırası ile iki diyotlu tam dalga doğrultma devreleri ve köprü tipi tam dalga doğrultma devreleridir.

İki Diyotlu Tam Dalga Doğrultma Devreleri Bu devrelerde dikkat edilecek en önemli husus kullanılacak olan transformatörün ortak sargılı olmasıdır. Şekil 2.15 İki diyotlu pozitif tam dalga doğrultma devresi

Önemli Hususlar: Örneğin bir tam dalga doğrultma devresine giriş periyodu 20 msn olan bir işaret uygularsak, çıkış işaretinin periyodu yine 10 msn olacaktır. Başka bir deyişle bir tam dalga doğrultma devresine giriş frekansı 50 Hz olan bir gerilim uygulanırsa, çıkış işaretinin

50 Hz

Çözüm 2.6 (a)

(b) (c)

Köprü Tipi Doğrultma Devreleri Ryük Köprü Tipi Doğrultma Devreleri

Önemli Hususlar:

Çözüm 2.7

D1 D2 D3 D4 Ryük

Yarım dalga doğrultma devresinde olduğu gibi tam dalga doğrultma devrelerinde de işaretlerin rms değerlerinin yerine bundan böyle ortalama değerlerinden bahsedeceğiz. Örneğin, ortalama gerilim (Vort ), ortalama akım (Iort) gibi değerlerden söz edilecektir. Bir tam dalga gerilim işaretinin ortalama gerilim değeri, ve ortalama akım değeri aşağıdaki bağıntı ile bulunur.

Şekil 2.33 Çözüm 2.8 (a) Şekil 2.33 (a) daki işaretin tepe değeri 30 V değerindedir (b) Şekil 2.33 (b) deki işaretin tepe değeri - 20 V değerindedir.