2.3.ÖZEL DİYOTLAR 2.3.1. Zener Diyot Zener diyotlar kesime kutuplamada özel bir davranış gösterirler. Zener, sabit devrilme gerilimine sahip bir diyottur. İletim özeğrisi normal diyot gibi olup, kesim özeğrisi ise VZ=VA geriliminde sabit kalıyor kabul edilir. Bu özelliğinden faydalanılarak sabit bir gerilim elde etmede veya gerilim ayarlayıcılarında (regülatörlerinde) kullanılırlar.
Şekil 2.15.Zener diyot (a)sembolleri ve (b)T1 ve T2 sıcaklıklarında özeğrilerindeki farkları.
Bir seri dirençle akım sınırlaması yapılacak şekilde Zener diyotlar gerilim sınırlama yaparken sürekli görev yapabilmeleri ve aşırı akımlardan zarar görmemeleri için kullanıldıkları yerlerde; Ters kutuplamalı, Zener geriliminden (üretici değeri) daha düşük gerilim uygulanmamalı ve Bir seri dirençle akım sınırlaması yapılacak şekilde devreye bağlanmalıdır.
2.3.2. Tayrektör (Thyrector) Aard arda ters seri bağlı iki zener diyodu gibi çalışır. Geçici ve ani yükselen gerilimleri önlemede kullanılan bir diyottur. Her iki yönlü kutuplamalı bağlantıda da aynı davranışları gösterir. Diyotlardan biri her zaman açık, yani iletime kutuplanmış görünür. Bu anda diğer diyot aynı bir zener özeğrisi gösterir.
T1 T2 Şekil 2.18.Thyrector a)sembolü ve b)iletim özeğrisi.
2.3.3 . SCHOTTKY (Barrier=Engel) Diyodu Schottky engel diyodunda eklem bölgesi metal yarıiletken devreden oluşur. Sonuçta yarıiletken veya omik özellik gösterir. İki tabakası arasındaki yük taşıyıcı yoğunluğu farkından dolayı, engelde bir potansiyel oluşur. Az katkılı silisyum (veya galyum arsenit) kullanıldığında, bu alüminyum-silisyum ekleme Schottky diyot denir. Silisyum bir diyotla schottky diyot özeğrisi karşılaştırılırsa özeğriler arasında belirgin iki fark vardır.
Şekil 2.19.(a)Schottky diyot sembolü, (b)yarıiletken tabakaları, (c)Schottky ve silisyum diyot özeğrisi,
Çoğunluk elektronlar metale engel üzerinden aktarılarak metaldeki diğer elektronlardan daha fazla enerjiye sahip olmaları termal dengeyi sağlar. Bu aktarılan elektronlar, sıcak elektron diye adlandırılır. Bazı uygulamalarda schottky diyota sıcak elektron diyodu da denmektedir.
SMX Tipi Şotki diyotlarda kodlama S S x b yy Ters gerilim 9 = 90V 10 = 100V TO-220AC Engel Yüksekliği “Boş” = Standard H = Yüksek SMX Paketi 1 = SMA (DO-214AC) 2 = SMB (DO-214AA) 3 = SMC (DO-214AB) SMA Yüzeysel tip SMB SMC Schottky Engel Diyodu
TO-220 & TO-3P Tipi Şotki diyotlarda kodlama MBR C xx b yy PP Paket Tipi • “boş” = tek TO-220AC, ITO-220AC or TO-263AB • CT = Merkez uçlu TO-220AB, ITO-220AB or TO-263AB • PT = Merkez uçlu TO-247AD Ters Gerilim (V) Engel Yüksekliği “Boş” = Standard H = Yüksek TO-220AC TO-220AB Iletim Akımı (A) Paket Sınıfı • “Boş” = Standard • B = Yüzey tipli TO-263AB • F = Yalıtılmış TO-220 TO-247AD TO-263 Orta (Medium) Eklem (Barrier) Şotki Diyot
100V Schottky Uygulamaları Yüksek frekanslı güç kaynakları Serbest geçiğ diyotları görevi Kutuplama koruması Akü-Pil doldurma düzenleri Gözlem devreleri AA/DA dönüştürücüler (Doğrultucular) DA/DA dönüştürücüler (DA ayarlayıcılar)
Seçim Tablosu Eleman Paketi
2.3.4. DIAC Seri ters bağlı iki diyot gibi çalışır. Thyrector'den farklı olarak zener içermez. Bu diyotlarda büyük akımlardan dolayı oluşan yüksek sıcaklık, düşük devrilme gerilimlerine sebep olmaktadır. Dolayısıyla tetiklemede kolaylık sağlanmaktadır. Genel olarak diyaklar geniş oranda SCR ve triyak tetikleme devrelerinde yardımcı eleman olarak kullanılmaktadırlar.
Diyak için bazı öz değerler; Diac tipi: 261-334 VBD = 32 V Ipk = 1 A (TA=25 °C ve 20µs için) Tdepo = Tişltm = - 40 ile +150 °C TJmaks.= 100 °C PT = 150 mW (TA = 40 °C için)
Diac tipi: BR100 261-930 VBD = 32 V Ipk = 2 A (TA=25 °C ve 20µs için) Tdepo = Tişltm =-55 ile +125 °C TJmaks= 100 °C PT = 150 mW (TA=40 °C)
2.3.5. SHOCKLEY Diyodu Şokley diyodu tetikleme devrelerinde kullanılan bir yarıiletken elemanıdır. Kesim bölgesinde normal bir diyot gibi davranır. İletim bölgesinde ise devrilme gerilimine kadar iletmez. Sonra ani olarak iletir ve gerilim düşümü düşük değerlerde olur.
2.3.6. SIDAC (Silicon Diode for Alternating Current: AA’da iki Yönlü Yarıiletken Diyot) Sidak (sidac) elemanı, iki yönlü akım iletebilen özel bir diyot olup diyak gibi belirli devrilme geriliminde ileterek üzerindeki gerilimi yaklaşık sıfıra indirir ve iletken gibi davranır.
IŞIKLA ÇALIŞAN (OPTİK) ELEMANLAR Işık düzgün bir enerji dağılımına sahip elektrik ve magnetik alandan oluşan bir dalga olarak tanımlanabilir. Buna göre de elektro magnetik spektrumda yer alır. Fakat ışığın diğer özellikleri incelendiğinde, enerji taşıyan parçacıklar da denen fotonlar dan oluşur.
(Photo Diode, Işıkla Çalışan Diyot) 2.3.7. Foto Diyot (Photo Diode, Işıkla Çalışan Diyot) Bir p-n eklemine ters kutuplamalı gerilim uygulandığında, elektron ve oyuklar biri birinden uzaklaşırlar. Eklemin uyb'si büyümüş olur. Uygun dalga boyundaki ışık ışınları bu bölgeye ulaştığında oyuk-elektron çiftlerinin doğmasına neden olurlar. Kapama gerilimine ters yönde bir akımın oluşmasına neden olurlar.
Işık fotonlarındaki enerji algılanma ile beraber fotovoltaik etki ile de elektriğe dönüştürülür. Bunun için de ayrıca belirli bir gerilime ihtiyaç duymazlar. Işık gerilimli hücre de denen bu (photovoltaic cell) elemanlar ışıktan elektrik elde etmede de kullanılabilirler. Eklem bölgesine ulaşan ışık ışınları ters yöndeki akımı arttırmaya başlar.
Sembol tipleri Foto diyot OP900SL OP913SL OP913WSL Ip A Işık akımı Foto diyot tipleri Sembol OP900SL OP913SL OP913WSL Ip A Işık akımı 14.0 120.0 40 ID nA Karanlık akımı 10.0 25.0 VRB, V Kesim devre gerilimi 150 32.0 tr Yükselme süresi ns tf Düşme süresi ns 100 - Voc, mV açık devre gerilimi 400.0 300.0 Isc, A kısa devre akımı 40.0 Cj pF toplam kapasitesi 150.0 ton ns açma süresi toff ns kapama süresi 50.0
(LED : Light Emmiting Diode) 2.3.8. Işık Yayan Diyot (LED : Light Emmiting Diode) LED’ler, iletime kutuplandığında elektro magnetik radyasyon yayarlar. Bu ışıma, elektro magnetik spektrumda mor ötesi ile kızıl ötesi arasında bir ışımadır. Yayılan ışınlar, eklem bölgesinin dışı plastik veya metallerle kaplanarak odaklanır. Dalga boyunu etkileyen faktör, elemanı oluşturan yarıiletken malzemenin özelliğidir. Çıplak gözle görülebilir spektral band'ta kırmızı, sarı ve yeşil renklerde LED'ler üretilebilmektedir.
LED'ler ile, değişik gösterge ışıkları, ses donanımı, yedi parçalı sayısal göstergeler (seven segment displays), ölçme devreleri, telefonlar, konutlarda kullanım amaçlı sinyal ve bilgi sistemleri, eğlence sistemleri gibi birçok alanda kullanılmaktadırlar. Birden fazla flamanlı olup tek renk dışında farklı ışıklar verebilen LED’ler de vardır. Uzaktan kumanda donanımında olduğu gibi. Yarıiletken radyasyonun, düşük işletme sıcaklığı, titreşim-darbelerine karşı mekanik dayanım, boyutlarının küçüklüğü gibi üstünlükleri vardır.
2.3.9. Kızılötesi Işın Yayan Diyot (IRED: InfraRed Emmiting Diode) GaAs tipi bir fotodiyot olup, yaklaşık 900nm civarında dalga boyu ışın yayarak yaklaşık 1,43eV luk eklem aralığı enerjisine sahip özel diyotlardır. Bu tip diyotlarda anahtarlama iletim süresi 50ns civarındadır.
Tablo 2.4 Bazı IRED'lere ait özdeğerler tipi Yarım açı derece Parlaklık mW/sr (IA=100 mA'de) Kılıf şekli VA V -IA A LD242 60 2,5….12,5 Plastik LD271 25 7,0 …. 20,0 5 mm plastik LD273 25 15,0 5 mm SFH400 6 12,5 … 64,0 Cam lens SFH402 40 1,6 … 8,0 Yassı cam p. SFH409 20 3 mm OP123/4 24 2,34 mm herm. 1,5 100(-2V'da) OP130/1/2 18 5 mm hermetic 1,75 OP130W 50 OP290/1 4,0 OP140A 4,57 mm plastik 1,6 OP169A 46 4,19 mm plastik
2.3.10. Lazer Diyot Birden fazla yarıiletken tabakalı GaAlAs tipi diyot olan lazer diyotlarda, cevap verme süresi çok kısadır. Al katkısının tümü aktif bölgede bulunan diyotun yaydığı ışınların dalga boyu 820-880nm arasındadır.
2.3.11. Tünel Diyodu (Tunnel Diode) Normal bir p-n eklem diyotunun uzay yükü bölgesi, p ve n tabakalarındaki potansiyeller arasında bir duvar görevi yapar. Yarıiletkende normalde bulunan katkı yoğunluğu 10-8'den, 10-3'e arttırılırsa, yarıiletken özelliği değişerek tünel diyotunda olduğu gibi, normalde 5 mikron civarında olan duvar genişliği, katkı atomu yoğunluğunun karekökü ile ters orantılı olarak değişir. Tünel diyotu bu özellikleri taşıyan yarıiletkenlerden oluşmuştur.
2.4.TRANZİSTÖR Tranzistörler, iki amaçla kullanılan üç uçlulardır. Bu amaçlardan biri anahtar olarak kullanılması, diğeri ise yükseltici görevi yapacak şekilde kullanılmasıdır. Anahtar uygulamaları güç elektroniğinde önemli yer tutarlar. Diyot ve tranzistörler tek yönlü bir anahtar kabul edilebilir. Tranzistörün iki ucu, tek kutuplu anahtar gibi çalışır. Üçüncü uç ise bu iki ucu harekete geçirme, denetleme görevi yapar.
Güç Elektroniği Dr. Nurettin ABUT Teşekkürler!!