1:Temel Yarı İletken Fiziği

... konulu sunumlar: "1:Temel Yarı İletken Fiziği"— Sunum transkripti:

1 1:Temel Yarı İletken Fiziği
1:Hidrojen atomunun yapısı Atomun temel parçaları 1.Elektron 2.Proton 3.Nötron Elektron: Elektronlar çekirdek etrafında “ORBİT” adı verilen yörüngede bulunurlar ve (-) yüklüdür. Nükleus(çekirdek): Protonlardan oluşur (+yüklü olurlar) Proton: (+) yüklü parçacıktır. Elektron: (-)yüklü parçacıktır. Nötron: Yüksüzdür

2 1,1.Nötr Atomları Elektron sayısı(e-) = Proton sayısı(+)
e- kütlesi = 9,11 x10-28 gr Proton ve nötron kütlesi = 1,672 x gr Proton kütlesi = 1836x e-kütlesi Yörüngede elektronlar(orbitting),”shell”(kabuk) adı verilen enerji katmanlarında bulunurlar

3 1,2.ÇEKİRDEK VE KABUK YAPISI
Benzeri yükler (+ile + veya –ile -) birbirlerini bir kuvvet ile iterler. Benzeri olmayan yükler(+ile –veya-ile+) birbirlerini çeker. Yüklü parçalar arasında çekme ve itme kuvveti coulomb kanunu (coulomb’s law) ile hesaplanır. F=k Q1,Q2 k : constant=9x10 üzeri -9 Q1,Q2 : coulomb cinsinden yük r : yükler arası uzaklık (metre) F : yükler arası kuvvet (newton)

4 2. ENERJİ SEVİYELERİ Atomik yapılarda, her kabukta değişik enerji seviyeleri bulunur. Her maddede bu kabuk enerjileri değişik değerdedir. bir elektron çekirdekten ne kadar uzaksa o kadar yüksek enerji seviyesinde demektir

5 2,1.Enerji Seviyeleri Eğer bir elektron € en dış kabuktan(Valence shell) koparılırsa, “Conduction Band” (iletken bant) a girer ve burada serbest olarak dolanır. Önemli Not: Valence banttaki elektronlar çekirdek arasındaki çekim kuvveti,diğer seviyelere göre en düşük olandır.(F=k(Q1 Q2)/r üzeri 2)dir.

6 2,2.Maddeler ve Enerji Seviyeleri

7 2,3.Yalıtkan yarı iletken ve iletken maddeler
eV: Elektron Volt – Enerji birimi Valence bant’tan e(elektron) koparmak bir enerji uygulanır. Bu voltaj veya yeterli seviyedeki başka bir enerjide ola bilir. Valence bant’tan e( elektron) koparmak için Garp enerjisi (Eg) büyük enerji gerekir

8 2,4. Akım Akım iletim bandındaki serbest elektronların bir yönde doğru yönlendirilmesidir. Serbest elektronlar (iletim bandındaki elektronlar) bu yükleri taşıyan unsurlardır. Bu elektron akımı bir iletken tel içerisinde veya herhangi başka iletken madde içerisinde oluşabilir Herhangi bir dış güç veya enerji olmadan yük akımı sıfırdır Akım birimi “AMPER” (A) denir. Bir kesit alanından 1 saniyede sabit hızla 6.242x1018 I=Q/t I:Akım(A) Q: şarj(Coul) T: saniye(s)

9 Örnek:eğer bir yüzeyden 0. 16C’luk bir yük her 0
Örnek:eğer bir yüzeyden 0.16C’luk bir yük her 0.64 saniyede geçiyorsa akım kaç olur? I=Q/t=0.16C/0.64=0.25A 2,5. VOLTAJ: Voltaj Serbest elektronların akım oluşturmasını sağlayan kuvvet. Voltaj diğer enerjilerin elektrik enerjisine çevrilmesi ile elde edilir Örnek : Kimyasal enerji : Pillerde elektrik enerjisine çevrilir. Mekanik enerji : dinamo kullanılarak elektrik enerjisine çevrilir . Enerji : İş yapa bilme kapasitesidir. Voltaj iki nokta arasındaki potansiyel fark (iki nokta arasında) olarak da tanımlanır. 1V iki nokta arasındaki1C’luk yükü,bir noktadan diğerine geçirmek için 1j bir enerji harcıyorsa bu iki nokta arasındaki potansiyel fark 1V dur. Voltaj, gerilim veya potansiyel fark her zaman iki nokta arasında ölçülür.

10 2,5. ATOMUN YAPISI

11 Örnek:eğer bir yüzeyden 0. 16C’luk bir yük her 0
Örnek:eğer bir yüzeyden 0.16C’luk bir yük her 0.64 saniyede geçiyorsa akım kaç olur? I=Q/t=0.16C/0.64=0.25A 2,5. VOLTAJ: Voltaj Serbest elektronların akım oluşturmasını sağlayan kuvvet. Voltaj diğer enerjilerin elektrik enerjisine çevrilmesi ile elde edilir Örnek : Kimyasal enerji : Pillerde elektrik enerjisine çevrilir. Mekanik enerji : dinamo kullanılarak elektrik enerjisine çevrilir . Enerji : İş yapa bilme kapasitesidir. Voltaj iki nokta arasındaki potansiyel fark (iki nokta arasında) olarak da tanımlanır. 1V iki nokta arasındaki1C’luk yükü,bir noktadan diğerine geçirmek için 1j bir enerji harcıyorsa bu iki nokta arasındaki potansiyel fark 1V dur. Voltaj, gerilim veya potansiyel fark her zaman iki nokta arasında ölçülür.

12 3. İLETKEN,YARI İLETKEN VE YALITKAN
3,1. İLETKEN:Çok küçük bir kuvvetle (voltaj) bile elektron akımı oluşmasına imkan veren maddedir. İyi iletkenlerde valence bantta genelde sadece bir tane elektron (e) bulunur. Bu tek elektronun valence bant’tan iletken bant’a geçirmek için gerekli gap enerjisi çok azdır Yarı iletken:İletkenlere göre daha yüksek kuvvetle elektron akımı oluşmasına imkan veren maddelerdir. Yalıtkan: Gap enerjisi çok yüksektir.Bu yüzden valence banttan elektron koparmak çok zordur. İletken bant’a elektron çıkarmak için çok yüksek kuvvete ihtiyaç duyarlar. Bu yüzden elektrik akımı iletmezler,iletseler bile hiç denecek kadar az olurlar.

13 3,1. VOLTAJ VE AKIM KAYNAKLARI
D.C.=Direct current:Doğru akım (Tek yönlü akım) D.C Voltaj kaynakları: Batarya ve piller Güç Kaynakları

14 3,2.AMPERMETRE VE VOLTMETRE
Akım ölçmek için AMPERMETRE kullanılır. devreye seri bağlanır. Voltaj (gerilim) ölçmek için VOLTMETRE kullanılır.Devreye paralel bağlanır

15 3,3.Voltmetre ve Ampermetre Bağlantısı
Akım birimleri: nA= Nano Amper = 10-9A n=10-9 uA= Micro Amper = 10-6A u=10-6 mA= Mili Amper = 10-3A m=10-3 kA= Kilo Amper = 103A k=103

16 3,4.VOLTAJ KAYNAKLARI

17 Kaynak uçlarına herhangi bir yük (lamba gibi) bağlandığı zaman bir akım meydana gelir. Bu akım, voltaj kaynağının (+) ucundan (-) ucuna doğru gerçekleşir. Voltaj kaynağına bağlantısı: Akım miktarı, yükün güç ihtiyacına göre meydana gelir.

18 3,5.DİRENÇ Madde içerisinde elektronların ve elektronlarla diğer atomların çarpışması sonucu verilen elektrik enerjisinin bir kısmı ısıya dönüşür, buna o maddenin resistansı (direnci) denir. Bir maddenin resistansı aşağıdaki faktörlere bağlıdır. Maddenin yapısı Uzunluğuna Kesit alanına Isısına R= q L / A R= 9 direnç (ohm) (Ω) L= uzunluk (m) A= kesit alanı (m2) q= birim mesafedeki direnç (ohm – m) (Ω - m)

19 4. ISI FAKTÖRÜ Isı faktörü: İletkenlerde T artarsa R de artar (+ ısı faktörü) Yarı iletkenlerde T artarsa R azalır (- ısı faktörü)

20 4,1. RESİSTÖR ÇEŞİTLERİ Sabit Resistörler Değişken Resistörler

21 5. OHM KANUNU Devredeki bir akım, gerilim ve dirençlere bağlıdır. Bu kural ilk olarak SIMON OHM tarafından bulundu. V= IR I= V / R R= V / I

22 5,1. GÜÇ Güç; Belli bir zaman aralığı içerisinde ne kadar iş yapıldığıdır. (iş yapma oranı) birimi Watt’tır. (W)

23 5,2. ISI Bir enerjinin başka bir enerji şekline dönüştürmesidir.
P = V I = (V / R) = V2 / R P = (I R) I = I2 R P = V I = V2 R = I2 R Enerji: Belli bir zaman aralığında kullanılan güçtür. W = P t (Watt saniye, ws veya Juule) Enerji (ws) Güç (w). Zaman (saat) Energy (Wh) = Power (W) x time (h) Energy (kWh) = Power (W) x time (h) / 1000

24 6.SERİ DEVRELER İki elementin yalnızca bir ortak noktası (bağlantı noktası) varsa bu iki element bir birine seridir.

25 6,1. N-Direnci İçin Seri Devre
Seri bağlı devreler: 1)Her dirençten geçen akım aynidir. 2)Her direnç üzerindeki voltaj,direncin değerine bağlıdır. V=IR Eğer R1=R2=……..=RN _ V1=V2=….=VN Eğer R1=2 R2 – V1=2 V2 3)Dirençlerde harcanan güç direncin büyüklüğüne bağlıdır.

26 P=I2R Eğer R1 = R2 =……RN ……. P1 = P2=…PN Eğer R1 =2R2 – P1 = 2P2 4) RTOTAL = Rt = R1 + R2 +……+ RN 5) V1 = IR1 V2 = IR2 VN = IRN 6) P1 = V1I = I2R1 = V12/ R1 P2 = V2I = I2R2 = V22/ R2 PN = VN = I2RN = VN 2 / RN 7) Voltaj kaynağında harcanan güç = PDEL = EI 8) PDEL = P1 + P2 +…….+ PN 9) Voltaj kaynağındaki voltaj = Toplam direnc voltajları.

27 7. PARALEL DEVRELER Eğer herhangi iki element, iki ortak noktada kesişiyorlarsa bu iki element bir birine paralel olurlar.

28 7,1. Direnç için paralel devreler
Paralel bağlı devreler paralel bağlı diençlerin toplam direnci 1/Rt = 1/R1 + 1/R2 +…….1/RN eğer iki direnç paralel ise bu iki direncin toplamı: Rt=(R1.R2)/(R1+R2) Eğer paralel dirençler iletken olarak tanımlansalardı: Gt=G1 +G2 +…….GN

29 Paralel direnclerin toplam direnci, her zaman en küçük olan paralel dirençten de küçük olur.
Paralel elementlerdeki voltajlar hepsinde aynidir.

30 7,2.Paralel bağlı dirençlerin voltajları
Her paralel elementten geçen akım direncin büyüklüğüne bağlıdır.

31 8)SERİ VOLTAJ KAYNAKLARI
NOT: seri bağlı elementlerin yerleri değişse de toplam direnç akım veya güç ayni kalır.

32 Seri bağlı voltaj kaynakları
Çözümlü problemler: Soru.1 Aşağıdaki devrenin toplam akımını (IT) ve toplam direncini(RT) bulunuz.

33 Çözüm: Rt = 15Ω + 10Ω + 25Ω + 25 Ω + 10Ω + 25Ω=110Ω
I= E/Rt = 35V / 110Ω = (b) Rt = 1.2kΩ + 4.5kΩ + 1.3kΩ + 3kΩ = 10kΩ I = E/ Rt = 120V/ 10kΩ = 12mA

34 Soru:2 a)Rt=? b)I=? V2=? Çözüm: a)Rt=R1+R2+R3+R4 Rt=7Ω+4Ω+7Ω+7Ω Rt=25Ω b)I=E/Rt I=50V/25Ω I=2A c)V2=I.R2 V2=2A.4Ω V2=8V

35 Soru:3 Vab=? Çözüm: Vab= V2+V3 Vab=8V+2V Vab=10V VEYA: E=V1+V2+Vab 20V=6V+4V+Vab 20V-6V-4V=Vab 10V=Vab

36 Soru:4 Aşağıda verilen devrenin
RT=? I=? V1=? PR1 PE=? KVL=? V2=? PR2=? Değerlerini bulunuz.

37 ÇÖZÜM: a) RT =R1+R d)PR1=V12/R1 RT=4Ω+6Ω PR1=82V/4Ω RT= 10Ω PR1=64V/4Ω b) I=E/RT PR1=16W I=20V/10Ω I=2A PR2=I2xR2 c) V1=IxR PR2=22Ax6Ω V1=2Ax4Ω PR2=4Ax6Ω V1=8V PR2=24W V2=IxR2 V2=2Ax6Ω e)PE=VI V2=12V PE=20Vx2A PE=40W f)KVL=E=V1+V2 E=8V+12V E=20V

38 Soru:5 Aşağıda verilen devrenin
RT=? I=? V1=?

39 Çözüm: a)RT=R1+R2+R3 RT=4Ω+7Ω+4Ω RT=15Ω b) I=ET/RT ET=50V-12.5V I=37.5V/15Ω ET= 37.5V I=2.5A c) V1=IxR1 V1=2.5Ax7Ω V1=15.5V

40 8.KIRCHOFF KURALLARI (KIRCHOFF ‘SLAWS)
Kirchoff ‘un Voltaj kanunu (KVL) Kirchoff ‘un Akım kanunu (KCL) KVL : Kapalı bir devrede voltajların matematiksel toplamı sıfırdır.(kaynakta akım(-)den(+)ya, yük(+)dan(-)doğru akar.)

41 KCL:Bir devredeki bir noktada akımların matematiksel toplamları sıfırdı.
Bir noktaya gelen akımların toplamı,o noktadan çıkan akımların toplamına eşittir.

42 Örnek:Aşağıda verilen devrenin
V2=? I=? R1=? R3=?

43 Çözüm: KVL:E-V1-V2-V3=0 V2=E-V1-V3 =22 I=V2/R2 I=21/7 I=3A R1=V1/I R1=18/3 R1=6Ω R2=V3/I R2=15/I R2=5Ω

44 8.VOLTAJ BÖLME KANUNU (VOLTAGE DIVISION)
Seri bir devrede dirençler üzerindeki voltaj direnç değerinin büyüklüğüne bağlı olarak değişir.Akım ayni olduğundan direnç büyürse voltajda o oranda büyüktür. Dirençler üzerinde harcanan toplam voltaj, uygulanan voltaja eşit olur.

45

46 8,1.AKIM BÖLME (CURRENT DIVISION)
Akım bölme paralel devrelerde olur Her bir elementten geçen akım o elementin büyüklüğüne bağlıdır. Her bir paralel elementten geçen akımların toplamı kaynak akımına eşit olur. IT=I1+I2+I3 I1=V/R1 I2=V/R2 I3=V/R3

47 8,2.AKIM BÖLME KANUNU (CURRENT DIVIDER RULE)
İki eşit paralel element üzerinden geçen akımlar bir birine eşit olur.

48 Akım bölme Eğer R1=R2 – I1=I2 Paralel elementlerde ayni kaynağı paylaşan dirençlerden en fazla akım küçük olan dirençten ğeçer.

49 İki paralel direnç için:
İ1=iT(R2/R1) İ2=İT(R1/R1+R2) İT=İ1+İ2 İ1=V/R1 İ2=V/R2 V=IT(R1xR2/R1+R2) IT=V/Req Req=1/(1/R1+1/R2) I1=IT(Req/R1)

50 ÇÖZÜMLÜ ÖRNEKLER 1) Aşağıdaki devrelerin toplam akımını(IT) toplam direncini(RT) bulunuz?

51 ÇÖZÜM: a) Rt = 15Ω + 10Ω + 25Ω + 25 Ω + 10Ω + 25Ω=110Ω I= E/Rt = 35V / 110Ω = 318.2 (b) Rt = 1.2kΩ + 4.5kΩ +1.3kΩ + 3kΩ = 10kΩ I = E/ Rt = 120V/ 10kΩ = 12mA

52 2) Aşağıda verilen devre E=64V,R1=20Ω,R2=60Ω dur buna göre R1 direnci üzerine düşen voltajı bulunuz?

53 ÇÖZÜM: V1= R1E/Rt = R1.E / R1+R2 = (20Ω) (64V) / (20Ω) + (60Ω) 1280V / 80Ω = 16V

54 3) Aşağıdaki devrede Vab,Vcb ve Vc değerlerini bulunuz?

55 ÇÖZÜM: I = 54V/ 45Ω = 1.2A Vab = I.R2 = (1.2A) (25Ω) = 30V Vcb = -I.R1 = -(1.2A) ( 20Ω) = -24V Vc = E1 = 19V 2. yol : I = E1 + E2 /Rt = 19V+35V/ 45Ω = 54V/45Ω = 1.2A Vab = 30V Vcb = -24V Vc = -19V

56 4)Aşağıda verilen devrede.
a)R2=3R1 ise V2=? b)V3=? c)R3=? d)IT=?

57 Çözüm: a)R2=3R1 I2=V2/R2 I1=V1/R1 V2/R2=V1/R1 V2/30Ω=4V/10Ω 10Ω X V2=120A V2=120A X 10Ω V2=12V b)VT=40V VT=V3+V2+V1 40V=V3+12V+4V V3=40V-12V+4V V3=24V C)V3/R3=V2/R2 24V/R3=12/30Ω R3=(24V X 30Ω)/12V R3=60Ω d)I=4V/10Ω I=0.4A

58 8,2.AÇIK VE KISA DEVRELER Açık devre: Akım açık devreden geçmez.
Açık bir devredeki voltaj,açık ayakların bağlı olduğu voltaja eşittir. I=0 Eab=E

59 Kısa devre: Bir veya birden çok elementin iki bağlantı noktasına bir kablo (0 dirençli) bağlanarak yapılan işleme denir.

60 8,3.AKIM,VOLTAJ VE DİRENÇ ÖLÇME
Voltaj ölçme Akım ölçme:

61 Direnç ölçme:

62 8,4.BİRDEN ÇOK KAYNAĞI OLAN DEVRELERİN ANALİZİ
BRANCH(KOL)AKIM ANALİZİ: Her kol (branch) için akımların yönleri gelişi güzel belirlenir. Verilen akım yönlerine göre dirençlerin(+) ve (-)uçları belirlenir. Her kapalı devre için KVL uygulanır. Tüm akımları içeren konular için KCL uygulanır. Çıkan linear denklemler çözülür.

63 Branch (kol) Akım Analizine
Örnek:

64 I1,I2,I3 yönleri rasgele seçilir.
Akım yönlerine göre dirençlerin,(+)ve(-)uçları yazılır. Her kol için KVL uygulanır. Akımlar için KCL uygulanır. KVL1:2-2I1-4I3=0 KVL2:-6+I1+4I3 KCL: I1+I2=I3

65 Örnek:Verilen devrenin I1,I2,I3 akımlarını hesaplayınız.

66 KVL1:20-10I3-4I1-15=0 KVL2:20-10I3-5I2+40=0 KCL :I1+I2=I3 KVL1:5-10I3=5I2 I2=12-2I3 KCL:4x[(5/4-10/4I3)+(12-2I3)]=4I3 5-10I3+48-8I3=4I3 53=22I3 I3=53/22=2.4A I2=12-4.8=7.2A I1=5/4-10/4I3 I1=4.75A

67 8,5.MESH (MEŞ) ANALİZİ Her kapalı devre için bir akım yönü belirlenir.
Her kapalı devre için KVL uygulanır. Çıkan denklemler çözülür.

68 KVL1: 2-2Ia-4(Ia-Ib)=0 KVL2: -6-4(Ib-Ia)-1Ib=0 çözülerek I1 ve I2 bulunur. Ortak olan 4Ω direnci,yönlerine baglı olarak,I1 ve I2 ‘nin farkı veya toplamı ile çarpılarak voltajı bulunur.buradaki örnekte farkları alınmıştır,çünkü üzerinden geçen I1 ve I2 akımlarının yönleri terstir

69

70 I1=Ia I2=Ib I3=Ib E1=i1xR1+i3xR3 Kol analizi -E2=i2xR2-İ3xR3 E1=i2xR1+(ia-ıb)R3 Mes analizi -E2=ibxR2+(ib-ia)R3

71 Örnek:(Meş)

72 5-1Ia-6(Ia-Ib)-10=0 10-6(Ib-Ia)-2Ib=0 -7Ia+6Ib=5 6Ib=5+7Ia Ib=5/6+7/6Ia 10=8Ib-6Ia 6x10=[8(5/6+7/6Ia)-6Ia]x6 60=40+56Ia-36Ia 20=20Ia 1A=Ia Ib=2A

73

74 Çözüm: 5-I1 1-6(I1-I2)-10=0 10-6(I2-I1)-2I2=0 -7I1+6I2=5 6I1-8I2=-10 I1=1A I2=2A

75 8,6.NETWORK (AĞ)TEORİLERİ
SUPERPOSITION (SÜPERPOZİSYON) METODU: Bir devrede,her bir element üzerindeki veya voltaj devresindeki her bir güç kaynağının uygulandığı voltaj veya akımların etkilerinin ayrı ayrı toplanması ile bulunur.

76 Örnek:Aşağıdaki devreyi süper pozisyon analizi ile çözünüz.

77

78 Çözüm: RT=[(4//4)+2]+6 RT=4//3+6 RT=7.7Ω I6’=120/7.7 I6’=15.6A I2’=I6’.(3/3+4) I2’=6.7A I4’=I2’/2 I4’=3.35A

79 9.(A.C) ALTENATİF AKIM-DEĞİŞKEN AKIM
Herhangi bir voltaj veya akım periodik olarak değişiyorsa yada deyişken bir yapısı varsa buna alternatif (değişken) akım veya voltaj denir.

80 ALTERNATİF AKIM GRAFİĞİ

81 Alternatif grafiği: Periyodik bir dalgada,dalganın tepe noktaları veya işaretinin değiştiği (+’dan,- ye veya –’den+ya) noktaları arasında belirli bir zaman aralıgı bulunur. Periyodik AC bir dalganın (-) ve (+) kısımları bir birine eşitse averaj değeri sıfırdır. Eğer bir DC sinyal, AC dalgasına eklenirse avara değeri sıfır olmaz.

82 CYCLE (DEVİR):Bir dalga şeklinde, iki ayni noktanın tekrarına 1cycle (devir) denir.
FREKANS(f): bir saniyedeki cycle (devir) sayısıdır. Birimi:Hertz(Hz) Örnek: 60 cycle(devir) güç hattı =60 cycle bir saniyede f=60Hz Periyot: Bir cycle (devir)’in zamanı,veya 1cycle’da geçen zaman. T=1/f f=1/T

83

84 9,1.ALTERNATİF DALGALAR:

85 9,1.ALTERNATİF DALGALAR Anlık (Instantaneous) Değer: dalganın her hangi bir andaki büyüklüğü. Peak (Tepe)Değer: bir dalganın en yüksek değeri Peak-to-peak(tepeden tepeye)değer: (+)ve(-)tepe uçları arasındaki voltaj değer. Sinüs (sine) Dalgası: Sinüs dalgası,R,L,ve C’ nin etkileriyle şeklini muhafaza edebilen tek dalga türüdür.

86 9,2.AVARAJ DEĞERİ Bir AC dalgaların avaraj değeri sıfırdır
büyüklükleri bir birine eşittir.

87 9,3.PEAK DEĞER

88 9,4.EFEKTİF DEĞER (RMS) Bir sinüs dalganın efektif değeri,o dalganın de’ ye karşılık gelen değeridir de denebilir. Efektif değer 50V olan bir sinüs dalgası ile 50V de voltajının oluşturduğu güçler bir birine eşittir.(Örneğin bir direnç üzerine uygulandığı zaman.) Dirençler bir devrede gücün harcandığı elemandır ve AC dalgaların üzerinde herhangi bir faz farkı yaratmaz.

89

90 V,I Ayni fazlıdırlar P- Her zaman pozitiftir. Irms=Ieff=Imax/√2=Imax/1.414 Irms=0.707.Imax Vrms=Veff=0.707.Vmax Vmax=1.414.Vrms AC ölçüm aletleri,voltaj veya akımın RMS değerini ölçerler. Osiloskop:Cathode – ray tube’ ü kullanarak, zaman-sinyal grafiklerini gösteren alettir.

91 10.CAPACITORS (KAPASİTÖRLER)
Kapasitör ve inductörler, devre içinde güç kaybına yol açmazlar. Fakat güç depolarla.daha sonra bu güçü devreye tekrar geri verebilirler.

92 10,1.CAPACITANCE (KAPASİTANS)
İki paralel levha arasında, yalıtkan veya dielektrik bir madde konularak oluşturulur. Kapasitans kapasitörün kapasitesidir. CAPACITANCE:1Farad(F)=1 coulomb’luk yükün,1V altında levhalar arasında akışına denir.

93

94 A:Alan (m2) d:Uzaklık (m) C=€ A/d C=€0 €TA/d €=Relatıve permıttıvıty €=8.85x10-12F/M C=Capacıtance C=Q/V C=Farad (F) Q=Coulomb(c) V=Volts(V)

95 10,2.KAPASİTÖRÜN ŞARJ OLMASI

96 S Anahtarı 1konumuna gelince,devre tamamlanır
C içerisinde e akımı başlar. Bu ilk anda çok hızlıdır,daha sonra C nin voltajı (Vc) E ye yaklaştıkça bu hız azalır. Vc=E olunca e akımı durur (kapasitör dolar)

97

98 C tam olarak dolunca açık devre gibi gösterile bilir.
Anahtarın ilk kapatıldığı an t=0(kısa devre gibi) ic=iR=E/R Vc=E-VR=E-İRR ic=(E/R) (e-t/RC) şarj akımı Vr=Ee-t/T e= RC=Zaman sabiti T=RC t=0 ise e0=1 t=1 ise e1=0.3674

99

100

101 Örnek:

102 VC,İC,VR için matematiksel formülleri yazınız.
Çözüm: T=RC=(8kΩ) (4µF)=32ms VC=E(1-e-t/T) Vc=40(1-e -t/(32x10) İc=E/R(e-t/T) İc=40V/8kΩ(e -t/(32x10) ) İc=5x10-3(e -t/(32x10) ) VR=Ee -t/T VR=40e-t/32x10)

103 10,3.KAPASİTÖRÜN DEŞARJ OLMASI

104 Vc=Ee –t/RC ic=E/R(e –t/RC) VR=Ee-t/RC

105 Örnek:

106 Çözüm: T=8kΩ 4uF=32ms a)Vc=Ee-t/T Vc=40e-t/(32x10-3) b)İc=(E/R)(e-t/T) İc=(5x10-3)e-t/(32x10-3) c)VR=Ee-t/T VR=40e -t/(32x10-3)

107 10,4.KAPASTÖR AKIMI(İC) ic= C(d vc/dt)
Kapasitörün depoladığı enerji  İcav=C(∆ Vc/∆t) ∆Vc=Vc2-Vc1 ∆t=t2-t1 ∆iki değer arasındaki değişim İcav=C(∆ Vc/∆t)

108 10,5.SERİ KAPASİTÖRLER

109 QT=Q1=Q2=Q3 E=V1+V2+V3 QT=/CT=Q1/C1+Q2/C2+Q3/CT 1/CT=1/C1+1/C2+1/C3

110 10,6.PARALEL KAPASİTÖRLER

111 Örnek: a)CT=? b)QT=? c)V1,V2,V3=?

112 Çözüm: a)1/CT=(1/200x10-6)+(1/50x10-6)+(1/10x10-6) 1/CT=0.128x106 CT=8x10-6=480uF b)QT=Q1=Q2=Q3 QT=CTxE QT=8uFx60V=480uF c)V1=Q1/C1 V1=(480x10-6C)/(200x10-6F) V1=2.4V V2=Q2/C2=9.6V V3=Q3/C3=48V E=2.4V+9.6V+48V E=60V

113

114 Çözüm: a)CT=? b)Q1,Q2,Q3 c)QT=? a)CT=C1+C2+C3 CT= =2060uF b)Q1=C1E=(800x10-6)(48)=38.4mC Q2=C2E=2.88mC Q3=C3E=57.6mC c)QT=Q1+Q2+Q3 QT=98.88mc

115 Örnek:(seri paralel) a)CT=? b)QT=? c)V1=? d)Q1,Q3=?

116 Çözüm: a)CT=C2+C3 CT=2uF+4uF CT=6uF b)V1=Q1/C1E=2u(120)=240uC QT=Q1=QT c)V1(240x10-6)/(3x10-6)=80V d)VT=QT/CT VT=(240x10-6C)/(6x10-6) VT=40V Q2=C2VT Q2=(4x10-6)(40)=160uF Q3=C3VT Q3=(2x10)(40)=80uF

117 Örnek:

118 a)Vc=? b)Qc=? Çözüm: a)Vc=(8/4+8)x(24) Vc=16V b)Qc=C1xVc Qc=(20x10-6)(16) Qc=320uF

119 10,7.KAPASİTÖRÜN DEPOLADIĞI ENERJİ
Wc=1/2CV2 Wc=1/2(Ca2/c2) V=Q/C

120 Örnek:

121 Toplam olarak dolu durumda iken C1 ve C2 voltajlarını bulunuz.
Çözüm: Vc2=[7/(2+7)]x72=56V Vc1=[2/(2+7)]x72=16V Q1=C1xVc1=(2x10-6)(16)=32uC Q2=C2xVc2=(3x10-6)(56)=168uC Wc1=1/2(C1xV12) Wc1=1/2(2x10-6)(162) Wc1=256uj Wc2=1/2(C2xVc22) Wc2=1/2(3x10-6)(56) Wc2=470uj

122 10,8.AC DEVRELERDE KAPASİTÖRLER

123

124

125 Örnek: Irms=?

126 Çözüm: Xc=1/2∏fc Xc=1/2x3.14x(10x103)(0.005x10-6) Xc=3.18kΩ Vrms=Irms Xc Irms=Vrms/Xc Irms=5/3.18 Irms=1.57mA

127 10,9.KAPASİTÖRÜN VOLTAJ VE AKIMI
Kapasitör akımı ile kapasitör voltajı arasında 900’lik faz farkı vardır.

128 11.KAPASTİTÖRDE GÜÇ İdeal bir kapitör güç harcamaz.
Bir kapasitöre AC voltaj verildiği zaman enerji voltaj cycle ‘ina göre depolamaya başlar. Daha sonra depolanan enerji başka bir cycle biriminde devreye geri verilir.

129

130

131 11,1.TRUE(ĞERÇEK)GÜÇ (+)Güç anında kapasitörün depoladığı enerji
(-)Güç anında kapasitörün harcadığı enerji True (Gerçek)Güç=0

132 11,2.REAKTİVE GÜÇ Kapasitörün enerji depolama veya harcama oranı.
Pr≠0 Hiçbir zaman Pr sıfır olmaz Pr=Vrms x Irms = Vrms2/Xc=Irms2 x Xc Birimi:Volt-Amper Reactive (VAR)

133 11,3.KAPASİTÖR UYGULAMALARI
Elektriksel Depolama Power Supply Filtreleme Zamanlı devreler By Pasing DC Bloklama ve AC Coupling