Devre Elemanları

Devre Elemanları




Pasif Devre Elemanları Bir elektronikçinin başarılı bir çalışma yapabilmesi için, öncelikle kullanacağı devre elemanlarının özelliklerini iyi bilmesi gerekir.
Aktif devre elemanları, ise özel amaçlı elemanlardır. Kullanılacak devrenin özelliğine göre, aktif devre elemanlarının özellikleri ve türleri de değişmektedir.
Elektronik Devre Elemanları İki Gruba Ayrılır:
1) Pasif Devre Elemanları
2) Aktif Devre Elemanları
Bunlarda kendi aralarında gruplara ayrılmaktadır.
1) Pasif Devre Elemanları a) Direnç b) Kondansatör c) Bobin 2) Aktif Devre Elemanları a) Diyot b) Transistör

Direnç

1. Direnç (elektrik) - Bir nesnenin elektrik akımına karşı dayanma özelliği, mukavemet, rezistans.
2. Direnç (elektronik) - Bir elektrik devresinde akımı kontrol etmekte kullanılan devre elemanı.
3. Mukavemet - Dayanma, karşı koyma gücü,

Kondansatör




Sığaç (ayrıca kondansatör, kapasitör), DC akımı geçirmeyip, AC akımı geçiren devre öğesidir. İki iletken plaka arasına yalıtkan bir maddenin yerleştirilmesi veya hiçbir yalıtkan kullanılmaksızın hava aralığı bırakılması ile oluşturulur. Sığaçlar yalıtkan maddenin cinsine göre adlandırılır. Değişik yapılı sığaçlara göre, sığaç simgelerinde bazı küçük değişiklikler vardır.




Kapasite formülü

C = ε0.εr.(A/d)
ε0: (Epsilon 0): Boşluğun dielektrik sabiti (ε0 = 8.854.10-12)
εr: (Epsilon r): Plakalar arasında kullanılan yalıtkan maddenin BAĞIL1 dielektrik (yalıtkanlık) katsayısı.(Tablo 1.6)

• A: Plaka alanı
• d: Plakalar arası uzaklık

A ve d değerleri METRİK sistemde (MKS) ifade edilirse, yani, "A" alanı (m) ve "d" uzaklığı, metre (m2) cinsinden yazılırsa, C' nin değeri FARAD olarak çıkar.

Örnek

Kare şeklindeki plakasının her bir kenarı 3 cm ve plakalar arası 2 mm olan, hava aralıklı sığacın kapasitesini hesaplayalım.
A ve d değerleri MKS' de şöyle yazılacaktır: A=0,03*0,03=0,0009m2 = 9.10-4 m2
d=2mm=2.10-3m ε0 = 8,854.10-12
Hava için εr=1 olup, değerler yerlerine konulursa:
C=8,854.10-12.4,5.10-1=39,843.10-13 F=3,9PF (Piko Farad)1 olur.

AC Devrede Sığaç

Yukarıda DA devrede açıklanan akım olayı, AA devrede iki yönlü olarak tekrarlanır. Dolayısıyla da, AA devredeki sığaç, akım akışına karşı bir engel oluşturmamaktadır. Ancak bir direnç gösterir.
Sığacın gösterdiği dirence kapasitif reaktans denir.
Kapasitif reaktans, XC ile gösterilir. Birimi Ohm dur
XC = (1 / ω C ) = (1 / 2 π f C ) 'Ohm olarak hesaplanır.
XC = Kapasitif reaktans ω = Açısal hız (Omega) f = Frekans (Hz) C = Kapasite (Farad) Yukarıdaki bağıntıdan da anlaşıldığı gibi, sığacın XC kapasitif reaktansı; C kapasitesi ve f frekansı ile ters orantılıdır. Yani sığacın sığası ve çalışma frekansı arttıkça kapasitif reaktansı, diğer bir deyimle direnci azalır. Sabit Sığaçlar Sabit Sığaçlar kapasitif değeri değişmeyen sığaçlardır.

Yapısı ve Çeşitleri

Sığaçlar, yalıtkan maddesine göre adlandırılmaktadırlar.

Sabit sığaçlar aşağıdaki gibi gruplandırılır:

• Kağıtlı sığaç
• Plastik film sığaç
• Mikalı sığaç
• Seramik sığaç
• Elektrolitik sığaç

Kağıtlı kondansatör




Kağıtlı kondansatör, kondansatörlerin kapasitesini arttırmak için levha yüzeylerinin büyük ve levhalar arasında bulunan yalıtkan madde kalınlığının az olması gerekir. Bu şartları gerçekleştirirken de kondansatörün boyutunun mümkün olduğunca küçük olması istenir. Bu bakımdan en uygun kondansatörler kağıtlı kondansatörlerdir. Çok yaygın bir kullanım alanı vardır.
Bir kağıt, bir folyo ve yine bir kağıt bir folyo gelecek şekilde üst üste konur. Sonra da bu şerit grubu silindir şeklinde sarılır. Bağlantı uçları (elektrotlar) alüminyum folyolara lehimlenir. Oluşturulan silindir, yalıtılmış olan metal bir gövdeye konarak ağzı mumla kapatılır ya da üzeri reçine veya lak ile kaplanır. Genellikle tek fazlı motorların çalıştırılmasında kullanılırlar.Kutupsuzdurlar.Binlerce volt dayanma gerilimileri vardır.

Plastik film kondansatör




Plastik film kondansatör, kağıt yerine plastik bir madde kullanılmaktadır. Bu plastik maddeler Polistren, poliyester, polipropilen olabilmektedir.
Hassas kapasiteli olarak üretimi yapılabilmektedir. Yaygın olarak filtre devrelerin de kullanılır. Üretim şekli kağıt kondansatörlerin aynısıdır.


Mikalı kondansatör




Mikalı kondansatör, Mika, "εr" bağıl dielektrik sabiti çok yüksek olan ve çok az kayıplı bir elemandır. Bu özelliklerinden dolayı da, yüksek frekans devrelerinde kullanılmaya uygundur. Mika doğada 0.025 mm 'ye kadar ince tabakalar halinde bulunur. Kondansatör üretiminde de bu mikalardan yararlanılır.
İki tür mikalı kondansatör vardır:

• Gümüş kapalnmış mikalı kondansatör.
• Alüminyum folyolu kaplanmış mikalı kondansatör.

Gümüş Kaplanmış Mikalı Kondansatör

Bu tür kondansatörlerde mikanın iki yüzüne gümüş üskürtülmektedir. Oluşturulan kondansatöre dış bağlantı elektrotları lehimlenerek mum veya reçine gövde içerisine yerleştirilir. Şekil.1.20 'de değişikı boydaki mikalı kondansatörler gösterilmektedir. Maliyet diğerlerine göre yüksektir.

Alüminyum Folyo Kaplanmış Mikalı Kondansatör [değiştir]

Gümüş kaplama çok ince olduğundan, bu şekilde üretilen kondansatör büyük akımlara dayanamamaktadır. Büyük akımlı devreler için, mika üzerine alüminyum folyo kaplanan kondansatörler üretilmektedir. Mikalı kondansatör ayarlı (trimmer) olarak ta üretilmektedir
"

Elektrolitik kondansatör




Elektrolitik kondansatör, büyük kapasiteli kondansatörlerdir. Yaygın bir kullanım alananı vardır. Özellikle, doğrultucu filtre devrelerinde, gerilim çoklayıcılarda, ses, frekens yükselteçlerinde, kuplaj ve dekuplaj devrelerinde, zamanlama devrelerinde yararlanılmaktadır.
İki tür elektrolitik kondansatör vardır:

• Alüminyum plakalı
• Tantalyum (tantalıum) plakalı

Alüminyum oksitli plakaya bağlı elektrot pozitif (+), alüminyum plakaya bağlı elektrot da ne atif (-) olarak adlandırılır.
Devreye bağlantı da "+" elektrot, devrenin pozitif tarafına, "-" elektrotta negatif tarafına bağlanmalıdır. Ters bağlantıda anot üzerindeki oksit tabakası kalkar ve geçen akımla elektrolitik kimyasal reaksiyona uğrar ve ısınıp şişerek kondansatörü patlatır. Kağıda emdirilmiş olan elektrolitik, iletken bir madde olup, gövdesi oksit tabakasının zamanla ve küçük değerli aşırı gerilimlerde bozulmasını önlemektedir.


Bobin




Bobin bir yalıtkan makara (mandren veya karkas) üzerine belirli sayıdaki sarılmış tel grubudur.




Bobinler





Bobin bağlı olduğunu gösteren sembol


Kullanım yerine göre, makara içerisi boş kalırsa "havalı bobin", demir bir göbek (nüve) geçirilirse "nüveli bobin" adı Bobinin her bir sarımına "spir" denir.

Bobindeki Elektriksel Olaylar

Bilindiği gibi bir iletkenden akım geçirildiğinde, iletken etrafında bir manyetik alan oluşur. Bu alan kağıt üzerinde daireler şeklindeki kuvvet çizgileri ile sembolize edilir.
Bir bobinden AC akım geçirildiğinde, bobin sargılarını çevreleyen bir magnetik alan meydana gelir. Akım büyüyüp küçülüşüne ve yön değiştirmesine bağlı olarak bobinden geçen kuvvet çizgileri çoğalıp azalır ve yön değiştirir.




Bobinler


DC gerilim uygulanırsa, Bobin DC akıma ilk anda direnç gösterir. Bu nedenle bobine DC akım uygulandığında bobin ilk anda yalıtkan daha sonra iletkendir. Bobine AC akım uygulandığında ise akımın yönü devamlı değiştiği için bir direnç gösterir.

Zıt Elektro Motor Kuvveti (EMK)

Bobin içerisindeki kuvvet çizgilerinin değişimi, bobinde zıt elektromotor kuvvet (zıt EMK Ez) adı verilen bir gerilim endükler. Bu gerilimin yönü kaynak gerilimine ters yöndedir. Dolayısıyla da zıt EMK, bobinden, kaynak geriliminin oluşturduğu akıma ters yönde bir akım akıtmaya çalışır. Bu nedenledir ki, kaynak geriliminin oluşturduğu "I" devre akımı, ancak T/4 periyot zamanı kadar geç akmaya başlar.
Zıt EMK 'nın işlevi, LENZ kanunu ile şöyle tanımlanmıştır.
LENZ kanununa göre zıt EMK, büyümekte olan devre akımını küçültücü, küçülmekte olan devre akımını ise büyültücü yönde etki yapar.

• Endüktif Reaktans (XL)

Bobinin, içinden geçen AC akıma karşı gösterdiği dirence endüktif reaktans denir. Endüktif reaktans XL ile gösterilir. Birimi "Ohm" dur. Şöyle ifade edilir:
XL = ω.L 'dir. ω = 2.π.f olup yerine konulursa, XL = 2.π.f.L ohm olur. ω : Açısal frekans (Omega) f: Uygulana AC gerilimin frekansı birimi, Herzt (Hz) 'dir. L: Bobinin endüktansı olup birimi, Henry (H) 'dir. a) AC kaynak geriliminin pozitif alternansındaki devre akımı. b) Kaynak gerilimi (v), devre akımı (i) ve zıt EMK (Ez) arasındaki bağıntı "L" nin değeri bobinin yapısına bağlıdır.
Bobinin sarım sayısı ve kesit alanı ne kadar büyük olursa, "L" o kadar büyük olur. Dolayısıyla AC akıma gösterdiği dirençte o oranda büyür.
"L" nin birimi yukarıda da belirtildiği gibi Henry (H) 'dir. Ancak genellikle değerler çok küçük olduğundan "Henry" olarak yazımda çok küsürlü sayı çıkar.
Bunun için miliHenry (mH) ve mikrohenry (µH) değerleri kullanılır.
Henry, miliHenry ve mikroHenry arasında şu bağıntı vardır.
MiliHenry (mH) 1mH = 10-3 H veya 1H = 103mH MikroHenry (µH) 1µH = 10-6 H veya 1H = 106 µH 'dir.

• Karşılıklı Endüktans (M)

Aynı nüve üzerine sarılı iki bobinin birinden akım geçirildiğinde, bunun nüvede oluşturduğu kuvvet çizgileri diğer sargıyı da etkileyerek, bu sargının iki ucu arasında bir gerilim oluşturur. Bu gerilime "endüksiyon gerilimi" denir.
Bu şekilde iletişim, karşılıklı (ortak) endüktans denen belirli bir değere göre olmaktadır.
Karşılıklı endüktans M ile gösterilir ve şu şekilde ifade edilir:
M= L1 . L2 L1 ve L2 iki bobinin self endüktansıdır. M 'in birimi de Henry H dir.
Şöyle tanımlanır:
Aynı nüve üzerindeki iki bobinin birincisinden geçen 1 amperlik AC akım 1 saniyede, ikinci bobinde 1V 'luk bir gerilim endükliyorsa iki bobin arasındaki karşılıklı endüktans M=1 Henry 'dir.
Bobinler seri bağlanırsa toplam endüktans: L=L1+L2+L3+..........
Aynı nüve üzerindeki iki bobin seri bağlanırsa: L=L1+L2±2M dır


Diyot




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

Diyotlar başlıca üç ana gruba ayrılır:

1. Lamba diyotlar
2. Metal diyotlar
3. 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...
Ana madde: Zener diyot

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

Transistör




Geçirgeç veya transistör, yarı iletken malzemeden yapılmış elektronik devre elemanıdır. Her ne kadar diyodun yapısına benzese de çalışması ve fonksiyonları diyottan çok farklıdır.
Transistör iki eklemli üç bölgeli bir devre elemanı olup iki ana çeşittir.

• NPN
• PNP

Bipolar Jonksiyon Transistör aşağıda belirtildiği gibi değişik şekillerde tanımlanır

1. Transistörün kolay anlaşılması bakımından tanımı; Transistörün bir sandviçe benzetilmesidir, yarı iletken sandviçi.
2. İkinci bir tanımıda şöyle yapılmaktadır; Transistör, iki elektrodu arasındaki direnci, üçüncü elektroda uygulanan gerilim ile değişen bir devre elemanıdır.
3. Transistörün en çok kullanılan tanımı ise şöyledir; Transistör yan yana birleştirilmiş iki PN diyodundan oluşan bir devre elemanıdır. Birleşme sırasına göre NPN veya PNP tipi transistör oluşur.

Transistörün başlıca çeşitleri şunlardır

• Yüzey birleşmeli (Jonksiyon) transistör
• Nokta temaslı transistör
• Unijonksiyon transistör
• Alan etkili transistör
• Foto transistör
• Tetrot (dört uçlu) transistör
• Koaksiyal transistör

Transistörün kullanım alanları

Transistör yapısal bakımdan, yükselteç olarak çalışma özelliğine sahip bir devre elemanıdır. Daha yaygın kullanım amacı ise devrede anahtarlama yapmaktır. Elektroniğin her alanında kullanılmaktadır.

1. NPN ve PNP transistörlerin yapısal gösterilimi,
2. Transistör sembolleri

Transistör'ün daha önceleri kullanılan radyo lambalarına göre üstünlükleri nelerdir? [değiştir]

• Transistörler çok küçüktür ve çok az enerji isterler.
• Transistörler çok daha uzun çalışma ömrüne sahiptirler
• Transistörler her an çalışmaya hazır durumdadır (lambaların flaman gerilimi sorunu)
• Çalışma voltajları çok daha azdır. Pille bile çalışırlar.
• Lambalar gibi cam değildir kırılmaz.

Peki ama iyi de peki bu lambanın hiç mi üstünlüğü yoktuki de? Olmaz olur mu?

Elektron lambalarında elektron boşlukta hareket ettikleri için, transiştörlere göre gürültüleri düşüktür. Yine lambalar vakumlu oldukları için çıkış dirençleri daha yüksektir. Ayrıca, lambaların, radyasyona dayanıklılığı daha yüksektir.
FET'ler bu kalitede olan bir transistör ailesidir.

Çeşitli Transistörler

Transistörler esas olarak Bipolar transistörler ve Unipolar transistörler olarak iki kısma ayrılırlar. Bipolar transistörler de PNP ve NPN olarak iki tiptir.
PNP tipinde base negatif emitter ve collektor pozitif kristal yapısındadır. Bu transistörler emitter montajında; emitter + collector - olarak polarize edilirler. Base emittere göre daha negatif olduğunda transistör iletimdedir.
NPN tipinde ise base pozitif, emitter ve collector negatif kristal yapısındadır. Emitter topraklı olarak kullanıldığında, emitter negatif, collector pozitif olarak polarize edilirler. İletimde olması için base, emittere göre daha pozitif olmalıdır. Buradaki gerilim farkı 0.1 volt veya daha fazla olmalıdır.
Piyasada pek çok tip bipolar transistör mevcuttur. Bunların kullanılmaları sırasında mutlaka bacak bağlantılarını içeren bir katalog kullanılmalıdır; çünkü aynı kılıf yapısı içeren iki transistörün bacak bağlantıları ayrı olabilir.
Bipolar transistörler genelde 2 ile başlayan 2N… 2SA…. 2SB….. 2SC…
veya AC… BD… BUX…. BUW… MJ…. ile başlayan isimler alırlar.
Son zamanlarda transistörlarin çeşidi ve sayısı arttığı için bir katalog kullanmak zorunludur.
2N3055 2SA1122 2SB791 2SC1395 AC128 BD135 BUX80 BUW44 MJ3001 gibi….
A ile başlayan transistörler Germanyum. B ile başlayan transistörler Silisyum dur, keza diyotlar için de bu geçerlidir, ikinci harfin anlamları şöyledir:
A : Diyot
C : Alçak frekans transistörü
D : Güç transistörü dür.
F : Yüksek frekans transistörü
Y : Güç Diyodu
Z : Zener Diyot
AC128, BC108, AF139, BF439, AD165, BD135, AA139, BY101 gibi.
Aynı kılıf içinde çift transistör varsa buna Darlington transistör adı verilir MJ3042 gibi.
Bazı darlington transistörler kılıf içinde bir de diyot ihtiva ederler.
Bir P tipi transistör push-pull olarak kullanıldığında, karakteristikleri benzer olan bir N tipi transistörle beraber kullanılır, buna 'Complementary' tamamlayıcı transistör adı verilir. MJ 2955 ile 2N3055 gibi.
Piyasada bulunan transistörler plastik veya metal kılıf içindedirler.
En çok kullanılan kılıf şekilleri To-3 To-5 To- 12 To- 72 To- 92 To- 2