GÜÇ ELEKTRONİĞİ EĞİTİM SETİ DENEY KİTABI KONU: PNPN

ÇOKESEN
ELEKTRONİK
SAN.TİC.LTD.
GÜÇ ELEKTRONİĞİ EĞİTİM SETİ DENEY KİTABI
KONU: PNPN DİYOT
Giriş:
Shockley diyot yada 4 tabaka diyot olarak da bilinen PNPN DİYOT, tek yönlü çalışan
yarıiletken anahtar elemanıdır. Sembolü ve görünüşü şekil 6.1’ de ve karakteristik eğrisi şekil 6.2’
de görülmektedir.
Anot
Katot
Şekil 6.1: PNPN DİYOT’ un sembolü ve görünüşü
IF
IH
VR
VR
IS
VS
VF
IR
Şekil 6.2: PNPN DİYOT’ un karakteristik eğrisi
PNPN DİYOT’ un iletken olabilmesi için anot-katot uçları doğru polarmalandırılmalıdır.
Doğru polarma gerilimi elemanı iletken yapan anahtarlama gerilimi (Switching voltage, V S )
seviyesini aştığında eleman iletime geçerek akım geçirmeye başlar. İletime geçen PNPN diyot
uçlarındaki gerilim birkaç volt seviyesine düşer. İletime geçen PNPN DİYOT’ un tekrar yalıtkan
olabilmesi için, içinden geçen akımın tutma akımı (Holding current, IH ) seviyesinin altına düşmesi
gerekir.
ÇOKESEN
ELEKTRONİK
SAN.TİC.LTD.
GÜÇ ELEKTRONİĞİ EĞİTİM SETİ DENEY KİTABI
KONU: PNPN DİYOT
EL EK TRİ KS EL KA RAK TERİS TİK LER (T A = 25° C)
K a r a kt e r i s t i k
F o r w a r d S w i t ch i n g V o l t a g e
F o r w a r d S w i t ch i n g C u r r e n t
Sem bo l
Min
1 N 51 58 , 1 N 57 82 , 1 N5 78 8
1 N 51 59 ,
1 N5 78 3,
1 N 57 89
1 N5 16 0,
1 N 57 84 ,
1 N5 790
1 N 57 79 ,
1 N5 78 5,
1 N 57 91
1 N5 78 0,
11
12
Is
—
1 N 5 78 2 t hr u 1 N5 79 3
F o r w a r d O f f- S t a t e C u r r e n t
(V F = 0 . 7 5 x V s )
I FM
Reverse C urrent
(VR = VRm)
H o ld in g Cur re n t
10
9.0
11
12
13
th ru 1N57 81
I RM
1 N 51 58 t h r u 1 N 51 60 , 1 N5 7 79
IH
10
0.1
F or wa rd On Vo lt a ge
(I F = 1 5 0 m A d c)
VF
Deney şeması:
+12V
R1
470
PNPN
47k
—
1N5158
+88.8
mA
+88.8
Volts
R2
100
Birim
Volts
14
15
5.0
50
10
100
1.0
5.0
µA
2.0
10
µA
µA
20
4.0
50
mA
2.0
1.0
Şekil 6.3: 1N5158’ e ait karakteristik değerler
P1
13
1.0
th ru 1N57 81
1 N57 82 thr u 1 N57 87
1N5788 t hru 1N 5793
Max
8.0
10
VS
1 N 51 58 t h r u 1 N 51 60 , 1 N5 7 79
Typ
1.5
Volts
ÇOKESEN
ELEKTRONİK
SAN.TİC.LTD.
GÜÇ ELEKTRONİĞİ EĞİTİM SETİ DENEY KİTABI
KONU: PNPN DİYOT
DENEY MODÜLÜ
DENEY BAĞLANTI PLANI
GÜÇ ELEKTRONİĞİ EĞİTİM SETİ DENEY KİTABI
ÇOKESEN
ELEKTRONİK
SAN.TİC.LTD.
KONU: PNPN DİYOT
İŞLEM BASAMAKLARI
ES05-09-03 modülünü ana üniteye bağlayın.
Deney bağlantı planını ES05-09-03 modülü üzerinde gerçekleştirin.
5.2-5.3 pinlerini kısa devre edin.
mA sembolü görülen pinler arasına dc ampermetre ve V sembolü görülen pinler arasına dc
voltmetre bağlayın.
5) Devrenin +12V pinini modül üzerindeki +12V pinine bağlayın. GND devreye doğrudan geldiği
için herhangi bir bağlantıya gerek yoktur.
6) Tüm bağlantıları yaptıktan ve kontrol ettikten sonra ana ünite üzerindeki güç anahtarını ON
konumuna alın.
7) P 1 trimpotu yardımıyla PNPN diyot anot gerilimini (V A ) birer volt aralıklarla artırıp, bu
gerilimlere karşılık gelen anot akımını (I A ) ölçün. Ölçüm sonuçlarını kaydedin.
8) Anot gerilimi, PNPN diyotun tetikleme seviyesine ulaştığında hızla düşecektir. Bu andan
sonra da P 1 trimpotu yardımıyla SUS’ un anot gerilimini artırmaya ve ölçümlerinize devam
edin.
9) Ölçüm sonuçlarını kullanarak SUS’ un karakteristik eğrisini çizin.
10) Devrenin enerjisini kesin.
1)
2)
3)
4)
ÖLÇÜM SONUÇLARI
V A (Volt)
0
1
2
…..
…..
…..
…..
…..
…..
…..
I A (mA)
IA
VA
…..
…..
…..
…..
ÇOKESEN
ELEKTRONİK
SAN.TİC.LTD.
GÜÇ ELEKTRONİĞİ EĞİTİM SETİ DENEY KİTABI
KONU: SCR (Silicon Controlled Redresor)
Giriş:
SCR ya da diğer adıyla tristör, tek yönlü çalışabilen yarıiletken anahtarlama elemanıdır.
Sembolü ve görünüşü şekil 8.1’ de ve karakteristik eğrisi şekil 8.2’ de görülmektedir.
Şekil 8.1: SCR’ nin sembolü ve görünüşü
+I
Anot +
VTM
on state
IH
IRRM at VRRM
+V
Reverse Blocking Region
(off state )
Reverse Avalanche Region
IDRM at VDRM
Forward Blocking Region
(off state )
Anot -
SEMBOL
VDRM
IDRM
VRRM
IRRM
VTM
IH
PARAMETRE
Peak Repetitive Off Stat Forward Voltage
Peak Forward Blocking Current
Peak Repetitive Off State Reverse Voltage
Peak Reverse Blocking Current
Peak On State Voltage
Holding Current
Şekil 8.2: SCR’ nin karakteristik eğrisi
SCR anot, katot ve geyt olmak üzere üç terminale sahiptir. Anot ve katot yük akımının
geçtiği main terminaller, geyt ise elemanın tetiklendiği kontrol ucudur. SCR’ nin iletken olabilmesi
için, öncelikle main terminaller yani anot-katot doğru polarma edilmelidir. Bunun ardından geyt
ucuna katottan daha pozitif bir gerilim uygulanmalıdır. Bu iki şart sağlandığında, SCR hızla iletken
olur ve akım geçirmeye başlar. Bu andan itibaren anot-katot gerilimi değişmediği sürece geyt
ÇOKESEN
ELEKTRONİK
SAN.TİC.LTD.
GÜÇ ELEKTRONİĞİ EĞİTİM SETİ DENEY KİTABI
KONU: SCR (Silicon Controlled Redresor)
gerilimi kesilse dahi SCR iletimde kalmaya devam eder. Bunun sebebi, SCR içinden geçen tutma
akımıdır. SCR akımı tutma akımı (Holding current, IH ) altına düşmediği sürece eleman mühürlü
olarak çalışmaya devam edecektir.
KOŞULLAR
PARAMETRE
IDRM
IRRM
IGT
VGT
IH
Repetitive peak
off-state current
Repetitive peak
reverse current
Gate trigger current
Gate trigger voltage
Holding current
MIN
TYP
V TM
dv/dt
voltage
Critical rate of rise of
off-state voltage
BİRİM
VD = rated V DRM
RGK = 1 k
TC = 110°C
400
µA
VR = rated V RRM
IG = 0
TC = 110°C
1
mA
VAA = 6 V
RL = 100
tp(g) ≥ 20 µs
200
µA
VAA = 6 V
tp(g) ≥ 20 µs
VAA = 6 V
RL = 100
TC = - 40°C
tp(g) ≥ 20 µs
VAA = 6 V
tp(g) ≥ 20 µs
R =1k
RL = 100
TC = 110°C
RGK = 1 k
RGK = 1 k
TC = - 40°C
RGK = 1 k
RL = 100
VAA = 6 V
Initiating I T = 10 mA
VAA = 6 V
60
1.2
0.4
0.6
1
8
mA
RGK = 1 k
5
ITM = 5 A
1.7
VD = rated VD
V
0.2
Initiating I T = 10 mA
Peak on-state
MAX
RGK = 1 k
TC = 110°C
10
V
V/µs
Şekil 8.3: TIC106’ ya ait karakteristik değerler
SCR her zaman bir yük ile birlikte kullanılmalıdır. Aksi durumda anot-katot arasından geçen
akım sınırlanmadığı için eleman bozulacaktır. Diğer taraftan SCR hem dc hem de ac gerilim
altında çalışabilmektedir. Ancak bu iki çalışma şekli arasında belirgin farklılıklar vardır.
S1
+Vcc
B1
LAMBA
R1
SCR
R2
Şekil 8.4:SCR’ nin dc gerilimde çalışması
ÇOKESEN
ELEKTRONİK
SAN.TİC.LTD.
GÜÇ ELEKTRONİĞİ EĞİTİM SETİ DENEY KİTABI
KONU: SCR (Silicon Controlled Redresor)
Şekil 8.4’ deki devre SCR’ nin dc gerilimde çalışmasına örnek olarak verilmiştir. Devrede
SCR’ nin yükü olarak lamba kullanılmıştır. S 1 anahtarı kapatılarak devreye enerji verilir. Bu
durumda SCR’ nin main terminalleri doğru polarma olmasına rağmen geyt tetiklemesi
almadığından henüz yalıtkandır. SCR yalıtkan olduğu için lamba da sönüktür. B 1 butonu SCR’ ye
geyt tetikleme gerilimi uygulamak için kullanılmıştır. B 1 butonuna kısa süreli basıldığında, gerilim
bölücü R 1 ve R 2 dirençleri üzerinden SCR’ nin geyt ucu katota göre daha pozitif bir gerilim alır.
Böylece SCR iletime geçerek lambanın yanmasını sağlar. B 1 butonu bırakılsa dahi SCR iletimde
kalmaya ve lamba yanmaya devam eder. Ancak burada dikkat edilmesi gereken iki nokta vardır.
Birincisi, R 1 ve R 2 dirençlerinin SCR’ yi tetikleyecek geyt gerilimi ve akımını sağlayacak değerde
seçilmiş olmasıdır. İkinci önemli nokta ise, yük akımı yani lambadan geçen akımın SCR tutma
akımı seviyesinin üzerinde bir değere sahip olmasıdır.
SCR ac gerilim altında çalışırken sadece pozitif alternanslarda iletken olabilir. Yani anot ucu
katottan daha pozitif gerilim aldığında ve uygun geyt tetiklemesi yapıldığında iletime geçer.
Negatif alternanslarda ise yalıtkan durumdadır ve akım geçirmez. Şekil 8.5’ de SCR’ nin ac
gerilimde çalışmasına örnek bir devre görülmektedir.
LAMBA
S1
AC
R1
SCR
R2
Şekil 8.5:SCR’ nin ac gerilimde çalışması
Devreye ac gerilim uygulandığında SCR kesimde ve lamba sönüktür. S 1 anahtarı SCR’ nin
geyt tetiklemesini kontrol etmektedir. S 1 anahtarı kapatıldığında ac giriş geriliminin pozitif
alternansında, hem SCR’ nin anot-katot uçları doğru polarma alacak hem de geyt ucuna katottan
daha pozitif bir gerilim gelecektir. Pozitif alternans gerilimi SCR’ yi iletime götürecek kadar
yükseldiğinde, SCR iletime geçerek lambanın yanmasını sağlar. SCR’ nin iletkenliği bu pozitif
alternansın sonuna kadar devam eder. Çünkü takip eden negatif alternansta hem SCR’ nin main
terminalleri ters polarma olur hem de pozitif geyt tetiklemesi oluşmaz. Sonuç olarak SCR ac
besleme geriliminin pozitif alternanslarında iletken ve negatif alternanslarında yalıtkan olur. S 1
anahtarı açıldığında ise geyt tetiklemesi kesilen SCR sürekli yalıtkandır. Pozitif alternanslarda
ÇOKESEN
ELEKTRONİK
SAN.TİC.LTD.
GÜÇ ELEKTRONİĞİ EĞİTİM SETİ DENEY KİTABI
KONU: SCR (Silicon Controlled Redresor)
SCR’ nin giriş geriliminin hangi değerinde iletime geçeceğinin R 1 ve R 2 gerilim bölücü
dirençlerinin değerleri belirleyecektir. Görüldüğü gibi SCR ac gerilim altında geyt ucundan kontrol
edilen bir doğrultucu gibi çalışmaktadır.
Deney şeması:
SCR’ nin dc gerilimde çalışması
+12V
+88.8
R1
1k
mA
P1
+88.8
SCR
TIC106
mA
4.7k
+88.8
Volts
+88.8
Volts
SCR’ nin ac gerilimde çalışması
SCOP
R1
1k
P1
4.7k
AC 12V
SCR
TIC106
ÇOKESEN
ELEKTRONİK
SAN.TİC.LTD.
GÜÇ ELEKTRONİĞİ EĞİTİM SETİ DENEY KİTABI
KONU: SCR (Silicon Controlled Redresor)
DENEY MODÜLÜ
DENEY BAĞLANTI PLANLARI
SCR’ nin dc gerilimde çalışması
ÇOKESEN
ELEKTRONİK
SAN.TİC.LTD.
GÜÇ ELEKTRONİĞİ EĞİTİM SETİ DENEY KİTABI
KONU: SCR (Silicon Controlled Redresor)
SCR’ nin ac gerilimde çalışması
İŞLEM BASAMAKLARI
1) ES05-09-03 modülünü ana üniteye bağlayın.
SCR’ nin dc gerilimde çalışması
2) Deney bağlantı planını ES05-09-03 modülü üzerinde gerçekleştirin.
3) Deney bağlantı planında görülen pinleri kısa devre edin.
4) mA sembolü görülen pinler arasına dc ampermetre ve V sembolü görülen pinler arasına dc
voltmetre bağlayın.
5) Devrenin +12V pinini modül üzerindeki +12V pinine bağlayın. GND devreye doğrudan geldiği
için herhangi bir bağlantıya gerek yoktur.
6) Tüm bağlantıları yaptıktan ve kontrol ettikten sonra ana ünite üzerindeki güç anahtarını ON
konumuna alın.
7) Lamba sönük durumda iken SCR kesimdedir. Kesim durumundaki SCR’ nin geyt gerilimini
(V G ), geyt akımını (IG ), anot-katot gerilimini (V A-K ) ve anot akımını (I A ) ölçün. Ölçüm
sonuçlarını kaydedin.
8) P 1 trimpotu yardımıyla SCR geyt gerilimini lamba yanıncaya dek artırın. Lamba yandığı anda
P 1 trimpotunu çevirme işlemini bırakın. Bu durumda SCR iletimdedir.
9) SCR’ yi iletime götüren geyt gerilimini (V G ), geyt akımını (IG ), anot-katot gerilimini (V A-K ) ve
anot akımını (I A ) ölçün. Ölçüm sonuçlarını kaydedin.
10) P 1 trimpotunu ters yönde çevirerek lambanın durumunu ve SCR’ nin iletkenliğini gözlemleyin.
11) Devrenin enerjisini kesin.
SCR’ nin ac gerilimde çalışması
12) Deney bağlantı planını ES05-09-03 modülü üzerinde gerçekleştirin.
13) Eğe varsa, devrenin +12V pinini modül üzerindeki +12V pini arasındaki bağlantıyı kesin.
GÜÇ ELEKTRONİĞİ EĞİTİM SETİ DENEY KİTABI
ÇOKESEN
ELEKTRONİK
SAN.TİC.LTD.
KONU: SCR (Silicon Controlled Redresor)
14) Deney bağlantı planında görülen pinleri kısa devre edin.
15) Devre üzerinde bulunan A 1 ve A 2 pinlerini modül üzerindeki A 1 ve A 2 pinlerine bağlayın.
16) Tüm bağlantıları yaptıktan ve kontrol ettikten sonra ana ünite üzerindeki güç anahtarını ON
konumuna alın.
17) P 1 trimpotunu lamba yanıncaya dek çevirin. Lamba yandığı anda P 1 trimpotunu çevirme
işlemini bırakın. Bu durumda SCR iletimdedir. Osilaskopla lamba uçlarındaki sinyali ölçüp
kaydedin.
18) P 1 trimpotunu ters yönde çevirerek SCR’ nin kesime giderek lambanın sönmesini sağlayın.
Osilaskopla lamba uçlarındaki sinyali ölçüp kaydedin.
19) Devrenin enerjisini kesin.
ÖLÇÜM SONUÇLARI
SCR’ nin dc gerilimde çalışması ölçümleri
SCR kesimde
SCR iletimde
V G (Volt)
I G (mA)
V A-K (Volt)
I A (mA)
SCR’ nin ac gerilimde çalışması ölçümleri
SCR iletimde iken lamba uçlarındaki sinyal
ÇOKESEN
ELEKTRONİK
SAN.TİC.LTD.
GÜÇ ELEKTRONİĞİ EĞİTİM SETİ DENEY KİTABI
KONU: SCR (Silicon Controlled Redresor)
SCR kesimde iken lamba uçlarındaki sinyal