PowerPoint Sunusu

Elektronik Devreler
3. Diyot Karakteristikleri
3.1 Diyotlarda DC (statik) Direnç
3.2 Ortalama AC Direnç
3.3 Diyot Eşdeğer Devreleri
3.4 Diyot Karakteristik Özellikleri
3.5 DC Girişli Seri Diyot Devreleri
3.6 Diyot Devrelerinin Analizi
3.7 Örnek Problemler

Konunun Özeti
Diyotlarda DC (Statik) Direnç
* Diyotun belli bir çalışma noktasındaki direncine DC veya statik direnç denir(Q
çalışma noktası).
* Doğru polarma altında diyot gerilimi arttıkça, DC direnç azalma gösterir. Ters
polarmada ise teorik olarak sonsuz direnç gösterir.
* Farklı gerilimlerdeki DC dirençlerin matematiksel ve analitik olarak
bulunması için aşağıda verilen formül ve Silisyum diyota ait grafik
kullanılabilir.
3
Diyotlarda DC (Statik) Direnç
Örnek:
Grafik üzerinden elde edeceğiniz Id = 20 mA , Id = 2 mA ve bu değerlere
karşılık gelen gerilimler için DC direnç değerlerini hesaplayın.
Çözüm:
Grafik üzerinden 20 mA'e karşılık gelen noktadan yatay izdüşümü ile grafiğin
kesiştiği nokta bulunur ve oradan da dikey olarak yatay eksene izdüşüm elde
edilirse, VD=0.8 V olarak bulunur. Bu iki değer DC direnç formülünde yerine
konulursa;
Rdc=0.8 V / 20 mA = 40 Ohm elde edilir.
Aynı sonuç aşağıdaki kutucuklara uygun değerler girildiğinde de elde
edilebilir.
4
* Ortalama AC direnç, diyotun girişine uygulanan sinyalin en yüksek ve en
düşük değerlerinin, karakteristik eğrisini kestiği noktalar arasına çizilen düz
bir çizgi aracılığı ile belirlenir.
* Bunun için grafiğin 2. bölgesini genel olarak kapsaması amacı ile 2. bölgenin
başlangıç ve üst değerlerine yakın iki nokta belirlenir ve bu iki nokta düz bir
çizgi ile birleştirilir.
* Daha sonra bu iki noktanın yatay ve
dikey izdüşümleri alınarak
koordinat sistemini kestiği noktalar
ve bu noktalara karşılık gelen akım
ve gerilim değerleri bulunur.
5
* Bu değerlerin kendi aralarındaki farkları bulunur (∆V=Vd2-Vd1 ve
∆I=Id2-Id1 olarak) ve bu değerler,
rav = ∆V/∆I
formülünde yerine konularak ortalama ac direnç değeri bulunur. Bu değer
diyot eşdeğer modellerinde, genel olarak ac diyot iç direncini temsil amacı
ile kullanılır.
 Aynı grafik için 2. bölgenin ortalama ac direnç değeri olan rav değerini
hesaplayalım.
 Buradan diyotun ikinci bölgedeki ortalama direnci rav=58.8 Ohm olarak
bulunur.
6
* Eşdeğer devreler, eleman, sistem ve benzerlerinin gerçek uç
karakteristiklerini en iyi temsil edecek uygun elemanlar kombinasyonudur.
* Bir kez eşdeğer devre belirlendiğinde, elemanın sembolü şemadan çıkartılıp
yerine eşdeğer devre konabilir.
* Bir silisyum diyodu, yaklaşık 0,7V eşik geriliminde iletime geçtiği için,
eşdeğer devrede bu değere karşı koyan bir VT pil geriliminin görünmesi
gerekir.
* Aşağıdaki şekillerde diyot eşdeğer devresini tanımlamak için diyot modelleri
ve parça bazında doğrusal karakteristikler verilmiştir.
İdeal Diyot ve Karakteristiği
7
Kısmen doğrusal diyot eşdeğeri
Komple diyot eşdeğeri
8
1.Diyotun harcayabileceği maksimum güç üretici firmalar tarafından
kataloglarda PD(max) olarak verilir.
Diyodun normal çalışma sırasında harcadığı güç ise;
PD = VD*ID
formülünden hesaplanabilir. PD güç değerinin, katalogda verilen PD(max)
değerinden büyük olmaması gereklidir.
2.Diyoda ileri yönde uygulanabilecek maksimum gerilim VF dir. Bu gerilimden
daha büyük bir gerilimin diyota uygulanması, diyota zarar verecektir.
3.Diyodun dayanabileceği maksimum birleşim yüzeyi (jonksiyon) sıcaklığı
TJ(max)ile gösterilir. Diyot çalışırken diyot sıcaklığı bu değeri aşarsa, diyot
zarar görür, bu yüzden zorunlu olarak bu değere ulaşılıyorsa diyoda soğutucu
(alüminyum veya başka metallerden yapılma) bağlanarak soğutulması
sağlanmalıdır.
4.PIV oranı ise diyota ters yönde uygulanabilecek maksimum gerilim değerini
belirtir.
9
Diyodun ideal ve yaklaşık karakteristikleri
Diyot bu polaritede uygulanan bütün gerilimlerde açık devre
durumundadır.
10
Silisyumda 0,7 V ve
germanyumda 0,3 V’dan düşük
polariteye sahip gerilimler bir
açık devre eşdeğerine yol açar.
Yandaki şekilde gösterilen
polariteye sahip pozitif
gerilimler diyoda uygulandığı
takdirde, kısa devre eşdeğeri
sağlanmış olacaktır.
11
* Eşdeğer devrelerde yer alan 0,7V ve 0,3V’luk gerilim kaynakları bağımsız
enerji kaynakları değildirler.
* Örneğin; diğer devre elemanlarından yalıtılmış tek başına bir diyodun
uçlarına bir voltmetre bağlandığında 0,7V veya 0,3V’luk değerler
göstermeyecektir.
* Uygulanan ileri öngerilimin büyüklüğü diyodun davranışları üzerinde belirgin
bir etkiye sahiptir.
* Akım düzeyi ise, açık devre durumu için 0A’dir. Eğer kısa devre durumu söz
konusuysa akım; diyodun bağlı olduğu devre tarafından belirlenecektir.
12
* DC girişli seri bağlı diyot devrelerinin
analizinde, örnek olarak yandaki
devreyi kullanabiliriz. Burada dikkat
edilmesi gereken nokta, diyodun açık
devre durumunda mı, yoksa kısa
devre durumunda mı olduğunun
tespitidir.
* Eğer akımın yönü yanda altta
gösterildiği gibi, diyot sembolündeki
okun yönüyle aynı ise ve devrede
diyodun VT eşik gerilimini karşılamaya
yeterli gerilim varsa diyot iletim
durumundadır.
13
Seri bağlı diyot devresi
* E > VT olduğunu varsayarsak, diyot iletim durumundadır ve aşağıda gösterilen
eşdeğer devre ortaya çıkar.
VD = V T
VR = E - VT
ID = IR = VR / R
Si diyodun iletim durumundaki eşdeğer devresi
14
Örnek 1
Aşağıda gösterilen seri diyot devresi için VD, VR ve ID değerlerini bulunuz.
Çözüm:
Uygulanan gerilim, saat yönünde bir akımın akmasına neden olduğundan diyot
iletimdedir.
15
Örnek 2
Bir önceki örneği diyodu ters yönde çevirerek tekrarlayınız.
Çözüm:
Diyodu ters yönde bağladığımızda
I akımının yönü, yandaki şekilde
gösterilen diyot sembolündeki ok
yönüne göre ters olacaktır. Dolayısıyla
hangi model kullanılırsa kullanılsın
diyot eşdeğeri açık devre durumundadır.
16
Sonuçta yanda gösterilen devre elde
edilir. Burada ID = 0 A’dir. VR = IR.R olduğu
için, VR = (0)R = 0 V’dur. Çevre boyunca
Kirchoff gerilim yasası uygulanırsa;
Diyot yalıtkan durumda olmasına rağmen üzerinde yüksek bir gerilim düşümü
söz konusudur. Akım sıfırdır, ancak gerilim anlamlı bir düzeydedir. Buradan şu
sonuçlar çıkarılır;
1. Bir açık devrenin uçlarına herhangi bir gerilim uygulanmış olabilir. Ancak
akan akım daima sıfırdır.
2. Bir kısa devrenin uçlarındaki gerilim düşümü daima sıfırdır. Ancak akan
akımın büyüklüğü sadece çevreleyen devreyle sınırlıdır.
17
Örnek 3
Seri diyotlu bir devrenin çalışmasını daha iyi anlamak ve farklı değerler için
devreden geçen akım miktarını hesaplamak için aşağıda görülen şekil
üzerindeki E ve R kutucuklarına farklı değerler girerek, silisyum veya
germanyum diyot için devreden geçen akımı, ilgili hesapla butonuna basarak
görünüz.
Hesaplanan değeri, kendinizin
hesapladığı değerle karşılaştırarak
sonucun doğru olduğundan emin
olunuz. Hesaplama yaparken,
silisyum diyot için VD = 0,7 V,
germanyum diyot içinse VD = 0,3 V
olarak alınız.
18
Konunun Özeti
3. DİYOT KARAKTERİSTİKLERİ
Diyotun belli bir çalışma noktasındaki direncine DC veya statik
direnç denir. Doğru polarma altında diyot gerilimi arttıkça, DC
direnç azalma gösterir. Ters polarmada ise teorik olarak
sonsuz direnç gösterir.
Ortalama AC direnç, diyotun girişine uygulanan sinyalin en
yüksek ve en düşük değerlerinin, karakteristik eğrisini kestiği
noktalar arasına çizilen düz bir çizgi aracılığı ile belirlenir.
rav = ∆V/∆I formülünde gerilim ve akım farkları yerine
konularak ortalama ac direnç değeri bulunur.
Eşdeğer devreler, eleman, sistem ve benzerlerinin gerçek uç
karakteristiklerini en iyi temsil edecek uygun elemanlar
kombinasyonudur. Bir silisyum diyodu, yaklaşık 0,7V eşik
geriliminde iletime geçtiği için, eşdeğer devrede bu değere
karşı koyan bir VT pil geriliminin görünmesi gerekir.
Bir diyot kullanılmadan önce karakteristik özelliklerinden
PD(max), VF, TJmax ve PIV değerleri önceden bilinmelidir.
Diyotlar ters polarma altında bütün gerilimlerde açık devredir.
Doğru polarmada Silisyum diyot için 0,7V Germanyum diyot
için 0,3V’un altındaki bütün gerilimlerde diyot açık devredir.
Bu değerlerin üstündeki gerilimlerde diyot kısa devre
konumundadır. Diyot iletimdeyken üzerinde VD diyot gerilimi
görülecektir.
Diyoda uygulanan gerilim E > VT şartını sağladığı takdirde,
diyot iletim durumundadır.
Diyot yalıtkan durumda iken üzerinde yüksek bir gerilim
düşümü söz konusudur.
Bir açık devrenin uçlarına herhangi bir gerilim uygulanmış
olabilir. Ancak akan akım daima sıfırdır.
Bir kısa devrenin uçlarındaki gerilim düşümü daima sıfırdır.
Ancak akan akımın büyüklüğü sadece çevreleyen devreyle
sınırlıdır.
Bir kısa devrenin bir açık devre ile seri olarak düzenlenmesi
her zaman açık devreye yol açar.