1. Deney Föyü

EEMB309 Elektronik II – Lab
Deney No: 1 (Diyotlar ve Diyotun Akım-Gerilim Karakteristiği)
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------DİYOTLAR ve DİYOTUN AKIM-GERİLİM KARAKTERİSTİĞİ
Diyotlar; bir yarısı N-tipi, diğer yarısı P-tipi yarıiletkenden oluşan kristal elemanlardır ve tek yönlü
akım geçiren yarıiletken devre elemanlarıdır. N ve P tipi yarıiletkenin birleştiği bölgeye eklem
(Jonksiyon) denir. Diyotlar Germanyum veya Silisyum kullanılarak üretilmektedir. Diyotun P
tarafına anot, N tarafına katot denir (Şekil 1). Diyotun sembolündeki üçgen okun yönü, diyotun
akım yönünü gösterir. Üretilen diyotlarda katot ucu, diyotun dış yüzünde halka şeklinde bir çizgi ile
belirtilir.
Şekil 1: Diyot sembol ve görünüşleri
Bir diyotun Anodu, kaynağın Pozitif kutbuna ve diyotun Katodu, kaynağın Negatif kutbuna
bağlanması, diyotun Doğru Kutuplanması olarak adlandırılır (Şekil 2a).
Bir diyotun Anodu, kaynağın Negatif kutbuna ve diyotun Katodu, kaynağın Pozitif kutbuna
bağlanması, diyotun Ters Kutuplanması olarak adlandırılır (Şekil 2b).
a) Diyotun doğru kutuplanması
b) Diyotun ters kutuplanması
Şekil 2: Diyotun bir gerilim kaynağı ile doğru ve ters kutuplanması
Sayfa 1 / 11
EEMB309 Elektronik II – Lab
Deney No: 1 (Diyotlar ve Diyotun Akım-Gerilim Karakteristiği)
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------Diyotun iletime geçmesi için diyotun doğru kutuplanması ve uygulanan gerilimin diyot eşik (VT)
gerilimini aşması gerekmektedir. 250C sıcaklıktaki eşik gerilimi değerleri: Ge diyotlar için 0.3V ve
Si diyotlar için 0.6V – 0.7V civarındadır.
Ters kutuplama durumunda, diyot üzerinden çok küçük bir akımın geçtiği gözlenir. Buna ters akım
(Is, Reverse Saturation Current) denir. Bu akım, 250C sıcaklıktaki bir diyotta, nanoamper
düzeyindedir. Diyota ters olarak bağlanan gerilim artırıldığında, kırılma gerilimi (Zener gerilimi)
denilen bir değere ulaştığında, diyottan akım geçmeye başlar. Bu noktadan sonra diyot bozulma
tehlikesi altındadır. Diyotun doğru ve ters kutuplanma altındaki bu davranışlarını ifade eden diyot
karakteristiği, Şekil 3’ de verilmiştir.
Id
Doğru kutuplanma
bölgesi
Kırılma gerilimi
Eşik gerilimi
Vd
Ters kutuplanma
bölgesi
Şekil 3: Diyotun akım-gerilim karakteristiği
Diyotun maruz kalacağı ters gerilim değerleri ve diyot üzerinden geçecek olan akım değerleri
dikkate alınarak, diyot seçimi yapılır. Akım ve gerilim değerleri anlık değerlerdir. Örneğin,
şebekeden alınan sinüzoidal gerilim için gerilimin efektif değeri kullanılır. Fakat bu gerilimin tepe
değeri, efektif değerin √2 katıdır.
Sayfa 2 / 11
EEMB309 Elektronik II – Lab
Deney No: 1 (Diyotlar ve Diyotun Akım-Gerilim Karakteristiği)
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------Örnek olarak Tablo 1’de, 1N4148 (Philips Semiconductors) diyotunun, sınır akım / gerilim
değerleri verilmiştir. Tabloyu inceleyiniz.
Tablo 1: 1N4148 diyotun sınır değerleri (Philips Semiconductors).
Diyotun sağlamlık testi: Bir diyotun sağlamlık testi, ohmmetre ile yapılabilir. Sağlam bir diyot,
ohmmetrenin ölçüm uçları ile doğru kutuplandığında düşük bir direnç, ters kutuplandığında ise
sonsuz direnç göstermelidir.
Sayfa 3 / 11
EEMB309 Elektronik II – Lab
Deney No: 1 (Diyotlar ve Diyotun Akım-Gerilim Karakteristiği)
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------DİYOTLARDA YAKLAŞIK DEĞER KULLANIMI
Devre problemlerinde kesin matematiksel çözümlerin zorluğundan dolayı, birçok durumda yaklaşık
çözüm yolları kullanılır. Aşağıda üç ayrı model verilecektir.
1. Model (İdeal Diyot Modeli): Bu modelde diyot; doğru kutuplandığında kapalı anahtar (kısa
devre), ters kutuplandığında ise açık anahtar (açık devre) gibi davranır (Şekil 4).
Şekil 4: (a) İdeal diyot için Akım – Gerilim karakteristiği
(b) Modelin uygulanan gerilime göre davranışı
2. Model (Sabit Gerilim Modeli): Diyota uygulanan gerilim, diyot eşik seviyesinden küçük olduğu
sürece, diyot (açık devre) kesimdedir. Diyota uygulanan gerilim, diyot eşik gerilim değerine eşit
veya büyük ise diyot iletimdedir. İletime geçen diyot yerine, eşik gerilimi değerliğinde bir sabit
gerilim kaynağı konur (Şekil 5).
Şekil 5: (a) Diyotun sabit gerilim modeli (b) Modelin uygulanan gerilime göre davranışı
Sayfa 4 / 11
EEMB309 Elektronik II – Lab
Deney No: 1 (Diyotlar ve Diyotun Akım-Gerilim Karakteristiği)
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------3. Model: Bu modelde bir önceki durum esas alınmıştır. Diyot iletime geçtikten sonra bir direnç
gibi davranacaktır. Bu davranış türü modele eklenerek, daha doğru sonuçlar elde edilebilmektedir
(Şekil 6).
Şekil 6: (a) Gerilim kaynağı ve direnç içeren diyot modeli
(b) Modelin uygulanan gerilime göre davranışı
Sayfa 5 / 11
EEMB309 Elektronik II – Lab
Deney No: 1 (Diyotlar ve Diyotun Akım-Gerilim Karakteristiği)
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------UYGULAMA
Diyot üzerinden geçen akımın ve gerilimin ölçülmesinde kullanılabilecek basit bir devre, Şekil
7a’da gösterilmiştir. Güç kaynağı ile diyot doğru kutuplanmıştır. Bu durumda kaynağın gerilimi
artırıldıkça, diyottan geçen akım da artar. Diyota paralel bağlı bir voltmetre ile diyotun gerilimi
(Vd) ve devreye seri bağlı bir ampermetre ile diyotun akımı (Id) ölçülebilir. Kaynak gerilimi
değiştirilerek, diyot üzerindeki gerilime karşı oluşan diyot akımının grafiği çizdirilmesi durumunda,
Şekil 3’de görülen karakteristik eğri elde edilir.
a ) Normal ölçüm düzeneği
b) Voltmetre akımı ayrılmış ölçüm
Şekil 7: Diyot akım - gerilim karakteristiği için ölçüm devreleri
Kullanılan ölçü aletinin kademelere göre iç direnç değerleri aşağıda verilmiştir.
Kademe
A kademesi
mA kademesi
Voltmetre kademesi
İç Direnç
RA  100
RmA  2
Rv  10 M
Diyotun ters kutuplanması durumunda ölçüm yapılırken, diyottan geçen akım mikroamper (A)
düzeyinde ölçülmeye çalışılır. Bu durumda, Şekil 7a’daki ampermetre, voltmetre akımını da
ölçecektir. Her 1V gerilim değeri için voltmetreden yaklaşık 0.1µA akım geçer ki bu değer, diyot
akımının ampermetre ile hatalı ölçülmesine sebep olur. Diyotun ters kutuplanmasında, voltmetre
akımının ampermetreden geçmesini önlemek için Şekil 7a yerine Şekil 7b’deki ölçme devresi
kullanılır. Bu durumda da, voltmetre ile ölçülen gerilim değerinin, ampermetre gerilimini de
içerdiği düşünülebilir. Ancak ampermetre üzerindeki gerilim, diyot gerilimi (Vd) yanında çok
küçük kaldığından, herhangi bir hataya neden olmaz.
Sayfa 6 / 11
EEMB309 Elektronik II – Lab
Deney No: 1 (Diyotlar ve Diyotun Akım-Gerilim Karakteristiği)
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------DENEYDE KULLANILACAK MALZEMELER




ES05-03 deney modülü (1 adet)
Ayarlı DC gerilim kaynağı (1 adet)
Multimetre (2 adet)
Isı kaynağı (Havya veya sıcak hava tabancası)
DENEYİN YAPILIŞI
1. Diyotun Sağlamlık Testi
Bu aşamada kart üzerindeki diyotun sağlamlık testi yapılacaktır. Bunun için deney devresi
kurulmadan, sadece deney kartı üzerinde Şekil 8a’da görülen diyotun testi yapılacaktır. Diyot testi
için iki yöntem uygulanabilir. Bu yöntemler aşağıda belirtilmiştir.
Direnç ölçüm kademesi ile diyot testi
1) Ölçü aletini direnç kademesine getirerek, şekil 8a’da gösterildiği şekilde ölçümlerini alınız.
(Elinizin temas etmemesi gerekmektedir).
Doğru yönde kutuplayarak ölçün (Şekil 8a). Direnç değeri …….. ohm. İletim …… (var/yok).
Ters yönde kutuplayarak ölçün (Şekil 8b). Direnç değeri …….. ohm. İletim …… (var/yok).
Doğru yönde kutuplamada iletim var ve Ters yönde kutuplamada iletim yok ise diyot sağlamdır.
(Multimetre ekranında görülen OL (Open Loop) ifadesi, açık çevrim anlamına gelir)
Şekil 8. (a) Doğru kutuplama ölçme bağlantısı
(b) Ters kutuplama ölçme bağlantısı
Sıfırdan farklı bir değer ölçülecektir.
Sayfa 7 / 11
EEMB309 Elektronik II – Lab
Deney No: 1 (Diyotlar ve Diyotun Akım-Gerilim Karakteristiği)
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------Diyot test kademesi ile diyot testi
2) Ölçü aletini diyot test moduna getirip, aşağıdaki ölçümleri yapınız.
Doğru yönde kutuplayarak ölçün (Şekil 9a). Diyot gerilimi değeri ……..V.İletim …… (var/yok).
Ters yönde kutuplayarak ölçün (Şekil 9b). Diyot gerilimi değeri …….. V. İletim …… (var/yok).
Doğru yönde kutuplamada iletim var ve Ters yönde kutuplamada iletim yok ise diyot sağlamdır.
Doğru yönde kutuplamada diyot gerilimi 0.5V-0.7V aralığında ve Ters yönde kutuplamada ise
diyot açık çevrim (OL) ise diyot sağlamdır.
(a)
(b)
Şekil 9. (a) Doğru kutuplama ölçme bağlantısı (Örnek değer olarak 0.548V yazılmıştır)
(b) Ters kutuplama ölçme bağlantısı
Sayfa 8 / 11
EEMB309 Elektronik II – Lab
Deney No: 1 (Diyotlar ve Diyotun Akım-Gerilim Karakteristiği)
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------2. Doğru Yönde Kutuplanan Diyotun Karakteristik Eğrisinin Çıkarılması
1) DC gerilim kaynağı kapalı iken, ayarını saatin tersi yönünde sonuna kadar çevirerek 0V
değerine getiriniz.
2) Multimetrelerin birini A kademesinde akım, diğerini gerilim ölçecek konuma ayarlayınız.
Şekil 10a’da gösterilen deney devresini set üzerinde kurunuz ve kaynağı açarak devreye
gerilim uygulayınız.
3) Kaynak gerilimini yavaş yavaş artırarak, voltmetredeki diyot (Vd) geriliminin her 50mV luk
kademesine karşılık gelen diyot (Id) akımını ölçünüz. Elde ettiğiniz değerleri Tablo 2 ‘ye
aktarınız.
NOT: Vd = 600 mV ve sonrasında, hem ampermetrenin ölçüm skalasını aşmamak hem de daha
küçük iç dirence sahip bir ampermetre ile daha doğru ölçüm yapmak için, ampermetreyi mA
kademesine getirerek ölçüm yapınız.
(a)
Şekil 10. (a) Doğru kutuplama ölçme bağlantısı
(b)
(b) Ters kutuplama ölçme bağlantısı
Sayfa 9 / 11
EEMB309 Elektronik II – Lab
Deney No: 1 (Diyotlar ve Diyotun Akım-Gerilim Karakteristiği)
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------Vd [ mV ]
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
650
700
750
Id
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
mA
mA
mA
mA
Tablo 2: Doğru yönde kutuplanan diyot için ölçülen gerilim-akım değerleri
Sıcaklığın diyotun iletkenliğine etkisi:
4) Şekil 10a’daki düzeneği bozmayın ve ayarlı DC gerilim kaynağını Vd = 0.7V olacak şekilde
ayarlayın. Diyot akımını ölçün (Id = ……. mA). Daha sonra hocanızdan bir havya veya
sıcak hava tabancası gibi bir ısı kaynağı alarak diyotu biraz ısıtın. Diyotun gerilim ve akım
ölçüm değerlerini gözlemleyiniz.
Id sıcaklıkla nasıl değişti?
……………………………………………………………………………………………..
Vd sıcaklıkla nasıl değişti?
……………………………………………………………………………………………..
Sayfa 10 / 11
EEMB309 Elektronik II – Lab
Deney No: 1 (Diyotlar ve Diyotun Akım-Gerilim Karakteristiği)
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------3. Ters Yönde Kutuplanan Diyotun Karakteristik Eğrisinin Çıkarılması
5) Kurmuş olduğunuz devrede küçük değişiklikle, Şekil 10b de gösterilen bağlantıları kurunuz.
Bu bağlantıda kaynak geriliminin polariteleri değiştirilerek, diyot ters yönde kutuplanmıştır.
Devre düzeneğinde; voltmetre akımının, ampermetrenin dışına alındığına dikkat ediniz.
6) Ampermetre olarak kullanılacak multimetreyi A kademesine alın. Kaynak gerilimini yavaş
yavaş arttırarak, voltmetredeki diyot (Vd) geriliminin her 5V luk kademesine karşılık gelen
diyot (Id) akımını ölçünüz. Ölçülen değerleri Tablo 3’e aktarınız.
Vd [ V ]
Id [A] (Şekil 10b için)
0
-5
-10
-15
-20
-25
-30
Tablo 3: Ters yönde kutuplanan diyot için ölçülen gerilim-akım değerleri
Akım-Gerilim karakteristiğinin elde edilmesi
7) Tablo 2 ve Tablo 3 de ölçülen değerler ile diyot karakteristik eğrisi çizilecektir. Örnek
karakteristik eğri Şekil 3‘de gösterilmiştir. Üzerinde çalıştığınız diyotun karakteristik
eğrisini, size verilecek tarife göre milimetrik kâğıda kurşun kalemle çiziniz. Grafik deney
raporu hazırlanırken çizilecektir.
4. SORULAR
1)
2)
Tablo 2 ve Tablo 3 ün, 1. ve 2. sütunlarındaki Vd-Id değerlerini kullanarak, diyotun
akım-gerilim karakteristiğini çiziniz. Çizim için milimetrik kâğıt kullanılacaktır.
Çizdiğiniz ölçekli grafikten yararlanarak Vd = 675mV için Id akımını okuyunuz ve
kaynak gerilimini hesaplayınız.
Sayfa 11 / 11