Direnç - Erciyes Üniversitesi | Elektrik Elektronik Mühendisliği

Elektrik-Elektronik Mühendisliği
için Malzeme Bilgisi
Bölüm X: Dirençler
Bölüm X: Dirençler



Direnç
Özdirenç
Dirençlerin Genel Özellikleri





Direnç Elemanları ve Çeşitleri






Güç kaybı
Kararlılık
Tolerans
Sıcaklık
Sabit dirençler
Entegre tipi dirençler
Yüzey monteli dirençler
Ayarlanabilir dirençler
Yarıiletken dirençler
Direnç Değerleri ve Direnç Kodları
Direnç

Maddenin atomları arasında hareket eden serbest elektronların
hareketleri maddenin atom dokusuna bağlı olarak sınırlı
olmaktadır.

Maddelerin atomları tarafından elektronların hareketlerine
karşı diğer bir ifadeyle elektrik akımına gösterilen zorluk
"Elektriki direnç" olarak tanımlanır.
Direnç

Dirençlilik değeri ohm (Ω) birimi kullanılarak belirlenir.

İki ucu arasında 1 Volt gerilim farkı olan ve içinden 1 Amper
akım geçiren, homojen, her tarafı aynı sıcaklıktaki bir iletkenin
gösterdiği direnç 1 Ohm’dur.

Ohm kanunu : Bir iletkenin iki ucu arasındaki potansiyel
farkının, iletkenden geçen akım şiddetine oranı sabittir. (R=V/I ).
Direnç

Direnç, elektriki iletkenliği düşük olan maddelerden yapılan ve
elektronik uygulamalarda sıklıkla kullanılan bir devre elemanıdır.

Direnç elemanının ebat, şekil ve iletkenlik derecesi, arzu edilen
elektriki direnç değerine göre seçilir. Kısa ve geniş bir iletken
parçasının direnci, uzun ve ince bir iletkenin direncine göre
daha azdır.
Direnç
Bir iletkenin direnci (R):
iletkenin
malzemesinin özdirencine (ρ)
uzunluğuna (l)
kesit alanına (A )
bağlıdır.

Özdirenç

Özdirenç; bir metre boyunda ve 1mm2 kesitinde bir iletkenin
gösterdiği dirençtir. Kataloglarda genellikle 20˚C sıcaklık için
verilir.

Bakır, gümüş gibi iletken malzemelerin özdirenci küçük,
öziletkenliği ise büyüktür.

Kömür, nikel gibi direnç malzemelerinin özdirençleri büyük,
öziletkenlikleri küçüktür.

Porselen, cam gibi yalıtkan malzemelerin özdirençleri çok
büyük, öziletkenlik sıfırdır.
Dirençlerin Genel Özellikleri

Isı, gerilim ve frekans gibi etkenler direnç malzemelerinin
değerlerinin değişmesinde etkili olurlar.
1)
2)
3)
4)
5)
6)
Güç Kaybı
Kararlılık
Tolerans
Sıcaklık
Frekansın dirençliliğe etkisi
Gürültünün dirençliliğe etkisi
1. Güç Kaybı

Güç kaybı: Bir dirençte harcanan elektriki güç kaybı, I2R
ifadesi ile hesaplanır.

Kayıp, ısı şeklinde tezahür edeceği için, üzerinden akım geçen
direnç malzemesinin sıcaklığı, malzemenin üzerinde harcanan
güç ile orantılı bir şekilde yükselir.

2. Kararlılık


Kararlılık: Direnç elemanının üretiminden son ana kadar,
dirençlilik değerinin belli bir seviyede kalabilme özelliğini
belirtir.
3. Tolerans

Tolerans : Herhangi bir direncin maksimum ve minimum
değerlerini belirten bir büyüklük olup, yapım hatası şeklinde
yüzde olarak belirtilir.
Direnç toleransları;
%±20,
%±10,
%±5,
değerlerinde olabilir.

......... %±2,
%±1
4. Sıcaklık

Elektrik akımı, üzerinden aktığı her maddede elektron akışını
frenleme mekanizmasından dolayı bir ısı enerjisi oluşturur.

Isınan malzemenin direnci değişir.

Direnç değerinin ısıyla değişimi bazı malzemelerde pozitif
bazılarında da negatif yönde olmaktadır.

Isı ile metallerin büyük bir çoğunluğunun dirençleri büyümekte,
yarıiletkenlerin ise dirençleri küçülmektedir.
4. Sıcaklık

Direncin sıcaklığa bağlı olarak değişimi:
5. Frekansın dirençliliğe etkisi

AC (alternatif akım) uygulanan bir devrede kullanılan
dirençlerin, yüksek frekanslarda ihmal edilemeyecek
derecede endüktif ve kapasitif etkileri söz konusudur.

Bu etki DC dirence seri olarak eklenmiş bir endüktans
ve paralel olarak eklenmiş bir kapasite şeklindedir.
6. Gürültünün dirençliliğe etkisi

Bir direnç elemanının maruz kaldığı ısıl enerji ile malzeme içindeki
elektronlar direncin uçlarına doğru rastgele hareket ederler.

Bu durum direncin uçlarındaki gerilimin değişmesine ve
dirençte bir gürültü gerilimi oluşmasına sebep olur.

Bu tip gürültü sıcaklığa bağlı olduğu için ısıl gürültü adını alır.
Oluşan ısıl gürültünün gücü Pn;
Direnç Çeşitleri
Direnç yapımında bir çok maddenin değişik oranlarda alaşımları
kullanılır. En çok kullanılan malzemeler karbon (C),
manganez (Mn), demir (Fe), krom (Cr), nikel (Ni), bakır (Cu),
kobalt (Co), titan (Ti) ve çinko (Zn) dur.
DİRENÇ ÇEŞİTLERİ
1. Sabit Dirençler
2. Entegre Tipi Dirençler
3. Yüzey Monteli Dirençler
4. Ayarlanabilir Dirençler
5. Yarıiletken Dirençler
Direnç Çeşitleri
1. SABİT DİRENÇLER
 Üzerlerinden geçen akım ve gerilime göre
farklı direnç değeri göstermezler.
 Sabit değerli dirençler; 0,1 Ω- 22 MΩ arasında
değişik değerlerde imal edilirler.

Sabit Direnç çeşitleri:
a) Karbon bileşim dirençler
b) Film dirençler
c) Tel sarımlı dirençler
Karbon direnç
Film direnç
Tel sarımlı direnç
Direnç Çeşitleri
2. ENTEGRE TİPİ DİRENÇLER
 Modern elektronik tasarımlarda montaj
kolaylığı sağlayan direnç modülleri
kullanılır.
 Bu modüllerde çok sayıda direnç
elemanı toplu halde bir çip üzerine
yerleştirilmiş durumdadır.
 Değişik firmalara ait dirençlerin
bağlantı şekilleri her üretici firmanın
kendi kataloglarında yer alır.
 Genellikle LED’lerde akım kontrolü için
kullanılırlar.
Direnç Çeşitleri
3.YÜZEY MONTELİ DİRENÇLER
 Bu tip dirençler, yüzey montaj
teknolojisi (SMT-Surface Mount
Technology) yöntemiyle üretilmiş küçük
boyutlu elemanlardır.

Güçleri çok küçük olduğundan osilatör
gibi düşük akım çeken devrelerde
kullanılırlar.
Direnç Çeşitleri
4. AYARLANABİLİR DİRENÇLER



Ayarlanabilen dirençler, direnç
elemanının hareket ettirilebilen orta
uçları sayesinde değişik değerler
alabilmektedir.
Bu elemanlar, yüksek dirençli, tel sarımlı
yada karbondan yapılırlar.
Ayarlı dirençler ile elektronik devrelerde
gerilim kontrolü ve akım
sınırlaması yapılabilmektedir.
Direnç Çeşitleri
4. AYARLANABİLİR DİRENÇLER
Direnç Çeşitleri
4. AYARLANABİLİR DİRENÇLER
Direnç Çeşitleri
Ayarlanabilir Dirençler Çeşitleri
a) Reostalar: Ayarlı dirençlerin yüksek akım
ve gerilimlere dayanacak tarzda imal
edilmiş olanlarına reosta denir.
b) Potansiyometreler: Direnç değerleri,
dairesel olarak dönen bir mil yada sürgü
kolu aracılığıyla ayarlanabilen elemanlardır.
c) Trimpot: Direnç değerinin ara sıra (nadir)
değişmesinin gerektiği devrelerde
kullanılırlar.
Direnç Çeşitleri
Ayarlanabilir Dirençler Çeşitleri
d) Çok turlu ayarlı direnç: Çok hassas
direnç ayarı yapılması gereken devrelerde
kullanılırlar.
e) Kademeli dirençler : Direnç
elemanından çoklu uç çıkarılarak imal
edilirler. Elektronik devrelerde bir kaç
farklı değerde direnç elde etmek için
gerilim bölücü olarak kullanılırlar
Direnç Çeşitleri
5. YARIİLETKEN DİRENÇLER
Yarıiletken dirençlerin ısı, voltaj, ışık ve
gerilmeyle dirençlilik değerleri değişen
elemanlardan oluşan çeşitleri vardır.
a) Isı bağımlı dirençler - Termistörler
b) Işık bağımlı direnç-Foto Direnç-LDR
(Light Dependent Resistance)
c) Voltaj bağımlı direnç –VDR
(Voltage Dependent Resistör)
d) Gerilmeye bağımlı direnç- Strain Gage
a)
b)
c)
d)
ÖDEV: Direnç Değerleri ve Renk Kodları