AR-GE SAHA UYGULAMA MÜHENDİSİ
KAAN AYDIN
Elektrik akımını yalnızca bir yönde geçiren ve yarı iletken maddelerden oluşan diyotlar, elektronik devrelerde sıklıkla karşımıza çıkmaktadır. Aynı zamanda aktif devre elemanı olan diyotlar çok çeşitli olmaları ve farklı kullanım alanlarına sahip olmaları sayesinde birçok uygulamada tercih edilen devre elemanlarından biri haline gelmiştir. Yapısı itibarıyla anot ve katot olmak üzere iki uçtan oluşmaktadır. Elektriksel akım diyotun anot ucundan katot ucuna doğru akar. Diyotun yapısı, karakteristiği ve çeşitlerinden bahsetmek gerekirse;
Diyot Yapısı
Diyotlar P ve N tipi olmak üzere iki farklı yarı iletken malzemenin birleştirilmesi sonucu elde edilir. P ve N tipi yarı iletken malzemelerin elde edilebilmesi için ise silisyum veya germanyum gibi yarı iletken malzemeler gerekli işlemlerden geçirilir. Bu sayede P tipi maddelerde pozitif yüklü delikler, N tipi maddelerde ise negatif yüklü elektronlar daha fazla sayıda bulunmuş olur. Anot ucuna pozitif gerilim, katot ucuna negatif gerilim uygulanırsa buna doğru polarlama denir ve p tipi yarı iletkende bulunan pozitif yükler n tipi yarı iletkenin negatif yüklerine doğru hareket eder. Bu sayede diyot üzerinden elektrik akımının geçişine imkan sağlanmış olur. Anot ucuna negatif gerilim, katot ucuna pozitif gerilim uygulanırsa buna ters polarlama denir ve herhangi bir yük hareketi olamayacağı için diyot üzerinden elektriksel akım geçişi sağlanmamış olur.
Diyot Karakteristiği
Diyot karakteristiğini aşağıdaki akım-gerilim grafiğine bakarak incelemek gerekirse; Doğru polarlama (ileri kutuplama) bölgesinde, diyot üzerinden akım
geçebilmesi için uygulanan gerilimin silisyum diyot için 0.7 volttan büyük, germanyum diyot için ise 0.3 volttan büyük olması gerekmektedir. Örnek
vermek gerekirse, Özdisan Elektronik stoklarında bulunan M7_R2_00001 kodlu ürün silisyum diyottur ve eşik gerilimi 0.7 volttur. Ters polarlama (ters kutuplama) bölgesinde, diyota uygulanan ters gerilim maksimum Vbr gerilimine ulaşana kadar diyot üzerinden akım geçmez. Uygulanan ters gerilim Vbr gerilimini aştığında, diyot kırılma noktasında olacağından ters yönde akım geçirir. Örneğin, Özdisan Elektronik stoklarında bulunan 1N4007_AY_10001 kodlu ürün için Vbr gerilimi 50 volttur.
Diyot Çeşitleri
1-Kristal Diyot
En eski ve en çok kullanılan diyot türüdür. Diyotlar kristal ile üretilmeye başlandığından, ismi kristal diyot olarak kalmıştır. Genel olarak doğrultucu amacıyla kullanılır. Bunun yanı sıra besleme girişinde koruma amaçlı da kullanılır. Özdisan Elektronik web sayfasından genel amaçlı diyotlar bölümünden ürün çeşitliliğine ulaşılabilir.
2-Köprü Diyot
Dört adet kristal diyotun bağlanması sonucu elde edilen diyot çeşididir. Tam dalga doğrultma işlemi için kullanılır. İki bacağı alternatif akıma bağlanır. Diğer iki bacağı ise + ve – bacaklarıdır ve devreye doğru akımın iletilmesini sağlar. Özdisan Elektronik web sayfasından köprü diyotlar bölümünden ürün çeşitliliğine ulaşılabilir.
3-Zener Diyot
Zener diyotlar genellikle gerilim regüle etmek amacıyla kullanılırlar. Devreye ters polarize olacak şekilde bağlanırlar. Voltaj değerlerine göre çeşitlilik gösterirler. Özdisan Elektronik web sayfasından zener diyotlar bölümünden 1.5V ile 300V arasında birçok zener diyota ulaşılabilir.
4- Schottky Diyot
Jonksiyon tipinde olan bu diyotlar, metal ve yarı iletken kristalin birleşmesi sonucu oluşur. Eşik gerilimleri çok düşüktür. 0.25 voltta dahi hızla iletime geçebilmektedirler. Ters yön akımları çok düşüktür. Bu sayede daha verimli çalışma özelliğine sahiptirler. Hızlı olmaları sebebiyle smps (switch mode power supply) devrelerinde sıklıkla tercih edilirler. Özdisan Elektronik web sayfasından schottky diyotlar bölümünden ürün çeşitliliğine ulaşılabilir.
5-TVS Diyot
TVS (Transient Voltage Suppression) diyotlar elektronik devrelerde karşımıza sıklıkla çıkan bir diyot çeşididir. Anlık gerilim yükselmelerine
karşı devreyi korur. Unipolar ve bipolar olmak üzere iki çeşidi vardır.
Özdisan Elektronik web sayfasından tvs diyotlar bölümünden ürün çeşitliliğine ulaşılabilir.
Temel seviyede diyot çeşitlerinden bahsettikten sonra şimdi de uygulama devrelerinden örnek verelim. Bu sayede teorik olarak bahsettiğimiz kısımları pratiğe dökme fırsatı bulabilirsiniz.
Kristal diyot kullanılarak AC sinyal yarım dalga doğrultma işleminden geçirilerek negatif alternanslardaki sinyaller kırpılmıştır.
Köprü diyot kullanılarak AC sinyal tam dalga doğrultma işleminden geçirilerek negatif alternanstaki sinyaller pozitif alternans sinyallerine çevrilmiştir.
Giriş gerilimi zener diyot geriliminden yüksek olduğunda, çıkış gerilimi zener diyot geriliminden yüksek olamayacaktır. Bu sayede giriş gerilimi değişse bile çıkış gerilimi regüle edilmiş olacaktır. Çıkış gerilimi, zener
diyot üzerinden akan akıma göre değişir. Datasheetlerde zener diyot üzerinden akan akıma göre minimum, nominal ve maksimum voltaj değerleri belirtilmektedir. Aşağıda ZMM55 serisi 2.4 voltluk zener diyot için datasheet değerleri mevcuttur.
ZMM55-C2V4 SERIES
Yukarıda gösterilen devrede Özdisan Elektronik stoklarında bulunan LM2575SX-5.0/NOPB kodlu (step down voltage regulator) entegre kullanılmıştır ve entegrenin çıkışında hızlı olması ve kayıpların çok daha az olması sebebiyle 1N5819_AY_10001 kodlu schottky diyot tercih edilmiştir.
Görüldüğü üzere TVS diyot girişe paralel bağlanmıştır. Giriş gerilimine göre seçilen TVS diyot devreyi anlık gerilim yükselmelerine karşı korur. Gerilim yükselmesinin anlık olmaması durumunda TVS diyot,
akımı kendi üzerinden geçirerek devre elemanlarının zarar görmesini engeller.
“Diyotlar P ve N tipi olmak üzere iki farklı yarı iletken malzemenin
birleştirilmesi sonucu elde edilir.”
Silikon Karbür Teknolojisi
Gelişen teknoloji ışığında, yüksek frekanslarda anahtarlama yaparken çok daha az kayıp veren, yüksek sıcaklıklara dayanıklı, yüksek esnekliğe ve ısı iletkenliğine sahip silikon karbür(silicon carbide) ile tanışma fırsatımız oldu. Kısaltması SiC olan bu malzemenin en önemli özelliği çok yüksek sıcaklıklarda çalışabilmesidir. Silikona göre 3-4 kat daha yüksek sıcaklıklarda çalışabilir. Bunun yanı sıra yüksek termal direnci sayesinde ısının daha iyi iletilmesine olanak sağlar. Özdisan Elektronik silikon karbür teknolojisine sahip Panjit, Cree, Fuji, IXYS markalarına ait schottky diyot tedariği sağlamaktadır.
