Elektronik / Elektronik Kaynakları/

Diyotlar

Sponsorlu Bağlantılar

P ve N tipi iki yarı iletkenin birleştirilmesiyle oluşan devre elemanına diyot denir. Diyotlar temelde iki temel gruba ayrılır:

• Doğrultmaç diyotları
• Sinyal diyotları

anaot-katot-diyot-diyod

Doğrultmaç diyotları güç kaynaklarında AC yi DC ye dönüştürmekte kullanılır. Bunlar yüksek akıma ve yüksek gerilime dayanıklıdırlar. Ama yine de 50 – 60 hertzlik düşük frekanslı devrelerde kullanılırlar. Sinyal diyotları ise lojik devrelerde devre elemanı ya da radyo frekans (RF) devrelerinde sinyal ayırıcı olarak görev alır. Germanyumdan yapılmış bir diyotun üzerinden akım geçtiğinde üzerinde yaklaşık 200 mili voltluk bir gerilim oluşur. Silisyumdan yapılmış diyotlarda ise bu değer 700 mili volt civarındadır. İşte bu fark nedeniyle germanyum maddesi genellikle sinyal diyotu yapımında kullanılır.

P ve N TİPİ MADDELER BİRLEŞTİRİLERİLEREK DİYOT OLUŞTURULMASI

Polarmasız P – N Birleşimi P ve N tipi iki madde kimyasal yolla birleştirildiğinde “PN birleşimli kristal diyot” elde edilir.

diyot-p-n-notr-jonksiyon

Diyotun oluşumu sonucu elektronların ve oyukların yer değiştirmesini önleyen bölgeye “gerilim setti” denir. Settin kalınlığı 1 mikron kadar olup, 0,2 – 0,7 V uygulanınca bu set aşılır.

Polarmalı P – N Birleşimi Polarmasız P – N birleşimin ortasında yük dengesi olduğundan, akım geçmez. P – N
birleşimine doğru yönde (forward) ve ters yönde (reverse) gerilim uygulandığında bir takım değişiklikler ortaya çıkar şimdi bunları inceleyelim.

P-N BİRLEŞİMİNE DOĞRU YÖNDE AKIM UYGULAMA

Şekilde de görüldüğü gibi üretecin artı ucundan gelen yükler (oyuklar) P tipi maddenin + yüklerini birleşme yüzeyine doğru iterler. Aynı şekilde üretecin negatif ucu da N tipi maddenin elektronlarını birleşme yüzeyine doğru iterler. Pilin artı ucu bu esnada P tipi maddeye geçmiş olan elektronları kendine çeker, pilin eksi ucu da N tipi maddede oluşan oyukların etkisiyle buraya elektron gönderir. Görüldüğü gibi burada elektron akışı eksi uçtan artı uca doğru olur. Ancak eskiden artıdan eksiye doğru gidildiği sanılarak anlatımlar bu yöntemle yapılmıştır (klasik yöntem). Günümüzde de bu yöntem kullanılmaktadır.
Yapılan kabulün uygulamada herhangi bir dezavantajı yoktur.

anahtar-direnc-diyot-p-n-notr-jonksiyon

P – N BİRLEŞİMİNE TERS YÖNDE AKIM UYGULAMA (TERS POLARİZASYON)

diyot-notr-yuksuz-bolge-genisler

Yukarıdaki şekilde görüldüğü gibi üretecin eksi ucu P tipi maddenin oyuklarını kendine çeker. Aynı şekilde üretecin artı ucu da N tipi maddenin elektronlarını kendine çeker. Birleşme yüzeyinde elektron ve oyuk kalmaz. Bu yaklaşıma göre ters polarizasyonda diyot elektron geçirmez.

NOT: Ters polarize edilen diyotlara uygulanan gerilim artarsa, diyot delinebilir(bozulabilir). Bunun nedenini şöyle açıklayabiliriz; diyota uygulanan gerilimin büyümesiyle serbest elektronlara verilen enerji artmakta ve bu elektronların çarpma etkisiyle de pek çok elektron valans bandından iletkenlik bandına geçmektedir. Bu yolla da diyottan gecen akım sürekli artmaktadır.

EK BİLGİ: İdeal diyot doğru polarmada hemen geçirirken, ters polarmada akımı geçirmez, yani diyot bir anlamda anahtarlama yapar. Anca pratikte olay böyle değildir. Diyota doğru polarmayla gerilim verilmesiyle akımın geçmesi arasında belli bir zaman farkı vardır.

ÖÖNEMLİ BİLGİ: Diyotlarla ilgili hesap yapılırken, bu elemanların belli bir gerilimden sonra iletime geçme durumu göz önüne alınarak diyot, içinde ters bağlı bir DC üretici varmış gibi düşünülür.

diyot-icindeki-gerilim-setti

Daha iyi anlayabilmek için, aşağıdaki düzeneği kurarak lambaya düşen gerilimi bir voltmetre ile ölçtüğümüzde 12 Vıluk pile bağlı olan lambaya 11,4 V gerilim düştüğünü görürüz. Bu durumda diyota 0.6 V gerilim düşmektedir.

1n4001-lamba-devresi

Devrenin matematiksel denklemi ise şöyledir:

diyot-lamba-matematiksel-hesap-formul

NOT(!): Diyotun eşik gerilimi, sıcaklığa bağlı olarak da değişmektedir. Örneğin silisyum doğrultmaç diyotları -50 ºC de 0.8 Voltıta, 25 ºC de 0.65 Voltıta, 100 ºC de ise 0.5 Voltıta iletime geçmektedir. Diyotların soğutulmasında kullanılan alüminyum soğutucular aşağıdaki şekildeki gibidir.

diyot-sogutucu

Bu soğutucuların yardımıyla diyotların yüksek akıma dayanıklılıkları artar.

Diyotların Gövde Şekilleri

Diyotlarda kılıf maddesi olarak cam, plastik ya da metal kullanılır.

diyotlarin-govde-sekilleri

Diyotun üzerinde metal şeklinde bir bant veya çıkıntı bulunuyorsa bu her zaman katotu(-) belirtir. Uygulamalarda en çok karşımıza çıkan 1N400É serisi diyotlardır. Bunların tümünün maksimum çalışma akımı 1 Amperdir. Bundan düşük değerdeki akımlarda da çalışabilirler.1N400É serisinde fark yaratan çalışma gerilimidir. Örneğin bunlardan bazılarının çalışma gerilimleri şöyledir: 1N4001: 50 V, 1N4002: 100 V, 1N4003: 200V 1N4004: 400V, 1N4005: 600VÉ

diyotlar

Diyotların Seri ve Paralel Bağlanması

Seri Bağlama:

diyotlarin-seri-baglanmasi

Ters dayanma gerilimi daha yüksek diyot elde edilmek için diyotlar seri bağlanır. Örneğin 100 V ile çalışan bir devre için ters dayanma gerilimi 50 V olan iki adet 1N4001 diyot seri bağlanarak 100 V a dayanıklı bir diyot yapısı elde edilebilir.

Paralel Bağlama:

diyotlarin-paralel-baglanmasi

Yüksek akımlı diyot elde etmek için diyotlar paralel bağlanır. Ancak bu yöntem pek sağlıklı değildir. Üretim
kusurlarından dolayı diyotlar tamamen aynı özelikle üretilmez dolayısıyla paralel bağlamda diyotlardan biri daha önce bozulur ve bu da zincirleme bir bozulmaya yol açar.

Doğrultmaç Diyotların Korunma Yöntemleri

Doğrultmaç diyotları aşırı akım ve gerilimden koruyacak önlemler alarak ömürlerini uzatabiliriz.

diyot-koruma-direnc-varistor-kondansator

Kondansatör ile diyotu gerilime karşı korumuş oluruz. Kondansatör ve direnci beraber kullanırsak diyotu hem akıma hem de gerilime karşı korumuş oluruz. Varistör yardımıyla da diyotu ani gerilim değişimlerinden koruruz.

elektriksel-ozellikler

Köprü Tipi Diyotlar

İki Diyotlu Blok(köprü) Diyotlar

2-diyotlu-kopru-diyot

Orta uçlu trafo tam dalga doğrultmaç devrelerinin yapımında kullanılır. Kenardaki iki ayağa AC uygulanırken orta ayaktan DC alınır. İki diyotlu blok diyotlar günümüzde çok az kullanılmaktadır.

Dört Diyotlu Blok(köprü) Diyotlar

4-diyotlu-kopru-diyorlar

Dört adet doğrultmaç diyotun bir gövde içinde birleştirilmesiyle oluşurlar ve dört bacaklıdırlar. Gövde üzerinde sinüsoidal işaret bulunan bacaklar alternatif akım giriş uçlardır. Diğer iki uçtan ise doğru akım alınır.

b40c1500-b40c2200-b40c3200-b40c10000-b80c500-b380c1500

Zener (Zenner, gerilim sabitleyici) Diyotlar

zener-diyotlar-gerilim-sabitleyici

Zener diyotlar devreye ters bağlanırlar, uçlarına uygulanan gerilimi sabit tutmaya yararlar. Zener diyotlar devreye ters polarmayla bağlandıklarından doğrultmaç diyotlardan farklı çalışırlar. Zener diyotlar belli bir gerilim değerine kadar akım geçirmezken belli bir gerilim değerinden (kırılma, zener noktası) sonra aniden iletken olurlar. Bu kırılma gerilimi diyotun yapıldığı maddeye bağlı olarak değişir.

NOT: Zener diyot devreye doğru polarmayla bağlandığında diğer diyotlar gibi akım geçirir. Zener diyotlar, sinyal süzme, gerilim sabitleme, eleman koruma gibi amaçlarla kullanılabilir.

Zener diyotlar küçük akımlarla çalıştıkları için mutlaka ön dirençlerle korunmalıdırlar. Gücü bilinen bir zener diyotun önüne bağlanacak değeri hesaplamak için şu eşitlik göz önüne alınır:

zener-hesaplama-1

ÖÖn direncin değerini hesaplamak içinse:

zener-hesaplama-on-direnc

formülü kullanılır.

ÖÖrnek: Gücü 200 mW (0.2 W) çalışma gerilimi 12 V olan zener diyotun dayanabileceği
maksimum akım nedir? Kullanılan zener diyotun bozulmaması için, 15 V giriş gerilimi olan bir devrede zener diyota bağlanması gereken ön direncin değerini bulunuz.

Çözüm:

zener-cozum

ZENER DİYOTLARIN KODLANMASI

Zener diyotun üzerinde teknik olarak açıklayıcı bazı rakam ve harfler bulunur. örneğin; BZY85C9V1 için;

zener-diyot-kodlama-okuma

Bazı kullanım alanları; regüle devreleri, röleyi belli gerilim değerinden sonra çalıştırma, yüksek gerilimden koruma, vs.

LED (Light emitting diyote, ışık yayan diyot)

Işık yayayan diyotlara LED adı verilir. Bu elemanlar çeşitli boylarda üretilirler. 2-20 mA kadar akımla çalıştıklarından ayrıca darbelere de dayanıklı olduklarından çok yaygın kullanım alanına sahiptirler.

led-diyot-isik

LEDıler, sarı, kırmızı, beyaz, mavi, yeşil, pembe gibi farklı renkler yayacak çeşitlerde üretilmiştir. Bunlardan kırmızı LED en verimli olan LED çeşididir. Ayrıca LEDıler normal koşullarda 100000 saate kadar ışık verebilmektedirler. LEDıler 1.6 V ile 2.4 V arasında çalışırlar. Genelde 2.5 V ile 4 V ledlerde bozucu etki yapar.

kirmizi-led-yesil-led-mavi-led-sari-led-beyaz-led

led-anot-katot

Yüksek DC gerilime bağlanacak LEDılere öndirenç bağlanması gerekir. LEDıe bağlanması gereken öndirencin değeri:

lede-direnc-baglama-hesaplama

denklemiyle bulunur. Diğer bir ifadeyle;

voltaj-led-akim-led

diyebiliriz.

NOT:Pratik hesaplamalarda LEDıden gecen akımı 10-20 mili amper olarak kabul ederiz.

Kapasitif Diyotlar

Uçlarına uygulanan ters polariteli gerilime bağlı olarak kapasite değeri değişen elemanlara kapasitif diyot denir.

kapasitif-diyotlar

Ayarlı kondansatörlerde de kapasite değeri değişebilmektedir ancak bunların maliyeti çok fazla olduğundan, çok yer kapladıklarından ve elek kumanda edildiklerinden dolayı, varikap (kapasitif) diyot kullanmak çok daha avantajlıdır. Ters polarmada yalıtkan bölge arası uzaklık arttığından kapasite düşer. Gerilim azaldığında ise tam tersi olur.

Tünel Diyot

Küçük miktarda doğru, ya da ters polarma altında çalışabilirler. Ayrıca diğer diyotlardan daha iletkendirler.

tunel-diyot

Tünel diyotun akım gerilim karakteristiğini belirten grafik aşağıdaki gibidir:

tunel-diyot-karakteristik

Tünel diyotun üzerine uygulanan gerilim belli bir seviyeye ulaşana kadar akım seviyesi sürekli artar, gerilim belli bir seviyeye ulaştıktan sonra diyotun üzerinden geçen akımda azalma görülür. Tünel diyotlar bu
azalma gösterdikleri bölge içinde kullanılır.

Gunn (Gan) ve Impatt Diyotlar

Gunn-Gan-impatt-diyotlar

Gun diyotlar daha çok osilatör devrelerine karşımıza çıkarlar. Gunn diyota gerilim uygulandığında, gerilimin belli bir değerinden sonra diyot belirli bir zaman için akım geçirip belirli bir zaman kesimde kalmaktadır. Bu
olayın sonucunda kare dalga sinyaline benzer bir sinyal oluşmaktadır.

Impatt diyot ise gunn diyota göre daha güçlüdür ve çalışma gerilimi daha büyüktür. Mikrodalga sistemlerin osilatör kısımlarında kullanılır. Bu diyotlar ters polarma altında çalışır.

Şotki (Schottky) Diyotlar

sotki-schottky-diyotlar

N tipi bir madde ile bir metalin birleşiminden oluşur.‚ok hızlı olarak iletim-kesim olabilen diyotlardır. Bununla birlikte iletime geçme gerilimleri çok düşüktür. Bu devre elemanı yüksek frekanslı devrelerde kullanılmaktadır. Bu elemanlar doğru polarmada 0.25 voltla bile iletime geçebilirler. Dedektörlerde ve mikrodalga sistemlerde kullanılırlar.

Nokta Temaslı (Kedi Bıyığı) Diyotlar

nokta-temasli-kedi-biyigi-diyotlar

Germanyum ve silisyumdan üretilmektedir. Bu elemanda P tipi parça N tipi parçaya göre noktasal küçüklüktedir. İki ucu arasında oluşan kapasite 1-2 pF değerinde olduğundan dedektör devrelerinde ve yüksek frekanslı devrelerde kullanulabilirler.

Lazer Diyotlar

lazer-diyotlar

Lazer, çıkarılan ışığın yükseltme yoluyla güçlendirilip yayılması olayıdır. Bu yolla ışık ışınları yoğun ve ince bir ışık demeti halinde ilerleyebilir.

Lazer diyotlara gerilim uygulandığında yalıtkan yüzey lazer ışınları yaymaya başlar. Lazer diyotlar; gece görüş araçlarında, mesafe ölçmede, tıbbi aygıtlarda, barkod okuyucularda vb. kullanılır.

Shockley (Şokley, PNPN, 4 Tabaka) Diyotlar

shockley-sokley-pnpn-diyotlar

Bunlar 4 yarı iletkenin birleştirilmesiyle oluşturulmuştur. Doğru polarma altında çalışırken uçlarına ulaşan gerilim iletim seviyesine ulaşıncaya kadar, ters polarize edilmiş normal diyot gibi çalışır. Uygulanan gerilim artarak iletim gerilimi seviyesine ulaştığında ise diyot aniden iletime geçerken, eleman üzerindeki gerilim de azalmaya başlar. Gerilim belli miktarda azaldıktan sonra tekrar yükselmeye başlar. Bu noktadaki gerilime “tutma gerilimi” denir. Bu diyot tutma gerilimi aşıldığında ise normal diyot gibi çalışır.

PIN Diyotlar

P ve N tipi maddelerin arasına yalıtkan bir yüzey konarak oluşturulurlar. Bu diyotlar, doğru polarmada ayarlı direnç, ters polarmada ise sabit değerli kondansatör gibi çalışırlar.

pin-diyotlar

Sabit Akımlı Diyotlar

Gerilimdeki değişmelere rağmen akımı sabit tutabilen diyotlardır. Örneğin 1N5305 kodlu diyota uygulanan gerilimin değerinin 2 – 100 V arasında değişebilmesine rağmen diyotun üzerinden gecen akım her zaman 2 mili amper olmaktadır. Bu diyotlar akım regülasyonu sağlamak için kullanılırlar.

Fotodiyotlar

foto-diyotlar

Üzerine ışık düştüğünde iletken olarak katot ucundan anot ucuna doğru akım geçiren devre elemanıdır.

fotodiyot-isik-direnc

Fotodiyottan geçen akım, ışığın şiddetine göre 100 mikroamper ile 100 miliamper arasında değişebilir. Üzerinde oluşan gerilim ise 0.14 V ile 0.15 V arasında değişmekte olup çok küçüktür.

bpw34-bp104-bpx633-bpw43

Hazırlayan: Özen Özkaya ozen.ozkaya@itu.edu.tr Özen Özkaya Kişisel web sitesi: http://elektroncobani.blogspot.com/ İTÜ OTOKON Eğitim Komitesi – İstanbul Teknik Üniversitesi Elektrik – Elektronik Fakültesi otokon@itu.edu.tr | www.otokon.itu.edu.tr. Şimdiye kadar Diyotlar hakkında gördüğüm en kapsamlı döküman ne kadar çok diyor çeşidi varmış hiç duymadığım görmediğim diyotları öğrendim ayrıca bazı yanlış bilgilerin doğrusunu öğrendim. Ayrıca led, zener vb çeşitli hesaplama bilgileride bulunuyor. Emeği geçen hazırlayan kişilere teşekkürler.

İlgili diğer yazılar;

Diyotların Temel Özellikleri
Diyotlar hakkında genel bilgi nedir nasıl çalışır çeşitleri

  • Özen Özkaya

    Paylaşımınızı yaparken gösterdiğiniz nezaket için ve referans verdiğiniz için teşekkürlerimi sunarım. Dilerim faydalı olmuştur. İyi çalışmalar

  • Özen bey ben teşekkür ederim sayenizde diyotlar hakkında bilmediğim bir çok şeyi öğrendim bir siteniz olduğunu bilmiyordum ek olarak yazıla site bağlantınızıda ekliyorum

    İyi çalışmalar sevgiler saygılar

  • mehmet

    Elinize Kolunuza Sağlık.Gerçekten çok teşekkürler.

  • haydar

    paylaşımlarınız için çok teşekkürler.çok faydalı bilgiler.

  • tayfun

    Zener ile ilgili bölümde bir örnek var, örneğin sonucunda
    Rön=(Ugiriş-Uzener)/Izenermaks=(15-12)/0,0166=180W yazıyor, sonucun 180ohm olması gerekiyor. sembol hatası yapılmış

  • Fırat

    Hocamın ellerine sağlık gerçekten çok işime yaradı çok teşekkürler.

  • Musa

    Çok teşekkür Ederim. Bu bilgiler çok işime yaradı.

  • hakan oktay

    Çok güzel anlatmışsınız teşekkürler

  • Hami Özgüroğlu

    üstad b1244 diyot kodu nedir?

  • burak hoca

    19V ve üzeri gerilim geldiğinde akım geçirecek bir diyot arıyorum. Alt değerlerde akım geçirmeyecek. 24V ile bir devre hazırlanacak. Buna uygun ne önerilebilir ? 1n4001 diye düşünüyorum ama doğrusu nedir ? Sadece 19V da devre geçiş verecek ve buna bağlı olarak bir kontaktör çalıştıracak.

    • Kapibara

      O iş diyotla olmaz. En azından bir opamp ile comparator devresi tasarlayıp istenilen çıkışa göre ayarlanması gerekir. Örnek vermek gerekirse battery low cut off veya tersi battery high cut off şeklinde araştırın biraz. İstenilen bir referans gerilimin altına veya üstüne çıkıldığında opamp çıkış verir bunu basit bir transistör ile güçlendirip röleyi açıp kapatabilirsiniz. Rölenin kontaklarına da artık ne isterseniz bağlayın.

    • oktay kandemir

      24V röle zaten çekerken 18-19V ister. Voltaj düşerken ise çok daha düşük voltajda bırakır. (10-12V gibi)
      Mesela bir zener diyot , uygun seri dirençle npn transistörün beyzini sürse , emiteri şaseye bağlansa , kollektörüne bağlı röleyi yalnızca zener diyot gerilimini aşan değerlerde çektirir.
      Vz:18V , Vbe:0,6V =18,6V değeri aşılmaya başladığında transistör iletime geçer. 19-20V civarında çeker. 18,7V tan aşağı indiği anda bırakır.
      Röle ile istediğiniz kontaktörü çektirirsiniz.
      Röle olmadan aynı devreden bir daha yaparsanız , bu sefer kollektör ilk transistörün beyzine bağlı olacak ve zener 30V seçilirse; röle 19V ile 30V arasında çeker.
      Ama bu devreler basit uygulamalardır. Zener + direnç yerine tl431 gibi referans üreteçleri kullanılabilir veya op-amplı karşılaştırıcılar tercih sebebidir. Kapibara nın önerdiği gibi.
      Kolay gelsin.