Ankara Üniversitesi
Nallıhan Meslek Yüksekokulu
Diyot çeşitleri (bağlantıları, sağlamlık testi ve uygulamaları)
NE T 115- T E ME L E L E KT R ONIK Ö ğr . G ör . NUR I FUR KAN KOÇ AK
Diyot çeşitleri
IŞIK YAYAN DİYOTLAR (LEDLER)
Işık yayan diyot (LED), adından da anlaşılacağı gibi enerji verildiği zaman görülebilir bir ışık yayan diyottur. Genel olarak kırmızı, sarı ve yeşil olmak üzere üç değişik renkte yapılırlar.
Çalışma akımları 5 mA ile 50 mA arasındadır. Çalışma gerilimleri ise, sırası ile kırmızının 1.5V, sarının 1.8V, yeşilin 2.2V civarındadır.
LED diyotların verdikleri ışık rengi ve ışığın dalga boyu, yapımlarında kullanılan katkı maddelerinin oranlarına bağlıdır. Katkı maddeleri ve oranları değiştirilerek istenilen renkte ve istenilen dalga boyunda LED diyotlar yapılabilir.
Diyot çeşitleri
IŞIK YAYAN DİYOTLAR (LEDLER)
Galyum Arsenit (GaAs) katkısı ile gerçekleştirilen diyot, kızıl ötesi yani gözle görülmeyen diyottur. Infrared diyot yada kısaca IRED diyot olarak da anılır. Katkı maddesi ayarlanarak gerçekleştirilen hızlı GaAs IRED diyotları, MHz`lere varan frekans bantlarında, fiberoptik kablolu optik veri aktarma sistemlerinde kullanılırlar.
LED diyot deyimi ise genelde gözle görülebilir dalga boyunda ışık veren diyotlar için kullanılır.
Galyum Arsenit Fosfat (GaAsP) ve Galyum Fosfat (GaP) katkıları değişik oranlarda gerçekleştirilerek kırmızıdan yeşile kadar değişik renklerde görünür ışık veren LED`ler yapılır.
Diyot çeşitleri
Şekil′de görüldüğü gibi LED diyot doğru polarmalandırıldığı zaman, enerji seviyeleri farklı elektron ve oyuklar birleşebilmek için enerjilerinin bir kısmını vermek zorunda kalırlar. Elektronlar bu enerjilerini ısı ve ışık şeklinde ortama verirler.
Eğer PN birleşimi şeffaf plastik bir kılıfla kaplanırsa, PN yapıda elektron-oyuk birleşimi anında harcanan enerji ışık şeklinde ortama yayılır.
LED diyodun sembolü Bağlantı şeması
Diyot çeşitleri
IŞIK YAYAN DİYOTLAR (LEDLER)
LED diyotların, elektronik devrelerde kullanım alanları iki grupta toplanabilir. Bunlar;
1)Bir elektronik devrede gerilimin varlığını, polaritesini ve seviyesini göstermek için kullanılırlar.
2)Dijital sistemlerde harf ve rakamları göstermek için kullanılırlar.
Harf, rakam ve özel işaretleri göstermek için kullanılan ve bir gövdeye yerleştirilmiş LED gruplarına display (gösterge) adı verilir. Displayler de kullanım yerlerine göre; 7 parçalı gösterge, matriks gösterge, çok parçalı gösterge gibi adlar alırlar.
Çalışma akım ve gerilim değerlerine dikkat edilmek şartıyla LED`ler istenilen gerilim değerlerinde istenilen bağlantı şeklinde çalıştırılabilirler.
Diyot çeşitleri
VARİKAP(Değişken Kapasiteli) DİYOT
Bu tip diyotlar üzerine uygulanan ters yöndeki gerilimin değerine bağlı olarak, uçları arasında görülen kapasitif değeri değişen diyotlardır. Bu yüzden elektronik devrelerde değeri uçlarındaki voltajla değişen kondansatör olarak kullanılırlar. Normal bir P-N birleşimli diyot ters yönde kutuplandığında, geçiş bölgesi genişliği artar. Geçiş bölgesi içinde N tipi bölge pozitif, P tipi bölge ise negatif yüke sahiptir. Geçiş bölgesinin genişlemesi ile burada açığa çıkan yük miktarıda artar. Açığa çıkan yük miktarı direkt olarak diyot uçlarına uygulanan ters yönlü gerilim değerine bağlı olduğundan, birleşim yüzeyinde bir kapasite ortaya çıkar.
Diyot çeşitleri
VARİKAP(Değişken Kapasiteli) DİYOT
Bu kapasiteye birleşim(jonksiyon) kapasitesi ismi verilir. Bu kapasitenin değeri diyot uçlarına uygulanan ters yönlü voltajla ters orantılı olarak değişir. Yani gerilim artarsa kapasite düşer. Çünkü diyot uçlarına uygulanacak ters yönlü gerilim değerinin artması, geçiş bölgesinin genişlemesine neden olur. Bildiğimiz gibi kapasitif etki iki iletken arasındaki mesafe ile ters orantılı olduğundan, diyotun kapasiteside düşecektir. Bu diyotlar özellikle radyo ve televizyonlarda kanal ayarı amacı ile kullanılır. Daha önceden belirlenen farklı değerdeki gerilimler diyot uçlarına ters yönlü olarak uygulanarak, farklı frekanstaki kanallar seçilebilir. Varikap diyotun sembolü Şekil ′de verilmiştir.
Varikap diyotun sembolü
Diyot çeşitleri
TUNNEL DİYOTLAR
Aşağıdaki Şekilde tipik bir tunnel diyotun sembolünü ve akım-gerilim(I-V) karakteristiğini göstermektedir. Tunnel diyotlar oldukça zenginleştirilmiş germanyum(Ge) veya galyum arsenik(GaAs) maddelerinden yapılmış, P ve N tipindeki iki yarıiletkenin yüzey birleşmesine tabi tutulması ile elde edilirler. Dolayısı ile ileri(doğru) yönde kutuplandırıldıklarında çok küçük gerilimlerde dahi iletime geçerler. Grafikte görülen Vp voltajının altında kalan çok küçük voltaj değerlerinde bir iletken gibi davranır ve üzerinden büyük bir akım akar. Üzerine uygulanan voltaj Vp değerini aştığı anda diyot negatif dirence sahip bir eleman gibi davranır ve gerilim arttıkça direnci artar. Buna bağlı olarak üzerinden geçen ileri yön akımı azalır.
Diyot çeşitleri
TUNNEL DİYOTLAR
Bu durum Vv voltaj değerine kadar devam eder. Bu voltaj değerinden sonra tunnel diyot normal bir diyot gibi çalışmaya başlar. Uygulama devrelerinde tunnel diyot grafik üzerinde gösterilen negatif direnç bölgesinde çalıştırılır. Böylece üzerine uygulanan gerilim değeri düştüğünde, üzerinden geçen akım miktarını arttırır. Bu durum özellikle L-C devrelerinde osilasyonun devamlılığı için kullanılır. Böylece LC devresindeki voltaj değeri azaldığında, devreye artan miktarda akım pompalayarak, osilasyonun(salınımın) devamlılığını sağlar.
Tunnel Diyodun sembolü ve karakteristik eğrisi
Diyot çeşitleri
FOTODİYOT
Normal bir diyot ters yönde kutuplandığında, akan ters yönlü akım sızıntı akımıdır ve değeri çok küçüktür. Bu akıma azınlık akım taşıyıcıları neden olur ve eğer dışarıdan müdahale edilmez ise değeri çok küçük olur. Bu akımı arttırmanın yolu dışarıdan bir enerji vererek valans bağlarının koparılması ve dolayısı ile azınlık akım taşıyıcı sayılarının arttırılması ile mümkündür.
Bu enerji ısı enerjisi olabildiği gibi, ışık enerjiside olabilir. Bu amaçla bir mercek vasıtası ile toplanan ışık enerjisi, tam birleşim yüzeyine odaklanarak valans bağları koparılıp, azınlık akım taşıyıcıları sayısı ve buna bağlı olarakta ters yön akımı arttırılabilir. Bu tür diyotlara fotodiyot denir. Bu diyotlar elektronik devrelerde ters yönde kutuplanarak ışık şiddeti ölçme ve ışıkla kontrol devrelerinde ışık şiddeti ve dalga boyunu değişken akıma çeviren dönüştürücüler olarak kullanılırlar.
Fotodiyot sembolü
Diyot çeşitleri
SCHOTTKY DİYOTLAR
Schottky diyotlar, yüksek anahtarlama hızlarına ihtiyaç duyulan bilgisayarlar ve radyo frekans devrelerinde doğrultma amacı ile kullanılırlar. Diyot yapısı yukarıdaki şekilden de görüldüğü gibi ilginç bir özellik gösterir.
Yapısında az bir oranda katkılandırılmış (genellikle N tipi) silisyum(Si) ve bununla yüzey temasına tutulmuş bir metal(genellikle altın, gümüş veya platin) vardır. Bu diyot yapımında P tipi madde olmadığından ileri yön polarması altında valans bandı iletimi sadece N tipi madde ve metal iletim bandında oluşur. Bu yüzden iletime geçme hızları oldukça yüksektir.
N tipi madde içerisindeki elektronların sahip oldukları enerji seviyeleri metale göre daha düşük seçildiğinden, diyotun iletime geçmesi için bir ileri yön polarmasına(gerilimine) ihtiyaç vardır. Bu dizayn şekli, ileri yön polarmasının diyot üzerinden kaldırıldığı durumda, birleşim yüzeyinin yüksek seviyede şarj tutmasına engel olur. Böylece diyot çok hızlı bir şekilde iletim durumundan kesim durumuna geçirilebilir. Örneğin 30 MHz(30000000 Hz) frekansında çalışan normal diyotun 10 ns’de kesime gittiğini düşünsek bile, sinyalin bir alternansı 16.7 ns olacağından bu sinyalin büyük bir kısmında iletim durumunda kalacak ve görevini yapamayacaktır. Schottky diyotta ise bu durum söz konusu değildir.
Diyot çeşitleri
SCHOTTKY DİYOTLAR
Schottky diyodun sembolü ve yapısı
Diyot çeşitleri
PIN DİYOTLAR
PIN diyotlar şekilde görüldüğü gibi katkı bakımından zenginleştirilmiş P ve N tipi iki yarı iletken arasına saf bir yarı iletken yerleştirilmek sureti ile elde edilirler. İleri yönde kutuplandırıldığında değişken bir direnç gibi, ters yönde kutuplandırıldığında ise yaklaşık olarak sabit bir kondansatör gibi davranırlar. İleri yönde geçen akım miktarı arttıkça, saf haldeki maddenin direnci azalır.
Bu diyotlar doğru yönde kutuplandırılarak yüksek frekanslı radyo sinyallerinin genliğini, düşük frekanslı ses frekanslarının genliğine bağlı olarak değiştirmek yani genlik modülasyonu yapmak amacı ile kullanılırlar. Yine ileri yöndeki akımı değiştirilerek, değişken direnç ihtiyacının olduğu elektronik devrelerde kullanılırlar.
PIN diyodun yapısı ve karakteristiği
KAYNAKLAR
1. Dr. Öğr. Üyesi Tarık Erfidan, Kocaeli Üniversitesi, Elektrik Mühendisliği, Elektronik Ders Notu, Kocaeli 2012
