Diyotlar günümüzde elektronik ekipmanlarda kullanılan en yaygın yarı iletken cihazlardan biridir.
Aynı zamanda en yanlış anlaşılanlardan biri.
Sonuçta diyotlara çalışmalarından bahsederken sıklıkla “tek yönlü kapılar” veya “geçitleri çalmak” denir.
Bir diyotun dış voltajla bağlantısı kesildiğinde içindeki elektronlar içeride sıkışıp kalır ve bir daha kaçamazlar.
Bu nedenle, bu, devrenin belirli bir kısmından akan akımı, karşı terminal veya dönüş yolu dışında hiçbir çıkış yolu olmadan (dolayısıyla adı atlayarak) içeri hapseder.
Ancak diyotlardan elektronikle birlikte bahsedildiğinde kafa karıştırıcı olabilir.
Bunun nedeni birçok insanın bunları doğrusal cihazlar olarak düşünmesidir; oysa aslında doğrusal olmayan davranışlara sahiptirler, bu da onları basit bir açma/kapama düğmesinden çok daha çok yönlü kılar.
Tıpkı bir müzik enstrümanının nota çalmanın ötesinde birden fazla kullanıma sahip olması gibi, diyot da elektrik akımını açıp kapatmanın ötesinde birçok amaca hizmet eder.
Şimdi diyotların nasıl çalıştığına bir göz atalım, böylece nasıl kullanılabileceğini ve onları bu kadar kullanışlı elektronik devre parçaları haline getiren hangi benzersiz özelliklere sahip olduklarını anlayabilirsiniz.
Diyot nedir?
Diyotlar tek yönlü elektriksel şöntlerdir.
Diyot, akımın yalnızca belirli koşullar altında tek yönde akmasına izin veren, elektronik olarak kontrol edilen iki yönlü bir anahtardır.
Akım bir diyottan yalnızca bir yönde aktığında, diyotun iki yarı iletken "parmağı" birbirine bağlanır.
Akım ters yönde akarken iki parmak birbirinden izole edilir ve herhangi bir akım akmaz.
Diyotlar, elektronların her iki yönde akmasını engellemek için genellikle "sandviç" tarzında düzenlenmiş iki yarı iletken malzemeden yapılır.
Belirli koşullar altında az miktarda akım, fazla enerjiyi ısı olarak dağıtabilir ve diyot boyunca voltaj diğer tarafa uygulanan voltajdan çok daha yüksek olsa bile elektronların diyottan bir yönde akmasına olanak tanır.
Diyotun aktif bölgesi elektronların yalnızca bir yönde akmasına izin verirken, dış bölge elektronların geri akmasını engellediğinden, bu tek yönlü bir elektrik şöntü olarak tanımlanır.
Diyotların pozitif ve negatif terminalleri vardır
Bir diyotun iki ucu, iç polaritesi olmadığını belirtmek için + ve – ile etiketlenmiştir.
Bir diyotun uçlarına voltaj uygulandığında buna kısa devre veya "negatif" test denir.
Diyotlar normal polarize elektrik kabloları gibi polarize değildir; uçlar yalnızca test için kullanılır ve diyotun ortası nötrdür (“polarite yoktur”) ve devre elemanlarına bağlanır.
Elektronikte, bir diyotun pozitif terminali genellikle anot, negatif terminal ise katottur.
Ancak sözleşme kesinleşmiş değil.
Bazı devrelerde negatif terminal katot, pozitif terminal ise anottur.
Örneğin, bir LED devresinegatif terminal katottur, ancak akü devresinde negatif terminal anottur.
Birçok diyot türü vardır
Elektronikte kullanılabilecek birçok farklı diyot türü vardır.
Çoğu diyot yarı iletken türdendir ancak diyot gibi çalışan doğrultucular, fotodiyotlar ve transistörler de vardır.
Belirli bir devre için uygun diyot tipinin seçilmesi, istenen sonuçların elde edilmesi açısından önemlidir.
Bazı önemli diyot türleri şunlardır: – Hızlı Doğrultucular: Bu diyotlar elektriği çok hızlı iletir ve yüksek frekanslı uygulamalara olanak tanır.
– Standart Doğrultucular: Bu diyotlar elektriği daha yavaş ileterek düşük frekanslı uygulamalara olanak tanır.
– Schottky Bariyer Doğrultucular: Bu diyotlar, geriye doğru iletilmesini önleyen yerleşik bir Schottky diyota sahiptir.
– Fotodiyotlar: Bu cihazlar ışığı elektriğe dönüştürerek algılama uygulamalarında faydalı olurlar.
Diyotların farklı voltaj eşikleri, özellikleri ve arıza voltajları vardır
Diyotlar tek yönlü elektrik şöntleri olarak kalsa da, genellikle çok yüksek bir arıza voltajına (1 megavolttan büyük) ve bir arıza voltajı eşiğine (arızayı başlatmak için gereken azaltılmış voltaj) sahiptirler ve bu da onları belirli uygulama türleri için uygun kılar.
Bu eşik parametreleri, kullanılan diyot tipine bağlıdır ve çeşitli tipte diyotlar oluşturmak için değiştirilebilir.
Örnek olarak, hızlı doğrultucu bir diyotun arıza voltajı eşiği yaklaşık 0.3 volttur.
Bu, diyot üzerindeki voltajın 0.3 volttan düşük olması durumunda diyotun iletmeyeceği ve devrenin orijinal durumunda kalacağı anlamına gelir.
Devre daha fazla akım çekmeye çalışırsa ve devre üzerindeki voltaj artarsa diyotun kırılma voltajı eşiği karşılanır ve diyot ters yönde akım iletmeye başlar.
Diyotlar doğrusal veya doğrusal olmayan uygulamalarda kullanılabilir
Diyotların benzersiz bir özelliği, doğrusal veya doğrusal olmayan uygulamalarda kullanılabilmesidir.
Doğrusal uygulamalarda kullanıldığında diyot anahtar olarak kullanılır.
Yani devreye uygulanan gerilime bağlı olarak akımı tek yönde iletir.
Bir devreye voltaj uygulandığında elektronlar diyottan akmaya başlar ve devreye güç verilir.
Diyot “tek yönlü anahtar” olarak düşünülebilir.
Devreye güç verildiğinde diyot akımı ileterek devreyi açar.
Devreye voltaj uygulanmadığında diyot iletmez ve devre kapatılır.
Doğrusal olmayan uygulamalarda diyot, bir sinyalin genliğini veya gücünü yükseltmek veya arttırmak için kullanılır.
Örneğin, bir devre bir şeyi kontrol etmek için (bir motoru açmak veya kapatmak gibi) düşük frekanslı bir sinyal kullanıyorsa, devrenin kendisi sinyal tarafından kapatılabilir.
Ancak sinyal yeterince yüksekse (telefon çevir sesi veya radyo istasyonundan gelen müzik gibi), diyot, devrenin gücünü yükseltmek ve açmak için kullanılabilir, bu da devrenin daha yüksek frekanslı sinyal tarafından kontrol edilmesini sağlar.
Yüksek Gerilim Diyotları Nasıl Çalışır?
Bir yüksek gerilim uygulandığında diyotyürütmeye başlar.
Ancak voltaj çok yüksek olduğu için diyot içinde sıkışıp kalan elektronlar, hapsedilmelerinden kurtulmaya yetecek miktarda enerjilerini serbest bırakamazlar.
Sonuç olarak, diyot biraz iletkendir ancak devreye güç sağlamak için yeterli değildir.
Bir devre boyunca uygulanan gerilimi kontrol eden bir çift transistörün kapılarına düşük bir gerilim uygulandığında (merdiven devresi olarak adlandırılır), sinyalin düzenlenmemiş bir şekilde geçmesine izin verilir.
Bununla birlikte, merdiven devresinde çok az voltaj olduğunda ve diyotlar yeterli akımı iletmediğinde, sinyalin geçmesine izin verilmez ve devre kapatılır.
Bu, basit devrelere güç sağlamak için kullanılabilir ve sıralayıcılar, bilgisayarlar ve zamanlayıcılar için faydalı olabilir.
Bir Diyot için Gerilim Eşiği Nasıl Hesaplanır
Diyelim ki 12 voltluk bir güç kaynağına bir diyot bağladınız ve düşük voltajda iletim yapıp yapmayacağını (güç sağlayıp sağlamayacağını) bilmek istiyorsunuz.
Yarı iletken bir cihazın arıza voltajını (VOM) hesaplama denklemi şu şekildedir: Bu denklemde “VOH”, cihaz bozulduğunda üzerindeki voltajdır, “VOHSC” diyotun ilettiğinde eşik voltajıdır, “I” diyottan geçen akımdır, “E” diyot boyunca elektrik alanın voltajıdır ve “n” diyottaki elektronların sayısıdır.
Diyotun voltaj eşiğini belirlemek için diyotun arıza voltajını bilmeniz gerekir.
Bu değeri yukarıdaki denklemi kullanarak bulabilirsiniz.
Tipik bir silikon pn bağlantı diyotunun arıza voltajı 1.5 volttur.
Bu, diyot üzerindeki voltaj 1.5 volt olduğunda diyotun bozulacağı ve akımı iletmeye başlayacağı anlamına gelir.