Çağdaş Topçu’nun günlüğü

Şimdi sıra geldi güç elektroniği elemanlarını tanımaya. En basit ve en temel eleman olduğu için diyotlardan başladım. Bir P ve bir de N yarıiletkeninden (Galyum-Arsenik, Silisyum, Germanyum veya Silikon) meydana gelen en temel elektronik elemandır. Akımı p bölgesinden n bölgesine geçirir. Ancak tersi olmaz. Akımı tek yönlü olarak geçirdiğinden oldukça kullanışlıdır. Elemanların akımı geçirdikleri durum iletim durumu olarak adlandırılır. Akımı geçirmediklerinde ise "eleman kesime girdi" veya "kesimde" denilir. Diğer elemanlarda iletim ve kesim durumları dışardan verilen sinyallerle belirlenebildiği halde diyotların böyle bir yeteneği yoktur. Bu yüzden diyotlar kontrolsüz elemanlardır. Şekilde kabaca diyodun çalışma mantığını anlatılmıştır. Aslında 5 ve 3 değerlik elektronuna sahip yarıiletken malzemelerin özel durumlarından kaynaklanan çalışma mantıkları vardır ancak burada bu konuya değinmeyeceğim. Hem fizik bölümümde daha bu dersi almadım. (bkz. katıhal fiziği) N tipi yarı iletkenini eksi gibi düşünebilirsiniz P tipini ise artı. Kaynağın artı ucundan gelen akım diyodun P bölümüne gelip N kısmına aktarılıp ordan da devreyi tamamlar. Akımımız akar Mesela aşağıdaki şekilde ters bağlandığı için akım geçmemektedir. Aslında çok düşük seviyelerde sızıntı akımı olmaktadır ancak çoğu uygulamada bu değer yok sayabileceğimiz kadar küçüktür.

Diyodun sembolü ve sembolün iletim yönü aşağıda gerçek resmiyle beraber gösterilmiştir. Diyotlar ısıya dayanıklı sayılırlar lehimlerken çekinmenize gerek yoktur havyayı direkt uçlarına değdirebilirsiniz. Genelde elemanın üzerinde yatay bir şerit bulunur bu akımı geçireceği yöndedir ve sembolündeki ok da o yöndedir. Devre içinde kullanımlarına örnek olarak AC-DC dönüşümünü yapan doğrultucuları gösterebiliriz. Qucs devre benzetimi programı devre şemasını çizdim: Devreye giren sinus dalgasını octave dilinde ve gnuplot kütüphanesiyle aşağıdaki kodlarla çizdirebiliriz: octave:1> x=0:0.1:20; octave:2> y=sin(x); octave:3> plot(x,y) Doğrultulmuş çıkış ise: octave:1> x=0:0.1:20; octave:5> y=abs(sin(x)); octave:6> plot(x,y) Devrenin nasıl çalıştığını ilerde detaylı oalrak göreceğiz. Şimdilik diyotların iletim yönünde akımı geçtiğini ve akımı ters yönde geçirmediğini bilmemiz yeterlidir. Aşağıda diyodun akım-gerilim karakteristiği verilmiştir. Şekilde VR ters gerilim olarak adlandırılan değer Ud delinme gerilimidir. Ud geriliminde diyot tahrip olur ve eleman iletken karakteristiği gösterir. Sabit gerilimde bu durumla karşılaşılan devrelerde akım sonsuza gider ve çığ devrilme gerçekleşir. Çığ devrilmeye mağruz kalan elemanlar sıcaklık artışı sebebiyle bozulurlar. VF olarak adlandırılan eşik gerilimdir. Düşük değerlerde de olsa diyotların eşdeğer dirençleri vardır, rT ile adlandırılır. Konu ile alakalı diper linkler: Güç elektroniğine giriş