Diyot Nedir?

Elektronik

Diyot nedir?

Tek yönde elektrik akımını ileten bir devre elemanına diyot denir. Elektronik devrelerin temel yapı taşıdır. Diyot, basit olarak tek yönlü akım geçiren yarı iletken, iki uçlu bir elektronik devre elemanıdır. Diyotun P kutbuna ” Anot “, N kutbuna da ” Katot ” denir. Diyot N tipi madde ile P tipi maddenin birleşiminden meydana gelir. Bu maddeler ilk birleştirildiğinde P tipi maddedeki oyuklarla N tipi maddedeki elektronlar iki maddenin birleşim noktasında birleşerek birbirlerini nötrleyerek ” Nötr ” bir bölge meydana getirirler. Bu nötr bölge, kalan diğer elektron ve oyukların birleşmesine engel olur. Diyotların birleşmesi ile bütün lojik devreler, entegreler, transistörler imal edilmektedir.

Diyotlar nokta temaslı diyotlar ve PN yüzey birleşmeli diyotlar olarak sınıflandırılır. Nokta temaslı diyot üretimi ile yarı iletken diyotlar yapılmıştır. Bundan sonra transistörler elektronik devre elemanı olarak kullanılmaya başlanmıştır. Bu sayede elektronik alanında çok kısa sürede hızlı gelişmeler kaydedilmiştir.

Nokta temaslı diyotlar; düşük akım düşük sıcaklık ve güçlerde çalıştıkları için yerlerini daha iyi özelliklere sahip olan PN yüzey birleşmeli diyotlara bırakmışlardır.

Bir yöndeki dirençleri ihmal edilebilecek kadar küçük, diğer yöndeki dirençleri ise çok büyük olan elemanlardır. Direncin küçük olduğu yöne “doğru yön” veya “iletim yönü”, büyük olduğu yöne “ters yön” veya “tıkama yönü” adı verilir. Diyot sembolü akım geçiş yönünü gösteren bir ok şeklindedir.

Diyodun uçları pozitif (+) “ anot” ve negatif “ (-) katot”, anoda artı, katoda eksi uçlar bağlanarak gerilim verilirse diyot doğru polarize olur ve bir akım akmaya başlar. Ters yönde bağlanırsa (anot eksi, katot artı) bir akım geçişi olmaz. Buna ters polarizasyon denir. Ters polarizasyon metodu sadece bazı özel diyotlarda uygulanır.

Diyotların Polarlaması ve Diyodun Çalışma Prensibi

Doğru polarlama: 

Pilin beslemesinden aldığımız pozitif (+) kutbu diyodun anot ucuna bağlarız. pilin negatif (-) kutbu diyodun katot ucuna bağlanır. P tipi maddedeki oyuklar pilin pozitif (+) kutbu tarafından itilirken, N tipi maddedeki elektronlar da pilin negatif (-) kutbu tarafından itilir. Bu şekilde P-N birleşiminde elektron akışı başlar. N tipi maddede bulunan her elektron yerinden çıktığı zaman buralarda oyuklar meydana gelir. Oyuklar artı (+) yüklü kabul edildiği için pilin (-) ucu tarafından çekilir. Bu durumda elektron akışı eksi (-) uçtan artı (+) uca doğru olmaktadır. Diyot iletime geçmiştir.

Ters polarlama: 

Pilin beslemesinden aldığımız pozitif (+) kutbu Diyotun katot ucuna bağlanır., pilin negatif (-) kutbu diyodun katot ucuna bağlanır. N tipi maddedeki elektronlar pilin negatif (-) kutbu tarafından çekilir. P tipi maddedeki oyuklarda pilin pozitif (+) kutbu tarafından çekilirler. Bu durumda ortadaki nötr bölge genişler, diyot yalıtıma geçer. Ama diyota ters gerilim uydulandığında diyot yalıtımda iken çok küçük miktarda bir akım geçer. Buna sızıntı akımı denir. Sızıntı akımı istenmeyen bir durumdur. Sızıntı akımının miktarı diyotun yapımında kullanılan yarı iletken malzemeye bağlıdır.

Diyot Parametreleri

Alternatif akımı doğru akıma dönüştürmek için kullanılan elektronik devre elemanlarına diyot (diod, diot, diyod) denir. Değişik alanlarda sayısız kullanım yeri vardır. Uygulamada kullanılan diyotlar temelde iki ayrı gruba ayrılır. Bunlar:

• Doğrultucu (redresör) diyotlar
• Sinyal diyotları

Maksimum Ön Akım

Doğrultmaç ve sinyal diyotları, silisyum ve germanyum gibi yarı iletkenler ile yapılır. Bir P tipi ve N tipi yarı iletken birleştirilerek diyot imalatı yapılır. “D” harfi ile gösterilir. Germanyum diyotlar anahtarlama, sinyal ve dedektör yapımı olarak kullanılır. İletime geçme gerilimleri 0,2-0,3 Volt arasındadır. Silisyum diyotlar ise doğrultma devrelerinde (AC’ yi DC’ ye çevirmek için) kullanılır. İletime geçme gerilimleri 0,6-0,7 V arasındadır. Diyoda ters polarizasyonda zamanla artan bir gerilim verilirse belli bir zaman sonra diyot yanar, delinir veya kısa devre olur. Bu durumda diyottan çok büyük akım geçmeye başlar.

Ters Tepe Voltajı

Diyotların çoğu ters polarmanın aşırı artırılması halinde bozulacağından bu noktada (dayanma gerilimine yakın) çalıştırılmaz. 50 volta kadar olan ters gerilimlere dayanan 1N4001 diyot, en çok 40 voltluk devrede kullanılır. 50 voltun üzerindeki bir voltaj altında çalışan devre de ise diyot firmaları tarafından üretilen 1N4002 diyot veya başka bir model diyot seçilir. Diyot fiyatları da modeline ve firmasına göre farklılık gösterir.

Isı

Germanyum güç diyodunun maksimum çalışma sıcaklığı 90ºC olup silisyum diyotların ise maksimum dayanma sıcaklığı 175ºC civarındadır. Silisyum güç diyotları yüksek sıcaklıklara dayanabildiği için üzerinden yüksek akım geçirilebilir. Diyotların gövde sıcaklığının yükselmesine elemanın içinde doğan ısı sebep olur.

Diyotta meydana gelen ısı, akımla doğru orantılı olarak artar. Diyotlar alüminyum plaka, vantilatör (fan) vb. ile soğutulursa yüksek sıcaklıklarda dayanma gücü artar. Bu nedenle güç diyotları soğutucu plaka üzerine monte edilir. Diyotlarda iki şeye dikkat edilmelidir. Aksi takdirde diyot bozulur (Kısa devre olur.)

• Ters dayanma geriliminin üzerine çıkılmamalıdır.
• Maksimum taşıma akımından daha fazla akım çekilmemelidir.

Doğrultucu diyotların yüksek akımlı olanlarına güç diyotları denir. Güç diyotlarının çoğu daha yüksek akım ve sıcaklık değerlerinden dolayı silisyumdan yapılmaktadır. Diyotların akım kapasitesi diyotları paralel bağlayarak ters tepe dayanma gerilimleri ise diyotları seri bağlayarak artırabilir.

Frekans

Germanyum tipi sinyal diyotları lojik (sayısal) devre elemanı veya radyo frekans (RF) devrelerinde sinyal ayırıcı olarak kullanılır. Başka bir ifade ile sinyal diyotları, yüksek frekanslarda çalışmaya duyarlı olmalarından dolayı  düşük gerilim ve akımlarda da çalışabilirler.

Sızma Akımı

Diyotlarda kullanılan maddelerin tam saf olmamalarından dolayı çok az bir sızıntı akımı geçer µA düzeyinde olan bu akım yok sayılır, dikkate alınmaz. Ters polarmada diyotlara uygulanan gerilim yükseltilirse eleman delinebilir (bozulur).
Örnek olarak 1N4001 diyodun ters yönde uygulanan gerilime dayanabileceği üst değer 50V’ tur yani bu diyot 50 volttan fazla ters gerilimde delinerek özelliğini kaybeder.
Diyotlar ters polarıldığında sızıntı akımının miktarı sıcaklığa, uygulanan gerilime, yarı iletkenin cinsine göre değişir. Örnek olarak germanyum dedektör diyodundan 5 volt altında, 25ºC sıcaklıkta 0,8 mA, 60ºC’de 5 mA, 100º C’de 50 mA sızıntı akımı geçtiği görülür.

Güç Harcaması

Yüksek güçlü DC elde etmek amacı için kullanılan bu tip diyotlar soğutucu ile beraber kullanılmalıdır. Uygulamada 400 ampere kadar akım taşıyan ve 4000 volta kadar çalışma gerilimi olan diyotlar vardır. Yüksek güçlü diyotlar akü şarj cihazları, elektroliz sistemleri, kaynak makineleri vs. yerlerde kullanılır.

Jonksiyon Diyot Karakteristik Özellikleri

Kristal diyotlar (doğrultma diyotları) genel olarak doğrultmaç diyotları olarak bilinir ve doğrultmaç devrelerinde kullanılır. Piyasada en çok kullanılan diyot çeşitlerinden biri doğrultmaç diyotlardır.

Kristal diyotların ebatları güçlerine göre değişir. Büyük ebatta yapılanlar büyük güçlü diyotlardır. Çok yüksek güçte yapılanların dış muhafazası metal olup soğutucu plakalara montajı yapılır. Kristal diyotlar ………

Diyotların Seri Bağlanması: 

Ters dayanma gerilimi daha yüksek diyot elde etmek için seri bağlama yapılır.

Örnek olarak 100 voltluk devre için ters dayanma gerilimi 50 volt olan 2 adet 1N4001 diyot seri bağlandığı zaman 100 volta dayanan  diyot elde edilir. Birden fazla diyodun seri bağlanması ile elde edilmiş elemanlara ise yüksek gerilim diyodu denir.

Diyotların Paralel Bağlanması: 

Yüksek akımlı diyot elde etmek için diyotlar paralel bağlanır. Fakat bu metod sağlıklı değildir. Üretim hatalarından dolayı diyotlar aynı özellikte yapılamaz. Bu sebeple diyotlardan biri bozulursa diğer diyotlardan geçen akımın artarak diyotların da bozulmasına sebep olur. O sebeple kataloglardan uygun diyot seçilerek kullanılır.

Diyotların Kullanım Alanları

Diyotlardan, elektrik alanında redresör (doğrultucu), elektronikte ise; doğrultucu, dedektör, modülatör, limitör, anahtar olarak çeşitli amaçlar için faydalanılmaktadır.

Diyot Sağlamlık Kontrolü 

Diyot sağlamlığı için diyotun direnç değerlerine bakılır. Diyot sağlamlık kontrolü ohmmetre veya avometre ile yapılır. Avometre diyot kademesine alınır. İlk olarak avometrenin kırmızı probu (+) ucu diyotun anot(+) ucuna, siyah probu (-) ucu katot(-) ucuna değdirilir ve küçük bir direnç değeri okunur. Daha sonra prob uçlarını yer değiştirerek tekrar direnç değeri okunur. Eğer değer okunmazsa ölçü aletinin probları ters çevrilir. Değer okunursa (700-800 ohm civarı) diyot sağlamdır. Sağlam bir diyodun tek bir bağlantı yönünde iletime geçtiği görülmelidir.

Diyot Sağlamlık Kontrolü

Diyodun sağlamlığı tespit edildikten sonra anot-katot uçları bulunur. Diyot iletime geçtiğinde (ölçü aleti değer gösterdiği zaman) kırmızı probun bağlı olduğu diyot ayağı anot (+), siyah probun bağlı olduğu ayak ise katottur(-).

Diyot Çeşitleri

Diyotlar germanyum ve silisyumdan imal edilir.  Gelişen teknoloji ile diyot çeşitleri ve kullanımı artmıştır. Yapılarındaki malzemeye göre germanyum diyot ve silisyum diyot olarak iki sınıfa ayrılır. Kullanım alanına göre ise aşağıdaki gibi sınıflara ayrılır:

• Kristal diyot
• Zener diyot
• Tünel diyot
• LED Diyot (Işık Yayan Diyot)
• Foto diyot
• Ayarlanabilir Kapasiteli Diyot (Varaktör – Varikap)

Elektronikte Kullanılan Diğer Diyotlar

• Mikrodalga diyot
• Gunn diyot
• IMPATT diyot (Avalanş)
• (Baritt) Schottky Diyot
• Ani Toparlanmalı Diyot
• Pin Diyot

Diyotların Gruplandırması

Diyotlar başlıca üç ana gruba ayrılır:

• Lamba diyotlar
• Metal diyotlar
• Yarı iletken diyotlar

Lamba Diyotlar

Lamba diyotlar yaygın olarak redresör ve detektör olarak kullanılmıştır. Sıcak katotlu lamba, civa buharlı ve tungar lambalar bu katagoridedir.

Lamba Diyot

Şeklimizde sıcak katotlu lamba diyodun iç görünüşü ve çalışma şekli verilmiştir. Şekilde görüldüğü gibi ısınan katotdan fırlayan elektronlar atom tarafından çekilir ve devreden tek yönlü bir akım akışı sağlanır. Artık bu tür diyotlar kullanılmamaktadır.

Metal Diyotlar

Bakır oksit (CuO) ve selenyumlu diyotlar bu katagoridedir. Bakır oksitli diyotlar telekomünikasyon devreleri ve ölçü aletleri gibi küçük gerilim ve küçük güçle çalışan devrelerde kullanılır. Selenyum diyotlar ise birkaç kilowatt ‘a kadar çıkan güçlü devrelerde kullanılır.

Yarı İletken Diyotlar

Yarı iletken diyotları, p-tipi ve n-tipi germanyum veya silisyum yarı iletken kristallerinin bazı işlemler uygulanması sonucu bir araya getirilmesiyle elde edilir. Yarı iletken diyotlar hem elektrikte hem de elektronikte kullanılır.

Tipik bir örnek olarak kuvvetli akımda kullanılan bir silikon diyot verilmiştir. p-tipinde delikler çoğunluk taşıyıcısı, elektronlar azınlık taşıyıcısıdır. Tersi olarak da, p-tipinde serbest elektronlar azınlık taşıyıcı, n-tipinde delikler azınlık taşıyıcısıdır.