Ana Sayfa
Antrak Gazetesi
Eski Sayılar
Antrak Ana Sayfası
Yorumlariniz ve Sorularınız için mail adresimiz.


İnternette İlk 
Türk Amatör Telsiz Gazetesi

Temel Elektronik

 

Şahin Küliğ (TA2CCS)
TA2CCS Şahin Küliğ
E-Mail: ta2ccs@antrak.org.tr
 
ÖZEL YARI İLETKEN ELEMANLAR 
VE 
UYGULAMALARI – 2:

Özellikle yüksek güç harcayan devrelerde devrenin elektriğini kesip açmak
büyük sorun olur.Bu devreleri açmak için zaman zaman röle kullanılsa da 
gerek röle kontaklarının oksitlenmesi gerekse röle hızının bazı devrelerde 
yetersiz kalması bizi başka çözüm arayışlarına iter. Bazen de büyük bir 
DC motorun hız kontrolü gereklidir. Bunu transistör ile yapmaya kalkarsak 
biraz verim sorunları yaşarız. Bir sürü neden sayabiliriz hızlı, hafif, ucuz....
bir anahtarlama elemanını kullanmak için.Tabi ki yarı iletken bir anahtardan 
söz ediyoruz. Bu tür ve daha pek çok farlı işleri yapan ailenin genel adı 
THYRISTOR ailesidir.

THYRISTÖRLER:

Thyristörler fonksiyonlarına göre ve yapılarına göre hatta bacak sayılarına 
göre pek çok türe ayrılırlar. Bunlarda bazıları çok yaygın olarak kullanılmasına
rağmen bazılarının kullanımı çok dar alanlarla sınırlıdır.

Thyristörlerin ortak özellikleri;

1- Fiziksel ölçüleri kontrol ettikleri güce göre çok küçüktür.

2- Ömürleri, yarı iletken oldukları için teorik olarak sonsuzdur.

3- Çok az ısındıkları için fazla soğutma problemleri yoktur.

4- Ateşleme için küçük gerilimler yeterlidir.

5- Çok az kayıpla çalışırlar, verimleri yüksektir.

6- Yarı iletken oldukları için mekanik darbelere karşı duyarsızdırlar.

7- Bakım gerektirmezler 

8- t/2 saniyede açılabilir ve birkaç mikrosaniyede kapanabilirler.

Thyristörlerin genel olarak türleri;

1- Tek yönlü akım ileten thyristörler.

a- SCR Silicon Controlled Rectifier yada Silikon Kontrollü Doğrultucu.

b- SUS Silicon Unidirectional Switch yada Silikon Tek yönlü Anahtar .

c- PUT Prgrammable Unijunction Transistor ayada Programlanabilir 
Tek jonksiyonlu (bağlantılı) Transistör.

Yukarıdaki 1. gurubu aslında bu kadar kısa değil. Bu türlerin kendi içlerinde 
de ışığa vs. duyarlı türleri de bulunmaktadır. Yukarıdaki gurup tek yönlü 
akım ileten thyristörlerin en temel üyeleridir.

 2-Çift yönlü akım ileten thyristörler.

a- DIAC

b- TRIAC

2. gurupta da daha başka elemanlarda olmasına rağmen DIAC ve TRIAC 
temel elemanlardır.

Şimdi bunların bazılarının basit çalışma şekillerini ve bazı uygulamalarını 
inceleyelim.

SCR

SCR , silisyumla yapılmış 4 katmanlı yarıiletken bir elemandır.

Bu katmanları oluştururken Gate (kapı) BJT transistör imalatındaki beyzler 
gibi ince yapılmaz. SCR nin çalışmasını anlamak için daha basit olan 
BJT transistör modeli kullanılır. Buna göre bir SCR iki BJT transistörden 
oluşmaktadır.

Transistörden oluşan modeli incelediğimizde, T1 transistörünün beyzi
ile yani GK ya, T! transistörünün emitörü arasına yani K (Katot) arasına
pozitif bir gerilimin bir an için uygulandığını düşünelim. Buna ateşleme 
denir. Bu anda T1 transistörü iletime geçerek T2 transistörünün beyzi
ile kollektörünü birleştirecektir. Yani PNP olan T2 transistörünün kollektörü 
ile beyzi T1 transistörünün emitör gerilimine çekilecektir. Bunun sonucu 
olarak da T2 transistörü iletime geçecek ve T2 transistörünün emitöründen
ya
da SCR nin Anodundan T1 transistörünün emitörüne doğru yada SCR'nin 
Katoduna doğru bir akım akmaya başlayacaktır.

 Anod akımı amaya başladığı durumda her iki transistörün beyz ile 
kollektörleri diğeri tarafından kısa devre edilmiş durumdadır. Bu anda 
SCR nin gate sine uygulanan pozitif gerilimi kaldırsak bile Anod akımı 
akmaya devam edecektir. Yani SCR ateşlendikten sonra ateşleme 
gerilimi ortadan kalksa bile anod akımı akmaya devam edecektir.

Yukarıdaki iki paragrafta anlattığım olayları grafik üzerinde gösterirsek 
SCR nin karakteristik eğrisini elde ederiz.


 
 

SCR nin karaktestik eğrisindeki terimlerin anlamları;

IA: Anod akımı

iF: O anki en büyük anod akımı

IH: SCR yi açık (ON) durumunda tutan akım yada tutma akımı.

iR: En büyük negatif kapama (OFF) akımı.

VRSL: En büyük negatif kapama gerilimi.

VF: Geçirme durumunda (On durumunda) anod - katod gerilimi.

VFmin: Geçirme durumundaki minimum (On durumunda) anod - katod gerilimi.

V(BO): Devrilme (anod - katod arası iletime geçilme) gerilimi. Bu an IG akımı akar.

V(BO)0: Devrilme (anod - katod arası iletime geçilme) gerilimi. Bu an IG akımı 
yoktur.

Bir SCR nin ateşlenmesi için basit yöntemler vardır. Aslında bu yöntemler 
bütün thyristörler için de geçerlidir. Bu yöntemler;

1- Yüksek gerilimle ateşleme:

Bu durumda thyristörün Anodu ile katodu arasına yeteri kadar bir yüksek 
gerilim uygulamakla yapılan ateşleme türüdür. VA>=V(BO) oluşması yeterlidir.
Bu tür ateşleme genellikle thyristör türlerinden dört katlı diyot yapılarından 
SCHOKLEY ve DIAC larda kullanılır.

2- (dv/dt) ateşlemesi:

Her PN birleşimi arasına bir kapasitans vardır. PN birleşimin yüzeyleri 
büyüdükçe bu kapasitans ta artar. Thyristörün ateşlenmesi için herhangi 
bir gate akımı uygulanmadan Anod - Katod arasına bir pals gerilimi uygulanır. 
Bu pals gerilimi thyristörün PN birleşimleri arasındaki kapasiteleri dolduran 
ani bir akım oluşturur. Bu akım tyristörün ON olma zamanından daha 
hızlı ise thyristör iletime geçer.

3- Termik ateşleme:

 Bir PN birleşimde yüzey sıcaklığının her 80C artması sızıntı akımını
yaklaşık iki kat arttırır. Eğer thyristör üzerindeki sıcaklık yeteri katar 
arttırılırsa devrilme gerilimi olan V(BO) azalır ve thyristör iletime geçer.

4- Kumanda ile ateşleme:

Bu ateşleme yöntemi özellikle SCRler de yaygın olarak kullanılır. SCR'nin 
gate ile katodu arasına yeterli gerilim uygulanarak yapılır.


 
 

Söndürme Yöntemleri:

Bir thyristörü söndürmek (Anod akımını durdurmak) için üzerinden geçen
akımı, tutma akımının altına düşürmekle gerçekleştirilir.

1- Kumanda akımı ile söndürme:

Genellikle küçük thyristörler için geçerlidir. Gate - Katot arasına uygulanan 
ters kumanda akımı ile gerçekleşir. Büyük akım geçen devrelerde kullanılmaz.

2- Komütasyon gerilimi ile söndürme:

Bu yöntemde thyristör üzerinden geçen akım bir an için sıfır yapılır. IA akımı 
sıfır olduğu zaman thyristör kendiliğinden söner. Anod akımı sıfır yapmak için
anod akımını oluşturan kaynak gerilimi ters olarak uygulanmalıdır. Kaynak 
gerilimi kendiliğinden tersine dönemez. Bunu gerçekleştirmek için thyristörün
anodu ile katodu arasına bir komütasyon devresi yapılır. Komütasyon devresi 
içinde bir bobin vardır. Komütasyon devresi içindeki S anahtarı kapatıldığında 
LK bobini üzerinde oluşan gerilim ile komütasyon gerilimi olan VK gerilimi 
toplanarak ters yönde thyristör üzerine uygulanır. Thyristör üzerine uygulana 
bu ters gerilim bir an için IA akımın yok eder ve thyristör OFF olur.

Bu tür komütasyon devrelerinde kapatma gerilimi çok fazla olursa thyristör 
tahrip olabilir. 

Bu ayda köşemizi doldurduk. Önümüzdeki ay SCR lerle ilgili olarak DC
ve AC özellikleri ile basit birkaç uygulama konumuz olacak.

Önümüzdeki ay görüşmek üzere.