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 – 1:

Bildiğimiz PN bağlantılı olup da transistör yada diyot karakteristiği 
gibi özellik göstermeyen pek çok yarı iletken eleman vardır. 
ZENER diyodu buna örnek olarak verebiliriz. Yazınızı bu serisinde 
bu özel tip elemanları özet olarak inceleyip basit bazı örnekler vereceğim.

TUNNEL (Tünel) diyot.

Tünel diyot, alçak güçlü bir PN bağlantısıdır. P ve N yarı iletken 
kısımları içinde oldukça fazla ve özel katkı maddeleri vardır. 
Katkı atomlarının çok fazla olaması nedeniyle çok ince olan 
DEPLETION (yayılım)  bölgesinde çok sayıda taşıyıcıya sahiptir. 
Bunun sonucu olarak sıfır volttan çok az DOĞRU yada TERS
polarma uygulandığında N bölgesindeki atomların valans bandında 
bulunan elektronlar çok ince olan DEPLETION bölgesini geçerek 
P bölgesindeki CONDUCTION (iletim) bandına geçerler. 
Bu tür akım mekanizması TUNNELING olarak adlandırılır. 
Tunnneling olayı Düz bayas altında yarı iletkenin tipine bağlı 
olarak birkaç milivolt ile birkaç yüz milivolt arasında oluşur.  
Aşağıdaki şekilde tipik bir germanyum tünel diyodun V-I 
karakteristiği görülmektedir.

Şekilde de görüldüğü gibi diyot ters bayaslandığı zaman diyodun 
özelliğinden dolayı hemen iletime geçmektedir. 
Düz bayas konumunda da diyot derhal iletime geçmektedir. 
Diyot üzerindeki voltaj Vp değerine doğru yükseltiğinde, 
üzerinden geçen akımda Ip değerine doğru yükselir. Bu sıralarda
diyodun iç direnci yaklaşık sabittir. Diyot üzerindeki voltaj Vp 
değerine eriştiğinde üzerinden geçen akım da Ip değerine erişir. 
Bu değere PEAK POINT yada TEPE NOKTASI adı verilir. 
Fakat diyot üzerindeki DÜZ polarma Vp noktasını geçtiği zaman 
diyottan akan Ip akımı azalmaya başlar. Yani diyonun iç direnci 
artmaya başlar. Bu durum diyot üzerindeki voltaj Vv değerine 
erişinceye kadar devam eder. Diyot üzerinden geçen akımın 
MINIMUM değere ulaştığı yere VALLEY POINT adı verilir. 
Diyot üzerindeki vojtaj Vv değerinin üzerine çıkarılmaya 
başlandığında, üzerinden geçen akım yeniden yükselemeye 
başlar, yani diyot normal bir diyot gibi çalışmaya başlar.
TEPE NOKTASI ile MINIMUM arasındaki bölgede düz bayasın 
arttırılmasına karşın, diyot akımının azaldığı için bu bölge 
NEGATİF DİRENÇ etkisi göstermektedir. 
Kısa bir özet yapacak olursak; Tünel diyot, küçük DÜZ bayaslar 
altında NEGATİF DİRENÇ etkisi göstermektedir. 
Kullanım alanları; VHF ve UHF devrelerinde yükselteç, osilatör 
ve pals üretiçisi olarak kullanılabilir. Ayrıca Mantık ve Zamanlama 
devrelerinde de yüksek süratli anahtar olarak kullanılabilir.

Örnek:

Tünel Diyotlu Osilatör.
Aşağıdaki şekilde 100KHz civarında salınım yapan bir osilatör 
görülmektedir.

Devrederi R1 ve R2 dirençleri Tünel diyodun Q çalışma noktasını 
negatif direnç bölgesinin oratsına gelecek şekilde bayaslarlar. 
Devrenin çıkışındaki sinyalin genliği yaklaşık olarak Vp ve Vv 
değerleri arasındadır. Çıkış frekansını devredeki LC paralel 
rezonans devresi belirlemektedir.
Devre ile ilgili formüller;

C + (C1/( 1-RT  x gd  )) = 1 / L w2

Burada 
RT  = ( R1 x R2 ) / ( R1 + R2 ) + Rs + Rdc (bobin direnci)
gd = Tünel diyodun negatif transkondüktansı
Rs = Tünel diyodun toplam seri direnci
w2 = 2 x pi x f (frekans)

C1 = gd x ( 1 – RT x gd) / ( RT x w2)

Yukardaki devrenin 100KHz de çaışması için örnek değerler;
VDD= 6V, R1= 51ohm, R2= 25Kohm (ayarlı), C1= 680pf, 
C= 660pf ve L= 16mH
 

VARICAP yada VARAKTOR diyot:

PN birleşim konusunu anlatırken, ters polarmalanmış bir PN 
birleşiminin arasında kalan DEPLETION (yayılım) bölgesinin 
değiştiğini anlatmıştım. PN birleşim üzerindeki ters polarma 
ARTTIRILDIĞINDA bu bölge büyüyecek yani PN birleşimin 
KAPASİTESİ AZALACAK, ters polarma AZALTILDIĞINDA 
ise KAPASİTE ÇOĞALACAKTIR. Burada bir kondansatörün iki 
iletken plakasını P ve N maddeler, yalıtkan kısmını ise PN bielşim
arasındaki depletion bölgesi oluşturmaktadır. Bu nedenle her türlü 
PN birleşim (diyot, transistör vs) ters polarma altında bir 
kapasitans yaratır.

Aşağıdaki şekilde bir normal silisyum diyot ile VARICAP olarak 
yapılmış bir diyodun ters polarma altındaki kapasitip özellikleri 
görülmektedir.

Varicap diyotlar düşük güçlü rezonanas devrelerinde, özellikle 
alıcılarda LW den UHF ye kadar değişken kondansatör olarak 
kullanılmaktadır. Ayrıca düşük seri dirence ve keskin bir non-linear 
kapasitans özelliği gösterdiği için frekans çarpıcı olarak da sıkça 
kullanılır.

Örnekler:

Varicap diyotlu osilatör.

Yukardaki devrenin VT voltajı değiştirildikçe varicap diyotlar 
ve L bobini tarafından belirlenen osilasyon frekansı da değişir. 
Osilatörün kararlı çalışması için VT gerilimi iyi regüle edilmeli 
ve şebeke gürültüsünden C kondansatörü yardımı ile arındırılmalıdır. 
Osilatör frekansının çok kararlı olması isteniyorsa özellikle VT 
varicap gerilimi zamanla değerini değiştirmeyecek ve ısı ile 
değerini değiştirmeyecek şekilde olmalıdır. Varicap diyotlar 
bütün alıcı ve verici devrelerde yaygın olarak kullanılmaktadır. 
Özellikle PLL li osilatör devrelerinde tercih edilmektedir. 
Ayrıca normal değişken kondansatörlere göre son derece
az yer kapladıkları için tercih edilmektedir.

Varikap diyotlu frekans çarpıcı.

L1 C1 rezonans devresi bir seri rezonans devresi olup bu 
devrede sadece rezonans frekansındaki giriş sinyalinin 
varicap kondansatöre ulaşmasını sağlar. Başka frekanstaki 
giriş sinyallerinin devreye girmesine engel olur.  Varicap 
diyot üzerine gelen f değerindeki giriş sinyalinin harmoniklerini 
üretir. Bu harmonikler içinde ana frakan olan f frekansı ile bu 
frekansın katları bulunmaktadır. L2 C2 devresi bu harmoniklerden 
sadece ana frekansın 2 katı değerde olanını geçirmek üzere
tasarlanmıştır. Devrenin çıkışında giriş frekansının 2 katı değerinde
sinüs sinyali elde edilir.
 
 

Önümüzdeki ay görüşmek üzere..