DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ FEN ve MÜHENDİSLİK DERGİSİ Cilt: 5 Sayı: 3 sh Ekim 2003

Transkript

1 DEÜ ÜHEDİSLİK FAKÜLTESİ FE ve ÜHEDİSLİK DERGİSİ Cil: 5 Sayı: 3 sh. 3-4 Eki 3 DARBELİ YÜKSEK AKLARDA LED İ AAHTARLAA SÜRELERİİ İCELEESİ (THE VESTGATO OF LED s SWTCHG TES AT PULSED HGH CURRETS) Ede ÖZÜTÜRK* ÖZET / ABSTRACT Dabeli akıda dabe süesi ve dabe süesi / boşluk süesi oanı uygun olduğunda LED den noinal doğu akıının çok üzeinde genliğe sahip dabeli akıla akıılabili. LED akıı aıkça LED in anahalaa süelei düşük akı değeleine nazaan faklı olacakı. Bu çalışada LED in büyük genlikli akı değeleine kaşı gösediği nonlinee davanışı ele alınaak yüksek akı değeleinde anahalaa süeleinin değişii incelenişi. SPCE pogaı kullanılaak ve aeaiksel olaak yapılan inceleede akı dabeleinin genliği aıkça anahalaa süeleinin azaldığı göseilişi. f pulse duaion and pulse duaion / peiod aio ae chosen suiable in pulsed opeaion high cuens can be passed hough he LED. LED s swiching ies will be diffeen a highe cuens pulses. n his sudy accoding o he nonlinea behavio of LED a pulsed high cuens he changes of swiching ies has been invesigaed and using SPCE poga and aheaically deceasing of swiching ies as cuen inceasing is showed. AAHTAR KELİELER / KEYWORDS LED, Dabeli yüksek akı, Anahalaa süelei. LED, Pulsed high cuen, Swiching ies. *Uludağ Ünivesiesi, ühendislik i. Fak., Elekonik ühendisliği Bölüü, BURSA

2 Sayfa o: 4 E. ÖZÜTÜRK 1. GİRİŞ LED in vediği ışığın şiddei LED akıı aıkça aakadı. Dabeli akıda LED in ısınadığı dabe süesi ve dabe süesi / boşluk süesi oanlaında LED den noinal akıına nazaan çok daha yüksek akıla akıılabilekedi (Davidov, 1967; Bhaachaya, 1997; Wason, 1988; Wilson ve Hawkes, ). Biçok uygulaada daha yüksek ışık şiddei elde eek için LED den akan akı dabesinin genliği aıılakadı. Bu nedenle LED in dabeli yüksek akıladaki davanışının bilinesi öne kazanakadı. LED in dabeli yüksek akılada öneli davanışlaından bii de akı dabesinin genliği aıkça LED in anahalaa süeleinin değişiinde oaya çıkakadı. Uygulaalada çoğu zaan LED in ışığını dedeke eek üzee foodedekö devesi kullanılakadı (Özüük, ; Özüük ve Kalık, 1998). Eğe kullanılan foodedekö kullanılan LED den daha yavaş ise akı dabesinin seçilebilecek en küçük dabe süesi, akı dabesinin eydana geidiği ışık dabesini dedeke edecek olan foodedekö devesinin anahalaa süeleine bağlıdı. Aksi duuda, yani kullanılan LED in foodedeköden daha yavaş olası duuunda foodedekö devesinden ışığa kaşılık okunan elekiksel büyüklük olan geili dabesindeki anahalaa süelei büyük ölçüde LED aafından belileniş olacakı. Düşük akı değeleinde genel aaçlı olaak kullanılan LED lein anahalaa süelei 1 µs den küçük olakadı. Bu nedenle diğe ekilein (öneğin LED in ısısının yükselesi) belilediği süele yanında LED in anahalaa süelei ihal edilebili değede küçük olakadı. LED in anahalaa süelei kada kısa süelede LED ısınıp ışık şiddei azaladığından LED in ışık şiddeinin içinden akan akıla doğu oanılı olduğu kabul edilebili. Bu duuda yüksele ve gecike süelei dahilinde LED in ışık şiddeinin zaanla değişii LED akıının zaanla değişiine benzeyeceki. Bu çalışada, LED in ileie geçe, kesie gie, gecike gibi anaha olaak çalışaya ekili olan ve dinaik davanışla olaak nielendiilen özellikleinin akı dabeleinin yüksek genlikli değeleinde değişii ele alınacakı. LED de diyo gibi bi pn jonksiyonu olduğundan yaıileken diyodun elekiksel davanışı hakkında bilinenle LED için de geçeli olacakı. LED in anahalaa süeleinin değişii iki yönele incelenekedi. Bunladan bii SPCE pogaıyla yapılan inceleedi. SPCE pogaı ile yapılan inceleenin daha iyi anlaşılabilesi için ilk olaak SPCE diyo odelinin kısaca açıklanasına geek duyuluşu. Daha sona yüksele ve gecike süeleinin dabeli yüksek akıladaki değişii aeaiksel olaak incelenişi. aeaiksel inceleede, büyük ölçüde diyolaın yüksek akı dabeleinde anahalaa süeleindeki değişileinin inceleniş olduğu Sidoov isili kaynakan yaalanılışı (Sidoov, 1975).. ATERYAL VE YÖTE LED den akıılan akı dabesinin genliği büyük değede olduğunda LED in elekiksel davanışını kaakeize eek için kullanılacak odel nonlinee bi odel olacakı. LED de yaıileken bi diyo olduğundan buada yapılan nüeik inceleede LED in elekiksel odeli olaak SPCE diyo odeli kullanılışı (Hodges vd., 1988; Kunan, 199; Kunan vd., 1996).

3 Fen ve ühendislik Degisi Cil : 5 Sayı : 3 Sayfa o: 5.1. SPCE Diyo odeli Günüüzde yaygın olaak kullanılan SPCE siülasyon pogaında ye alan diyo odeli he jonksiyonlu diyolaa, he de Schoky diyolaına uygulanabili. SPCE diyo odeli Şekil 1 de göülekedi. Bu odelde ohik gövde diençlei D linee dienci ile esil edilekedi. Diyodun doğu akı kaakeisiklei linee olayan D akı kaynağı aafından belileni. D akı kaynağının akıı.exp( V / nv. ) 1 (1) [ ] D S D T eşiliğiyle ifade edilişi. odele ilişkin S, D ve n paaeelei, diyodun ilei yönde kuuplaa kaakeisikleinden haekele belilenebili. S doya akıı, elde edilen doğunun V D nokasına uzaılası ile bulunabili. S doya akıının deneysel olaak bulunabilesi için, ideal çalışa bölgesinde (oa akıla bölgesi) çeşili D VD değeleinin ölçü yoluyla sapanası geeki. n eisyon kasayısı, ideal bölgede diyo kaakeisiğinin eğiinden yaalanılaak bulunabili. Çoğu duuda eisyon kasayısı 1 olakadı. Yüksek kuuplaa seviyeleinde ohik diençlein ekisi nedeniyle ideal değişie göe sapala oaya çıka. Bunun yanısıa, 1/ V T ile oanılı bi değişile kaşılaşılı. SPCE diyo odelinde, yüksek seviyeli enjeksiyon duuu esil edileişi. Bu iki olay, sadece, D linee diencinin ekisi ile odellenekedi. D gövde diencinin değei, belili bi akı değeinde diyo geiliinin ideal üsel kaakeisiken ne kada sapığı belileneek bulunabili. Paike, D nin değei D akıının çeşili değeleinde belileni. Bunun nedeni, D değeleinin diyo akıına bağılılık göseesidi. Bu değelein oalaası alınaak D ' sapanı. Fiziksel diyo yapısı üzeindeki geili düşüü V D ile göseilise ' VD D. D VD () elde edili. D V D D Q D - Şekil 1. SPCE diyo odeli. Eşdeğe devedeki Q D yükü, diyoaki yük biikii olaylaını esil eekedi. Q D yük eleanı ile SPCE de iki ayı yük biikii olayı odellenekedi. Jonksiyonun fakileşiş bölgesindeki yük biikii C j, φ ve paaeelei ile esil edilekedi. Difüzyon kapasiesi ise τ geçiş süesi ile belilenekedi.

4 Sayfa o: 6 E. ÖZÜTÜRK.. SPCE Pogaıyla Bi LED in Anahalaa Süeleinin İncelenesi Ölçe yoluyla bi LED in dabeli yüksek akılada anahalaa süeleinde ne gibi değişikliklein oaya çıkığını bulak için ölçülen anahalaa süeleinde ölçe devesinde ye alan LED dışındaki diğe eleanlaın ne ölçüde bi eki eydana geidiğinin bilinesi geeki. Ölçe devesinde ye alan dabe osilaöünün ve dabe osilaöünün üeiği dabelele açılıp kapanaak LED den dabeli akı akasını sağlayan anaha deve eleanının anahalaa süeleinde ekisi olacakı. Ölçe devesinde bulunan LED dışındaki deve eleanlaının LED den daha yavaş olası duuunda ölçe haalaı aacakı. Ayıca eğe LED in vediği ışık dabesindeki anahalaa süelei ölçülek iseniyosa bu akdide ışık ölçede kullanılan foodedekö devesinin hızı ve hızının ışık dabesinin genliğiyle değişii ölçülen süelede ekili olacakı. He ne kada SPCE diyo odelinde yüksek seviyeli enjeksiyon duuu a olaak esil edileişse de, dabeli yüksek akılada anahalaa süeleinde yaklaşık olaak ne eebede bi değişikliğin oaya çıkabileceği SPCE pogaı kullanılaak göülebili. Ayıca SPCE siülasyon pogaının kullanılasıyla ideal ölçe şalaı oluşuulabili. Şekil de SPCE ile oluşuulan ölçe devesi göülekedi. Şekil b den göüldüğü gibi LED in RS dienci sıfı olaak kabul edilişi. Böylece LED uçlaından ölçülen geili geili-akı ilişkisi Eşilik 1 ile veiliş olan akı kaynağı uçlaındaki geili olakadı. RS diencinin ekisi, RS dienci değeindeki bi diencin (R1) deveye bağlanasıyla esil edilişi (Boylesad ve ashelsky, 199). pn jonksiyonunda ışık oluşuan olay aşıyıcı bileşelei olduğu için değişii ilgilenilen büyüklük SPCE diyo odelinde ye alaka olan geilie bağılı akı kaynağının akıı D di. SPCE pogaı, deveye uygulanan dabe süesi 6ns olan ve v genliği ayalanabili g1 dabeli akı kaynağına göe diyodun bağlı olduğu uçladaki geiliin değişiini çizebilekedi. Bu değişiin ölçülen epe değei V ise akıının değei: [ exp( /. ) ] V V 1 (3) S T olacakı. Bu akıın.9 kaını oluşuan geilie V denilise bu geili: [ exp( /. ) 1] 9. [ exp( /. ) 1] S V VT S V VT (4) V. V ln(.9) V.5 ln(.9) V (5) T olaak bulunu. Aynı şekilde akıının.1 kaını oluşuan geili (V 1 ) ve.5 kaını oluşuan geili (V 3 ), Eşilik 5 e ye alan.9 sayısının yeine sıayla.1 ve.5 yazılaak hesaplanabili. LED uçlaında V geiliinin oluşuğu an, V 1 geiliinin oluşuğu an 1 olaak kabul edilise, yüksele süesi 1 olacakı. Gecike süesi yükselen kenaın V 3 geilii değeini aldığı an ( 3 ) olacakı. Düşe süesi, inen kenaın V geilii değeini aldığı an ile V 1 geilii değeini aldığı an aasındaki süedi. Düşe gecikesi ise inen kenaın V 3 geiliini aldığı andan akı kaynağının dabe süesi çıkaılaak bulunabili. Yukaıda açıklanan deveyi anılayan SPCE pogaı Çizelge 1 de beliilekedi: Çizelge 1.SPCE pogaı D 1 an: ca: o11.odel 11 D (S1.e-14 RS CJ8.e-1 TT1.e-1 VJ1..5 EG.6) g1 -ou: ou:1 v7 ExPulse F1 Df6n R 1 p1:1 p: v1

5 Fen ve ühendislik Degisi Cil : 5 Sayı : 3 Sayfa o: 7 LED odelini oluşuan paaeeleden S doya akıını ( S ), eisyon kasayısını ( n ), RS gövde diencini ), CJ sıfı kuuplaa jonksiyon kapasiesini ( ), TT geçiş ( D süesini (τ ), VJ poansiyel seddini ( φ ), gadyan faköünü ( ), EG LED in yapıldığı alzeenin ban boşluğu enejisi değeini göseekedi. Bu paaeelein değelei, ipik değele ve yüksek enjeksiyon duuunda geçeli olan değele gözönünde bulunduulaak önek bi LED için belileniş olan değeledi. C j (a) g1 v R1 i( ) D1 Df - A (b) g1 - R1 V D D Q D - Şekil. (a) SPCE ile oluşuulan ölçe devesi, (b) Ölçe devesinin eşdeğe devesi Yukaıda beliilen değelee göe, akı kaynağının değişik genliklei için anahalaa süelei SPCE pogaıyla çizdiiliş olan gafikle üzeinden ölçülüş bulunulakadı. Bu değelee göe ATLAB pogaıyla çiziliş olan değişile, Şekil 3, Şekil 4, Şekil 5 ve Şekil 6 da göülekedi. Çok yüksek sayılada poga haa yapığı için sözkonusu şekillede daha yüksek akıladaki değişile göseileişi..3. LED in Dabeli Akıda Yüksek Akı Değeleinde Anahalaa Süeleinin Değişiinin aeaiksel Olaak İncelenesi LED in dinaik davanışı inceleniken büyük genlikli işaelede deve analizini basileşiek için aslında akı ve geilie bağlı olaak değişeke olan kapasienin yeine oalaa bi kapasie anılanabilekedi (Hodges vd, 1988). Jonksiyon ve difüzyon kapasieleinin oalaalaının oplaından oluşan bi ek sabi kapasie değei belilendiken sona bi diyodun yüksek akılada yüksele ve gecike süeleinin değişilei aeaiksel olaak bulunabili. Şekil 7 de LED, büyük genlikli akı dabesine kaşı davanışını belileek üzee kendisine paalel bi kondansaö bağlanaak odellenişi (Sidoov, 1975). LED e paalel bağlı kapasie LED in iç kapasiesi ve dış bağlanılaın kapasiesini göseekedi. K

6 Sayfa o: 8 E. ÖZÜTÜRK Şekil 3. Yüksele süesinin yüksek akılada değişii. Şekil 4. Gecike süesinin yüksek akılada değişii.

7 Fen ve ühendislik Degisi Cil : 5 Sayı : 3 Sayfa o: 9 Şekil 5. Düşe süesinin yüksek akılada değişii. Şekil 6. Düşe gecikesinin yüksek akılada değişii. Yapılacak olan inceleede LED e uygulanan akı dabesinin zaanla aşağıda anılandığı gibi değişiği kabul edilekedi:, i () (6) i ( ), > Yukaıdaki akı ifadesinde akı dabesinin başlangıç anının olduğu, yani akı dabesinin anında uygulandığı göülekedi. anında akaka olan akıın değei ise

8 Sayfa o: 3 E. ÖZÜTÜRK i dı. Ayıca pn jonksiyonunun anahalaa süesi içinde değişiklik göseediği kabul edileceki. Şekil 7 deki devede akı ve geilile aasında aşağıdaki difeansiyel denkle geçeli olacakı: C du d U ( ) i() (7) LED in akı ve geili eşiliklei ise aşağıdaki gibidi. [ ] U ( ) exp( U / U 1 ) (8) [ ] U( ) U ln ( )/ (9) i i C U Şekil 7. Büyük genlikli işaele için LED in eşdeğe devesi Bu eşiliklede, ısıl doya akııdı ve U nv T şeklinde ısıl geili ile eisyon kasayısının çapıına eşi bi kasayıdı. LED akıının aşağıdaki gibi üevi alınısa Eşilik 1 elde edili. d exp( U / U ) du U du U d ( ) Elde edilen son eşiliğin Eşilik 7 deki difeansiyel denklede yeine konulasıyla LED in anahalaa olayı aşağıdaki eşilikle ifade edilebili. CU d d (1) i ( ) (11) Yukaıdaki denklei çözebilek için, denklein bilinen bi difeansiyel denkle biçiine geiilesi geeklidi. Bu aaçla, eşiliğin he iki aafına eii eklendiken sona he iki aaf ( ) ile çapılısa aşağıdaki ifade elde edili. CU d ) ( ) i ( )( ) ( ) (1) d (

9 Fen ve ühendislik Degisi Cil : 5 Sayı : 3 Sayfa o: 31 Son eşiliğin he iki aafı ( ) ile bölünüse Eşilik 13 elde edili. CU ( ) d d ( )( ) ( ) ( i() ) ( ) ( ) (13) Eşilik 13 ün sağ aafı aşağıdaki gibi anılanabili. ϕ( ξ)y (14) Yukaıdaki eşilike ( ) y ( ) (15) ϕξ ( ) i() 1 ( ) (16) ξ ( ) CU di. Yukaıda yapılan son işleleden sona Eşilik 11 aşağıdaki şekle dönüşü. dy y ϕξ ( ) y (18) dξ Yukaıdaki denklede z dz d y 1 ( ) y dy dy y dz y 1/ y alınısa olu. Eşilik 18 in he iki yanı y ile bölünüse 1 dy 1 ϕξ ( ) 1 dξ y y dz ϕξ ( ) z 1 (19) dξ difeansiyel denklei elde ediliş olu. Eşilik 19 da veilen difeansiyel denkleinin çözüü ξ [ F( ξ )] 1 exp F( ξ ) ξ z ( ξ ) exp d () di. Buada (17)

10 Sayfa o: 3 E. ÖZÜTÜRK di. F ( ξ ) ξ ϕ( ξ ) dξ (1) y 1/ z, y olduğunu gözönüne alaak ve Eşilik den yaalanaak Eşilik a elde edili. exp F( ξ ) ξ 1 exp F( ξ ) dξ (a) Son eşiliğin iki aafının logaiası alınısa LED in geiliini veen Eşilik b bulunu. ( U U U ) ξ F( ξ ) ln 1 exp F( ξ ) dξ (b) Elde edilen son iki denkle ile LED e uygulanan akıın değişii bilindiğinde LED in içinden akan akıının ve üzeinde oluşan U geiliinin değişii bulunabili. LED in anahalaa süelei ile ilgilenildiğinden, buada LED e bi akı dabesinin uygulandığı duu ele alınacakı. LED e uygulanan akı ϕ (ξ ) 1 şeklinde zaandan bağısız basaak şeklinde olduğunda LED den akacak olan y ) /( ) akıı aşağıdaki şekilde bulunu. exp F( ξ ) y ξ 1 exp F( ξ ) dξ ( [ ξ (1 ) ] [(1 ) ξ ] exp exp 1 Son ifadenin pay ve paydası exp [ ( )] 1 y 1 1 [ exp [ ξ( ) ]] ξ 1 ile çapılısa Eşilik 3 elde edili. Son ifadede 1 olası duuunda oluşacak olan belisizlike y nin aldığı değe ϕ( ξ) ve F( ξ ) olduğundan; y exp ξ 1 exp dξ 1 1 ξ olacakı. Aşağıda buaya kada elde ediliş olan ifadeleden yaalanaak yüksek akı değeleinde bazı anahalaa süeleinin akıa bağlı ifadelei elde edileceki. Bu aaçla LED e aşağıdaki şekilde anılanan bi akı dabesi uygulanışı. i, () > (3) (4)

11 Fen ve ühendislik Degisi Cil : 5 Sayı : 3 Sayfa o: 33 Bu akı Şekil 7 deki gibi paalel bağlı LED ve kondansaö aasında bölüneceki. Daha önce de beliildiği gibi C kondansaöü LED in iç kapasieleini göseekedi. Şekil 8 de LED kaakeisiği ve bu kaakeisik üzeine de LED e uygulanış olan akı dabesi bilike çizilişi. Başlangıça LED kaakeisiği üzeinde nokasında bulunulakadı. Bu nokadan iibaen LED e genlikli akı dabesi uygulanakadı. başlangıç nokasında LED den akıı akaka iken kondasaöden akıı akakadı. Anahalaa olayının sonunda nokasına gelinekedi. Bu anda kondansaö doluş olduğundan kondasaöden aık akı akayacak ve ü akı LED den akıyo olacakı. Bu akı LED den akan akıın aldığı en büyük değedi ve değeindedi. LED den hehangi bi anında akan akıın değei ( ) ise kondansaöden aynı anda akan akıın değei () olacakı. Şekil 8 deki düşey çizgilein genliği kondansaöden akan akılaın genliğini göseekedi. i c Şekil 8. Dabe akıında LED in akı ve geililei LED in ve nokalaındaki akı ve geilii [ ] U ( ) U ln ( )/ [ ] U ( ) U ln ( )/ di.yukaıdaki iki geiliin fakı; U { 1 [ /( )]} U U ln (5) dı. LED den akıı akaken LED ve kondansaö uçlaındaki geiliin değei [ 1 ] U U U ln /( ) (6) dı. Aşağıda akıın yüksele süesini elde eeke yaalanılacak olan eşiliği bulunacakı. y 1 1 exp ( 1 )ξ [ ] olaak önceden elde ediliş bulunakadı. Buadan ( ), LED akıı

12 Sayfa o: 34 E. ÖZÜTÜRK ( )(1 ) 1 exp [ (1 )ξ ] [ (1 ) ξ ] [ (1 ) ξ ] exp ( ) (7) 1 exp Eşilik 7 de ye alan ( 1 ) ξ (1 ) ξ 1 ( )( ( CU ) dı. alındığında (başlangıç anı) (1 ) ξ ( CU ) CU ( ) olu. olduğundan (1 ) ξ eşiliği yazılabili. ( CU ) τ ( CU )/( ) C ) (8) anıı yapılısa Eşilik 7 aşağıdaki gibi yazılabili. ( ) exp( / τ ) ( ) ( ) (9) 1 exp( / τ ) ( ) olu. Buadan [ 1 exp( / τ )] ( ) (3) 1 exp( / τ ) bulunu. oalize akı ifadesi ise ( ) olu. Buada 1 exp( / τ ) 1 exp( / τ ) (3) ( ) dı. ( ) << 1, yani LED e uygulanan akı dabesinin genliği çok küçükse LED akıı değişii Eşilik 31 den (31)

13 Fen ve ühendislik Degisi Cil : 5 Sayı : 3 Sayfa o: 35 [ ] () 1 exp( / τ ) (33) olaak elde edili. Aşağıda LED den büyük genlikli ( >> 1 ) bi akı akıılası duuunda LED den akan akıın ifadesi elde edileceki. Eşilik 31 ( 1/ ) çapanına ayılı ve pay ve payda exp( / τ ) ile çapılısa ( ) (1/ )exp( / τ ) (1/ (1/ )exp(( / τ ) 1 eşiliği elde edili. Bu eşilike pay kısında ye alan ikinci ei olan ( 1/ ) eii sıfı kabul edilise ve bundan sona pay ve payda exp( / τ ) ile çapılısa ifade ( ) ( ) 1 1 exp (ln olu. Buna göe LED akıı 1 exp( / τ 1 ) olu. [ ) ( / )] ) exp(ln ) şeklinde yazılısa 1 1 exp τ τ * ( ) (35) * 1 exp τ olu. Eşilik 34 en Eşilik 36 yazılabili. * τ τ τ ln Eşilik 36, Eşilik 3 ve Eşilik 8 eşilikleinden yaalanaak aşağıdaki eşilik yazılabili. CU * τ ln ( ) ln ( ) Buadan aşağıdaki eşilik yazılabili ) ; ( (34) (36) (37) CU * ln ( ) >> 1 olduğundan eşilik * CU ln 1 (38) şeklinde yazılabili (Buada 1 ve 1 /( ) olaak kabul edilişi). Eşilik 38 ve Eşilik 5 en yaalanaak aşağıdaki eşilik elde edili. * ( U U ) C (39)

14 Sayfa o: 36 E. ÖZÜTÜRK *, bi zaan gecikesidi. Son ifadeye göe LED akıındaki bu gecike Şekil 8 deki ve nokalaını bileşien doğunun eğiinden bulunacak dienç ile C kapasiesinin çapıına eşii. LED in akıı, U geiliine göe eksponansiyel şekilde aığından LED e uygulanan akıın genliği aıkça sözkonusu gecikenin azalacağı göülekedi (U, nin aığı oanda aaakadı). U değei çok küçük kabul edildiğinde gecike süesinde ye alan diencin değei U / olu. alındığında dienç U / şeklinde LED geiliinin LED akıına oanı şeklinde elde edili. LED in yüksek akılada elekiksel kaakeisiklei incelendiğinde LED diencinin belli bi akı değeine kada akı aıkça azaldığı ancak LED in gövde ve bağlanı dienciyle belilenen bi sını değeden sona diencin heen heen sabi kaldığı göülekedi. Bu sını değe çok kullanılan LED le için bikaç ape değeinde olakadı. Sözkonusu bu akıdan sona LED kaakeisiğinin aık eksponansiyel bi değişi değil yaklaşık olaak bi dienç kaakeisiği gösediği söylenebili. Şekil 9 da, dö faklı kızılöesi ışık veen LED in geili epe değeleinin akı dabeleinin epe değeleine oanı alınaak bulunan ani diencin akıa göe değişilei göülekedi. LED lein kiliklei: 1 nolu LED LD 71 (Sieens), nolu LED SLR 93 A (Sany), 3 ve 4 nolu LED le TLHRS 11 (TFK (TT)) şeklindedi. Ölçülen akı ve geililein epe değelei dabe süesince sabi olduğundan bu değele başka şekilde değişen bi akı veya geili işaeinin hehangi bi anda aldığı değe şeklinde düşünülebileceği için bu değişie ani dienç değişii adı da veilebili. Düşük akı değeleinde LED akıı LED geiliiyle üssel olaak değişiğinden LED in ani dienci LED akıı aıkça azalacakı. Şekil 9 dan göülebileceği gibi ani diencin en küçük bi sını değei vadı. Bu en küçük dienç değei büyük ölçüde gövde ve konak diençleinden eydana gelekedi. Şekil 9 daki değişileden bu diencin değei 5A den sona belilenebilekedi. Buada yapılaka olan aeaiksel inceleede LED in sözkonusu gövde ve konak diençleinin ekisi göüleekedi. Şekil 9. Dö faklı LED in ani diençleinin akıla değişii.

15 Fen ve ühendislik Degisi Cil : 5 Sayı : 3 Sayfa o: 37 Aşağıda Eşilik 31 ile veilen noalize akı ifadesinden haeke edileek akıın yüksele süesi bulunacakı. Bunun için önce Eşilik 31 de aa işlele yapıldığında süesi aşağıdaki gibi elde edili. ( ) τ ln (4) ( ) Eşilik 31 e göe süesi sonsuza gidese akıın aldığı en büyük değe Eşilik 41 de göseildiği kada olacakı. ( ) (41) Yüksele süesinin anıına göe, yüksele süesi Eşilik 41 ile veilen akı değeinin onda bii ile onda dokuzu değeleini aldığı süele aasındaki fak alınaak bulunabili. ( ) 9.( ) yapan değei τ ln.9 (.1( ) olaak ve akıı ).1( ) yapan 1 değei τ 1 ln ( 1.1 (.9( ) ) ) olaak bulunu. Yukaıda bulunan iki süenin aşağıdaki şekilde fakı alınaak yüksele süesi bulunabili. τ 1.9 ln 9 ln.1 /( /( Son ifadede /( ) yaklaşık olaak 1 e eşi alınısa τ ln 1.1 olu. >> 1 duuunda yüksele süesi ) ) 1 4.4τ (43) olu. nin sıfıa giesi duuunda ise yüksele süesi.τ (44) olu. Şekil 1 da / τ oanının ile değişii göülekedi. / τ oanının aldığı. ve 4.4 değelei değişiin asipolaıdı. Şekilden göüldüğü gibi nin bikaç 1 değeinden sona sözkonusu oan 4.4 değeini alakadı. /( ) olduğu ve in çok küçük olduğu, ayıca ıkaa yönü doya akıı değeinin, ıkaa yönü geilii değeine bağlı olakla beabe 1µA kada olduğu gözönüne alınısa apele eebesindeki yüksek akı değelei için Eşilik 43 geçeli olacakı. Eşilik 43 e τ in değei yeine yazılısa yüksek akı değeleinde yüksele süesi (4)

16 Sayfa o: 38 E. ÖZÜTÜRK 4.4τ U U 4.4C 4.4C (45) olu. Son eşiliken göüldüğü gibi LED e uygulanan akı dabesinin genliği aıkça yüksele süesi azalacakı. Şekil 1. y / τ in x ile değişii. Şekil 11 de bi OSFET in anaha eleanı olaak kullanılasıyla LED in süülesi göseilişi. Devedeki R S dienci akı sınılayıcı diençi. LED den akan akı dabesinin genliği aıkça veya V DD beslee geilii değei düşükçe R S diencinin değei azalacakı. R S diencinin değeinin küçük olası, R S dienci ile anaha eleanının doya duuunda gösediği diençlein oplaı LED e paalel geldiği için paalel eşdeğe diencin değeini azalacakı. Bu duuda eşdeğe paalel diençle ile eşdeğe kapasienin belilediklei zaan sabiinin değei küçüleceki. Bunun sonucu olaak yüksele süesi azalacakı. Yukaıda yapılan son açıklaadan sözkonusu LED süücü devesinin ölçe devesi olaak kullanılası duuunda akı dabesinin genliğini değişiek üzee devede LED e sei olaak gelen diencin değeinin değişiilesinin anahalaa süeleine ekisi olacağı ve ölçe haasını aıacağı göülekedi. 3. SOUÇ Yapılan nüeik ve analiik inceleeleden LED in yüksek genlikli akı dabeleiyle süülesi duuunda akı dabesinin genliği aıkça anahalaa süeleinin azaldığı göseilişi. LED in cevap süeleinin kısa olasının geekiği uygulaalada ükünse akı dabesinin genliği aıılaak anahalaa süelei azalılabili. SPCE pogaı ile yapılan incelee sonucu elde edilen gafiklee bakıldığında, anahalaa süeleinin akı ile değişileinin süekli olduğu göülekedi. Bu duu,

17 Fen ve ühendislik Degisi Cil : 5 Sayı : 3 Sayfa o: 39 LED in anahalaa süeleinin akıla değişileinin süekli biçide değişen aeaiksel fonksiyonlaının olası geekiği düşüncesini akla geiekedi. V DD R S Şekil 11. LED in süülesi. SPCE diyo odelinde yüksek enjeksiyon duuu a esil edileişi ve bu nedenle SPCE ile yapılan incelee ile elde edilen sonuçla yaklaşık sonuçladı. Böyle olakla beabe SPCE pogaı ile yapılan inceleeleden öneli sonuçla elde edilişi. SPCE odelinde bulunan söz konusu yaklaşıklıkla oladan, LED in geçek duuda a olaak nasıl davandığının deneysel olaak bulunası isendiğinde, bu sefe ölçe haalaı öneli olacakı. LED in anahalaa süeleinin kısa olası nedeniyle, ölçe devesini oluşuan dabe üeeci, anahalaa devesi ve foodedekö devesinden kaynaklanan ölçe haalaı yeeince küçük olalıdı. Bu aaçla uygun ölçe yöneleinin gelişiilesi geekekedi. Oysa, SPCE pogaında kullanılan diyo odelinde he ne kada bazı olayla esil edileişse de ideal ölçe koşullaı eydana geiilebilekedi. SPCE pogaıyla bi LED in analizi yapıldığında LED in davanışını kaakeize eden odel paaeeleinin değeleinin beliilesi geekekedi. Bi LED in odel paaeeleinin ölçe yoluyla nasıl bulunabileceği çeşili kaynaklada açıklanakadı. Yapılan aeaiksel inceleede LED in gecike ve yüksele süeleinin akıla değişiinin ifadesi elde edilişi. Bu süekli değişi, anahalaa olayı esnasında pn jonksiyonunda bi değişiklik oladığı kabul edileek bulunuşu. Bu inceleede, aslında LED in akıı ve geiliiyle değişen iç kapasiesinin değişediği kabul ediliş ve bu kapasienin değei için oalaa bi sabi kapasie değei kullanılışı. LED akıı çok aııldığında belli bi akıdan sona LED in yavaş değişilede bilinen üssel kaakeisiği ihal edilebilecek değede bi eki göseekedi. Çok yüksek akılada, LED in değei gövde ve konak diençleiyle belilenen bi dienç gibi davandığı göseilişi. LED in bi dienç gibi davanaya başladığı bu akıın değei çok kullanılan genel aaçlı LED le için 5A olaak ölçülüşü. Çok yüksek akıla söz konusu olduğunda LED in anahalaa süelei bulunuken 5A den sona oaya çıkan bu özellik de dikkae alınalıdı.

18 Sayfa o: 4 E. ÖZÜTÜRK KAYAKLAR Bhaachaya P. (1997): Seiconduco Opoeleconic Devices, USA, Penice-Hall, p Boylesad R., ashelsky L. (199): Eleconic Devices and Cicui Theoy, USA, Penice- Hall, p Davidov P.D. (1967): Yaıileken Eleanlaın sıl Pensipleinin Analizi ve Hesaplanası, oskova, Enegiya, s Hodges D., Jackson H.G. (1988): Analysis and Design of Digial negaed Cicuis, USA, cgaw-hill, p Kunan H.H. (199): Analog Tüdeve Tasaıı. İsanbul, Sise Yayıncılık, s Kunan H.H., Toke A., Özcan S. (1996): Sayısal Elekonik Develei, İsanbul, Sise Yayıncılık, s.13-. Özüük E. (): LED lein Aşıı Dabe Akıında Çalışasının Teoik ve Paik Aaşıası, Busa, Uludağ Ünivesiesi (dokoa ezi), s Özüük E., Kalık S.E. (1998): Kızılöesi şınlala Açık Opik Oada Bilgisayala Aası Vei İleii, Busa 5. Bilgisaya-Habeleşe Sepozyuu, Busa, s Sidoov A.S. (1975): Diyolu ve Tansisolu Anahalaa Develei. oskova, Sviyaz, s Wason J. (1988): Opoeleconics, U. K.,Van osand Reinhold (U.K) Co. Ld., p Wilson J., Hawkes J.F.B. (): Opoelekonik, Adapazaı, Değişi Yayınlaı, s