YARIİLETKEN IŞIN VERİCİLERİN BAĞLANTI ŞEKİLLERİ VE BESLEME ÇEŞİTLERİ

Transkript

1 ludağ Üniversiesi Mühendislik-Miarlık Fakülesi ergisi, il 0, Sayı, 005 YARİETKEN ŞN VERİİERİN BAĞANT ŞEKİERİ VE BESEME ÇEŞİTERİ Eldar MSAYEV Öze:Makalede yarıileken ışın vericilerin bağlanı şekilleri ve beslee çeşileri ele alınışır. E lerin birbirleri ile bağlanıları, eknolojik (bir kılıf içerisinde birkaç krisalin yerleşii) ve ayrık eleanların birbirleri ile seri, paralel ve seri-paralel (karışık) bağlanası olak üzere çeşili şekillerde gerçekleşirilebilir. Makalede göserilişir ki, E lerin birbiri ile belli bir şekilde bağlanasının aacı ışın gücünü arırak, farklı spekrulu ışın vericiler elde eek, ışın vericinin aydınlaığı alanı arırak ve çalışa güvenliğini arırakır. Çalışada E lerin beslee çeşileri de incelenişir. Tespi edilişir ki, darbeli, uliplikaif ve fonksiyonel beslee çeşileri evcuur. Bu beslee çeşileri inceleniş ve analizi için gerekli denkleler elde edilişir. Yarıileken ışın vericilerin beslee kaynağına bağlaa eoları (uygulaa eoları) ve çeşileri açıklanışır. oğrudan beslee kaynağına bağlaa eodu, gerili yükselici ve gerili düşürücüler ile beslee eodu, önceden dolduruluş kondansaörü E üzerine boşala eodu ve balas kondansaörlü beslee eoları açıklanışır. Her bir eodun avanajları, dezavanajları ve uygulaa alanları göserilişir. Anahar kelieler: Yarıileken şın Vericiler, E ler, Spekru, Bağlanı Şekilleri, Beslee Çeşileri ve ygulaaları. onnecion and Supply Types of Seiconducor igh Eiers Absrac: n his paper, connecion and supply ypes of he seiconducor ligh eiers are invesigaed. onnecion of Es wih each oher can be achieved in various fors such as connecion of echnological devices (wo or ore crysals placed in a package) or discree devices in series, parallel and series-parallel (ixed). s shown in he paper ha he purpose of connecion of ES wih each oher is increening he ligh power, creaing Es wih differen specra, increening he area illuinaed by he E and increening he operaional securiy. Supply ypes of ligh eiers are also invesigaed in his sudy. Supply ypes have, pulsed, uliplicaive and funcional fors. These supply ypes are invesigaed and required equaions are given for analysis of he supply circuis. Mehods and ypes of connecion of ligh eiers o power supply are described. The ehod of direc connecion o power supply, he ehod of supplying wih volage sep-up and volage sep-down circuis, he ehod of discharging he pre-charged capacior over he E and he ehod of supplying wih ballas capaciors are described. The advanages, he disadvanages and he applicaion areas of each ehod are given. Key Words: Seiconducor igh Eiers, Es, Specru, onnecion Types, Supply Types and Supply Applicaions.. GİRİŞ Günüüzde üreilen yarıileken ışın vericiler (E ler, VE ler, R ışın vericiler, yarıileken lazerler) opik spekruun oröesi bölgesinden başlayarak kızılöesi bölgesine kadar olan bölgeyi kapsaakadır (0,4µ - 5µ) [-6]. Bu çalışada ileriki bölülerde yarıileken ışın vericiler yerine E ler denilecekir. E ler onokroaiğe yakın (kvazionokroaik) spekrua sahipirler, ebaları küçükür ve yüksek anaharlaa frekanslarına sahipirler. Yarıileken ışın vericilerin en öneli avanajlarından biri akı ile ışın şiddeinin odüle edilebilesidir. Genelde E üzerinden akan akı ile ışın şiddeinin değişii lineerdir [6]. E lerin sık kullanılasının nedeni bu ip avanajlarıdır. Yarıileken ışın vericiler farklı opik özelliklere sahip olakla birlike elekriksel özellikleri aynıdır [-6]. Bu nedenle biri için yapılan analiz diğeri için de geçerlidir. E li bir sise asarlanırken dikka edilesi gereken en öneli nokalar bağlanı şeklinin ve beslee çeşidinin düzgün seçilesidir. Bu çalışanın aacı E lerin bağlanı şekillerinin ve beslee çeşilerinin incelenesi ve E lerin kullanıını kolaylaşıran bir ühendislik analizinin verilesidir. ludağ Üniversiesi, Mühendislik Miarlık Fakülesi, Elekronik Mühendisliği Bölüü, Görükle, Bursa. 63

2 ieraürde [5,6,7,,0,,5,7] bu konular dağınık şekilde ele alınışır. Kaynak araşırası göserekedir ki kapsalı analiz için gerekli bilgiler içeren bir aeryale ihiyaç vardır.. YARİETKEN ŞN VERİİERİN BAĞANT ŞEKİERİ Ayrık E lerin birbirleri ile belli bir şekilde bağlanasının aacı,. şın gücünün arırılası. şın veren yüzeyin alanının arırılası 3. Farklı spekrulu ışın verici oluşurulası 4. Güvenliğin arırılasıdır (güvenli çalışanın sağlanası). Ayrık ışın vericilerin birbiri ile bağlanı şekilleri (şeaları) iki yönele gerçekleşirilebilir. Birincisi eknoloji yöneidir. Bu yönede E krisalleri bir kılıf içerisine yerleşirilir, dışarıdan değişirileez. Sadece uygun şekilde sürülebilirler. Örnek olarak iki ve üç renkli E ler verilebilir. E krisallerinin bağlanı şekilleri orak anolu, orak kaolu, zı yönde paralel ve karışık olabilir. Şekil de bu bağlanı şekilleri göserilişir. Şekil : Bir kılıf içerisine yerleşiriliş E krisallerinin bağlanı şekilleri. Burada a; ek krisalli E, b; çif krisalli iki renkli bağısız E, c; çif krisalli orak anolu iki renkli E, d; çif krisalli, zı yönde paralel bağlanış iki renkli E, e; üç krisalli üç renkli orak anolu E, f;çok krisalli üç renkli karışık bağlanılı E dir. İkinci yöne ayrık E leri birbirleri ile bağlaa yöneidir. Burada üç bağlanı şekli söz konusudur: seri, paralel ve seri-paralel (karışık). Şekil de ayrık E lerin birbirleri ile bağlanı şekilleri göserilişir. Şekil a da seri, b de paralel ve c de de seri-paralel bağlanı şekli göserilişir. Bu iki yöne yukarıda sıralanan dör aaçan herhangi birine ya da birkaçına ulaşak için kullanılabilir. İki renkli E le, her biri bağısız sürüldüğünde iki farklı renk ve orak çalışırıldığında üçüncü bir renk elde edilebilir. Üç E li veya üç krisalli bağlanı şeklinde ise üç eel renk (Kırızı, Yeşil, Mavi), ara renkler ve beyaz renk elde edilebilir. Çok E li bağlanı şekli ile ışın veren yüzey arırılır, isenen renk elde edilebilir ve güvenli çalışa sağlanır. Şekil : Ayrık E lerin birbirleri ile bağlanı şekilleri. 64

3 Seri bağlanı şeklinde E ler üzerinden akan akı, ( ) n () R şeklinde ifade edilebilir. Burada ; beslee gerilii, R ; akı belirleyici direnç,,, n ; E lerin eşik gerilileridir. Seri bağlanı şekli için beslee geriliinin değeri, > ( n) () şeklinde olalıdır. E lerin eşik gerilileri (ilei yönündeki gerili) birbirine eşi ise ( n ) beslee gerilii, > n (3) şeklinde olur. Burada n: seri bağlanış E sayısıdır. Seri bağlanı şeklinin avanajları: E ler aynı akıla beslenekedir. Topla ışın gücü P np nk n şeklindedir. Burada seri bağlanış E lerin güçleri eşi (P P P n ) kabul edilişir. K ; akıı ışına çevire kasayısıdır. Seri bağlı E sayısı arınca beslee gerilii de arakadır. Beslee gerilii n değerine ne kadar yaklaşırsa akı belirleyici direnç üzerindeki kayıplar o kadar azalır. P R R (4) Ancak beslee geriliinin n değerine yaklaşası beslee geriliinin kaliesine daha fazla bağlı olası deekir ve E lerden akan akı beslee geriliinin üzerinde eydana gelen salınılardan ekileneye başlar. olayısıyla beslee gerililerinin daha kararlı olası gerekir. Seri bağlanı şeklinin dezavanajı, çalışa güvenliğinin düşük olasıdır. Çünkü seri bağlı E lerden herhangi biri bozulur ise E lerin aaı çalışaz. Paralel bağlı E lerde ise her bir E üzerinden farklı akılar akakadır. Besleeden çekilen opla akı, N (5) Burada,,, n ; her paralel koldan akan akılar, N; paralel kol sayısıdır., n o- lursa opla ışın gücü P NP olur. Burada P P, P n her koldaki E in ışın şiddeidir. Paralel bağlanının avanajı E lerin birbirinden bağısız beslenesi ve E lerden herhangi biri bozulursa diğerlerinin çalışaya deva eesidir. ezavanajı ise besleeden fazla akı çekilesidir. üşük beslee gerililerinde ve E sayısı az olduğunda paralel bağlanı kullanak daha avanajlıdır. Seri-paralel (karışık) bağlanı şekli seri ve paralel bağlanı şekillerine göre daha avanajlıdır. Karışık bağlanı şekli seri ve paralel bağlanı şekillerinin avanajlarını içerir. 3. E ERİN BESEME ÇEŞİTERİ Beslee çeşileri, (sürekli akı beslee çeşidi), darbeli, uliplikaif ve fonksiyonel beslee çeşidi olak üzere dör çeşiir. beslee çeşidinde E üzerinden aka akı, (6) R şeklinde olur. Bu akıın değeri, beslee geriliine, E in eşik geriliine ve akı sınırlayıcı dirence bağlıdır. E sayısı birden fazla ise bu duruda E lerden akan akı, ( ) n (7) R şeklinde olur. Şekil 3a da ek E i, Şekil 3b de ise seri bağlanış E leri akıla besleyen devreler göserilişir. 65

4 Şekil 3: beslee çeşidi. beslee çeşidi, genelde opokuplörlerde, sensörlerde, indikaörlerde ve yerel aydınlaa siselerinde kullanılakadır [5,6,0,8]. beslee çeşidini gerçekleşiren devrelerin analizi akı belirleyici direncin değerinin bulunasına yönelikir. Burada beslee gerilii oldukça düşük seçilelidir. Çünkü beslee geriliinin değeri ne kadar küçük ise akı belirleyici direncin değeri de o kadar küçük olur. olayısıyla akı belirleyici direnç üzerindeki kayıplar azalılış olur. P R R R (8) R Günüüzde üreilen görünür ışık veren E lerin akıları 0A civarındadır. Kızılöesi E lerin ise 00A ile 350A arasındadır. İkinci beslee çeşidi darbeli besleedir [6,7,9-7,,,7]. Şekil 4 e darbeli beslee çeşidini a- çıklayan zaan diyagraları göserilişir. 66 Şekil 4: arbeli beslee çeşidine ai zaan diyagraları. Burada R ; akı belirleyici direnç, ; E akıı, ; darbenin aksiu genliği, ; aksiu akı, AVR ; oralaa akı, ; darbe süresi, B ; boşluk süresidir. arbeli beslee çeşidinde E üzerinden belli süreli darbeli akı akıılakadır. Burada E e uygulanan darbeli geriliin aksiu değeri > olalıdır. Bu duruda oralaa akı [5,7], AVG (9) + B şeklinde bulunur. Eğer oralaa akı ileri yöndeki noinal akıın değerine eşi olursa ( AVG N ), E üzerinden akıılabilecek darbeli akıın aksiu değeri, + B N (0) olur. Burada da analiz devrede yer alan akı belirleyici direncin değerinin bulunasına dayanakadır. R () arbeli akıın aksiu değeri, aşağıdaki şar geçerli olacak şekilde seçilelidir. + B N () R Bu denklelerde darbe süresi sisede kullanılan fooalıcının zaan sabii (τ P ) ile sınırlıdır.

5 arbe süresi genelde 3τ P şeklinde seçilir [6]. Seri bağlanış E lerin darbeli odda çalışası duruunda akı belirleyici direncin değeri, R ( ) n n (3) şeklinde bulunabilir. Burada olduğu kabul edilişir. arbeli beslee çeşidinde E üzerinden çok kısa süreli darbeler akıılabilir ve sonuça E in ışın gücü P isenilen seviyeye çıkarılabilir. P + B K F (4) E in ileri yöndeki akıı ( F ) onlarca A ise darbeli akıda E üzerinden onlarca aper akı akıılabilir. arbeli odda besleeden çekilen oralaa akı azalılır. Bu da pille beslenen devreler için öneli bir avanajdır. Muliplikaif beslee çeşidi darbeli beslee çeşidinin bir ürüdür ve genelde grup şeklinde bağlanış E lerin beslenesi için kullanılır. Şekil 5 de uliplikaif beslee çeşidinin devre şeası ve çalışasını açıklayan zaan diyagraları göserilişir. Şekil 5: Muliplikaif beslee çeşidinin devre şeası ve çalışasını açıklayan zaan diyagraları. Burada G, G, G3 ranzisörlü anaharları konrol eden darbelerdir. E ler üzerinden akan a- kılar da aynı şekildedir. A olup boşluk süresidir. E sayısı üç olduğu duruda her bir E üzerinden akan oralaa akı, ( ) n n AVG R + B + 3 R şeklinde bulunabilir. E sayısı N olursa boşluk süresi A (N-) olur ve oralaa akı, AVG + ( N ) N R n şeklinde bulunabilir. Bu ip beslee çeşidinin avanajı birkaç E için sadece bir ane akı belirleyici direnç kullanılasıdır. Fonksiyonel beslee çeşidinde E üzerinden kare darbeden farklı olarak fonksiyonel akı akıılır. Fonksiyonel akıın şekli eksponansiyel, üsel, esere dişi, vb. şekillerde olabilir [6]. Genelde eksponansiyel şekilde değişen akılar kullanılır. Şekil 6 da ekponansiyel darbeler ile fonksiyonel beslee çeşidini açıklayan zaan diyagraları göserilişir. (5) (6) 67

6 a b Şekil 6: Fonksiyonel beslee çeşidini açıklayan zaan diyagraları. Burada a da kesinisiz eksponansiyel, b de ayrıklaşırılış eksponansiyel şekilleri göserilişir. τ e ; eksponansiyel işarein zaan sabii, P ; eksponansiyel işarein aksiuu, Te; ekponansiyelin süresidir. Bu duruda E üzerinden akıılabilecek akıın e aksiu değeri, e N T e exp τ e ( T τ ) e e şeklinde bulunabilir. Kesili (diskreize ediliş) eksponansiyel beslee çeşidi için akıın ed aksiu değeri [37], ed N + B T e exp τ e ( T τ ) e e şeklindedir. Fonksiyonel beslee çeşidi çeşili dönüşürücülerde (sensörlerde) ve ölçü siselerinde kullanılabilir. 4. YARİETKEN ŞN VERİİERİN BESEME KAYNAĞNA BAĞANMA METTAR VE ÇEŞİTERİ Yapılan araşıralar göserekedir ki, E lerin beslee kaynağına bağlaa eoları birkaç çeşi olabilir. Bunlar: Beslee kaynağına doğrudan bağlana eodu İndükanslı gerili yükselici veya gerili düşürücü devreler kullanarak gerçekleşirilen bağlaa eodu Önceden dolduruluş kondansaörü E üzerine boşala eodu Balas kondansaörlü bağlaa eodu Her bir eodun kendine has kullanı alanı, avanajları ve dezavanajları vardır. Bu eoları inceleyeli. 4.. Beslee kaynağına doğrudan bağlaa eodu Şekil 4. de beslee kaynağına doğrudan bağlaa eodunu açıklayan şea göserilişir. (7) (8) 68 Şekil 4.: E in beslee kaynağına doğrudan bağlanası.

7 Burada S ; beslee kaynağının gerilii, R S ; beslee kaynağının iç direnci, SW; anahardır (elekronik anaharın iç direncini dikkae alıyoruz). Anahar kapaılınca E üzerinden akan akı, S (9) RS + R seklinde olur. Akı belirleyici direncin değeri beslee kaynağının iç direncine göre çok küçük ise E den akan akıı, kaynağın iç direnci belirler. Yani akıılan akıın değeri beslee kaynağının iç direnci ile sınırlanış olur. Beslee kaynağına direk bağlaa eodunun geçerli olası için > olalıdır. Yani düşük gerilili beslee kaynaklarına uygulanaaz. Bu eodun yüksek değerli beslee gerililerinde kullanılabilesi için akı belirleyici direncin değeri yüksek seçilelidir. Bu da direnç üzerindeki kayıpların arasına neden olur ( PR R ). Bu eodu gerçekleşirek için bipolar ranzisörlü veya MSFET li anaharlar kullanılabilir. Şekil 4. de birkaç örnek devre göserilişir. Şekil 4.: Beslee kaynağına doğrudan bağlaa eodunun uygulaa örnekleri. Beslee kaynağına doğrudan bağlaa eodunda beslee çeşidi veya darbeli olabilir. Bu eo düşük akılarda geçerlidir. 4.. İndükanslı Gerili Yükselici veya Gerili üşürücü evreler Kullanarak Gerçekleşirilen Beslee Meodu E lerin eşik gerilileri olduğundan, küçük gerilili beslee kaynaklarına bağlanaazlar. E üzerinden bir akı akası için beslee geriliinin E in eşik geriliinden büyük ( > ) olası gerekir. E ler seri bağlı ise > n olalıdır. Yani bu duruda geriliin yükselilesi gerekir. Beslee gerilii yüksek olursa geriliin düşürülesi gerekir. Geriliin yükselilesi ve düşürülesi anaharlaalı indükanslı yöneler ile gerçekleşirilir [7,8,5,7-9]. İndükans içeren devreler için üç farklı çalışa odu vardır [5,9,,3,5]. Bu üç farklı çalışa odunu açıklaak için Şekil 4.3 de göserilen devreden yararlanalı. Şekil 4.3. Yarıileken ışın vericinin bobinli devreye uygulanası. Birinci çalışa odunda SW anaharı kısa süreli kapaılır, SW anaharı açılır. E üzerinde a- kan akı zorunlu akıdır. Burada bobin bir direnç gibi çalışakadır. İkinci çalışa odunda SW anaharı açılır, SW kapaılır. Bu duruda E üzerinden akan akı bobinin nüvesinde depolanan enerji ile belirlenir. Üçüncü çalışa odunda ise E üzerinden he zorunlu akı he de nüvede depolanan akı akar. İkinci duruu açıklayan devre şeası ve zaan diyagraları Şekil 4.4 e göserilişir. 69

8 Şekil 4.4: Nüve üzerinde depolanan enerji ile akı oluşura. Burada ; bobin, ; ransisörün kollekör uçundaki gerili, ; çıkış gerilii, ; kollekör akıı, N - FF ; anahar ranzisorün ileide ve keside buluna süreleridir. kabul edersek bu devre için, ( ) FF + N 0 (0) şeklinde yazabiliriz. Çıkış ve giriş gerilileri oranı, N + FF () FF şeklinde yazılabilir. Bu denkleden çıkış gerilii, N + FF () FF olarak bulunur. Bu çalışa odunda gerili yükselilesi işlei gerçekleşirilir. Çünkü beslee gerilii çıkış geriliinden küçükür ( < ). Bu yöne beslee geriliinin küçük olduğu yerlerde kullanılakadır. Benzer şekilde bobin nüvesinde depolanan enerjinin E üzerine boşalılası E in bobin ile paralel bağlanası ile gerçekleşirilebilir. Şekil 4.5 e bu yönei gerçekleşiren devre şeası ve çalışasını açıklayan zaan diyagraları göserilişir. Şekil 4.5: E in bobine paralel bağlanası ve zaan diyagraları Bobinin uçlarındaki gerili K, N + FF K (3) FF şeklindedir. Kolekör akıı ile E akıının oranı, (4) olur. Buradan E üzerinden akan akı, 70

9 (5) ( ) R şeklinde bulunabilir. Bobin üzerinden akan akıın yükselesinin ve düşesinin eksponensiyel şekilde olduğu dikkae alınarak E üzerinden akan akıın oralaa değeri, AVG ax exp d ax exp (6) 0 R R R şeklinde bulunabilir. Burada τ / R olup bobinin zaan sabiidir. ; bobinin endükansıdır. Üçüncü duruda E üzerinden he zorunlu he de bobin üzerinde depolanan enerji ile oluşan akılar akakadır. Şekil 4.6 da bu duruu ifade eden devre şeası ve zaan diyagraları göserilişir. Şekil 4.6: Zorunlu ve depolanan akılarla beslee odu ve zaan diyagraları. Burada ; diyo üzerinden akan akıdır. Bu duruda E üzerinden iki akı akakadır. + (7) Bobinin uçlarındaki gerili ise di K (8) d şeklinde olur. Buradan akı değeri aşağıdaki denkleden bulunabilir. N + N FF ( ) d + ( )d di (9) 0 N K Enerjinin korunuu ilkesine göre, ( ) N FF 0 (30) Giriş ve çıkış gerilileri oranı ise, N (3) N + FF olur. Buradan harekele çıkış gerilii, N (3) + N FF N N FF şeklindedir. Akı belirleyici direncin değeri ise önceden belirlenen E akıına göre hesaplanabilir: R (33) Burada N /( N + FF ) değeri birden küçükür. olayısıyla çıkış gerilii beslee geriliinden küçük olur ( < ). Yani bu yöne geriliin düşürülesini sağlar. Üçüncü yöne olarak bulunur. Burada ( + ) E lerin yüksek beslee gerililerine bağlanası için kullanılır. Sonuça üçüncü yöne akı belirleyici direnç üzerindeki kayıpları azalır. 7

10 İkinci duru için bir örnek inceleyeli. E in eşik gerilii, V, E den akıılak isenen akı 0,0A olsun. Bu E i 3V luk ve V luk beslee gerililerine bağlayalı ve akı belirleyici direnç üzerindeki kayıpları bulalı. V için kayıplar, V V PR A 0.W (34) 0.0A olur. 3V için ise kayıplar, 3V V PR A 0.0W (35) 0.0A Sonuçlardan da görüldüğü gibi aynı E akıında 3V luk beslee geriliinde kayıplar daha azdır. Anaharlaa devrelerinde kayıplar çok azdır. Çünkü bu ip devrelerin verii %99 dur. Bu yönein dezavanajı anaharlaa anında gürülü oluşasıdır Önceden dolduruluş kondansaörü E üzerinden boşala eodu Yukarıda incelenen eolar genelde düşük akılarda geçerlidir. Ancak E ile yayılan ışının şiddeini arırak için büyük darbeli akılara ihiyaç vardır. Kısa süreli yüksek güçlü darbeli ışınlar elde eek için önceden dolduruluş kondansaörü E üzerinden boşala eodu kullanılakadır [0,4,7,3,4,6,7]. Şekil 4.7 de bu eodu açıklayan basileşiriliş devre şeası ve zaan diyagraları göserilişir. Başlangıça SW anaharı kapalı, SW anaharı ise açıkır. Kondansaör R direnci üzerinden dolaya başlar ve 3τ süre geçiken sonra kondansaör doluşur. Kondansaör üzerindeki gerili, exp exp (36) R τ şeklinde olur. Burada τ R kondansaörün dola zaan sabii, ; kondansaör üzerinde depolanan gerili olup dir. R; kondansaörün dolasını sağlayan direnç, ; kondansaördür. anında SW açılır, SW kapaılır. Anaharlaa hızı (frekansı) arınca kondansaörün iç direnci azalır. Şekil 4.7: Önceden dolduruluş kondansaörü E üzerinden boşala eodu ve zaan diyagraları. Bu duruda E, R üzerinden kondansaöre bağlanış durudadır. SW nin direncini ihal e- dersek, E üzerinden akan akı, exp (37) R R şeklinden olur. Burada τ kondansaörün boşala zaan sabiidir. R 7

11 Büyük darbeli akıların elde edilebilesi için doğal olarak beslee geriliinin ( ) değerini arırak gerekir. Beslee geriliinin değeri arınca E in eşik gerilii beslee geriliinin ( >> ) yanında ihal edilebilecek seviyede kalır. Bu duruda E üzerinden akan akı, exp (38) R R şeklinde olur. Bu eodu gerçekleşirebilek için gerekli özelliklerde darbeler üreen bir osilaöre, 00V ile 00V arasında bir beslee kaynağına, R devresine ve bir elekronik anahara ihiyaç vardır. Anahar olarak avalans veya MS ranzisörler kullanılabilir. Şekil 4.8 de bipolar ranzisörlü bir devre örneği göserilişir. Şekil 4.8: Önceden dolduruluş kondansaörün E üzerine boşalılası eodu gerçekleşiren devre şeası oldura direncinin (R) değeri yüksek, akı belirleyici direncin (R ) değeri ise küçük seçilir. Tranzisör ileide iken E üzerinden akan akı kondansaör üzerinde depolanan gerili ile belirlenir. Tranzisörün anaharlaa şekline göre iki çeşi anaharlaa odu vardır. Birincisinde kondansaörde depolanan akıın aaı E üzerinden boşalılır. E in devrede buluna süresi, 3τ dir. İkincisinde ise E üzerinden sadece belli bir süre içinde akı geçirilir, kondansaör a olarak boşalaz. E in devrede buluna süresi < 3τ dir. Birinci duruu inceleyeli. Şekil 4.9 da birinci duruu açıklayan zaan diyagraları göserilişir. Şekil 4.9: E in devrede buluna süresi 3τ olduğu duru için zaan diyagraları. 73

12 Bu duruda E üzerinden akan akı, ( + ) d d R R şeklinde ifade edilebilir. Burada E(sa) ; ranzisörün doya geriliidir. E ( SAT ) exp (39) B 3R olarak kabul edersek, E üzerinden akan oralaa akı, ( + ) τ R, R, T E ( SAT ) R AVG d exp 0.37 T R 0 B R + R + 40) B şeklinde bulunabilir. evrenin çalışa frekansı aşağıdaki denkleden bulunabilir. ft (4) 3 R + R ( ) Son denkleden görüldüğü gibi şarj direncinin değeri R ne kadar büyük ise çalışa frekansı o kadar küçük olur. Beslee kaynağının iç direncinin ekisini azalak için şarj direncinin değeri oldukça büyük seçilir. E üzerinden akıılan kısa süreli darbeli akıın değerinin büyük olası için akı belirleyici direncin değeri oldukça küçük seçilir. Böylece R>>R kabul edebiliriz ve R 0 alabiliriz. Böylece çalışa frekansı aaen şarj direncinin değerine bağlı olur. f T (4) 3R Bu anaharlaa odunun dezavanajı E üzerinden akan akıın kare şeklinde olaasıdır. Bu nedenle fooalıcıda elde edilen foo işare değişik görünülere sahipir [9]. İkinci duruu inceleyeli. Şekil 4.0 da bu anaharlaa odunu açıklayan zaan diyagraları göserilişir. 74 Şekil 4.0. E in devrede buluna süresi < 3τ olduğu duru için zaan diyagraları. Burada S ; darbenin kare olayan bölgesinin alanı, S ; darbenin kare olan bölgesinin alanı, B ; sürücü akı, R ; E üzerinden akan akıın kare olayan bölgesinin genliğidir. Bu duruda E üzerinden akan darbeli akı iki bölgeden (kare olan ve kare olayan bölgeler) oluşakadır. E ile oluşurulan darbeli ışınlar fooalıcı ile algılanır ve darbenin üs kısında bozulalar olur. Beslee devresinin opial seçilesi için bu iki alanın oranına ihiyaç vardır. Bu S ve S alanlarının yüzde olarak oranı,

13 K S S S 00 0 d 0 ( ) d p R exp R R exp R (43) şeklinde bulunabilir. Şekil 4. de çeşili darbe süreleri için K S f(ι ) grafiği göserilişir. bu grafiken de görüldüğü gibi darbe süresi ne kadar az olursa darbenin üs bölgesindeki bozula o kadar az olur. Bu duru için E üzerinden akıılan darbeli akıın oralaa değeri, Şekil 4.. Çeşili darbe süreleri için K S f(ι ) grafiği. ( + ) E( SAT ) R exp AVG d T R + B R 0 şeklinde bulunabilir. Akıın aksiu değeri ise, + B N (45) R [ exp( R ) ] şeklinde olur. Son denkleden yararlanarak darbeli akıın isenen darbe süresi için beslee devresini oluşuran eleanların değerleri bulunabilir. Önceden dolduruluş kondansaörü E üzerine boşala yöneinin en öneli dezavanajı çalışa frekansının düşük olasıdır. Çalışa frekansını arırak için çok kondansaörlü devre kullanılabilir. Şekil 4. de örnek olarak iki kondansaörlü devre göserilişir. (44) Şekil 4.. İki kondansaörlü devre. 75

14 Burada R, R ; şarj dirençleri,, ;birinci ve ikinci kondansaör üzerindeki gerililerdir ( ). Burada iki bağısız ve kondansaörü vardır. Bu kondansaörler bağısız R ve R dirençleri üzerinden şarj olakadır ve T, T anaharları ile belli bir aralıkla E üzerinden boşalakadırlar. Şekil 4.3 e iki kondansaörlü devrenin çalışasını açıklayan zaan diyagraları göserilişir. Şekil 4.3. İki kondansaörlü devrenin çalışasını açıklayan zaan diyagraları. Bu duruda çalışa frekansı ek kondansaörlü devreye göre iki ka arar. Kondansaör sayısı arırılarak çalışa frekansı isenilen seviye çıkarılabilir. Burada dikka edilesi gereken nokalardan biri devrede kullanılan kondansaörlerin aynı özelliklere sahip olasıdır. Önceden dolduruluş kondansaörü E üzerine boşala yönei kullanılarak 50A e yakın darbeli akılar elde edilebilir [6]. Anahar eleanı olarak ZTX45 ipi bi ransisor kullanılabilir [8] Balas kondansaörlü beslee çeşidi Beslee kaynağının geriliinin kaliesinin çok yüksek olası ve devrenin basi olası iseniyorsa balas kondansaörlü eo kullanılabilir [30]. Şekil 4.4 e balas kondansaörlü devrenin şeası göserilişir. 76 Şekil 4.4. Balas kondansaörlü beslee çeşidi. Burada ; balas kondansaörü, R ; deşarj direnci, R ; akı sınırlayıcı direnç, ve ; doğrulucu diyolardır. Kondansaörün kapasiesi isenilen akıa ve seri bağlanış E sayısına göre hesaplanabilir. evrede n ade seri bağlanış E var ise kondansaör üzerindeki gerili, n (46) 0 E

15 şeklindedir. Burada 0 ; şebeke geriliidir. evreden akan akı belli ise kondansaör üzerinde düşen gerili, (47) πf şeklinde olur. Burada X πf olup kondansaörün reakansıdır. Böylece (46) ve (47) denklelerinden harekele balas kondansaörünün değeri bulunabilir. ( n ) 0 E πf (48) π f ( n ) 0 Örneğin 0 0V, f50khz, 0,0A, ve n5 ise balas kondansaörünün değeri, (48) eşiliği ile 304nF olarak bulunur. Sandar değerlerden 330nF kullanabiliriz. Kondansaörün aksiu çalışa gerilii aşağıdaki gibi hesaplanabilir. K 0 0V. 3V (49) Böylece 400V luk kondansaör seçebiliriz. Balas kondansaörü devre dışı olduğunda boşalak i- çin kondansaöre paralel olarak RMΩ luk bir direnç bağlanır. Bu yönein dezavanajı devre eleanlarının şebeke geriliinin ekisi alında olasıdır. 5. SNÇAR Makalenin aacı yarıileken ışın vericilerin bağlanı şekillerinin ve beslee çeşilerinin araşırılası, incelenesi, ühendislik çalışaları için gerekli analizin gelişirilesidir. Yarıileken ışın vericilerin bağlanı şekilleri ve beslee çeşileri incelenişir. Yarıileken ışın vericilerin birbirleri ile belli bir şekilde bağlanasının aacı ışın gücünün arırılası, ışın veren yüzeyin alanının arırılası, farklı spekrulu ışın verici oluşurulası, güvenli çalışanın sağlanasıdır. Araşıralar göserekedir ki bağlanı şekilleri eknoloji ve ayrık eleanların birbirleri ile bağlanası yöneleri ile gerçekleşirilir. Teknoloji ve ayrık eleanlarla olabilecek bağlanı şekilleri göserilişir. Bağlanı şekillerinin avanajları ve dezavanajları göserilişir. Yarıileken ışın vericilerin beslee çeşileri ele alınışır ve, darbeli, uliplikaif ve fonksiyonel beslee çeşileri evcuur. Her bir beslee çeşidini açıklayan devreler ve zaan diyagraları verilişir. Her bir beslee çeşidinin uygulanası için gerekli denkleler ve praik bilgiler veriliş, uygulaa alanları verilişir. Yarıileken ışın vericilerin beslee kaynağına bağlana eoları incelenişir. oğrudan beslee kaynağına bağlaa, gerili yükselici veya gerili düşürücü ile bağlaa, önceden dolduruluş kondansaörü E üzerine boşalılası ile bağlaa ve balas kondansaörü ile bağlaa eolarının olduğu göserilişir. Her bir eodun avanajları, dezavanajları ve uygulaa alanları göserilişir. 6. KAYNAKAR. Bergh, A. A., ean, P. J., igh Eiing iodes, larendon, xford, 976, 506p.. oldren,.a., orzine, S.W., iode lasers and phoonic inegraed circuis, Wiley, New York, 995. p Klingshiru,.F., Seiconducor opics, Springer, Berlin, 995, p Sieens, Phoodeecors and R Eiers, aa Book 994/95, p Endel iga poelecronics Prenice Hall, New Jersey olobus, hio, 995, p Musayev E., poelekronik evreler ve Siseler, Birsen Yayınevi İsanbul, 999, 85s. 7. ZXS00 Single ell - onverer E riving Applicaions. App. Noe 33, ssue, Jannuary ZTX45 Avalanche Mode Transisor, App. Noe 8, ssue Jannuary 996, 9. A copac high urren river fo seiconducor diode asers, Suiable for aser Radar (AR) Applicaions, 0. Ari Kilpela, Jula Kosaovaara. A aser Puslar for TF aser radar. niversiy of ulu, Elecronics aboraory, Finland, 004, 7p.. E river Applicaions for Porable Producs. Applicaion Engineer M.alver AN-3 Microsei negraed Producs., 000, p.-. E 77

16 . 060 n ndiu Galliu Arsenide nfrared Surface Eiers for Pulsed or oninuous peraion. EGG anada d., poelecronics ivision, Jannuary, 99 p uxeon Sar. Basic river ircuis for Evaluaing uxeon Es. Applicaion Noes, 004. Elecrical rive nforaion uxeon Eier, App. Noes AB. 4. 3A Whie E aera Flash river. App. Noe MP 57, Monolihic Power Syses, 7, 003 pp.-5, 5. E Swiching river us urren rag o 3 A. 4607, Augus 7, 000, 6. Single - ell urren - Regulaed Transisor E river. pp.-7, hp://yapo.rypod.co 7. Togaov V. V., Gnayuk P. A., and Rezinkin. G., A High-Frequency ischarge ni for Puping Syses of Seiconducor asers, nsruens and Experienal Techniques, Vol. 46, No. 5, 003, pp Sep p Power Swich Supply: deal Boos onverer, onverer Basics, 0. Musayev E., pokuplörler ve ygulaaları, Birsen Yayınevi, İsanbul, 000, 0s.. Musayev E., Karlik S. K., A novel liquid level deecion ehod and is ipleenaion, Sensors and Acuaors : A, ESEVER, Vol.09, ssues -, eceber 003, pp inear Technology orporaion, T93, onsan-urren / E river in ThinST, July 00, pp. -6, 3. Keih uris, Buck onfiguraion High-Power E river, AN874, Microchip Technology nc, 003, pp opac Backligh E Boos river, Publicaion rder Nuber: NP5007/ Sepeber, Rev., pp. -, hp://onsei.co 5. Serial E river wih urren-regulaed, Sep-p / onverer, FAN5606, 003, pp.-6, Ap Pulsed urren Source peraion Manual, ireced Energy, nc. Pcx-50a, oc R4, 00, pp. -3, 7. Swiched-apacior Volage onverers, Maxi negraed Producs, 994, pp.-0, 8. Musayev E., New Applicaion of poelecronic syses ha pen pical channel, ludag niversiy Journal of he Faculy of Engineering and Archiecure, Volue 8, No, Bursa, pp Вашны Е. Динамика измерительных цепей, М., «Энергия», 969, 88 с. 30. Дорофеев М. Бестрансформаторный источник питания с гасящим конденсатором. - Радио, 995, No., с