Yarı İletkenler ve Temel Mantıksal (Lojik) Yapılar. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 1

Transkript

1 Yarı İletkenler ve Temel Mantıksal (Lojik) Yapılar Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 1

2 Yarı İletkenler Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 2

3 Elektrik iletkenliği bakımından, iletken ile yalıtkan arasında kalan maddelerdir Normal durumda yalıtkan olan bu maddeler, ısı, ışık, manyetik ya da elektriksel gerilim gibi dış etkiler uygulandığında bir miktar valans elektronları serbest hale geçerek iletkenleşirler. Uygulanan bu dış etki ya da etkiler ortadan kaldırıldığında yarı iletkenler, yalıtkan hale geri dönerler. Bu özellik elektronikte yoğun olarak kullanılmalarını sağlamıştır. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 3

4 En yaygın olarak kullanılan yarı iletkenler germanyum,silisyum ve selenyumdur. Mikrobilgisayarlarda kullanılan sayısal devreler de bu maddeler kullanılarak üretilirler. Bigisayar Mühendisliğine Giriş 4

5 Anahtatlama Devrelerinde Kullanılan Diod Karakteristikleri Diod bir yönde akım geçiren, diğer yönde akım geçirmeyen elektronik devre elemanıdır. I D +V CC I t -V CC R D R D Doğru Polarmada Olan Diod Ters Polarmada Olan Diod Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 5

6 Vi Vi =0,3 Volt Silisyum Diod İçin Vi= 0,7 Volt Germanyum Diod İçin Tipik Diod Karakteristiği Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 6

7 Anahtarlamada Kullanılan Transistör Karakteristiği Emetör bölgesi (Yayıcı): Akım taşıyıcıların harekete başladığı bölge. Beyz bölgesi (Taban): Transistörün çalışmasını etkileyen bölge. Kollektör bölgesi (Toplayıcı): Akım taşıyıcıların toplandığı bölge. Transistör, beyzine uygulanan sinyal ile kollektör-emitör birleşiminden geçen akımı kontrol eden elektronik devre elemanıdır. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 7

8 Transistörün Polarılması Emiter, Beyz ve Collectorün DC gerilim ile beslenmesi gerekir. Uygulanan bu DC gerilime Polarma Gerilimi denir. Örn: NPN tipi bir transistör için gerekli olan DC gerilimler Emiter N tipi olup bu yapıya uygun gerilim türü negatiftir (-) Beyz P tipi olup bu yapıya uygun gerilim türü pozitiftir (+) Collector N tipi olup bu yapıya uygun gerilim türü negatiftir (-) NPN tip Bilgisayar Mühendisliğine Giriş PNP tip 8

9 Transistörün Ayarlanabilir Bir Direnç Gibi Kullanılması L1 R1 P1 in hareketi ile L lambası üzerinden geçen akımın artması ile lamba daha çok ışık verir. I EC X B T1 P1 X A R2 s Bu devrede emiter-kollektör arasındaki direnç, baz akımı ile değişir. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 9

10 Transistörün Anahtar Olarak Kullanılması s L1 + - s anahtarı açık olduğunda T1 beyz polarması almayacağından transistör yalıtkan durumdadır ve lamba yanmaz. R1 T1 Anahtar kapatılınca T1 transistörü iletime geçerek emiter-kollektör arasından akım akmasını sağlar ve lamba yanar. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 10

11 Entegre Devreler Bir çok elektronik devre elemanın birleşmesiyle oluşan yeni yapıya entegre devre denir Integrated Circuit Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 11

12 Temel Mantıksal(Lojik) Yapılar Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 12

13 Boolean Matematiği Bu matematik, mantık ilkelerinin elektrik anahtarlama devrelerine uygulanışını açıklar. Bu cebir ile iki zıt durumdaki ifade gösterilebilir. 2 olasılık vardır; Doğru veya Yanlış Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 13

14 Temel İşlemler 3 temel işlem söz konusudur. Bunlar; VE (AND) VEYA (OR) DEĞİL (NOT) Bu üç işlem biraraya gelerek 5 yeni işlem ortaya çıkar. Bunlar; VE DEĞİL (NAND) VEYA DEĞİL (NOR) VE/VEYA (AND-OR) ÖZEL VEYA (EXCLUSIVE OR-EXOR) ÖZEL VEYA DEĞİL (EXNOR) Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 14

15 A 1 A = 0 ise = 1 (veya tersi) = 0; 1+1 = 1; 0+0 = 0; 1.1 = =0.1=0; 0+1=1+0=1 Boolean Kuralları Değişlme Kanunu A+B = B+A A.B = B.A Birleşim Kanunu a) (A+B)+C = A+(B+C) b) (A.B).C = A.(B.C) Dağılma Kanunu a) A.(B+C) = A.B+A.C b) A+(B.C) = (A+B).(A+C) Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 15

16 7 a) A+A= A b) A.A = A 8 = A A 9 a) A+A.B = A b) A.(A+B) = A 10 a) 0+A = A b) 1.A = A c) 1+A = 1 d) 0.A = 0 11 a) +A = 1 b).a=0 A 12 a) A+ A.B = A+B b) A.( +B) = A.B 13 DeMorgan Kanunu A + B A B A. B A+ B A A a) = b) = Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 16

17 Lojik Kapılar Mikrobilgisayar sistemlerinde kullanılan lojik kapılar: Ve (AND) Veya (OR) Değil (Inverter) Ve Değil (NAND) Veya Değil (NOR) Özel Veya (EXOR) Geçiş (Transmission) Kapısı dır. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 17

18 A B Q Ve (AND) Kapısı Doğruluk Tablosu A B Q Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 18

19 Veya (OR) Kapısı A B Q Doğruluk Tablosu A B Q Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 19

20 Değil (NOT) Kapısı A Q Doğruluk Tablosu A Q Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 20

21 Ve Değil (NAND) Kapısı B A Q Doğruluk Tablosu A B Q Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 21

22 Veya Değil (NOR) Kapısı A B Q Doğruluk Tablosu A B Q Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 22

23 Özel Veya (EXOR) Kapısı A Q B Doğruluk Tablosu A B Q Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 23

24 Geçiş (Transmission) Kapısı A B C Doğruluk Tablosu A B Giriş Çıkış Çıkış Yok Kontrol girişleri uygun durumda ise, giriş işareti aynen çıkışa aktarılır. Değilse giriş işaretinin çıkışa aktarılmasına izin verilmez. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 24