Direnç Nedir? Direnç kelimesi, genel anlamda, "bir güce karşı olan direnme" olarak tanımlana bilir. Elektrik ve elektronikte direnç, iki ucu arasına g

Transkript

1 Temel Elektronik 1

2 Direnç Nedir? Direnç kelimesi, genel anlamda, "bir güce karşı olan direnme" olarak tanımlana bilir. Elektrik ve elektronikte direnç, iki ucu arasına gerilim uygulanan bir maddenin akıma karşı gösterdiği direnme özelliğidir. Kısaca; elektrik akımına gösterilen zorluğa DİRENÇ denir. Direnç"R" veya "r" harfi ile gösterilir, birimi ohm(ω) dur 2

3 3

4 4

5 5

6 Sarı-Kahverengi-Kırmızı-Turuncu-Kahverengi-Mor =412Kohm %1, 5ppm 6

7 7

8 Örnek: Sıcaklık katsayısı 150 PPM/ C olan 1Kohm luk bir direncin ortam sıcaklığı 25 oc den 30 oc ye çıkarsa direnç değeri ne kadar değişir. 8

9 Örnek: TCR değeri 200 PPM/ C olan 10 Kohm bir direncin 15 C sıcaklık artışında değeri ne olur? Sıcaklık arttığından direnç 30 Ohm azalacaktır 9

10 Özdirenç: Birim uzunluk (1 metre) ve birim kesitteki (1mm^2 ) iletkenin direncine özdirenç denir. Özdirenç φ ile gösterilir. Direncin Hesaplanması: Bir iletkenin direnci R (ohm), iletkenin boyu l (metre), kesiti S (mm²) ve iletkenin yapıldığı malzemenin öz direnci olan φ (Ω.mm²/m) ya bağlıdır. Bir malzemenin direnci formülü ile bulunur. 10

11 İletken Maddelerin Özdirençleri Malzeme Özdirenci (10-8 Ωm) Aliminyum 2.8 Karbon 4000 Bakır 1.7 Altın 2.4 Demir 10 Gümüş 1.6 Tungsten

12 Soru: İşletmenin güvenlik kulübesine aydınlatma için bakır tel çekeceğiz. Elimizdeki bakır telin uzunluğu 40 m, özdirenci 0,02 Ωm ve telin kesit alanı 4 mm² dir. Bu bakır telin direncini hesaplayınız. 12

13 Direnç Sembolleri: 13

14 Direnç Çeşitleri 1.Sabit Dirençler a. Karbon dirençler b.telli dirençler c.film dirençler 2.Ayarlı Dirençler a.trimpotlar b.potansiyometreler c.reostalar 3.Ortam etkili Dirençler a.foto dirençler (LDR) b.termistörler c.varistörler (VDR) 14

15 Direnç Bağlantıları 1.Seri Bağlantı 2.Paralel Bağlantı 15

16 16

17 17

18 18

19 R1=8 ohm R2=4 ohm R3=1 ohm Olduğuna göre Reş i bulunuz. Cevap : 13 ohm 19

20 R1=8 ohm R2=4 ohm R3=1 ohm Olduğuna göre Reş i bulunuz. Cevap: 8/11=0, ohm 20

21 R1=500 ohm R2=3 Kohm R3=6 Kohmve R4=1,5 Kohm Olduğuna göre Reş i bulunuz. Cevap : 4 Kohm 21

22 Reş i bulunuz. 100/3 ohm Cevap : 49,50 ohm 30/11 ohm 120/83 ohm 22

23 Kondansatör Çeşitleri 1.Sabit Kondansatörler a. Kağıtlı Kondansatörler b.plastik Kondansatörler c.seramik Kondansatörler d.mika Kondansatörler e. Elektrolitik Kondansatörler 2.Ayarlı Kondansatörler a.varyabl Kondansatör b.trimer Kondansatör 23

24 TEMEL Güç ELEKTRONİK Elektroniği P n birleşiminin davranışları üç durum için incelenir. 1. Kutuplamasız( Polarmasız) 2. Doğru Kutuplamalı( Doğru Polarmalı) 3. Ters Kutuplamalı(Ters Polarmalı) 24

25 TEMEL Güç ELEKTRONİK Elektroniği Diyodun Karakteristiği 25

26 TEMEL Güç ELEKTRONİK Elektroniği Yukarıdaki devrelerde hangi lambalar ışık vermektedir. (Bazı lambalar tam ışık vermeyebilir)» 26

27 TEMEL Güç ELEKTRONİK Elektroniği Diyot uygulama alanları Diyotlar elektronik devrelerde çok farklı amaçlarla kullanılabilir. Bunlardan bazıları aşağıda verilmiştir. Doğrultma Devrelerinde (Tam dalga, Yarım Dalga) Gerilim ikiliyicilerde Kırpıcılar ve limitleyiciler olarak Voltajın ya da Akımın yönlendirilmesinde Lojik kapıların görevleri diyotlar ile de yapılabilir. Role devrelerinde Koruma devrelerinde 27

28 TEMEL Güç ELEKTRONİK Elektroniği 28

29 TEMEL Güç ELEKTRONİK Elektroniği 29

30 TEMEL Güç ELEKTRONİK Elektroniği 30

31 TEMEL Güç ELEKTRONİK Elektroniği 31

32 TEMEL Güç ELEKTRONİK Elektroniği 32

33 TEMEL Güç ELEKTRONİK Elektroniği 33

34 TEMEL Güç ELEKTRONİK Elektroniği Zener diyotlar ; 34

35 TEMEL Güç ELEKTRONİK Elektroniği Zener diyotlar ; Devreye ters kutuplamalı bağlanmalıdır. Diyot katologbilgilerinde yazılı olan Zenergeriliminden daha düşük gerilim uygulanmamalıdır Bir seri direnç ile akım sınırlaması yapılacak şekilde devreye bağlanmalıdır. 35

36 TEMEL Güç ELEKTRONİK Elektroniği 36

37 TEMEL Güç ELEKTRONİK Elektroniği 37

38 TEMEL Güç ELEKTRONİK Elektroniği Zener Diyodun Kullanım Alanları: Başlıca Zener diyot kullanım alanları aşağıda verilmiştir. Kırpma Devresinde: Regülatör Devrelerinde Koruma devrelerinde Belli bir Voltaj değerinin üstünde voltajlarda çalışması gereken devrelerde 38

39 39

40 40

41 ESD Electrostatic discharge 41

42 Belli bir Voltaj değerinin üstünde voltajlarda çalışması gereken devrelerde 42

43 43

44 44

45 Örnek Gücü200mW(0,2W)çalışmagerilimi12Volanzenerdiyotun a) dayanabileceği maksimum akım nedir? b) Kullanılan zener diyotun bozulmaması için 15 V giriş gerilimi olan yüksüz bir devrede zener diyota bağlanması gereken ön direncin değerini hesaplayınız. c)zener diyota paralel bağlanan 100 Kohmluk yük üzerinden geçen akımını bulunuz. 45

46 Soru : E güç kaynağı 9 voltluk bir güç kaynağıdır ancak max12.2 volta kadar çıkabilme kapasitesine sahiptir. V L gerilimi 9 voltta 6,2 Voltta sabit kalıyor ancak güç kaynağından kaynaklanabilecek yukarı yönlü gerilim değişimlerinde de 6,2 Voltta tutulmak isteniyor. a. Aşağıdaki zener diyotlardan hangisi seçilmelidir. b. Seçilen Zener diyot ile güç kaynağından verilebilecek max voltaj nedir. ZenerMaksimumakımı (I ZM )(ma) Zener Gücü(W)

47 Tayrektor Diyot Ard arda ters seri bağlı iki zener diyodu gibi çalışır. Geçici ve ani yükselen gerilimleri önlemede kullanılan bir diyottur. Her iki yönlü kutuplamalı ( a ) bağlantıda da aynı davranışları gösterir. Diyotlardan biri her zaman açık, yani iletime kutuplanmış görünür. Bu anda diğer diyot aynı bir zener özeğrisi gösterir. 47

48 Schottky Diyot (Barier=Engel Diyotu) 48

49 Schottky Diyot (Barier=Engel Diyotu) A bariyer n tipi silisyum çift n + katkılı (a) K (b) 49

50 Schottky Diyot (Barier=Engel Diyotu) Schottky diyotların normal diyotlardan farkı: İleri yönlü iletimde eşik gerilimlerinin normal diyotlardan daha düşük olması ters yönde sızıntı akımlarının normal diyotlardan daha yüksek olması Normal diyotlara farkla daha yüksek sıcaklıklıklarda çalışabilir olması Bu sebeple bazı uygulamalarda schottky diyota sıcak elektron diyodu da denmektedir. İletim süresi normal diyotlara göre daha kısadır. 50

51 Schottky Diyot (Barier=Engel Diyotu) Normal diyotlar, alçak frekanslarda, uçlarına uygulanan gerilimin yönü değiştiğinde, bu değişime uygun olarak hemen iletken ya da yalıtkan durumuna geçebilirler. Ancak yüksek frekanslarda(10 MHz ve daha üstü), diyot uçlarına gelen gerilimin yönü değiştiği halde diyot bir durumdan ötekine hemen geçemez. İşte bu nedenle yüksek frekanslı devreler için hızlı davranabilen schottky diyotlar bulunmuştur. 51

52 Schottky Diyot (Barier=Engel Diyotu) Schottky Uygulamaları Yüksek frekanslı güç kaynakları Serbest geçiğ diyotları görevi Kutuplama koruması Akü-Pil doldurma düzenleri Gözlem devreleri AA/DA dönüştürücüler (Doğrultucular) DA/DA dönüştürücüler (DA ayarlayıcılar) 52

53 Schottky Diyot (Barier=Engel Diyotu) Schottky diyotların maksimum anma değerleri 75A civarındadır 53

54 DIAC 54

55 DIAC 55

56 TEMEL Güç ELEKTRONİK Elektroniği SHOCKLEY Diyodu I A [A] p n -V D p n 0 V D V A [V] (a) (b) (c) (d) Şekil 2.22 Shockley diyodu (a)sembolü, (b)pn eşdeğeri, (c)tranzistör eşdeğer devresi (d)akım gerilim özeğrisi 56

57 TEMEL Güç ELEKTRONİK Elektroniği SIDAC (Silicon Diode for Alternating Current: AA da iki Yönlü Yarıiletken Diyot) 57

58 TEMEL Güç ELEKTRONİK Elektroniği SIDAC (Silicon Diode for Alternating Current: AA da iki Yönlü Yarıiletken Diyot) 58

59 TEMEL Güç ELEKTRONİK Elektroniği IŞIK DİYODU 59

60 TEMEL Güç ELEKTRONİK Elektroniği Işık Yayan Diyot 60

61 TEMEL Güç ELEKTRONİK Elektroniği Kızılötesi Işın Yayan Diyot 61

62 TEMEL Güç ELEKTRONİK Elektroniği Varikap Diyot : varikap 62

63 TEMEL Güç ELEKTRONİK Elektroniği Tünel Diyotlar 63

64 TEMEL Güç ELEKTRONİK Elektroniği Tünel Diyotlar 64

65 Transistörler a) İki Kutuplu Eklem Tranzistörü(BJT:Bipolar Junction Transistor) b) MOS transistörler(mosfet), c) Yalıtılmış kapılı transist. (IGBT) 65

66 TRANSİSTÖRLER -Anahtarlama ve yükseltgeç olarak kullanılır 66

67 TRANSİSTÖRLER P ve N malzemelerinin yerleştirilmesine göre ikiye ayrılır : NPN Tipi PNP Tipi 67

68 Transitörlerin Bacak İsimleri Bir transistörde 3 tane bacak vardır. 1-)KOLLEKTÖR 2-)BASE 3-)EMİTER Hangi bacağın ne olduğutransistörünnpn mi yoksa PNP mi olduğuna göre değişir. 68

69 69

70 NPN tipi transistörlerde Akım yönü kollektörden emitere doğrudur. PNP tipi transistörlerde Akım yönü Emiterden kollektöre doğrudur. 70

71 Transistörlerüzerine verilen Voltaja göre iletimde yada kesimde olabilir.birtransistörüiletime sokabilmek için gerekli olan şartlar NPN ve PNP transistörlerde farklılık gösterir. NPN transistörleri iletime sokmak için; 1) Kollektör voltajı emiterden yüksek olmalıdır. Vc> Ve Vc = Kollektör Ve = Emiter 2) Vb> Ve den büyük olmalıdır. PNP tipi transistörünü iletime sokmak için; 1) Emiter voltajı kollektör voltajından büyük olmalıdır. Ve > Vc 2) Ve > Vb+ 0.7 büyük olmalıdır. 71

72 Transistörlerin kullanım amaçları= Transistörler 2 amaçla kullanılır; 1)Tek yönlü anahtarlama= Transistörlerin iletime geçmesi ile birlikte NPN transistörlerde kollektörden emitere doğru PNP tipi transistörlerde ise emiterden kollektöre doğru bir akım akar bu akımın yoluna eğer Bir alıcı (lamba-dc motor-role Vb.) bağlanırsa o alıcı çalıştırılmış olur bu sayede örneğin; NPN tipi transistörün kollektörüne bağlanmış bir Dc motor Base den 0.7 verilmesi suretiyle Çalıştırılabilir. 2)Yükselteç 72

73 R c R c 25Ω 25Ω c c + V cc - V cc s R b =5Ω b I C 40V s R b =5Ω b I C 10V I B + - I B E b =5V V BE I E E b =5V V EB I E - - e + e (a) (b) Şekil 2.37 İki kutuplu tranzistörlerin iletime kutuplanması (a) npn iletimi (b) pnp iletimi 73

74 74

75 75

76 76

77 DARLINGTON BAĞLANTI 77

78 78

79 79

80 80

81 81

82 FETLER 82

83 FET ve BJT karşılaştırması yapılacak olursa; FET in tipik olarak 100 MΩ olan çok yüksek bir direnci vardır. BJT lerde bu değer tipik olarak 2kΩ dur. FET in anahtar(veya kıyıcı) olarak kullanıldığında, sapa gerilimi yoktur. FET ler yayınıma(radyasyon) karşı nispeten duyarsızdır. Buna karşın BJT çok duyarlıdır. FET, BJT den daha az gürültülüdür.ve bundan dolayı, düşük düzeyli yükselteçlerin (hi-fi FM alıcılasında yaygın olarak kullanılır) giriş katları için daha uygundur. FET, BJT lere göre daha yüksek ısı kararlılığı sağlayacak şekilde çalıştırılabilir. FET, BJT den daha küçüktür, ve bu nedenle IC lerde daha yaygın olarak kullanılır. 83

84 84

85 85

86 86

87 87

88 88

89 89

90 90

91 91

92 92

93 93

94 94

95 Genel olarak yüksek voltaj, yüksek akım ve düşük anahtarlama frekansı gibi değerler için IGBT, düşük voltaj, düşük akım ve yüksek anahtarlama frekansı gibi değerler için ise MOSFET tercih edilmelidir. 95

96 TRİSTÖR 96

97 TRİSTÖR 97

98 Doğrultma Devreleri 98

99 1. Yarimdalga dogrultmadevresi :Transformatörün sekonderininbir ucuna seri olarak baglananbir diyot ile yapilan, diyot yönüne göre bir alternansi kirpan devreye yarim dalga dogrultucu devresi denir. 99

100 100

101 101

102 Tam dalga dogrultma devresi: Iki diyotlu (orta uçlu) tam dalga dogrultma devresi : Transformatörün sekonderinin her iki ucuna seri ve ayni yönde baglanan birer diyot ile yapilan, diyot yönlerine göre sadece pozitif yada negatif alternanslari geçiren devreye orta uçlu tam dalga dogrultucu devresi denir. 102

103 103

104 104

105 105

106 Köprü tipi (iki diyotlu) tam dalga dogrultma devresi : Transformatörün sekonderine dört adet diyotun (veya köprü diyot) baglanmasiyla yapilan, çikisinda tek yönlü alternans elde edilen devreye köprü tipi tam dalga dogrultucu devresi denir. 106

107 107

108 108

109 Kondansatörlü Filtre Devresi Doğrultma devresinin çıkışına paralel bağlı olan kondansatör, çıkış sinyalini filtre ederek düzgünleştirir. Şekil 1.17'de görüldüğü gibi diyottan geçen pozitif alternans maksimum değere doğru yükselirken kondansatör şarj olur. Alternans sıfır (0) değerine doğru inerken ise, C, üzerindeki yükü (akımı) alıcıya (RY) verir. Dolayısıyla alıcıdan geçen doğru akımın biçimi daha düzgün olur. Osiloskopla yapılacak gözlemde bu durum görülebilir. Filtre olarak kullanılan kondansatörün kapasite değeri büyük olursa çıkıştan alınan DC daha düzgün olur. Doğrultma devrelerinde alıcının çektiği akım göz önüne alınarak µf arası kapasiteye sahip kondansatörler kullanılır. 109

110 Bobinli Filtre Devresi Bobinler "L" self endüktansına sahiptir. Bir bobinden akan akım, bir direnç üzerinden akan akıma göre 90 daha gecikmelidir. Bobinlerin bu özellikleri zıt elektro motor kuvvet (E.M.K.) üretmelerindendir. Bobinden akım geçerken bu akımı azaltıcı etki yapar, devrenin kesilmesi anında düşen akıma da büyültücü etki yapar. Şekil 1.18 de bobinli filtre devresi görülmektedir. 110

111 Pi Tipi Filtre Devresi Yukarıda yapılan açıklamalardan da anlaşılacağı gibi, doğrultucu çıkışına bağlanan paralel kondansatör, yük direnci uçları arasındaki DC gerilimdeki dalgalanmaları (ripple) azalmakta, çıkışa seri olarak bağlanan şok bobini ise yük direncinden akan akım dalgalanmalarını azaltmaktadır. Bu nedenle, Şekil 1.17 ve Şekil 1.18'e benzer şekilde kondansatör ve şok bobinlerinin sayısının arttırılması oranında, çıkıştan alınan DC gerilim ve akımdaki dalgalanmalar da azalır. Bunun nedeni, paralel bağlı kondansatörlerin kapasiteleri toplamasıdır. Kondansatör kapasitesi büyüdükçe deşarjı yavaş olur. 111

112 Entegre(IC) Gerilim Regülatörleri Regüleli güç kaynaklarında, entegre regülatör elemanları da yaygın olarak kullanılmaktadır. Yaygın olarak kullanılan gerilim regülatör entegreleri ve özellikleri aşağıdaki tabloda verilmiştir. 112

113 113

114 114

115 Ayarlanabilir Gerilim Regülatörleri LM 317 entegresi kullanımı son derece kolay bir ayarlı gerilim regülatörüdür. Şekil 2.12 de LM317 entegresi kullanılarak gerçekleştirilen devre, kısa devre korumalı olup çıkış akımı 1,5 Amper değerinde otomatik olarak sınırlanmaktadır. Çıkış gerilimi P potansiyometresi ile ayarlanır.c1 kondansatörü ön filtreleme yapar. Devredeki transformatörün gücü ve köprü diyodun akım değeri çıkıştan çekilecek akıma göre seçilir. 115

116 116

117 2675 serisi entegreler 117

118 2675 serisi entegreler 118

119 119

120 120