ELEKTRONİK DEVRE ELEMANLARI

1 ELEKTRONİK DEVRE ELEMANLARI

ELEKTRONİK DEVRE ELEMANLARI 2

3 KONDANSATÖRLER

KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Tanımlar Elektronların kutuplanarak elektriksel yükü elektrik alanın içerisinde depolayabilme özelliklerinden faydalanıldığı iki iletken levha arasına bir yalıtkan malzeme konularak yapılan temel elektrik ve elektronik devre elemanına kondansatör adı verilir. Kullanılan yalıtkan malzemeye di elektrik, kondansatörü oluşturan iletkene ise kondansatör plakaları adı verilir. Piyasada kapasite, kapasitör, sığaç gibi isimlerle anılan kondansatörler, 18. yüzyılda icat edilip geliştirilmeye başlanmış ve günümüzde teknolojinin ilerlemesinde büyük önemi olan elektrik-elektronik dallarının en vazgeçilmez unsurlarından biri olmuştur. Elektrik depolama, reaktif güç kontrolü, bilgi kaybı engelleme, AC-DC arasında dönüşüm yapmada kullanılırlar ve tüm entegre elektronik vazgeçilmez elemanıdırlar. Kondansatör Semboller 4

KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Tanımlar Kondansatörler elektrik yükü depo eden elemanlardır. Elektrik yükünü, yalıtkan malzemesinin içerisinde elektrik alanı olarak depolar. Kondansatör devrelerde C ile gösterilir, kondansatörlerin kapasite birimi Farad tır. Farad çok büyük bir kapasite birimi olduğundan μf, nf ve pf kullanılır. Kapasite C, bir kondansatörün yük depolayabilme yeteneği olarak tanımlanır ve birimi (Michael Faraday'ın anısına) Farad' olarak (F ile gösterilir) belirlenmiştir. Uluslararası MKS birim sisteminde 1Farad, uçları arasına 1Volt gerilim uygulandığında 1coulomb=6,275.10 28 tane elektron depolayabilen kondansatörün kapasitesine eşittir. Farad F 1 Mili Farad mf 10-3 = 0,001 F Mikro FaradμF 10-6 = 0,000001 F Nano FaradnF 10-9 = 0,000000001 F Piko Farad pf 10-12 = 0,000000000001 F Kondansatörler, doğru akımı geçirmeyip, AC akımı geçiren devre elemanlarıdır. Kondansatörün alternatif akımın geçişine karşı gösterdiği zorluğa Kapasitif Reaktans denir. X C ile gösterilir, birimi Ohm ( ) dur. X C = 1 2π.f.C ile hesaplanır. Doğru akımda kapasitif reaktans sonsuzdur. 5

KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Tanımlar Elektrik konusunun gelişmesi 18. Yüzyılda statik (durgun) elektriğin incelenmesiyle başlamıştır. Statik elektriğin bir ip boyunca iletilebilmesi, elektrik yükünün temasla paylaşılabilmesi ve depolanabilmesi özellikleri araştırmacı bilim adamları tarafından keşfedilmeye başlanmıştı. 1745 yılında Ewald Georg von Kleist (1700-1748 Alman Rahip-Bilimadamı) elektriği küçük metal bir şişede depolamayı başarmıştı. Kondansatörün asıl gelişmesi, Leiden'de elektrik üzerinde deneyler yapan Pieter van Musschenbroek (1700-1748 Alman Rahip-Bilimadamı)'in çalışmaları sonucu gerçekleşmişti. Musschenbroek bir rastlantı sonucu Kleist'in çalışmalarını doğrular nitelikte sonuçlara erişti. Musschenbroek içi ve dışı metalle kaplı cam bir şişe tasarladı. Şişenin bir kısmı suyla doldurulmuş ve ağzı hava - sıvı geçirmeyecek şekilde mantarla tıkanmıştı. Mantarın ortasından geçen iletken, bir ucu şişenin dışında bir ucu suyun içinde olacak şekilde yerleştirilmişti. İletkene statik elektrik üretici temas ettiğinde Leiden şişesi yük depolamakta, elektriği ileten başka bir malzeme temas ettiğinde boşalmaktaydı. Bu şişeler aynı zamanda ilk kondansatörlerdi. Bu nedenle, şu anda Farad olan kapasite birimi ilk zamanlarda jar (şişe) olarak kabul edilmişti. Bu birim bugün 1nF kapasiteye eşdeğerdir. 6

KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Tanımlar 7

KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Tanımlar Hollanda Leiden Boerhaave müzesindeki dört Leyden Şişesi Paralel plakalı kondansatörün basit bir örneği 8

KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Tanımlar 9

KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Tanımlar Çok yüksek gerilim üreten makinelerin yalıtım zorlukları ve verimsiz olmaları nedeniyle elektrostatik generatörler düşük güç değerlerine sahipti ve elektrik gücünün önemli miktarlarının ticari olarak üretilmesi için asla kullanılmadılar. Wimshurst makinesi ve Van de Graaff jeneratörü bu makinelerden günümüze ulaşanlarıdır. İki Leyden şişesi ile Wimshurst makinesi Van der graaff jeneratörü 10

KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Kondansatör Şarj ve Deşarjı Kondansatör bir DC kaynağa bağlandığında devreden geçici olarak azalan bir akım geçer. Akımın kesilmesinden sonra kondansatör plakaları arasında kaynağın gerilimine eşit bir gerilim oluşur. Bu durumda kondansatör şarj olmuştur denir. Kondansatörün DC Kaynağa Bağlanması (Şarj Eğrileri) Şarj olmuş bir kondansatörün uçları bir direnç ile kısa devre edildiğinde devreden deşarj akım geçer. Akım, şarj akımının tam tersi yönde ancak büyüklüğü eşittir. Kondansatörün Deşarj Eğrileri 11

KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Kondansatör Şarj ve Deşarjı 12

KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Kondansatör Kapasitesi ve Depo Edilen Enerji Kondansatörlerin elektrik yükü depolama kapasitesi plakaların alanı ve kullanılan di elektrik malzeme ile doğru, aralarındaki mesafe ile ters orantılı olarak değişir. Buna göre kondansatör kapasitesi; C = 8,854.10 12.ε r.s d Kondansatörde depo edilen enerji; C = Kondansatörün Kapasitesi (F) ε r = Di elektrik katsayısı S = Plakaların alanı (cm 2 ) d = Plakalar arası mesafe (cm) W = 1 2. C. U2 formülüyle bulunur. Kondansatörlerde çalışma gerilimi kondansatöre uygulanacak maksimum gerilim değerini ifade eder. Kondansatörlerde çalışma geriliminin üzerine çıkılırsa kondansatörün ömrü azalır, hatta kondansatör delinir. Kondansatörde depo edilen yük q = C. U şeklinde ifade edilir. 13

KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Kondansatör Çeşitleri Elekrolitik, seramik ve smd kondansatörler 3 fazlı kompanzasyon kondansatörleri, güç faktörü düzeltilmesi için kullanılır ve fiziksel olarak büyüktürler. 14

KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Kondansatör Çeşitleri 15

KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Kondansatör Çeşitleri 16

KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Kondansatör Çeşitleri (Kapasite Değerlerine Göre) Kondansatörler elektronik devrelerde değişik tiplerde yapılırlar. Kullanılan yalıtkan malzemenin cinsine, kapasite değerlerine göre ve kutup durumlarına göre sınıflandırılırlar. Kapasite değerlerine göre Sabit kondansatörler Ayarlı kondansatörler Sabit kondansatörler: Sabit kondansatörlerin üretim aşamasında belli olan kapasiteleri sonradan kullanıcı eliyle değiştirilemediğinden devreye ince ayar yapma imkânı yoktur. Kullanıcı önceden ihtiyacı olan çalışma değerlerini belirler, ardından ona göre uygun bir kondansatör temin eder. 17 Sabit kondansatör sembolleri

KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Kondansatör Çeşitleri (Kapasite Değerlerine Göre) Ayarlanabilir kondansatörler: Milinin elle ya da tornavida ile çevrilmesi ile kapasitesi sıfır ile maksimum değer arasında değişen kondansatörlerdir. İki çeşittedirler. Varyabıl kondansatörler: İç içe geçmiş levhalar şeklinde yapılan kapasitesi yüksek kondansatörlerdir. Trimer kondansatörler: Kapasitesi tornavida ile ara sıra değiştirilen kondansatörlerdir. Varaktör (Varikap Diyot): Diyot kullanılarak oluşturulmuş bir kondansatör çeşididir. Gerilim kontrollüdürler, uygulanan gerilim değeri büyüdükçe kapasite değerleri düşer. Yüksek frekansta çalışabilip telekomünikasyon alanında frekans kontrolünde kullanılırlar. Ayarlanabilir kondansatör sembolleri 18

KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Kondansatör Çeşitleri (Kapasite Değerlerine Göre) Ayarlanabilir kondansatör çeşitleri Üstteki üç tanesi varyabl, alttaki dört tanesi trimer kondansatör çeşitleridir. 19

KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Kondansatör Çeşitleri (Kutup Durumuna Göre) Kutup durumuna göre Kutupsuz kondansatörler Kutuplu kondansatörler Kutupsuz kondansatör Üretim aşamasında kutuplanmamış ve devreye bağlanma yönü önem taşımayan kondansatörlerdir. Seramik ve mika yalıtkanlı kondansatörlerin dahil olduğu bu grup, birkaç pikofarad'dan mikrofarad değerlerine kadar bir yelpazede değer alır. 20 Kutupsuz kondansatör sembolü

KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Kondansatör Çeşitleri (Kutup Durumuna Göre) Kutuplu kondansatör Bu kondansatörler üretilirken kutuplu olarak tasarlanır. Kondansatörün bir + ve bir - ucu vardır. Bu uçların devreye düzgün şekilde bağlanması gerekir. Aksi halde ciddi hasarlar oluşur çünkü ters bağlama halinde bu kondansatörler patlarlar. Kutuplu kondansatörler grubuna alüminyum elektronik ve tantalum kondansatörler girerler. Bu kondansatörlerin kapasiteleri birkaç pikofarad'dan başlar Farad ve üzerine kadar uzanan geniş bir yelpazede değer alır. 21 Kutuplu kondansatör sembolleri

KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Kondansatör Çeşitleri (Yalıtkan Cinsine Göre) Yalıtkan cinsine göre Kondansatörleri sınıflandırmanın en çok kullanılan yöntemi yalıtkan maddesine göre sınıflandırmadır. Malzemelerin bağıl yalıtkanlık katsayısı ve delinme gerilimleri yalıtkanlar arasındaki farklılıkları oluşturur ve bunlar kondansatörlerin özelliklerini belirleyip uygulama alanlarındaki çeşitliliği genişletir. Elektrolitik Kondansatörler Kağıtlı ve Film Kondansatörler Mika Kondansatörler Camlı Kondansatör Havalı kondansatör 22

KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Kondansatör Çeşitleri (Yalıtkan Cinsine Göre) Elektrolitik Kondansatörler: İnce iki alüminyum levha arasına dielektrik malzeme emdirilerek yapılmış yalıtkan bir şeridin birlikte sarılması ile elde edilmiş kondansatör çeşididir. Artı ve eksi uçları vardır. Yapılacak yanlış bir bağlantıda kondansatör kullanılamaz hale gelir. Üzerinde yazan gerilimin üzerine çıkıldığında kondansatör patlar. Avantajları; hacmi küçük, kapasitesi büyüktür ve maliyeti düşüktür. Dezavantajları; sızıntı akımları büyüktür ve ters bağlandıkları takdirde bozulurlar. Elektrolitik kondansatörler; 0,1-0,47 1-2,2-3,3-4,7 10 22 33 47 100 220 330 470 1000 2200 3300 4700 10000 22000μF lık kapasitelerde yapılırlar. Çalışma gerilimleri; 3-6,3 10 16 25 35 50 63 100 160 250 350 400 450 630 1000 V tur. 23

KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Kondansatör Çeşitleri (Yalıtkan Cinsine Göre) Seramik Kondansatörler: Küçük kapasitelerde imal edilmiş, kutupsuz kondansatörlerdir. Enerji kayıpları az olduğundan yüksek frekanslı devrelerde kullanılırlar. İletken malzeme olarak gümüş kullanılır. 24

KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Kondansatör Çeşitleri (Yalıtkan Cinsine Göre) Kağıtlı ve Film Kondansatörler: Di elektrik olarak parafin emdirilmiş 0,01mm kalınlığında kağıt ve plaka olarak 0,008mm kalınlığında kalay veya alüminyum yapraklar kullanılarak elde edilmiş kondansatörlere kağıt kondansatör adı verilir. Genellikle tek fazlı motorların çalıştırılmasında kullanılırlar. Kutupsuzdurlar. Binlerce volt dayanma gerilimleri vardır. Film kondansatörlerde kağıt kondansatörlerde kağıt yerine plastik bir madde kullanılır. Lastik madde olarak polistren, polyester, polipropilen, polikarbonat, polipropilin ve yüksek kalite için polisülfon kullanılabilir. 25 Polyester kondansatör Kağıt ve film kondansatör

KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Kondansatör Çeşitleri (Yalıtkan Cinsine Göre) Mika Kondansatörler: Di elektrik malzeme olarak mika kullanılan kondansatörlerdir. Tasarım olarak metal filmli kondansatöre benzeyen mikalı kondansatör, çoğunlukla yüksek gerilim için kullanılır. Kapasite değerleri 50pF ile 20nF arasındadır. Tolerans değerleri yüksektir ve yüksek frekansta çalışabilme özelliği vardır. Mika kondansatörler 26

KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Kondansatör Çeşitleri (Yalıtkan Cinsine Göre) Camlı Kondansatör: Yüksek gerilimde kullanılır ve pahalıdır. Pahalı olmasının sebebi yüksek kararlılıkta çalışması ve kapasite değerinin yüksek güvenilirliğe sahip olmasıdır. Geniş bir sıcaklık aralığında kararlı bir sıcaklık katsayısı vardır. 27 Camlı Kondansatör

KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Kondansatör Çeşitleri (Yalıtkan Cinsine Göre) Havalı kondansatör: Metal plakaları arasında hava boşluğu bırakılmasıyla oluşturulan bu kondansatörlerde, plakalar genelde Alüminyum ve gümüş kaplamalı olarak tasarlanır. Hava yalıtkanının dielektrik kaybı düşüktür. Hemen hemen tüm hava aralıklı kondansatörler ayarlanabilir olarak imal edilirler ve radyo frekansı ayarlamada kullanılırlar. Ayrıca yüksek kapasite değerleri sunarlar. 28 Havalı kondansatör

KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Kondansatör Çeşitleri (Yalıtkan Cinsine Göre) Belli başlı kondansatör çeşitlerinin aldıkları kapasite değerleri ve çalışma gerilimleri yelpazesi. 29

KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Kondansatör Çeşitleri (Yalıtkan Cinsine Göre) 30

KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Kondansatör Bağlantıları (Seri Bağlantı) Kondansatör Bağlantıları Seri Bağlantı Kondansatörlerin birbiri ardına eklenmesi ile elde edilen, devre akımının bütün devre elemanlarından geçtiği devreye denir. Kondansatörler seri bağlandıklarında kapasiteleri azalırken kapasitif reaktansları artar. I C1,XC1 C2,XC2 XN,XCN U1 U2 UN U Eşdeğer kapasite Eşdeğer kapasitif reaktans 1 = 1 + 1 + + 1 C C 1 C 2 C n X C = X C1 + X C2 +... + X Cn 31

KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Kondansatör Bağlantıları (Paralel Bağlantı) Paralel Bağlantı Kondansatörlerin karşılıklı uçlarının bağlanması ile oluşan devreye denir. Kondansatörler paralel bağlandıklarında toplam kapasite artarken ve kapasitif reaktans azalır. I U I1 I2 IN C1 XC1 U1 U2 UN C2 XC2 Eşdeğer kapasite Eşdeğer kapasitif reaktans C = C 1 + C 2 + + C n 1 = 1 + 1 + + 1 X C X C1 X C2 X Cn 32

KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Kondansatörların Okunması Kondansatör Okuma Kondansatörlerde temel olarak iki değişken, tüketici için seçme olanağı sunar ve kondansatörler arasındaki farkları oluşturur. Bunlar, kondansatörün çalışma - dayanma gerilim değeri ve depolayabileceği yük miktarıdır ve bunlar her kondansatörün üzerinde belirtilmiş olmak zorundadır. Kimi kondansatörlerin üzerinde çalışma değerleri doğrudan yazılı iken kiminde rakamlar ve renkler kullanılır. Direk değerleri yazılı olanlar kolay okunmasına karşın, rakam ve renk kodlu olanların okunması belli standartlara bağlıdır. Kondansatörün değeri üzerinde rakamla yazılır. (100μF/25 V, 47μF/35 V,10n, 333, 102 gibi) Kondansatör değeri üzerindeki renk kodları ile belirtilir. Üstteki iki kondansatörün çalışma değerleri Mavi: 400 Volt - 2.2 mikrofarad = 2.2 µf Sarı: 222J = 2200 pikofarad± %5 = 2.09 nf < C < 2.31 nf 33

KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Kondansatörların Okunması Kondansatörün değeri kondansatörün üzerine doğrudan μf, nf, pf olarak veya kısaltılmış terimler yazılmıştır. Ayrıca seramik ve mikalı kondansatörlerde 103, 303, 333, 8n2, 15p, 12p vb. gibi rakamlarla kondansatörün değeri belirtilir. Üç rakamlı olanlarda ilk iki rakam sayı üçüncü rakam ise çarpandır. Çıkan değer ise pikofarat tır. Ayrıca seramik ve mikalı kondansatörlerin bazılarında çalışma gerilimleri de belirtilmektedir. 100n 63V gibi. Devrelerde kullanılan kondansatörlerin çalışma gerilimleri göz ardı edilmemelidir. Mikalı ve Seramik Kondansatörlerde Değer Okuma 103 = 10.10 3 = 10000 pf = 10 nf 303 = 30. 10 3 = 30000 pf = 30 nf 104 = 10. 10 4 = 100000 pf = 100 nf 262 = 26. 10 2 = 2600 pf = 2,6 nf 34

KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Kondansatörların Okunması Kondansatörlerin okunmasında n veya p nin araya girmesi virgül olduğu anlamına gelir. 8n6 = 8,6 nf 5p6 = 5,6 pf Hiçbir harf (n veya p) yazılı değilse değeri piko farattır. 5 = 5 pf 12 = 12 pf 6,7 = 6,7 pf Bazı kondansatörler ise.01,.1 gibi ifade edilmişlerdir. Burada noktadan önce sıfır var demektir. Bu şekilde belirtilmiş olan kondansatörlerin değeri mikro faradtır..47 = 0,47 μf = 470 nf.1 = 0,1 μf = 100 nf 0,22 = 0,22 μf = 220 nf 35

KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Kondansatörların Okunması Seramik ve polyester kondansatörler eskiden renk kodlarına göre yapılırlar ve okunurlardı. Okunuşları dirençlerde olduğu gibidir. Bazı elektrolitik kondansatörlerde kapasite ve çalışma gerilim değerleri aşağıda olduğu gibi yazılır. 470/16=470μF/16V demektir. Elektrolitik kondansatörler eksi uç üzerinde belirtilmiştir. Çizgili uç eksi ucu, diğer uç ise artı ucu belirtir. Ayrıca uçları kesilmemiş kondansatörlerde uzun uç artı, kısa uç ise eksi uçtur. 36

KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Kondansatörların Okunması Renk Kodları Rakam kodlarından başka, bazı kondansatör çeşitlerinde de renk kodları kullanılır. Özellikle seramik, tantalum ve polyester kondansatörlerde renk kodları yaygındır. Renk kodları standardı Seramik Tantalum Polyester Renk Değer Çarpan T V T V T V Siyah 0 10 0 2 pf - % 10 10 V % 20 - Kahve 1 10 1 % 1 - % 1 - - 100 V Kırmızı 2 10 2 % 2 - % 2 - - 250 V Turuncu 3 10 3 - - - - - - Sarı 4 10 4 - - - 6.3 V - 400 V Yeşil 5 10 5 % 5 - % 5 16 V % 5 - Mavi 6 10 6 - - - 20 V - - Mor 7 10 7 - - - - - - Gri 8 0.01 - - - 25 V - - Beyaz 9 0.1 % 10 - % 10 3 V % 10-37

KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Kondansatör Sağlamlık Kontrolü Kondansatör Arızaları Kondansatörler kolay bozulmayan ve devrede sağlıklı olarak çalışabilen elemanlardır. Uygun çalışma ve sıcaklıkta ömürleri oldukça uzundur. Buna rağmen meydana gelen arızalar şunlardır. Kısa Devre Yüksek sıcaklıklarda çalışan kondansatörlerin uzun süreli şarj ve deşarj olması sonucunda di elektrik malzeme özelliğini kaybedebilir ve bu durumda kısa devre meydana gelebilir. Kağıt ve elektrolitik kondansatörlerde böyle durumla daha çok karşılaşılır. Kondansatörün kontrolü sırasında ibre sıfır Ω değerine doğru saparak orada kalır. Ancak büyük kapasiteli kondansatörlerin ohmmetre bataryası ile şarjı uzun süreceğinden dikkatli ölçme yapılmalıdır. 38

KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Kondansatör Sağlamlık Kontrolü Sızıntı Kondansatör di elektriğinin özelliğini kaybetmesi sonucu yalıtım direncinin azalarak sızıntı şeklinde devamlı akım geçirmesi durumudur. Bu tip arızalı kondansatörlerin dirençleri okunması gerekenden oldukça küçüktür. Açık Devre Daha çok elektrolitik kondansatörlerde meydana gelen arızalardır. Elektrolitiğin sıcaklık sebebiyle zamanla kuruması veya elektrolit temas direncinin artması neticesinde açık devre meydana gelebilir. Böyle bir kondansatör ölçülürken şarj olayı meydana gelmez ve ibre devamlı olarak sonsuz direnç değeri gösterir. Ancak küçük kapasiteli kondansatörlerin (100pF ve daha küçük) şarj akımı oldukça küçük ve kısa süreli olduğundan test edilmeleri sırasında ohmmetrenin kontrol momenti sebebiyle ibre sapmayabilir. Bu nedenle küçük kapasiteli kondansatörlerin testinde dikkatli ölçme yapılmalı ve hemen arızalı olduğu düşünülmemelidir. 39

KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Kondansatör Sağlamlık Kontrolü Kapasite değeri ölçülmek istenen veya arıza sebebiyle gerçek kapasite değerinde olup olmadığı bilinmeyen kondansatör kapasiteleri LCR metreler (Endüktans, kapasitans ve direnç ölçer) ile tam olarak ölçülebilir. Kondansatörün Sağlamlık Kontrolü Kondansatör ölçümünde LCR metrelerden yararlanılır. LCR metre kondansatör kapasitesine uygun C konumuna alınır ve kondansatör LCR metre uçlarına bağlanır. LCR metre kondansatör üzerindeki yazılı değeri gösteriyorsa kondansatör sağlamdır aksi taktirde arızalıdır. 40

KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Kondansatör Sağlamlık Kontrolü LCR metrenin bulunmadığı durumlarda kondansatörün sağlamlık kontrolü kabaca analog ohmmetre ile şu şekilde yapılır. Elektrolitik kondansatör uçları analog ohmmetre uçlarına bağlandığında ohmmetre hızlıca sağa doğru sapıp geri eski haline yavaş yavaş geliyorsa kondansatör sağlamdır. İbre sağa saptıktan sonra geri eski haline gelmiyorsa kondansatör kısa devre, ibre hiç sapmıyorsa kondansatör açık devredir. Küçük kapasiteli (0,47μF ve daha aşağısı) kondansatörler ohmmetre ile ölçüldüğünde hiçbir kademede ibrenin sapmaması gerekir. 41

42 BOBİNLER

BOBİNLER VE BOBİN ÖLÇÜMÜ Tanımlar Bobin, bir yalıtkan makara (mandren veya karkas) üzerine belirli sayıdaki sarılmış tel grubudur. Kullanım yerine göre, makara içerisi boş kalırsa "havalı bobin", demir bir göbek (nüve) geçirilirse "nüveli bobin" adını alır. Bobinin her bir sarımına "spir" denir. Bobinin sembolü Bir iletkenden akım geçirildiğinde, iletken etrafında bir manyetik alan oluşur. Bu alan kâğıt üzerinde daireler şeklindeki kuvvet çizgileri ile sembolize edilir. Bir bobinden AC akım geçirildiğinde, bobin sargılarını çevreleyen bir manyetik alan meydana gelir. Akım büyüyüp küçülüşüne ve yön değiştirmesine bağlı olarak bobinden geçen kuvvet çizgileri çoğalıp azalır ve yön değiştirir. DC gerilim uygulanırsa, Bobin DC akıma ilk anda direnç gösterir. Bu nedenle bobine DC akım uygulandığında bobin ilk anda yalıtkan daha sonra iletkendir. Bobine AC akım uygulandığında ise akımın yönü devamlı değiştiği için bir direnç gösterir. 43

BOBİNLER VE BOBİN ÖLÇÜMÜ Tanımlar İndüktans; Elektromanyetizma ve elektronikte bir bobinin manyetik alan içerisinde enerji depolama kapasitesidir. Bobin, bir devrede akımın değişimiyle orantılı olarak karşı gerilim üretirler. Bu özelliğe, öz indüksiyon denir. Bir devredeki öz indüksiyon L ile gösterilir, SI birimi Henry dir. L = μ 0.N 2.A (Henry) l Bobinin indüktansı çeşitli faktörlere göre azalmakta ya da artmaktadır. Sarım sayısı Nüvenin cinsi Sarımlar arası aralık Tel kesiti Bobinin biçimi Sargı katı sayısı Bobinin çapı Sargı tipi Uygulanan AC gerilimin frekansıdır. 44

BOBİNLER VE BOBİN ÖLÇÜMÜ Tanımlar Zıt Elektro Motor Kuvveti (EMK) Bobin içerisindeki kuvvet çizgilerinin değişimi, bobinde zıt elektromotor kuvvet (zıt EMK) adı verilen bir gerilim endükler. Gerilimin yönü, kaynak gerilimine ters yöndedir. Dolayısıyla da zıt EMK, bobinden, kaynak geriliminin oluşturduğu akıma ters yönde bir akım akıtmaya çalışır. Bu nedenledir ki, kaynak geriliminin oluşturduğu "I" devre akımı, ancak T/4 periyot zamanı kadar geç akmaya başlar. Endüktif Reaktans (XL) Bobinin, içinden geçen AC akıma karşı gösterdiği dirence Endüktif reaktans' denir. Endüktif reaktans XL ile gösterilir. Birimi "Ohm" dur. X L = ω. L 'dir. ω = 2. π. f olup yerine konulursa, X L = 2. π. f. L ohm olur. ω: Açısal hız (Omega) f: Uygulanan AC gerilimin frekansı, Herzt (Hz) L: Bobinin endüktansı, Henry (H) L nin birimi Henry (H) 'dir. 45 1mH = 10-3 H 1H = 10 3 mh 1µH = 10-6 H 1H = 10 6 µh 'dir.

BOBİNLER VE BOBİN ÖLÇÜMÜ Bobin Çeşitleri 46

BOBİNLER VE BOBİN ÖLÇÜMÜ Bobinlerin Okunması Bobinlerin Okunması Üzerinde yazı olan bobinlerde değer "mikrohenry" dir. İlk iki rakam sayı üçüncü değer çarpandır. Eğer sayılar arasındaki R virgülü ifade eder. 101 = 10.10 1 μh = 100μH = 0,1mH 4R7 = 4,7μH Bazen yazının sonuna F, G, J, K, veya M harfleri kullanılarak bobinin toleransı yazılabilir. F = %1 G = %2 J = %5 K = %10 M = %20 47

BOBİNLER VE BOBİN ÖLÇÜMÜ Bobinlerin Okunması Renk kodu olanlarda dirençlerde olduğu gibi her rengin bir değeri vardır. Okunan değerler mikrohenry birimindedir. Bant 1 2 3 4 Renkler 1.Bant 2.Bant Çarpan Tolerances % Altın (Gold) x 0.1 +/-5% Gümüş(Silver) x 0.01 +/-10% Siyah(Black) 0 0 x1 +/-20% K.rengi(Brown) 1 1 x10 (0) Kırmızı(Red) 2 2 x100 (00) Turuncu(Orange) 3 3 x1000 (000) Sarı(Yellow) 4 4 x10000 (0,000) Yeşil(Green) 5 5 Mavi(Blue) 6 6 Mor(Violet) 7 7 Gri(Grey) 8 8 Beyaz(White) 9 9 48

BOBİNLER VE BOBİN ÖLÇÜMÜ Bobinlerin Bağlantıları (Seri Bağlantı) Bobin Bağlantıları Seri Bağlantı Bobinlerin birbiri ardına eklenmesi ile elde edilen, devre akımının bütün devre elemanlarından geçtiği devreye denir. Bobinler seri bağlandıklarında endüktans ve endüktif reaktansları artar. I L1,XL1 U1 L2,XL2 U2 LN,XLN UN U Eşdeğer endüktans Eşdeğer endüktif reaktans L = L 1 + L 2 +... +L n X L = X L1 + X L2 +... + X Ln 49

BOBİNLER VE BOBİN ÖLÇÜMÜ Bobinlerin Bağlantıları (Paralel Bağlantı) Paralel Bağlantı Bobinlerin karşılıklı uçlarının bağlanması ile oluşan devreye denir. Bobinler paralel bağlandıklarında toplam endüktans ve endüktif reaktans azalır. I U I1 L1 XL1 U1 I2 L2 XL2 U2 IN UN Eşdeğer endüktans Eşdeğer endüktif reaktans 1 = 1 + 1 + + 1 L L 1 L 2 L n 1 = 1 + 1 + + 1 X L X L1 X L2 X Ln 50

DİRENÇ, BOBİN VE KONDANSATÖR BAĞLANTILARI Karşılaştırılması 51

52 DİYOTLAR

DİYOT Tanımlar Diyot, yalnızca bir yönde akım geçiren devre elemanıdır. Bir yöndeki dirençleri ihmal edilebilecek kadar küçük, öbür yöndeki dirençleri ise çok büyük olan elemanlardır. Bu özelliğinden dolayı en çok kullanım alanlarından biri doğrultmadır. Alternatif gerilimin doğrultulup doğru akıma dönüştürülmesinde kullanılırlar. Diyotun P tipi tabakasına anot N tipi tabakasına katot denir. Katot tarafı bir çizgi ile işaretlenmiştir. Direncin küçük olduğu yöne doğru yön veya iletim yönü, büyük olduğu yöne ters yön veya tıkama yönü denir. Diyot sembolü akım geçiş yönünü gösteren bir ok şeklindedir. Diyotun uçları pozitif (+) ve negatif (-) işaretleri ile de belirlenir. + uca anot, - uca katot denir. Diyotun anoduna, gerilim kaynağının pozitif (+) kutbu, katoduna kaynağın negatif (-) kutbu gelecek şekilde gerilim uygulandığında diyot iletime geçer. Diyotların yapı malzemeleri Germanyum veya Silisyumdur. Silisyum diyotlar doğru yönde bağlandığı takdirde 0,6V civarında iletime geçerler geriye kalan gerilimi doğrudan üzerinden geçirir. Germanyum diyot lar ise 0,3V civarında iletime geçer. AC gerilimi DC gerilime çevirmek için silisyum diyot kullanılır. 53

DİYOT Diyotun Çalışması Yarı iletkenler P ve N tabakası olarak iki ayrı eklemden oluşur. N tipinde atomların son elektronlarında 1 fazla elektron vardır. Elektron verme eğilimindedir. Elektronlarda negatif yük olduğu için N tabakası denir. P tipinde de Atomların son elektron sayılarında eksiklik vardır. Yani pozitif kabul ettiğimiz oyuklar vardır. Polarlamasız diyot yapısı Doğru polarmalı diyot Bir diyot N ve P tabakalarının birleşiminden oluşur. Bilindiği gibi elektrik elektronların hareketidir. Yarı iletkende elektron hareketi olabilmesi için uygun ortam olması gereklidir. Yani doğru yönde gerilim verilmesi gereklidir. 54

DİYOT Diyotun Çalışması Eğer doğru yönde elektrik verilirse yani P tabakasına pozitif N tabakasına negatif. Zıt kutuplar bir birini çeker aynı kutuplar bir birini iter. N tabakasındaki elektronlar negatif kutup tarafından itilir ve pozitif kutup tarafından çekilir. Eklemin arasındaki direnç bölgesi azalır ve elektronlar pozitif kabul ettiğimiz oyuklara atlamaya başlar ve elektrik hareketi başlar. Eğer ters gerilim verilirse, N tabakasındaki elektronlar pozitif yük tarafından çekilir. Eklemin arasındaki direnç bölgesi büyür ve hiç bir elektron hareketi olmaz. Ters polarmalı diyot 55

DİYOT Diyotun Çalışması 56

DİYOT Diyotun Çalışması 57

DİYOT Diyot Çeşitleri 58

DİYOT Diyot Çeşitleri LED (Işık Yayan Diyot) LED (Işık Yayan) Işık yayan diyotlar, doğru yönde gerilim uygulandığı zaman ışıyan, diğer bir deyimle elektriksel enerjiyi ışık enerjisi haline dönüştüren özel katkı maddeli PN diyotlardır. Bu diyotlara, aşağıda yazılmış olduğu gibi, İngilizce adındaki kelimelerin ilk harfleri bir araya getirilerek LED (Light Emitting Diode; Işık yayan diyot) veya SSL (Solid State Lamps; Katı hal lambası) denir. LED diyot sembolü 59

DİYOT Diyot Çeşitleri LED (Işık Yayan Diyot) 60

DİYOT Diyot Çeşitleri LED (Işık Yayan Diyot) Özellikleri Çalışma gerilimi 1,5-2,5V arasındadır. (Kataloğunda belirtilmiştir.) Çalışma akımı 10-20mA arasındadır. (Kataloğunda belirtilmiştir.) Uzun ömürlüdür. (ortalama 100.000-200.000 saat) Darbeye ve titreşime karşı dayanıklıdır. Kullanılacağı yere göre çubuk şeklinde veya dairesel yapılabilir. Çalışma zamanı çok kısadır. (nanosaniye) Diğer diyotlara göre doğru yöndeki direnci çok daha küçüktür. Işık yayan diyotların gövdeleri tamamen plastikten yapıldığı gibi, ışık çıkan kısmı optik mercek, diğer kısımları metal olarak da yapılır. 61

DİYOT Diyot Çeşitleri LED (Işık Yayan Diyot) Organic light emitting diode (OLED) 62

DİYOT Diyot Çeşitleri LED (Işık Yayan Diyot) Bir LED 'in üretimi sırasında kullanılan değişik katkı maddesine göre verdiği ışığın rengi değişmektedir. Katkı maddesinin cinsine göre şu ışıklar oluşur: GaAs (Galliyum Arsenid): Kırmızı ötesi (görülmeyen ışık) GaAsP (Galliyum Arsenid Fosfat): Kırmızıdan - yeşile kadar (görülür) GaP (Galliyum Fosfat): Kırmızı (görülür) GaP (Nitrojenli): Yeşil ve sarı (görülür) Diyot kristali, iki parçalı yapıldığında uygulanacak gerilimin büyüklüğüne göre kırmızı, yeşil veya sarı renklerden birini vermektedir. 63

DİYOT Diyot Çeşitleri LED (Işık Yayan Diyot) Işık yayan diyot ısındıkça, ışık yayma özelliği azalmaktadır. Bu hal etkinlik eğrisi olarak gösterilmiştir. Bazı hallerde fazla ısınmayı önlemek için bir soğutucu üzerine monte edilir. Ayrıca LED in aşırı ısınmasına yol açmamak için kataloğunda belirtilen akımı aşmamak gerekir. Bunun için gösterilmiş olduğu gibi devresine seri olarak bir R direnci konur. Bu direncin büyüklüğü LED in dayanma gerilimi ile besleme kaynağı gerilimine göre hesaplanır. LED Diyot Ön Direnç Değerinin Bulunması Ön direnç değeri = Uygulama gerilimi LED çalışma gerilimi Çalışma akımı Örnek: 9V luk bir pil ile kırmızı LED için gerekli olan ön direncin değerini hesaplayınız. Çalışma gerilimini 2V ve akımı 20mA alınız. 9 2 Ön direnç değeri = 0, 02 = 350Ω LED in uzun bacağı daima anottur. Devreden sökülmüş LED in içindeki büyük boyutlu olanına katot ucu bağlıdır. LED in içi gözükmüyorsa kılıfın kenarındaki düz tarafın olduğu bacak katot 64 ucudur.

DİYOT Diyot Çeşitleri LED Çalışma Gerilimleri 65

DİYOT Diyot Çeşitleri LED Çalışma Gerilimleri Renk Infrared (Kızıl ötesi) Wavelength (Dalga Genliği) Voltage (Gerilim) (V) (nm) λ > 760 ΔV < 1.9 Red (Kırmızı) 610 < λ < 760 1.63 < ΔV < 2.03 Orange (Turuncu) 590 < λ < 610 2.03 < ΔV < 2.10 Yellow (Sarı) 570 < λ < 590 2.10 < ΔV < 2.18 Green (Yeşil) 500 < λ < 570 1.9< ΔV < 4.0 Semiconductor Material (Yarı iietken Malzeme) Gallium arsenide (GaAs) Aluminium gallium arsenide (AlGaAs) Aluminium gallium arsenide (AlGaAs) Gallium arsenide phosphide (GaAsP) Aluminium gallium indium phosphide (AlGaInP) Gallium(III) phosphide (GaP) Gallium arsenide phosphide (GaAsP) Aluminium gallium indium phosphide (AlGaInP) Gallium(III) phosphide (GaP) Gallium arsenide phosphide (GaAsP) Aluminium gallium indium phosphide (AlGaInP) Gallium(III) phosphide (GaP) Indium gallium nitride (InGaN) / Gallium(III) nitride (GaN) Gallium(III) phosphide (GaP) Aluminium gallium indium phosphide (AlGaInP) Aluminium gallium phosphide (AlGaP) 66

DİYOT Diyot Çeşitleri LED Çalışma Gerilimleri Blue (Mavi) 450 < λ < 500 2.48 < ΔV < 3.7 Zinc selenide (ZnSe) Indium gallium nitride (InGaN) Silicon carbide (SiC) as substrate Silicon (Si) as substrate (under development) Violet (Menekşe) 400 < λ < 450 2.76 < ΔV < 4.0 Indium gallium nitride (InGaN) Purple (Mor) multiple types 2.48 < ΔV < 3.7 Dual blue/red LEDs, blue with red phosphor, or white with purple plastic diamond (235 nm) Boron nitride (215 nm) Ultraviolet λ < 400 3.1 < ΔV < 4.4 Aluminium nitride (AlN) (210 nm) (Ultraviyole) Aluminium gallium nitride (AlGaN) Aluminium gallium indium nitride (AlGaInN) (down to 210 nm) White (Beyaz) Broad spectrum ΔV = 3.5 Blue/UV diode with yellow phosphor 67

DİYOT Diyot Çeşitleri Zener Diyot Zener Diyotlar Doğru yönde polarmalandığında normal bir diyot gibi çalışan; ters yönde polarmalandığı zaman ise kırılma(zener) gerilimine kadar iletime geçmeyen, kırılma geriliminden sonra çığ etkisi şeklinde akım geçiren diyotlardır. Zener belirli bir gerilimden sonra iletime geçer. Uygulamada, gerilimin sabitlenmesi, sinyal kırpma, elektronik eleman koruma v.b. İçin kullanılıırlar. Piyasada değişik gerilim değerlerine sahip zener diyotlar bulunmaktadır. Zener diyotu yüksek akıma karşı korumak için direnç ile seri bağlamak gerekir. Ters gerilim kalkınca, zener diyot da normal haline döner. Devrelerde, ters yönde çalışacak şekilde kullanılır. Bir zener diyot zener gerilimi ile anılır. Silikon yapılıdır. 68 Zener diyot sembolü

DİYOT Diyot Çeşitleri Zener Diyot Zener Diyodunun Özellikleri: Doğru polarmalı halde normal bir diyot gibi çalışır. Ters polarmalı halde, belirli bir gerilimden sonra iletime geçer. Bu gerilime zener dizi gerilimi veya daha kısa olarak zener gerilimi denir. Ters gerilim kalkınca, zener diyotta normal haline döner. Devrelerde, ters yönde çalışacak şekilde kullanılır. Bir zener diyot zener gerilimi ile anılır. Örn: "30V'luk zener" denildiğinde, 30V 'luk ters gerilimde çalışmaya başlayan zener diyot demektir. 69

DİYOT Diyot Çeşitleri Zener Diyot Diyot ların değerleri doğrudan üzerlerine yazılır. Zener diyot larda sabit voltaj değeri yazılırken diğer diyot larda diyot un modeli yazılır. Mesela bir zener diod üzerinde 2v7 yazıyorsa bu 2.7V bir zener diyot anlamına gelir. Diğer diyot larda ise 1N4001, 1N4148 gibi diyot un modeli yazılır. Genellikle katot ucuna yakın tarafa bir çizgi konularak anot katot uçlarının kolay bulunması sağlanır. 70

DİYOT Diyotun Sağlamlık Kontrolü Diyotun sağlamlık kontrolü Diyotlar, elektrik akımına karşı bir yönde küçük direnç gösterirken diğer yönde büyük direnç gösterirler. Analog bir avometre ile diyot kontrolünde ölçü aleti X1 kademesine alınıp iki yönde de diyot uçlarına temas ettirilir. Bu ölçümlerde ölçü aleti bir yönde sapıyor diğer yönde sapmıyorsa diyot sağlam demektir. Ohmmetrede küçük direnç okunduğu sırada ohmmetrenin siyah renkli probu (- ucu) diyotun anotunu, kırmızı renkli probu (+ ucu) diyotun katodunu gösterir. Çünkü analog ölçü aletlerinde aletin + ucu (kırmızı prob) içindeki bataryanın ucu ve aletin ucu (siyah prob) içindeki bataryanın + ucudur. Dijital ölçü aletlerinde ise ölçü aletinin kademe anahtarı buzzerli diyot ölçme kısmına getirilir. Bir yönde alet 500 600 arasında bir değer gösterir diğer yönde değer göstermez ise diyot sağlamdır. Eğer alet 500 den küçük bir değer gösterip ses ile sürekli uyarıyorsa diyot kısa devre olmuş demektir. Dijital ölçü aletlerinde prob uçları pil ile aynı polariteli olduğundan değer gösterdiği andaki uçlar anot (kırmızı prob) ve katot (siyah prob) uçlarıdır. 71

DİYOT Diyotun Sağlamlık Kontrolü Ters polarmada (katot + uca, anot uca bağlı) iken ekranda yüksek direnç değeri; doğru polarmada (anot + uca, katot uca bağlı) iken ekranda düşük direnç değeri görülmelidir. 72

KAYNAKLAR 1. NACAR, A. Mahmut; Elektrik-Elektronik Ölçmeleri ve İş Güvenliği 2. ANASIZ, Kadir; Elektrik Ölçü Aletleri ve Elektriksel Ölçmeler; MEB Yayınları 3. MEGEP; Fiziksel Büyüklüklerin Ölçülmesi; Ankara 2011 4. MEGEP; Elektriksel Büyüklüklerin Ölçülmesi; Ankara 2011 5. www.transcat.com New International Safety Standards for Digital Multimeters 6. www.wikipedia.org 7. http://320volt.com/ 73