DİYOT DİRENCİ VE DİYOT AKIM DENKLEMLERİ

Diyot direnci nedir ? Diyot direnci nasıl ve nerede etki eder ? Diyot akım denklemleri nedir ? Diyot akım denklemleri nasıl kullanılır ? Bugün Diyot Direnci ve Diyot Akım Denklemleri Nedir adlı yazıyı sizlerle paylaşıyoruz.

Diyotlar ile ilgili yazı dizisine devam ediyoruz.

Başlayalım.

DİYOT DİRENCİ & AKIM DENKLEMLERİ

Direnç, cihaz üzerinde akım akışına karşı gösterilen etkidir denilebilir.Bu nedenle, diyot direnci, diyot tarafından akım akımı boyunca gösterilen etkili bir etki olarak tanımlanabilir.İdeal olarak, bir diyotun, ters yönde yönlendirildiğinde, ileriye doğru(forward biased) ve sonsuz direnç olduğunda sıfır direnç sunması beklenir.

Bununla birlikte, hiçbir cihaz ideal olmayabilir.Bu nedenle, pratik olarak, her diyotun ileriye doğru eğilme durumunda küçük bir direnç ve ters taraflı olduğunda büyük bir direnç gösterdiği görülmektedir.Verilen bir diyot, ileri ve geri dirençleri ile ilgili olarak karakterize edilebilir.

İleri Direnç

Forward Biasing durumundan sonra bile, diyot minimum bir eşik voltaj seviyesine ulaşana kadar hareket etmez.Uygulanan voltaj bu eşik seviyesini aştığında, diyot çalışmaya başlar.

Diyotun bu direnç altında, ileri direncini gösterdiği durumu direnç olarak ifade edebiliriz.Yani, ileri direnç, diyotun forward biased durumunda çalıştığı zaman diyot tarafından gösterilen dirençten başka bir şey değildir.

İleri direnç(forward resistance), cihazdan akan akımın sırasıyla DC (Doğru Akım) veya AC (Alternatif Akım) olup olmamasına bağlı olarak statik veya dinamik olmak üzere iki tipte sınıflandırılır.

Statik veya DC Direnci

Bir DC gerilimi uygularken, diyotun DC akımına verdiği direnç olarak ifade edilebilir.Matematiksel olarak statik direnç, diyot terminalleri boyunca uygulanan DC voltajının, içinden akan DC’ye oranı olarak ifade edilir (Resim üzerinde siyah noktalı çizgi ile gösterilmiştir);

Formül = Rdc = Vdc/Idc

Dinamik veya AC Direnci

Aktif devre elemanı olarak bir AC voltaj kaynağına sahip olan bir devreye bağlandığında, diyot tarafından AC akımına verilen direnç budur.Matematiksel olarak dinamik direnç, diyot boyunca uygulanan voltajdaki değişimin, içinden akan akımdaki değişime oranı olarak verilir. Bu, resim üzerinde eğim belirten kırmızı katı çizgilerle gösterilir ve şöyle ifade edilir:

Formül = Ʈ = Vac/Iac

Ters (Reverse) direnci

Diyotu reverse biased durumunda bağladığımız zaman, ters kaçak akım olarak adlandırılan içinden akan küçük bir akım olacaktır.Bunun arkasındaki sebep ise, diyotun ters modunda çalıştığı durumlarda, tamamen serbest taşıyıcılar olmayacağı gerçeğine dayanabiliriz.

Yani, bu durumda bile, cihaz aracılığıyla azınlık taşıyıcıların akışını gözlemleyebiliriz.

Bu akım nedeniyle, diyot, resim üzerindeki mor noktalı çizgi ile gösterilen ters direnç karakteristiğini sergiler. Aynı matematiksel ifade, ileri direncinkine benzerdir ve ;

Formül = RƮ = Vr/Ir

Burada, Vr ve Ir sırasıyla ters voltaj ve ters akımdır.

Diyot Akım Denklemleri :

Diyot akım denklemi, diyot boyunca akan akımın, bunun karşısında uygulanan voltajın bir fonksiyonu olarak ilişkisini ifade eder.Matematiksel olarak şu şekilde verilir;

Formül = I = I0 x (e ^(qv/ ηKT) -1)

Burada ;

I , Diyot üzerinden akan akımı ifade eder.

I0 , koyu doygunluk akımıdır.

q ise elektronun yüküdür,

V, diyot boyunca uygulanan voltajdır.

η (üstel) olarak kullanılan idealite faktörüdür.

K = 1.38 x 10 ^(-23) JK^-1  Boltzmann sabiti

T, Kelvin’deki mutlak sıcaklıktır.

Bu denklem üzerinde iki parametrenin ayrıntılı olarak tartışılması gerekmektedir.Bunlar ;

I0,  Koyu Doygunluk Akımı

Koyu doygunluk akımı, ışığın yokluğunda (bu nedenle ‘karanlık’) diyot boyunca akan kaçak akım yoğunluğunu gösterir.Bu parametre, incelenmekte olan diyotun karakteristiğidir ve içinde meydana gelen rekombinasyon miktarını gösterir.

Yani, I0, rekombinasyon oranının daha yüksek olduğu bir diyot için daha büyük olacak ve tam tersi olacaktır.Ayrıca, değerinin, mutlak sıcaklığa doğrudan orantılı olduğu ve malzeme kalitesi ile ters orantılı olduğu da görülmektedir.

η (üstel) İdealite Faktörü

İdeallik faktörü, düşünülen diyotun ideal diyotla ilgili olarak hareket ettiği yakınlığı gösterir.Yani, eğer söz konusu diyot tam olarak ideal bir diyotunki gibi davranırsa, o zaman η =1 olacaktır.Değeri, ideal diyot ve diyotun davranışları arasındaki fark arttıkça 1’den artar: ve daha büyük sapma, daha büyüktür η değeri anlamına gelecektir.

η değeri tipik olarak germanyum diyotlar için 1 ve silikon diyotlar için 2 olarak kabul edilir.Bununla birlikte, verilen diyot için kesin değeri, elektron kayması, difüzyon, tükenme bölgesinde meydana gelen taşıyıcı rekombinasyonu, doping seviyesi, üretim tekniği ve malzemelerinin saflığı gibi çeşitli faktörlere bağlıdır.

Ayrıca, değerinin, akım ve voltaj seviyelerinin değerine göre de değiştiği görülmektedir.Bununla birlikte, çoğu durumda, değerinin 1 ila 2 aralığında olduğu bulunmuştur.

İleri yönlü (Forward Biased) koşulda, diyot boyunca büyük miktarda akım akışı olacaktır.Böylece diyot akım denklemi ilk denklem gibi olacaktır.

Formül =  I = I0 x (e ^(qV/ ηKT))

Öte yandan, eğer diyot ters yönlü ise, ilk denklemdeki üstel terim ihmal edilebilir hale gelir.Böylece elimizde ;

Formül = I = ( – I0 ) olacaktır.

Şimdi diyot akım denkleminin, oda sıcaklığında çalışmakta olan diyotu kullandığımız zaman durumunu inceleyelim.Bu durumda, T = 300 K olacaktır.

Formül = q / KT = (1.6×10^-19 / 1.38×10^-23 x 300) = 0.003862 x 10 ^5 = 38.65 CJ^-1  ya da 38.65 V^-1 olacaktır.

Karşılıklı olarak, her biri termal voltaj olarak adlandırılır ve  25.87 mV alır.Böylece oda sıcaklığında diyot denklemi ;

Formül = I = I0 x (e ^ (V/0.025x η)) olacaktır.

DİYOT DİRENCİ VE DİYOT AKIM DENKLEMLERİ  NEDİR SONUÇ :

Bugün Diyot Direnci ve Diyot Akım Denklemleri Nedir adlı yazımızı sizlerle paylaştık.Diyot nedir ile başladığımız bu yazı dizisinde derinlemesine diyotları inceliyoruz.Umarım faydalı bilgiler ediniyorsunuzdur.

İyi Çalışmalar