Diyot Devreleri

[s.dogacolakoglu]

Elektrik-Elektronik mühendisliği öğrencisiyim ve bu dönem "yarı iletkenler ve modellemeleri" adında bir ders alıyorum. Diyotlar hakkında anlamadığım bir nokta var. Bir diyot bir direnç ve bir gerilim kaynağından oluşan bir devre var. Bu devreye built-in voltajını geçecek şekilde, yani diyotu iletime geçirecek büyüklükte voltaj veriyoruz. Ben bu devre üzerinde çevre akımları yöntemini kullanmak istiyorum. Fakat devreye ilk voltaj verdiğimiz anda, anlık olarak (t=0+) diyot ani bir şekilde iletime geçeceğinden diyotun üzerinde voltajı yok mu sayarız? Yani direk V=I*R formülünü mü kullanırız? Yoksa normal çevre akımları yöntemini kullanarak diyotun üzerindeki voltajı da hesaba dahil eder miyiz? Diyotun bu özelliğinden anahtarlama olarak kullanılacağını da okumuştum. Bazı yerler bundan dolayı anlık iletime geçer ve diyotun üzerindeki voltaj sıfır kabul edilir derken bazı yerlerde de diyotun voltajını hesaba katıyorlar fakat ben net olarak bu kısmı anlayamadım. Yardımcı olursanız çok sevinirim.

 

[taydin]

Diyodun seri voltaj kaynağı şeklinde modellemesi genel bir modelleme değildir. Yani diyodun içerisinde bir akım üretebilen bir kaynak yok. O modelleme, sadece diyot ileri yönde bias edilince geçerli. Senin devrede şunu değerlendireceksin: Eğer bağlı olan kaynak nedeniyle diyot ileri yönde bias edilmişse, seri voltaj kaynağının varlığını kabul edebilirsin, diyot üzerinde 0.7 V düşecektir. Ama eğer ters yönde bias edilmişse, diyot çok yüksek değerli bir direnç gibidir, o şekilde modellemen gerekir.

 

[taydin]

Bu tip devreler üzerinde analiz yaparken, bir simulatör ile de yaptığın işlemlerin doğruluğunu teyit edebilirsin. LTSpice, MicroCap, veya benzeri simulatörler kullanabilirsin. Güç elektroniğinde kullanılan PLECS de var, kısıtlı komponent sayıları için ücretsiz kullanılabiliyor. Bir simulatör çok etkili bir öğrenme aracıdır. Ben üniversiteye giderken simulatörler 5000 dolar ve üstü idi, kullanma şansımız sıfır idi. Ama şimdi öyle değil. Hem bedava, hem nispeten düşük fiyata alınabilecek çok iyi simulatörler var.

 

[s.dogacolakoglu]

Öncelikle cevabınız için teşekkür ederim hocam. Simülasyon programı olarak hali hazırda LTSpice kullanıyorum. Fakat benim kastettiğim ileri bias veya geri bias değil, devreye voltaj verildiği anda diyotun anlık üzerindeki voltajın sıfır olması. Hatta bundan dolayı switch olarakta kullanılıyormuş fakat pek mantıklı değilmiş. İşte tam bu anda, diyotun üzerindeki voltaj sıfır olduğu anda teorik hesaplamalarda da biz diyotun üzerindeki voltajı 0 kabul ediyor muyuz? Soruyu ek olarak bırakıyorum hocam (a şıkkı). Diğer sorum ise diyotların neden switch olarak kullanılmasının mantıklı olmadığı? Özellikle; değil Türkçe, İngilizce de araştırıyorum fakat ihtiyacım olan türden bilgiye maalesef ki bir türlü erişemiyorum.

 

[taydin]

Soruda aksi belirtilmediği için, tüm bileşenleri ideal kabul edebiliriz. Grafiğe bakınca da t = 0 anında voltaj 5 V. O halde t = 0 anında diyot üzerinde 0.7 V düşüyor olması lazım.

Diyodun switch olarak kullanılmasına gelince, diyot bildiğin normal anahtar gibi değildir. Yani bir yerden gelen kontrol sinyaline göre on/off olmaz. Üzerindeki voltajın yönüne göre on/off olur. Bu davranışı da bir çeşit switch olarak kabul edebiliriz ve diyotlar bu şekilde switch olarak birçok devrede yaygın olarak kullanılmaktadır. Mesela doğrultucular, SMPS'deki free wheeling diyotlar, endüktif yüklerin ucuna takılan clamping diyotlar vs.

 

[s.dogacolakoglu]

Tamamdır hocam, ilginiz için çok teşekkür ederim. Cevabınızı dikkate alarak soruyu çözeceğim. Son olarak diyotlarla oluşturulan switchler ileri ve geri bias mantığından dolayı daha yavaş çalışır diyebilir miyiz?

 

[taydin]

Sorunun tamamını da paylaş, başkaları için de örnek olsun, varsayımlarımızın da doğru olduğunu teyit edelim.

Diyotlar için "daha yavaş çalışır" dediğin zaman bir karşılaştırma yapmış oluyorsun. Karşılaştırdığın şey nedir? Çok hızlı anahtarlama yapan diyotlar var, dolayısıyla bir referans belirtmeden daha yavaş veya daha hızlı demek mantıklı olmaz.

 

[s.dogacolakoglu]

Why cannot the diode give instantaneous response to switching?
Soru bu hocam.

 

[taydin]

Yani diyot neden anında tepki veremez? Çünkü gerçek diyotta hem diyodun kendinden kaynaklanan hem de bağlı olduğu devreden kaynaklanan kaçak kapasitans ve endüktans var. Bir de "reverse recovery time" denen ve diyodun iletimden yalıtıma geçme süresi var. Sızıntı akımı çok düşük olan diyotlarda bu zaman daha uzundur, ama schottky diyotlar gibi ters yönde daha fazla sızıntı akımı olan diyotlarda bu zaman daha kısadır.

 

[s.dogacolakoglu]

Şimdi anladım hocam, üstteki yorumunuzdaki gibi diyotlar birbirlerine göre farklılık gösteriyorlar. Değerli bilgilerinizi paylaştığınız için teşekkür ederim, iyi akşamlar hocam.