Temel elektronik serisi yazılarımızda bu sefer diyotu öğreneceğiz.

Diyot Nedir? Ne İşe Yarar?

Diyot, elektrik akımının yalnızca bir yönde geçişine izin veren, yarı iletken maddelerden yapılmış iki uçlu bir devre elemanıdır. Diyot, elektronik devrelerde kullanılan temel bir bileşendir. Diyot, elektriğin sadece bir yönde akmasına izin veren bir yarı iletken cihazdır. Diyot, genellikle iki ana uçtan oluşur: anot ve katot. Elektrik akımı, diyotun anotundan katotuna doğru geçebilir, ancak tam tersi yönde akmaz.

Diyotların çalışma prensibi, yarı iletken malzemelerin özelliklerine dayanır. Yarı iletken diyotlar, genellikle silikon veya germanyum gibi malzemelerden yapılır ve bu malzemelerin belirli özellikleri, diyotun doğru yönde akımı geçirmesine olanak tanır.

Diyot, birçok farklı türde gelir. Bunlar arasında en yaygın olanları doğrultma diyotu, zener diyotu ve LED (Işık Yayan Diyot) diyotlarıdır. Doğrultma diyotu, alternatif akımı (AC) doğru akıma (DC) dönüştürmek için kullanılırken, zener diyotu voltaj regülasyonu için kullanılır. LED diyotu ise ışık üretir ve çeşitli aydınlatma uygulamalarında kullanılır.

Diyotlar, elektronik devrelerde çok sayıda uygulama bulur. Güç kaynaklarında, sinyal işleme devrelerinde ve enerji yönetiminde kritik bir rol oynar. Ayrıca, diyotlar radyo frekansı ve iletişim teknolojilerinde de önemli bir bileşendir.

Özetle, diyot, elektrik akımını bir yönde ileten ve diğer yönde engelleyen bir yarı iletken cihazdır. Diyotun bu temel özelliği, onu birçok elektronik devrede vazgeçilmez bir bileşen yapar.

. Devrelerde aşağıdaki diyot sembolü ile gösterilir:

Diyotun anot ve katot olmak üzere iki bacağı bulunur. Diyotlar, akımı üzerlerinden yalnızca anottan katoda doğru iletirler. Su ile benzerliğinden örnek vermek gerekirse diyotlar, bir boru üzerindeki çef valf gibi davranırlar.

Diyotun Tarihçesi

Termiyonik diyotlar (vakum tüpleri ya da lambalar olarak da bilinirler) ile katı hal (yarı-iletken diyotlar) diyotlar, ayrı olarak 1900’lü yılların başında geliştirilmeye başlanmıştır. Bu devre elemanları, ilk etapta radyo dedektörleri olarak kullanılmaktaydı. Bu radyolar ise bugün bildiğimiz anlamdaki radyolardan farklı olarak ses iletimi yerine, modüle edilmiş bir dalgadan Mors kodu gibi palslerin algılanması için kullanılmaktaydı. Bu palslerin varlığı ve yokluğu ile aralarındaki uzunluk sayesinde bir operatör, Mors kodu ile oluşturulmuş bir mesajı metne dökebiliyordu. Bu palslerin algılanmasında ise, doğrusal olmayan gerilim-akım karakteristikleri sebebiyle diyotlar kullanılmaktaydı.

Yarı İletken Diyotların Gelişimi:
1950’lerin ortalarında, yarı iletken teknolojisinin gelişmesiyle birlikte, diyotlar daha da evrim geçirdi. Yarı iletken diyotlar, özellikle silikon ve germanyum gibi yarı iletken malzemeler kullanılarak üretildi. İlk yarı iletken diyot, 1940’larda geliştirildi ve bu diyotlar, vakum tüplerine göre daha küçük, daha dayanıklı ve daha enerji verimliydi.

Diyotların Ticari Kullanımı:
Diyotların ticari olarak yaygınlaşması, 1950’lerin sonlarına ve 1960’ların başlarına dayanır. Bu dönemde, diyotlar özellikle doğrultma devrelerinde, sinyal işleme ve radyo frekansı uygulamalarında kullanılmaya başlandı. Yarı iletken diyotların dayanıklılığı ve düşük maliyeti, onları endüstriyel ve tüketici elektroniği uygulamalarında popüler hale getirdi.

Modern Diyot Teknolojileri:
1980’lerden itibaren, diyot teknolojisi daha da gelişti. LED (Işık Yayan Diyot) gibi yeni diyot türleri ortaya çıktı. LED diyotlar, düşük enerji tüketimi ve uzun ömürleri ile tanındı ve aydınlatma, ekranlar ve gösterge panellerinde yaygın olarak kullanıldı. Ayrıca, zener diyotlar ve schottky (şottky) diyotlar gibi özel diyot türleri, çeşitli elektronik devrelerde özel uygulamalar için kullanıldı.

Günümüzde Diyotlar:
Günümüzde, diyotlar elektronik ve elektrik sistemlerinin vazgeçilmez bir parçasıdır. Modern diyotlar, çeşitli endüstriyel, ticari ve tüketici uygulamalarında kritik bir rol oynamaktadır. Diyotlar, enerji yönetiminden sinyal işleme ve veri iletimine kadar birçok alanda kullanılmaktadır.

Sonuç olarak, diyotun tarihçesi, vakum tüpü diyotlarından modern yarı iletken diyotlarına kadar geniş bir gelişim sürecini kapsar. Diyotlar, elektroniğin temel yapı taşlarından biri olarak kabul edilir ve teknolojinin evrimiyle birlikte sürekli olarak gelişmektedir.

1873 yılında Frederick Guthrie, termiyonik diyotun temel prensibini pozitif yüklü bir elektroskobun yakınına topraklanmış bir sıcak metalin yaklaştırıldığında, pozitif yükün dokunmadan deşarj olabilmesini gözlemlemesi sayesinde keşfetmiştir. Aynı işlem elektroskop negatif yüklendiğinde gerçekleşmemiştir, bu da akımın yalnızca tek bir yönde aktığını gösterir. 1880 yılında Thomas Edison aynı prensibi bağımsız olarak ampulleri ile ilgili yapmış olduğu deneyler esnasında tekrardan keşfetmiştir. Yaklaşık 20 yıl kadar sonra ise John Ambrose Fleming, Edison’un keşfetmiş olduğu ve Edison Etkisi veya termiyonik emisyon adı verilen fenomenin hassas bir radyo dedektörü olarak kullanabileceğini keşfetmiş ve Fleming Tüpü adı verilen ilk termiyonik diyodu Britanya’da 16 Kasım 1904 tarihinde patentlemiştir.

1874 yılında Alman bilimadamı Karl Ferdinand Braun, kristallerin tek yönlü iletimini keşfetmiş ve 1899 yılında patentlemiştir. Bakır oksit ve selenyum doğrultucular ise güç uygulamaları için 1930’lu yıllarda geliştirilmiştir.

Diyot ismi, Yunanca iki anlamına gelen “di” sözcüğü ve yol anlamına gelen “ode” kelimelerinin birleşmesinden gelmektedir.

Diyotun Yapısı, Özellikleri ve Karakteristiği

Diyotlar p-tipi ve n-tipi olmak üzere iki farklı yarı-iletken malzemenin birleştirilmesi ile elde edilir. Transistör yazımızda da bahsetmiş olduğumuz üzere yarı-iletken maddeler normal durumda elektrik akımını iletmezler. P-tipi ve n-tipi yarı-iletken malzeme elde edilmesi için silisyum veya germanyum gibi yarı-iletken malzemeler, doping ismi verilen bir işlemden geçirilir. Böylece p-tipi maddelerde pozitif yüklü “delik”ler, n-tipi maddelerde ise negatif yüklü elektronlar daha fazla sayıda bulunmuş olur. Bu iki maddeyi bir araya getirdiğimizde aşağıdaki gibi bir yapı ortaya çıkar:

Görselde de görebileceğimiz üzere anot ucuna pozitif gerilim uygulanıp katot ucuna negatif gerilim uygulandığında (bu duruma ileri kutuplama denmektedir), p-tipi yarı-iletken malzemede bulunan pozitif yükler n-tipi yarı-iletkenin negatif yüklerine doğru hareket edebilecek, bu sayede diyot üzerinden elektrik akımının geçişi mümkün olacaktır. Gerilimleri tam tersi duruma çevirmemiz durumunda ise (ters kutuplama) herhangi bir yük hareketi olmayacağından diyot üzerinden elektrik akımı geçmeyecektir.

Bir elektronik devre elemanının davranışını, yani karakteristiğini akım-gerilim grafiğine bakarak anlamamız mümkündür.

Bu grafiği okuduğumuzda bize şu temel bilgileri veriyor:

• Diyotun ileri kutuplama bölgesinde çalışırken akım geçirmesi için Vf ile belirtilen eşik gerilimine ulaşması gereklidir. Genellikle bu değer silikon diyotlarda 0.7V, germanyum diyotlarda ise 0.3V civarındadır.
• Diyot ters kutuplama bölgesinde Vbr ile belirtilen maksimum ters gerilimine kadar akım geçirmez. Bu değer aşıldığında ise diyot artık kırılma bölgesindedir, yani diyot üzerinden ters yönde de akım geçişi olur. Örnek verecek olursak, 1N4001 diyot için bu değer 50V’tur.

Farklı karakteristik özellikleri sayesinde elektrik ve elektronik devrelerde farklı amaçlarda kullanılan diyotlar mevcuttur. Örneğin zener diyotlar kırılma bölgesinde çalışması düşünülerek tasarlanmış diyotlardır.

Diyotun Kullanım Alanları

• Doğrultucular

Diyotların kullanımına örnek olarak verebileceğimiz ilk devre tipi doğrultuculardır. Doğrultucu (İng. rectifier), AC gerilimi DC gerilime dönüştürmede kullanılan devrenin ismidir.

• Yarım Dalga Doğrultucu:

Bildiğimiz üzere AC gerilim, belirli periyotlar ile negatif ve pozitif arasında değişim gösterir. DC gerilim ise yalnızca pozitif veya negatif tarafta yer alır. Diyotun akımı tek yönde iletme özelliğinden faydalanarak bu şekilde bir devre kurabilmemiz mümkündür:

Bu şekilde kurulmuş devreye yarım-dalga doğrultucu (half-wave rectifier) ismi verilir. AC gerilimin yalnızca pozitif kısmı diyot üzerinden geçeceği için yük üzerindeki gerilim aşağıdaki gibi olacaktır:

• Köprü Diyot (Tam Dalga Doğrultucu, Full-Bridge Rectifier) Nedir?

Devrenin isminden ve dalga formundan da fark edeceğiniz gibi bir tam çevrimin yalnızca yarısından faydalanabilmekteyiz. Dalganın tamamından faydalanabilmek için köprü doğrultucu (full-bridge rectifier) devresi kurmamız gerekli.

Köprü doğrultucu devresinde 4 adet diyot bulunur. Dalganın pozitif kısmında iki adet diyot iletimdeyken negatif kısmında diğer iki diyot iletimdedir. Böylece AC gerilimin hem pozitif hem negatif kısmından faydalanmış oluruz.

Diyotlar yalnızca güç devrelerinde AC’den DC’ye çevrimde kullanılmazlar. Farklı amaçlar için üretilmiş farklı tipte diyotlar mevcuttur. Bunlardan bazıları LED, zener diyot ve schottky (şotki) diyottur.

Işık Saçan Diyot (LED) Nedir?

Light Emitting Diode (ışık saçan diyot) kelimelerinin baş harflerinden oluşan bir kısaltma olan LED, günlük hayatımızda en çok kullandığımız diyot tiplerinden birisidir. Elektronik cihazlarımızın güç ve durum göstergelerinde kullanıldığı gibi, verimli olmalarından dolayı günümüzde aydınlatma amaçlı olarak da sıkça kullanılırlar. Devre sembolleri aşağıdaki gibidir:

Zener Diyot Nedir?

Zener diyotu, normal şekilde bağlandığında standar bir diyot gibi çalışır. Devreye ters bağlanması durumunda ise, Zener Gerilimi adı verilen seviyeye kadar akım geçirmezler, bu gerilim aşıldığında ise iletime geçerler. Zener diyotu, bu özelliği sayesinde güç kaynağı regülatör devrelerinde kullanılırlar. Devre sembolleri aşağıdaki gibidir:

Schottky Diyot Nedir?

Diyotların akımı sadece tek yönde ileten elemanlar olduklarını öğrenmiştik. Akım, diyodun üzerinden anottan katoda doğru akarken, diyodun yapısı gereği, gerilimde belirli bir miktar düşüş olur. Bu düşüş miktarı standar silikon diyotlarda genellikle 0.7V kadardır. Schottky diyotlarda ise, bu değer çok daha düşüktür. Ayrıca bazı standart silikon diyotlar (örn. 1N4007), yüksek frekanslarda yeterince hızlı çalışamazlar. Bu durumun önüne geçmek için schottky diyot kullanılabilir. Tüm bu avantajlarına karşın schottky diyotların bir dezavantajı mevcuttur: Diyotlar her ne kadar akımı sadece anottan katoda doğru iletse de, belirli bir miktar kaçak akım ters yönde iletilir. Schottky diyotların kaçak akım değerleri silikon diyotlara göre çok daha yüksektir.

Lazer Diyot Nedir?

Diyotların yarı-iletken maddelerden yapıldıklarını berlitmiştik. İki çeşit yarı-iletken madde bulunur: elektron barındıran n-tipi ve pozitif yüklü “delikler” barındıran p-tipi yarı-iletken maddeler. Bu iki yarı-iletken bir araya getirilerek diyot elde edilir:

Diyot, normal ileri şekilde kutuplandığında (anota pozitif, katoda negatif gerilim uygulanması durumu), güç kaynağının negatif terminalinden hareket eden elektronlar, pozitif gerilime gitmek isteyeceklerdir. Bu durumda N tipi malzemeden p tip malzemeye geçiş olacaktır. Bu esnada ortaya çıkan enerji, foton olarak açığa çıkar. P ve N tipi malzemelerin buluştukları noktada yansıtıcı bir kaplama kullanıldığından bu foton ışık olarak ortaya çıkar. Ortaya çıkan ışığın bir lens ile bir araya toplanması ile lazer ışık elde edilir.

Fotodiyot Nedir?

Fotodiyot, ışığı elektrik akımına dönüştüren bir yarı-iletken devre elemanıdır. Fotonlar, fotodiyot tarafından emilerek elektrik akımına dönüşür. Kullanmış olduğumuz güneş panelleri, çok geniş yüzeye sahip fotodiyotlardır.

Diğer Diyot Çeşitleri:

• LED Diyot
• Zener Diyot
• Schottky (Şotki) Diyot
• Lazer Diyot
• Kristal Diyot
• Tünel Diyot
• Foto Diyot
• Varaktör Diyot
• Mikrodalga Diyot
• Gunn Diyot
• IMPATT Diyot
• Pin Diyot
• Köprü Diyot
• Silikon Diyot (örn. 1N4001 ve 1N4007)
• Germanyum Diyot
• Vidalı Diyot
• Tekli Diyot
• Boncuk Diyot
• Dual Diyot

Diyotlar, doğrultucu haricinde gerilim regülatörü, ters polarite koruması, lojik devre kapıları olarak, seri bağlı güneş panellerinde baypas amaçlı ve indüktif devrelerde gerilim sıçramalarına karşı koruma amaçlı olarak kullanılırlar.

Temel Elektronik Devre Elemanlarını Öğrenmeye Devam Et

Temel elektronik devreleri ve elemanları hayatımızın birçok noktasında varlar, bu aygıtlar sayesinde günlük işlerimiz ve yaşantımız daha kolaylaşıyor. Elektroniğin temellerine girmek isteyen herkesin bu elemanları tanıması ve mantıklarını anlaması gereklidir, önemlidir. Temel elektronik ürünleri sadece diyotlar ile sınırlı değil. Yazımızın devamında, muhakkak bilginizin olması gerektiğini düşündüğümüz konuları sizler için sıraladık ;

LED’in Kullanım Alanları Nedir?

LED’ler ilk olarak elektronik cihazların güç ve durum göstergelerinde kullanılabilecek kadar ışık yayabilmekteydi. Günümüzde ise teknolojinin gelişmesi sayesinde iç ve dış mekan aydınlatma çözümleri, otomobil farları, reklam panoları, televizyon ve LCD ekran aydınlatmaları gibi birçok alanda LED kullanılmaktadır.

LED ne işe yarar?, nedir?, kullanım amacı nedir?, nerelerde kullanılır?, çeşitleri nelerdir? gibi detaylı bilgiler almak için yazımızı okuyabilirsiniz.

MOSFET Çeşitleri Nelerdir?

Çalışma karakteristiklerine göre 2 tip MOSFET vardır. Bunlar; Depletion (Azalan) Tip MOSFET ve Enhance (Çoğalan) Tip MOSFET’tir. 

MOSFET ne işe yarar?, nedir?, kullanım amacı nedir?, nerelerde kullanılır?, çeşitleri nelerdir? gibi detaylı bilgiler almak için yazımızı okuyabilirsiniz.

Elektronik Nedir?

Elektronik, tanım olarak aktif devre elemanları barındıran elektrik devreleri ile ilgilenen bilim dalı olarak ifade edilebilir.

Aktif devre elemanları ise, devrede kendileri güç üretebilen veya güç kazancı sağlayabilen elemanlardır. Genellikle birden fazla tipte yarı-iletken maddeden imal edilirler. Transistör, diyot, triyak, MOSFET gibi elemanlar aktif devre elemanlarıdır.
Elektronik nedir?, kullanım amacı nedir?, nerelerde kullanılır?, çeşitleri nelerdir? gibi detaylı bilgiler almak için yazımızı okuyabilirsiniz.

Elektrik Akımı Nedir?

Elektrik akımı, potansiyel fark (gerilim) etkisi sonucunda iletken bir madde üzerinden elektrik yüklerinin hareketi olarak tanımlanabilir. Hareket eden yükler, madde içerisindeki elektronlardır. Birimi Amper’dir (A). Denklemlerde I harfi ile ifade edilir.
Elektrik nedir?, prensipleri nedir?, nerelerde kullanılır?, kavramları nelerdir ? gibi detaylı bilgiler almak için yazımızı okuyabilirsiniz.

Transistör Çeşitleri Nelerdir?

Hobi elektroniğinde en çok karşılaşacağımız transistör tipleri bipolar junction transistor (BJT) ve metal-oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET) dür. Yukarıda transistörün çalışma prensibini anlatırken kullandığımız örnekteki transistör, NPN tipinde bir BJT’dir.
Transistör ne işe yarar?, nedir?, kullanım amacı nedir?, nerelerde kullanılır?, çeşitleri nelerdir? gibi detaylı bilgiler almak için yazımızı okuyabilirsiniz.