Merhaba. Değerli arkadaşlar. Bugun elektrik-elektronikte uygulama alanı fazla olan diyotları calışma prensipleri, aralarındaki bazı farklarıyla inceliyoruz.

İlk diyotun (lambalı diyot) bulunmasından sonra elektronik endustrisi veya teknolojisinin buyuk bir ivme kazandığını soyleyebiliriz. Diyotlar hidrolik, pnomatik, su akışı (sıhhi tesisat, santrifuj pompa, vb.) devresi, vb. tum akışkan devrelerde cekvalflerin yapabildiğinin benzeri işlevi yapar, yani elektrik akımını tek yonde gecirip iletirken diğer yonde iletip hic gecirmemiş olur.

İlk lambalı diyotun keşfi, havası iyice boşaltılmış flamanlı bir ampulde, bu ısıtılan flamana yakın konan ve kolektor gorevli başka bir metal plakaya bu flamandan uygulanan AC akımın tek yonde gectiği gorulmuş ve bu olaya “Edison etkisi” adı verilmişti.

Bu buluş elektriğin ardı sıra gelen elektronik endustrisinde triyot, tetradiyot, pentadiyot, vb. diyot lambaya ızgaraların eklenmesiyle geliştirilen amfilerin, lambalı radyoların, TV, telsiz, radar, vb. cok onemli buluşların gelebilmesini sağlayacaktı. O zamanlar hic kimse diyot lambaların bulunmasının elektronikte cok yeni cihaz ve gelişmelerin onunu acacağını duşunemezdi. Bugun amfilerdeki ses kalitesi yuzunden hala kullanılan lambalı diyotların tarihte cok onemli bir cağın (elektronik cağının) başlangıcı veya donum noktası olabileceğine, elektroniğin 2 dunya savaşında onemli katkısının (radar, elektronik savaş, elektronik karıştırma= jammer cihazları, telsiz, vb. kritik cihazların) bulunabileceğini hic kimse onceden tahmin ederek duşunememişti, ancak cok onemli uygulamalarda kullanarak asılonemini fark edebilmiş oldu. Bu lambaların elektriği tek yonde iletimi termoiyonik olayla gercekleşmekte, tek yonde iletimde havası boşaltılmış (seyreltilmiş) lambada toryumla kaplanmış (bir tozla) elektronları dışarıya (dış devreye tek yonde) verebilmesi icin flamanının mutlaka ısıtılması gerekmekteydi.

Lambalı diyotlar ve diğer ızgara eklenmiş turevleri calışırken fazla ısı uretmesi, kolay kırılması nedeniyle başka diyotb tiplerinin mutlaka bulunması gerekmekteydi.

Ancak metal oksitli jonksiyonların bulunmasıyla, bunlların elektrik akımını cok verimli olmasa bile tek yonde iletebildiği goruldu. Bunların en bilinen ve kucuk guclerde kullanılanı Cu2O (bakır kupro oksit-bakır) jonksiyonundan sağlanabilen tek yonde iletim şeklinde bazı uygulamalarda yerini alabilmişti.

Kucuk guc uygulamalarında orneğin aku şarj işlemlerinde doğrultma işlemlerinde bakır oksitli katı diyotlar bir sure uygulama bulabilmiş, gunumuzde silisyum diyotların duşuk ev orta guclerde kullanımının yaygınlaşmasıyla bu guclerdeki kullanımı azalabilmiştir.

Selenyum, silisyum, vb. geciş elementlerinde, metallerle ametaller arasındaki bu geciş elementlerine bazı yabancı atomların katkısıyla kazanılan P ve N bolgesi şeklinde yarıiletken ozelliği kazandırılmış ve bu farklı bolgelerin AC (alternatif akım) akımı tek yonde gecirebildiği ve lambalı diyotların yerini alabileceği goruldu. Pozitif olan bolgeye P bolgesi, negatif olan bolgeye N bolgesi denilmiş oldu.

Gerci bu buluşlara paralel elektrolitik ortamlarda, orneğin aluminyum elektrot ve kurşun elektrot eşliğinde sodyum bikarbonat cozeltisinden AC akımın gecişinde, aluminyumun AC akımın bir alternansında bu akımla elektrot yuzeyinden oksitlenmesi nedeniyle elektrik akımını geciremediği, diğer alternasında ise kolayca gecirebildiği yani elektrolitin diyot olarak davrandığı, ancak ilave gazların cıkışı, vb. olumsuz ve sanayiye uygulanamayan pratikliği, duşuk enerji/elektrik verimi nedeniyle insanların hafızalarında elektrolitik diyotlardaki uygulama orneği olarak (ansiklopedik bilgi) kalabilmiş, uygulaması pek yapılmamış oldu.

Silisyum veya selenyum yarıiletken diyotlar, oluşturulan P ve N bolgeleriyle AC veya DC akımı tek yonde nasıl gecirirler?

Silisyum elementine cok duşuk miktarlardaki bor veya fosfor gibi yabancı katkı maddelerinin ilavesi silisyum atomunun elektronik yapısının yeniden yapılanmasına ve yarıiletken P ve N bolgesi şeklinde 2 faklı bolgenin tek arayuzle diyot ozelliğini kazanmış bir ic yapıya kavuşmasına neden olur. Bu farklı katkılarla bir bolgede elektron fazlalığı (azınlık taşıyıcıları) ve diğer bolgede ise boşluklar (deliklerin) oluştuğu 2 faklı bolge oluşmuş olur.

Bir silisyum diyottaki P ve N bolgelerinin eklem (birleşim) yerinden elektronlar yasak bolge veya tampon bolge denilen yerden en az kac volt uygulandığında gecebilirler? Bu kritik sorunun cevabı selenyum diyotlarda 0.2 - 0.3 silisyum diyotlarda ise 0.6 - 0.7 volt değeridir. Diyodun iletime gecebilmesi icin asgari duzeydeki bu voltajların diyot turune bağlı eklem (tampon) ara bolgesinden gecişte mutlaka uygulanması gerekir. Cunku başka turlu P bolgesinden N bolgesine olan bu elektron gecişi veya elektrik akımı gecişi mumkun olamaz.

TV reklamlarında bir ara karşımıza cıkan enerji iceceği (Red…ll ’un reklamlardaki abartılmış medyatik etkisi) P ve N bolgesine sahip yarıiletken diyotlarda veya solar guneş hucrelerinde selenyumlu ve silisyumlu tiplerinde P ve N birleşiminde alt sınır değerler olan 0.30 veya 0.70 voltun uygulanmasıyla veya bir guneş hucresinde ultraviyole ışınlarının, yuksek enerjiye sahip ışığın bu eklem bolgesine uygulanmasıyla duvar veya yasak bolge aşılarak gecilmiş olur.

Doğrultmac olarak kullanılan diyotların sanayide yuksek kW guclerindeki uygulamasında civa arklı doğrultmac lambalar (tupler) kullanılmaktaydı. Gunumuzde ise yuksek gucteki doğrultma uygulamalarında bunların yerini yuksek guclerde calışabilen silisyum diyotları kısmen alabilmiştir.

Diyotların bozulmadan bir yonde ve ters yonde dayanabileceği voltaj değerleri bulunur. Doğru yonde veya ters yonde bu etiket değerleri aşıldığında diyotlar bozularak zara gorur. Diyotların guvenle (aşırı ısınarak bozulmadan) gecirebileceği amper değeri etiket değerleri olarak datasheet ‘lerinde belirtilir. Solar sistemlerde kullanılan bariyer (hızlı) diyotların panel akımını ısı kaybı (enerji kaybı)asgaride kalarak iletebilmesi icin etiket değerlerinin genellikle 3-4 kat daha fazla amperlisi olarak secilirler. (MBR… seris,, cift yonlu schootky diyotlarında olduğu gibi)

Diyotların yuksek gerilime maruz kalan bazı uygulamalarında, orneğin mikrodalga fırınlarının doğrultmac (redresor) bolumunde, magnetrondan once AC ’yi doğrultmada kullanılan diyotlar, ic yapısıyla seri olarak bağlanmış daha duşuk voltajlara dayanan coklu diyotlar dizisidir. Seri bağlanmış bu ic yapıyla bu diyotların tek başına bozulmadan dayanabileceği riskli voltajlar bu şekilde cok sayıda diyoda dağıtılıp yuksek voltajlarda AC akıma dayanabilmesi sağlanmıştır.

Zener Diyotlar

Tum zener diyotlarda ters yonde iletime gecebilme voltajı, normal diyotlara gore daha duşuk voltajlara ozel olarak katkılanmış olan ic yapılarıyla ulaşılmaktadır. Zener diyotlar devreye ters bağlanıp, ters yonde iletime gecerek regule, devre elemanı koruma, vb. amaclar icin ters polaritede elektronik devrelerde kullanılır.

Schottky Diyotlar

Solar hucrelerde veya fotovoltaik pillerle uretilen panel akımında, SMPS tipi guc kaynaklarında, vb. cok yuksek frekanslarla uretilmiş AC veya DC akımların normal diyotlarla iletilmesi mumkun olmadığından schottky diyotlarla kayıpsız olarak iletilmektedir. Bariyer diyotlar veya hızlı diyotlar olarak da gecmektedir. Schottky (hızlı) diyotların gunumuzde cok hızlı ve ultra hızlı, vb. anahtarlanma frekansının normalinden cok daha yuksek olan şartlarla uretilen AC akımların doğrultulmasında bu diyotlar kullanılmaktadır.

LED (Diyotlar)

Işık veren diyotlar olarak adı gecen diyotlar, P ve N eklemlerinden elektrik akımının tek yonde gecişinde kuvantum mekaniği prensibiyle bir ışık verebilmektedir. BU ışığın dışarıya verilebilmesi icin uygulanması gerekli alt voltaj eşikleri LED renklerine ve turlerine (ultraviyole, sarı, kırmızı, yeşil, LED gibi) gore bulunur.

Power LED (Diyotlar)

Power LED ’ler SMD LED ’ler veya sıradan LED ’lerden farklı olarak yine sınırlanmış akımlarla ancak power LED suruculeri ve power LED soğutucuları ile monteli olarak calışırlar. Soğutulma gereği gibi yapılamazsa power LED ’lerin omurleri azalır. Orneğin zor calışma şartlarında, tavana fazladan ısı yayılımının olduğu ve tavana monte edilip calışılan bu iş yeri şartlarıyla calışan ve yeterince soğutulamayan power LED ’lerin omurlerinde onemli oranlarda azalmalar gorulebilmiştir.

Kopru Diyotlar

Kopru diyotlar bir kopru şeklinde bağlanmış olan 4 adet diyottan (4 diyot ayrı ayrı veya tek pakette kompakt olabilir) oluşur. 2 adet AC ve 2 adet DC (+ ve -) cıkış ayağı bulunur. AC ayaklarından uygulanan AC akımı Kopru cıkışındaki + ve – uclarından tam dalga doğrultulmuş olarak, dalgalı (pulsasyonlu) DC akımı şeklinde cıkmış olur. Pulsasyonları filtrelemek icin tek bir elektrolitik kondansator veya kond.- self (bobin) - kond. şeklinde “pi tipi filtreler” kullanılır. Boylece DC akımdan kalan kucuk DC dalgalanmaları kolayca suzulerek temizlenmiş olur.

Laser Diyotlar (Diyot Laserler)

Laserlerin katı hal (yakut kristalli) kimyasal, gazlı (CO2, He-Ne, nitrojen, vb.) tiplerinin yanında diyot laser tipleri bulunur. P ve N ekleminden elektrik akımı gecerken LED ’lerde ışık oluşmasına benzer olarak laser diyotlarda P-N ekleminden sınırlanmış akım gecerken normal renklerde gorunen veya gorunmeyen (IR) ışıklar oluşmasında olduğu gibi LED diyotlarda da ışığın dışarıya verilmesi laser ışınları şeklinde (cok duzgun ışınlar) olur. Yaygın uygulaması laserli barkod okuyucuları, telemetri, CD calarlarda, vb. kullanılırken, CD, DVD okuyucu/yazıcılarda (yakıcılarda) laser printerlerde USB flash belleklerin son yıllarda yaygın olarak kullanılmasından once daha yaygın olarak PC CD/DVD player ’larında daha fazla kullanılmaktaydı.

Fotodiyotlar

P-N birleşimine uygun frekans (dalga boyunda) ışık duştuğunde ilet,me gecen diğer zamanlarda iletime gecmeyen diyotlardır. Bu diyotlar orneğin optokuplor elemanlarında LED>foro diyot veya LED> fototransistorlu ışık kuplajında elektronik devreleri (PSU PCB ’sinde, buzdolapları elektronik kontrol PCB ’lerinde, vb.) şebekeden bir trafonun primer ve sekonder sarımlarında olduğu gibi izole etmede cok yaygın kullanılırlar.

PIN Diyotlar

P+-I-N+ yapıya sahip diyotlardır. P+ N+ bolgelerinin katkı maddesi oranları yuksek ve I bolgesi buyuk direnclidir. Duşuk frekanslarda diyot bir P-N doğrultucu gibi calışır. Frekans yukseldikce I bolgesi de etkinliğini gosterir. Yuksek frekanslarda I bolgesinin doğru yondeki direnci kucuk, ters yondeki direnci ise buyuktur.

Gunn Diyotlar

Gunn diyodu bir osilator elemanı olarak kullanılmaktadır. Yapısı, N tipi Galyum arsenid (GaAs) veya indiyum fosfat (InP) ‘den yapılacak ince cubukların kısa kısa kesilmesiyle elde edilir. Gunn diyoda gerilim uygulandığında, gerilimin belirli bir değerinden sonra diyot belirli bir zaman icin akım gecirip belirli bir zamanda kesimde kalmaktadır. Boylece bir osilasyon oluşmaktadır.

Varaktor (Varikap) Diyotlar

Varikap diyot bir nevi kondansatordur. Devreye ters bağlanır ve uclarına duşen gerilim arttıkca ayarlı bir kondansator gibi kapasitesi artar. Uzerine yuksek bir gerilim geldiğinde normal diyotta bulunan yalıtkan bolge buyur ve dolayısı ile kapasite artar. Gerilim duştuğunde ise yalıtkan bolge azalacağı icin dolayısıyla kapasite azalır. Sağladığı en onemli avantaj ise, yuksek frekanslı osilasyon devreleri frekanslarının otomatik ayarı gibi işlevlerin uzaktan doğru gerilim kontrol edilerek yapılabilmesidir.

Tunel Diyotlar

Cok hızlı anahtarlama yeteneğine sahiptir. Saf germanyum maddesine diğer diyotlara nazaran cok daha fazla katkı maddesı (galyum arsenit) katılmasıyla elde edilir.Diğer diyotlardan ayırt edici bir ozelliği de negatif direnc bolgesine sahip olmasıdır. Tunel diyotlar, ozellikle mikro dalga alanında yukseltec ve osilator olarak yararlanılmak uzere uretilmektedir.

Ani Toparlanmalı Diyotlar

Ani toparlanmalı (Step-Recovery) diyotlar varaktor diyotların daha da geliştirilmişleridir. Varaktor diyotlar ile frekansların iki ve uc kat buyutulmeleri mumkun olabildiği halde, ani toparlanmalı diyotlar ile 4 ve daha fazla katlar elde edilebilmektedir.

Son diyot tipleri (son 5 diyot) netten alıntıdır. Kolay gelsin. Saygılarımla.