Temel Elektronik - Hızlı Kılavuz

Madde, atomlardan oluşan moleküllerden oluşur. Bohr'un teorisine göre, "atom, pozitif yüklü çekirdek ve çeşitli yörüngelerde çekirdek etrafında dönen bir dizi negatif yüklü elektrondan oluşur". Bir elektron daha düşük bir durumdan daha yüksek bir duruma yükseltildiğinde,excited. Heyecan verirken elektron çekirdekten tamamen çıkarılırsa atomun iyonize olduğu söylenir. Dolayısıyla atomu normal durumdan bu iyonize duruma yükseltme işlemineionization.

Aşağıdaki şekil bir atomun yapısını göstermektedir.

Bohr'un modeline göre, bir elektronun belirli bir OrbitKuantum mekaniğine göre, bir elektronun atomun boş uzayında bir yerde olduğu söylenir. Orbital. Bu kuantum mekaniği teorisinin doğru olduğu kanıtlandı. Bu nedenle, bir elektronun bulunmasının muhtemel olduğu üç boyutlu bir sınır olarak adlandırılır.Atomic Orbital.

Kuantum sayıları

Bir elektronun hareket ettiği her yörünge, enerjisi ve şekli bakımından farklılık gösterir. Orbitallerin enerji seviyeleri, kuantum sayıları olarak bilinen ayrık integraller ve yarı integraller kümesi kullanılarak gösterilebilir. Bir dalga fonksiyonunu tanımlamak için kullanılan dört kuantum numarası vardır.

Ana kuantum sayısı

Bir elektronu tanımlayan ilk kuantum numarası, Principal quantum number. Sembolün. Numaranın boyutunu veya sırasını (enerji seviyesi) belirtir. N'nin değeri arttıkça elektrondan çekirdeğe olan ortalama uzaklık da artar, elektronun enerjisi de artar. Ana enerji seviyesi bir kabuk olarak anlaşılabilir.

Açısal Momentum Kuantum sayısı

Bu kuantum sayısının lsembolü olarak. Bu l yörüngenin şeklini gösterir. 0 ile n-1 arasında değişir.

l = 0, 1, 2… n-1

İlk kabuk için n = 1.

yani n-1 için l = 0, n = 1 olarak l'nin tek olası değeridir.

Yani, l = 0 olduğunda, Sorbital. S'nin şekli küreseldir. Aşağıdaki şekil S'nin şeklini temsil etmektedir.

Eğer n = 2 ise, l = 0, 1 çünkü bunlar n = 2 için olası iki değerdir.

L = 0 için S orbital olduğunu biliyoruz, ancak l = 1 ise P orbital.

Elektronların bulunma olasılığının daha yüksek olduğu P yörüngesi dumbbellşekil. Aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.

Manyetik Kuantum numarası

Bu kuantum numarası şu şekilde gösterilir: m_lbu, çekirdeğin etrafındaki bir yörüngenin yönünü temsil eder. M _l değerleri _l'ye bağlıdır.

$$m_{l}= \int (-l\:\:to\:+l)$$

L = 0, m _l = 0 için bu S yörüngesini temsil eder.

L = 1, m _l = -1, 0, +1 için bunlar olası üç değerdir ve bu P orbitalini temsil eder.

Dolayısıyla aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi üç P orbitalimiz var.

Spin Quantum numarası

Bu temsil edilmektedir m_sve buradaki elektron eksen üzerinde dönüyor. Elektronun dönme hareketi, aşağıda gösterildiği gibi saat yönünde veya saat yönünün tersine olabilir.

Bu spin kuantum sayısı için olası değerler şöyle olacaktır:

$$m_{s}= +\frac{1}{2}\:\:up$$

Spin up denen bir hareket için sonuç pozitif yarıdır.

$$m_{s}= -\frac{1}{2}\:\:down$$

Dönme aşağı denen bir hareket için sonuç negatif yarıdır.

Bunlar dört kuantum sayısıdır.

Pauli Dışlama İlkesi

Pauli Dışlama İlkesine göre, no two electrons in an atom can have the same set of four identical quantum numbers. Bu, herhangi iki elektronun aynı n, s, ml değerlerine sahip olması durumunda (yukarıda tartıştığımız gibi), o zaman l değerinin içlerinde kesinlikle farklı olacağı anlamına gelir. Dolayısıyla, iki elektron aynı enerjiye sahip olmayacaktır.

Elektronik mermiler

Eğer n = 1 bir kabuksa, o zaman l = 0 bir alt kabuktur.

Benzer şekilde, n = 2 bir kabuktur ve l = 0, 1 bir alt kabuktur.

N = 1, 2, 3… .. 'e karşılık gelen elektron kabukları sırasıyla K, L, M, N ile temsil edilir. L = 0, 1, 2, 3 vs.'ye karşılık gelen alt kabuklar veya orbitaller sırasıyla s, p, d, f vb. İle gösterilir.

Karbon, silikon ve germanyumun elektronik konfigürasyonlarına bir göz atalım (Grup IV - A).

Her durumda en dıştaki p alt kabuğunun sadece iki elektron içerdiği gözlenmiştir. Ancak olası elektron sayısı altıdır. Dolayısıyla dört tane varvalence electronsen dıştaki kabukların her birinde. Yani bir atomdaki her elektronun belirli bir enerjisi vardır. Her tür maddede bulunan moleküllerin içindeki atomik düzenleme hemen hemen bunun gibidir. Ancak atomlar arasındaki boşluk malzemeden malzemeye farklılık gösterir.

Gaz halindeki maddelerde moleküllerin dizilişi birbirine yakın değildir. Sıvılarda moleküler düzenleme orta düzeydedir. Ancak katılarda moleküller o kadar yakın düzenlenmiştir ki moleküllerin atomlarındaki elektronlar, komşu atomların yörüngelerine girme eğilimindedir. Dolayısıyla atomlar bir araya geldiğinde elektron orbitalleri üst üste gelir.

Katılarda atomların birbirine karışması nedeniyle, tek enerji seviyeleri yerine, oluşan enerji seviyeleri bantları olacaktır. Sıkı bir şekilde paketlenmiş olan bu enerji seviyelerine,Energy bands.

Valance Band

Elektronlar atomlarda belirli enerji seviyelerinde hareket eder ancak en içteki kabuktaki elektronların enerjisi en dıştaki kabuk elektronlarından daha yüksektir. En dıştaki kabukta bulunan elektronlaraValance Electrons.

Bir dizi enerji seviyesi içeren bu valans elektronları, Değerlik Bandı olarak adlandırılan bir enerji bandı oluşturur. valence bandolduğu en yüksek işgal enerjiye sahip bant .

İletim bandı

Valans elektronları çekirdeğe o kadar gevşek bir şekilde bağlanır ki, oda sıcaklığında bile, valans elektronlarının çok azı bandı serbest bırakır. Bunlar şöyle adlandırılırfree electrons komşu atomlara doğru hareket etme eğiliminde olduklarından.

Bu serbest elektronlar, akımı bir iletkende ileten elektronlardır ve bu nedenle Conduction Electrons. İletim elektronlarını içeren bant olarak adlandırılır.Conduction Band. İletim bandı, işgal edilen en düşük enerjiye sahip banttır .

Yasak boşluk

Değerlik bandı ile iletim bandı arasındaki boşluğa forbidden energy gap. Adından da anlaşılacağı gibi, bu grup enerjisiz yasak olanıdır. Dolayısıyla bu bantta elektron kalmaz. Valans elektronları iletim bandına giderken buradan geçer.

Yasak enerji aralığı daha büyükse, değerlik bandı elektronlarının çekirdeğe sıkıca bağlı olduğu anlamına gelir. Şimdi, elektronları değerlik bandının dışına itmek için, yasaklanmış enerji boşluğuna eşit olacak bir miktar dış enerji gereklidir.

Aşağıdaki şekil değerlik bandını, iletim bandını ve yasaklanmış aralığı göstermektedir.

Yasaklanmış boşluğun boyutuna bağlı olarak İzolatörler, Yarı İletkenler ve İletkenler oluşturulur.

İzolatörler

İzolatörler, büyük yasak boşluk nedeniyle iletimin gerçekleşemeyeceği malzemelerdir. Örnekler: Ahşap, Kauçuk. İzolatörlerdeki enerji bantlarının yapısı aşağıdaki şekilde gösterildiği gibidir.

Özellikler

İzolatörlerin özellikleri aşağıdadır.

• Yasak enerji açığı çok büyük.

• Değerlik bandı elektronları atomlara sıkıca bağlıdır.

• Bir yalıtkan için yasak enerji boşluğunun değeri 10eV olacaktır.

• Bazı izolatörler için, sıcaklık arttıkça bir miktar iletkenlik gösterebilirler.

• Bir yalıtkanın direnci 107 ohm-metre düzeninde olacaktır.

Yarı iletkenler

Yarı iletkenler, yasak enerji boşluğunun küçük olduğu ve bir miktar dış enerji uygulandığında iletimin gerçekleştiği malzemelerdir. Örnekler: Silikon, Germanyum. Aşağıdaki şekil, yarı iletkenlerdeki enerji bantlarının yapısını göstermektedir.

Özellikler

Aşağıdakiler, Yarı İletkenlerin özellikleridir.

• Yasak enerji açığı çok küçük.

• Ge için yasak boşluk 0.7eV iken Si için 1.1eV'dir.

• Yarıiletken aslında ne bir yalıtkan ne de iyi bir iletkendir.

• Sıcaklık arttıkça, bir yarı iletkenin iletkenliği artar.

• Bir yarı iletkenin iletkenliği 102 mho-metre mertebesinde olacaktır.

İletkenler

İletkenler, değerlik bandı ve iletim bandı örtüşecek kadar yakınlaştıkça yasak enerji boşluğunun ortadan kalktığı malzemelerdir. Örnekler: Bakır, Alüminyum. Aşağıdaki şekil iletkenlerdeki enerji bantlarının yapısını göstermektedir.

Özellikler

Aşağıdakiler, İletkenlerin özellikleridir.

• Bir iletkende yasak boşluk yoktur.

• Valans bandı ve iletim bandı örtüşüyor.

• İletim için mevcut olan serbest elektronlar çoktur.

• Gerilimde hafif bir artış, iletimi artırır.

• Sürekli bir elektron akışı akıma katkıda bulunduğundan, delik oluşumu kavramı yoktur.

Önemli Terimler

Sonraki bölümlere geçmeden önce burada birkaç önemli terimi tartışmamız gerekiyor.

Güncel

Bu basitçe elektronların akışıdır. Sürekli bir elektron veya yüklü parçacık akışı, Akım olarak adlandırılabilir. İle gösterilirI veya i. ÖlçülürAmperes. Bu alternatif akım AC veya doğru akım DC olabilir.

Voltaj

Potansiyel fark budur. İki nokta arasında potansiyellerde bir fark oluştuğunda, bu iki nokta arasında ölçülen bir voltaj farkı olduğu söylenir. İle gösterilirV. ÖlçülürVolts.

Direnç

Elektron akışına karşı çıkma özelliğidir. Bu özelliğe sahip olma, direnç olarak adlandırılabilir. Bu daha sonra ayrıntılı olarak tartışılacaktır.

Ohm Yasası

Yukarıda tartışılan terimlerle, Ohm Yasası olarak adlandırılan tüm elektronik bileşenlerin davranışı için çok önemli olan standart bir yasaya sahibiz. Bu, ideal bir iletkendeki akım ve gerilim arasındaki ilişkiyi belirtir.

According to Ohm’s law, the potential difference across an ideal conductor is proportional to the current through it.

$$V\:\alpha\:\:I$$

İdeal bir iletkenin direnci yoktur. Ancak pratikte her iletkenin içinde bir direnci vardır. Direnç arttıkça, potansiyel düşüş de artar ve dolayısıyla voltaj artar.

Bu nedenle the voltage is directly proportional to the resistance it offers.

$$V\:\alpha\:\:R$$

$$V = IR $$

Fakat current is inversely proportional to the resistance.

$$V\:\alpha\:\:I\:\alpha\:\:\frac{1}{R}$$

$$I = V/R $$

Dolayısıyla pratikte bir Ohm kanunu şu şekilde ifade edilebilir:

According to Ohm’s law, the current flowing through a conductor is proportional to the potential difference across it, and is inversely proportional to the resistance it offers.

Bu yasa, bir devreyi analiz etmeye yardımcı olan üçü arasında bilinmeyen parametrelerin değerlerini belirlemede yardımcı olur.

Bir semiconductordirençleri iletkenler ve izolatörler arasında bulunan bir maddedir. Direnç özelliği, bir malzemeyi yarı iletken olarak belirleyen tek özellik değildir, ancak aşağıdaki gibi birkaç özelliğe sahiptir.

• Yarı iletkenler, yalıtkanlardan daha az ve iletkenlerden daha fazla özdirence sahiptir.

• Yarı iletkenler negatif sıcaklık katsayısına sahiptir. Yarı iletkenlerde direnç, sıcaklık düştükçe artar ve bunun tersi de geçerlidir.

• Bir Yarı İletkenin İletkenlik özellikleri, ona uygun bir metalik safsızlık eklendiğinde değişir, bu çok önemli bir özelliktir.

Yarı iletken cihazlar elektronik alanında yaygın olarak kullanılmaktadır. Transistör, cihazların boyutunun ve maliyetinin azaldığı hacimli vakum tüplerinin yerini aldı ve bu devrim, entegre elektronikler gibi yeni buluşlara yol açan hızını artırmaya devam etti. Aşağıdaki çizim, yarı iletkenlerin sınıflandırmasını göstermektedir.

Yarı İletkenlerde İletim

Elektronlar hakkında biraz bilgi sahibi olduktan sonra, en dıştaki kabuğun valence electronsçekirdeğe gevşek bir şekilde bağlı olan. Diğer atoma yaklaştırıldığında değerlik elektronlarına sahip olan böyle bir atom, bu iki atomun değerlik elektronları birleşerek "Electron pairs”. Bu bağ çok güçlü değildir ve bu nedenleCovalent bond.

Örneğin, bir germanyum atomunun 32 elektronu vardır. İlk yörüngede 2 elektron, ikinci yörüngede 8, üçüncü yörüngede 18, son yörüngede 4 elektron. Bu 4 elektron, germanyum atomunun değerlik elektronlarıdır. Bu elektronlar, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, elektron çiftlerini oluşturmak için bitişik atomların değerlik elektronları ile birleşmeye meyillidir.

Delik Oluşturma

Kristale sağlanan termal enerji nedeniyle, bazı elektronlar yerlerinden çıkma ve kovalent bağları kırma eğilimindedir. Bu kırık kovalent bağlar, rastgele dolaşan serbest elektronlarla sonuçlanır. Fakatmoved away electrons arkasında boş bir alan veya değerlik yaratır, buna bir hole.

Eksik bir elektronu temsil eden bu delik, bir birim pozitif yük olarak kabul edilebilirken, elektron bir birim negatif yük olarak kabul edilir. Serbest kalan elektronlar rastgele hareket eder, ancak bir miktar harici elektrik alanı uygulandığında, bu elektronlar uygulanan alana ters yönde hareket eder. Ancak elektron yokluğundan kaynaklanan delikler, uygulanan alan yönünde hareket eder.

Delik Akımı

Kovalent bir bağ koptuğunda bir delik yaratıldığı zaten anlaşılmıştır. Aslında, yarı iletken kristalin kovalent bir bağ oluşturmaya yönelik güçlü bir eğilimi vardır. Yani, kristalde delik olma eğilimi yoktur. Bu, yarı iletken kristal kafesi gösteren aşağıdaki şekil ile daha iyi anlaşılabilir.

Bir elektron, A yerinden kaydırıldığında bir delik oluşur. Kovalent bağ oluşma eğilimi nedeniyle, B'den bir elektron A'ya kayar. Şimdi, yine B'deki kovalent bağı dengelemek için, bir elektron C'den B'ye geçer. Bu, bir yol oluşturmaya devam eder. Uygulanan bir alan olmadığında deliğin bu hareketi rastgeledir. Ancak elektrik alan uygulandığında, delik, uygulanan alan boyunca sürüklenir vehole current. Buna delik akımı denir ancak elektron akımı değildir, çünkü deliklerin hareketi akım akışına katkıda bulunur.

Elektronlar ve delikler rastgele hareket halindeyken çiftler oluşturmak için birbirleriyle karşılaşabilirler. Bu rekombinasyon, başka bir kovalent bağı koparan ısının salınmasına neden olur. Sıcaklık arttığında, elektronların ve deliklerin oluşum hızı artar, dolayısıyla rekombinasyon hızı artar, bu da elektronların ve deliklerin yoğunluklarının artmasına neden olur. Sonuç olarak, yarı iletkenin iletkenliği artar ve özdirenç azalır, bu da negatif sıcaklık katsayısı anlamına gelir.

İçsel Yarıiletkenler

Son derece saf haliyle bir Yarı İletken'in bir intrinsic semiconductor. Bu saf yarı iletkenin özellikleri aşağıdaki gibidir -

• Elektronlar ve delikler yalnızca termal uyarma ile oluşturulur.
• Serbest elektronların sayısı, deliklerin sayısına eşittir.
• Oda sıcaklığında iletim kapasitesi düşüktür.

İçsel yarı iletkenin iletim kabiliyetini arttırmak için bazı safsızlıklar eklemek daha iyidir. Bu safsızlık ekleme işlemineDoping. Şimdi, bu katkılı içsel yarı iletken, Dışsal Yarı İletken olarak adlandırılıyor.

Doping

Yarı iletken malzemelere safsızlık ekleme işlemi doping olarak adlandırılır. Eklenen safsızlıklar genellikle beş değerlikli ve üç değerlikli kirliliklerdir.

Pentavalent Impurities

• pentavalentSafsızlıklar, en dış yörüngede beş değerlik elektronuna sahip olanlardır. Örnek: Bizmut, Antimon, Arsenik, Fosfor

• Beş değerlikli atom, donor atom çünkü saf yarı iletken atomun iletim bandına bir elektron bağışlar.

Trivalent Impurities

• trivalentSafsızlıklar, en dış yörüngede üç değerlik elektronuna sahip olanlardır. Örnek: Galyum, İndiyum, Alüminyum, Bor

• Üç değerlikli atom denir acceptor atom çünkü yarı iletken atomdan bir elektron kabul eder.

Dışsal Yarıiletken

Saf bir yarı iletkenin katkılanmasıyla oluşan saf olmayan bir yarı iletken, extrinsic semiconductor. Eklenen safsızlık türüne bağlı olarak iki tür dış yarı iletken vardır. N-tipi dışsal yarı iletken ve P-Tipi dışsal yarı iletkendir.

N-Tipi Ekstrinsik Yarı İletken

Ntype harici yarı iletken ile sonuçlanmak için saf bir yarı iletkene az miktarda beş değerli safsızlık eklenir. Eklenen safsızlık 5 değerlik elektronuna sahiptir.

Örneğin, germanyum atomuna Arsenik atomu eklenirse, dört valans elektronu Ge atomlarına bağlanırken bir elektron serbest elektron olarak kalır. Bu, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibidir.

Bu serbest elektronların tümü elektron akımını oluşturur. Bu nedenle, saf yarı iletkene eklendiğinde safsızlık, iletkenlik için elektron sağlar.

• N-tipi dışsal yarı iletkende, iletim elektronlar aracılığıyla gerçekleştiğinden, elektronlar çoğunluk taşıyıcıdır ve delikler azınlık taşıyıcılardır.

• Pozitif veya negatif yükler eklenmediğinden, elektronlar elektriksel olarak nötrdür.

• Beş değerli bir safsızlığın eklendiği N-tipi bir yarı iletkene bir elektrik alanı uygulandığında, serbest elektronlar pozitif elektroda doğru hareket eder. Buna negatif veya N tipi iletkenlik denir.

P-Tipi Ekstrinsik Yarı İletken

P-tipi dışsal yarı iletken ile sonuçlanmak için saf bir yarı iletkene az miktarda üç değerlikli safsızlık eklenir. Eklenen safsızlık 3 değerlik elektronuna sahiptir. Örneğin, germanyum atomuna Bor atomu eklenirse, üç değerlik elektronu Ge atomlarına bağlanarak üç kovalent bağ oluşturur. Ancak, germanyumdaki bir elektron daha bağ oluşturmadan kalır. Borda kovalent bir bağ oluşturacak elektron kalmadığından, boşluk bir delik olarak değerlendirilir. Bu, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibidir.

Az miktarda eklendiğinde bor safsızlığı, iletime yardımcı olan bir dizi delik sağlar. Bu deliklerin tamamı delik akımı oluşturur.

• P-tipi dışsal yarı iletkende, iletim delikler boyunca gerçekleştiğinden, delikler çoğunluk taşıyıcı iken, elektronlar azınlık taşıyıcılardır.

• Buraya eklenen safsızlık, acceptorsçünkü germanyum atomlarından elektron kabul ediyorlar.

• Mobil deliklerin sayısı alıcıların sayısına eşit kaldığından, Ptip yarı iletken elektriksel olarak nötr kalır.

• Üç değerlikli bir safsızlığın eklendiği P tipi bir yarı iletkene bir elektrik alanı uygulandığında, delikler negatif elektrota doğru, ancak elektronlardan daha yavaş bir hızla ilerler. Buna P tipi iletkenlik denir.

• Bu P tipi iletkenlikte, değerlik elektronları, N tipinin aksine, bir kovalent bağdan diğerine hareket eder.

Yarı İletkenlerde Neden Silikon Tercih Edilir?

Germanyum ve silikon gibi yarı iletken malzemeler arasında, çeşitli elektronik bileşenlerin üretiminde yaygın olarak kullanılan malzeme Silicon (Si). Silikon, germanyum yerine aşağıdaki gibi birçok nedenden dolayı tercih edilir:

• Enerji bandı aralığı 0.7ev iken, germanyum için 0.2ev'dir.

• Termal çift üretimi daha küçüktür.

• SiO2 tabakasının oluşumu silikon için kolaydır, bu da entegrasyon teknolojisi ile birlikte birçok bileşenin imalatına yardımcı olur.

• Si, doğada Ge'den daha kolay bulunur.

• Gürültü, Si'den oluşan bileşenlerde Ge'ye göre daha azdır.

Bu nedenle, Silikon, çeşitli amaçlar için farklı devreler yapmak için kullanılan birçok elektronik bileşenin imalatında kullanılmaktadır. Bu bileşenlerin bireysel özellikleri ve belirli kullanımları vardır.

Ana elektronik bileşenler şunlardır - Dirençler, değişken dirençler, Kapasitörler, değişken kapasitörler, İndüktörler, diyotlar, Tünel diyotları, Varaktör diyotları, Transistörler, BJT'ler, UJT'ler, FET'ler, MOSFET'ler, LDR, LED, Güneş pilleri, Termistör, Varistör, Transformatör, anahtarlar , röleler vb.

Hall Effect'in adı Edwin Hall, onun keşfi. Bu biraz Fleming'in sağ el kuralına benzer. Akım taşıyan bir iletkenI enine bir manyetik alana yerleştirilir B, bir elektrik alanı E her ikisine de dikey olarak iletkende indüklenir I ve B. Bu fenomen denirHall Effect.

Açıklama

Akım taşıyan bir iletken enine bir manyetik alana yerleştirildiğinde, bu manyetik alan yolculuklarına devam etmek için kavisli bir yol izleyen elektronlara bir miktar basınç uygular. Uygulanan enerji iletkeni aşağıdaki şekilde gösterilmektedir. Manyetik alan da gösterilir.

Elektronlar, B manyetik alanında bulunan iletkenden geçerken, elektronlar manyetik bir kuvvet yaşayacaktır. Bu manyetik kuvvet, elektronların bir tarafa diğerinden daha yakın hareket etmesine neden olacaktır. Bu, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi bir tarafta negatif bir yük ve diğer tarafta pozitif bir yük oluşturur.

Bu yük ayrımı, olarak bilinen bir voltaj farkı yaratacaktır. Hall Voltage or Hall EMF. Voltaj, elektrik alanı yük üzerinde manyetik kuvvete eşit ve zıt bir elektrik kuvveti oluşturana kadar oluşur. Bu etki olarak bilinirHall Effect.

$$\overrightarrow{F_{magnetic}}\:\:=\:\:\overrightarrow{F_{Electric}}\:\:=\:\:q\:\:\overrightarrow{V_{D}}\:\:\overrightarrow{B}\:\:=\:\:q\:\:\overrightarrow{E_{H}}$$

V _D , her elektronun deneyimlediği hızdır

$\overrightarrow{E_{H}}\:\:=\:\:\overrightarrow{V_{D}}\:\:\overrightarrow{B}\:\:$ V = Ed'den beri

Q = şarj miktarı

$\overrightarrow{B}$ = manyetik alan

$\overrightarrow{V_{D}}$ = sürüklenme hızı

$\overrightarrow{E_{H}}$ = Hall elektrik etkisi

d = bir iletkendeki düzlemler arasındaki mesafe (iletkenin genişliği)

$$V_{H}\:\:=\:\:\varepsilon_{H}\:\:=\:\:\overrightarrow{E_{H}}\:\:d\:\:=\:\:\overrightarrow{V_{D}}\:\:\overrightarrow{B}\:\:d$$

$$\varepsilon_{H}\:\:=\:\:\overrightarrow{V_{D}}\:\:\overrightarrow{B}\:\:d$$

Burası Hall EMF

Kullanımlar

Hall Etkisi, elektron veya delik konsantrasyonunu ve hareketliliği ölçmek için yarı iletken tipi, yük taşıyıcılarının işareti ile ilgili bilgi elde etmek için kullanılır. Böylece malzemenin iletken mi, yalıtkan mı yoksa yarı iletken mi olduğunu da bilebiliriz. Ayrıca, bir elektromanyetik dalgadaki manyetik akı yoğunluğunu ve gücü ölçmek için kullanılır.

Akım Türleri

Yarı iletkenlerdeki akım türlerine gelince, tartışılması gereken iki terim vardır. OnlarDiffusion Current ve Drift Current.

Difüzyon akımı

Doping yapıldığında, elektronların ve deliklerin konsantrasyonunda bir fark oluşur. Bu elektronlar ve delikler, daha yüksek yoğunluk yoğunluğundan daha düşük konsantrasyon seviyesine doğru yayılma eğilimindedir. Bunlar yük taşıyıcıları olduklarından, adı verilen bir akımı oluştururlar.diffusion current.

Bunu ayrıntılı olarak bilmek için, bir N-tipi malzeme ve bir P-tipi malzeme düşünelim.

• N tipi malzemenin çoğunluk taşıyıcıları olarak elektronları ve azınlık taşıyıcıları olarak az sayıda delik vardır.

• P tipi malzemenin çoğunluk taşıyıcıları olarak delikleri ve azınlık taşıyıcıları olarak birkaç elektronu vardır.

Bu iki malzeme birbirine çok yakın getirilirse, N-tipi malzemenin değerlik bandından çok az elektron, P-tipi malzemeye doğru hareket etme eğilimindedir ve P-tipi malzemenin değerlik bandından birkaç delik N tipi malzeme. Bu difüzyonun gerçekleştiği bu iki malzeme arasındaki bölgeyeDepletion region.

Dolayısıyla, bu elektronların ve deliklerin herhangi bir dış enerji uygulanmadan difüzyonu sonucu oluşan akım olarak adlandırılabilir. Diffusion Current.

Sürüklenme Akımı

Uygulanan elektrik alanı nedeniyle yüklü parçacıkların (elektron veya deliklerin) kayması (hareket etmesi) nedeniyle oluşan akıma, Drift Current. Aşağıdaki şekil, uygulanan elektrik alanının farkı nasıl yarattığını, sürüklenme akımını açıklamaktadır.

Akım akışının miktarı, uygulanan yüke bağlıdır. Bu sürüklenme akıntısından tükenme bölgesinin genişliği de etkilenir. Aktif bir devrede bir bileşen işlevi yapmak için, bu sürüklenme akımı önemli bir rol oynar.

Direnmek, “karşı çıkmak” anlamına gelen kelimedir. Resistancebir iletken veya bir yarı iletkendeki elektron akışına karşı çıkma özelliğidir. Direnç, direnç özelliğine sahip elektronik bir bileşendir.

Sembol ve Birimler

Direnç sembolü aşağıda gösterildiği gibidir.

Direniş birimleri OhmsΩ (omega) ile gösterilir.

Direnişin formülü

R = V/I

Nerede V Gerilim ve IGüncel. Dirençleri her değerde üretmek gerçekten zor olurdu. Bu nedenle, birkaç değer seçilir ve bu değerlerin dirençleri yalnızca üretilir. Bunlara "Preferred Values”. Pratikte, yakın değerlere sahip dirençler, gerekli uygulamalara uyacak şekilde seçilir. Pratik bir direnç böyle görünüyor -

Renk kodlaması

Adlı bir süreç color codingyukarıdaki şekilde gösterildiği gibi bir direncin direncinin değerini belirlemek için kullanılır. Bir direnç, her rengin belirli bir değeri belirlediği dört renk bandı ile kaplanmıştır. Aşağıdaki tablo, her rengin gösterdiği değerlerin bir listesini gösterir.

RENK	HANE	ÇOKLAYICI	HATA PAYI
Siyah	0	10 0 = 1
Kahverengi	1	10 1 = 10	1
Kırmızı	2	10 2 = 100	2
Portakal	3	10 3 = 1000
Sarı	4	10 4 = 10000
Yeşil	5	10 5 = 100000	0.5
Mavi	6	10 6 = 1000000	0.25
Menekşe	7	10 7 = 10000000	0.1
Gri	8	10 8 = 100000000
Beyaz	9	10 9 = 1000000000
Altın		10 -1 = 0.1	5
Gümüş		10 -2 = 0.01	10
(Yok)			20

İlk iki renkli bant, değerin birinci ve ikinci rakamını gösterir ve üçüncü renk bandı çarpanı (eklenen sıfır sayısı) temsil eder. Dördüncü renk bandı tolerans değerini gösterir.

Tolerancebir direncin yok edilmeden dayanabileceği değer aralığıdır. Bu önemli bir faktördür. Aşağıdaki şekil, bir direncin değerinin renk kodu ile nasıl belirlendiğini gösterir.

Beş renkli bant direnci,% 2 ve% 1 toleransla ve ayrıca diğer yüksek hassasiyetli dirençler için üretilmektedir. Bu beş bant dirençlerinde, ilk üç bant rakamları, dördüncüsü çarpanı ve beşinci toleransı temsil eder.

Renk kodlama sürecini anlamak için bir örneğe bakalım.

Example 1 - Sarı, mavi, turuncu ve gümüş renk kodlu bir direncin değerini belirleyin.

Solution- Sarının değeri 4, mavi 6, turuncu 3 çarpanı temsil eder. Gümüş, tolerans değeri olan ± 10'dur.

Dolayısıyla direncin değeri 46 × 10 ³ = 46kΩ

Bu direnç için maksimum direnç değeri

46kΩ veya 46000Ω +% 10 = 46000 + 4600 = 50600Ω = 50.6kΩ

Bu direnç için minimum direnç değeri

46kΩ veya 46000Ω -% 10 = 46000 - 4600 = 41400Ω = 41.4kΩ

Dirençlerle ilgili farklı ayrıntıları inceledikten sonra öğrenmemiz gereken bazı terimler var. Ayrıca, birkaç bağlantı türü için bir direncin farklı davranışlarıyla uğraşmalıyız.

Önemli Terimler

Sahip olduğumuz direnç türlerine geçmeden önce tartışmamız gereken birkaç terim var. Bu aşamada bu terimlerin tanıtılması gerekir ve ilerledikçe bunları anlayabiliriz.

Direnç

Direnç, akımın akışına karşı çıkan bir direncin özelliğidir. Alternatif akım bir dirençten geçtiğinde, akımla aynı fazda olan bir voltaj düşüşü üretilir.

• Gösterge - R

• Birimler - Ohms

• Sembol - Ω

Dirençle birlikte, reaktans ve empedans olarak adlandırılan başka önemli terimler de vardır.

Reaktans

Devrede bulunan kapasitanslar ve endüktanslar nedeniyle alternatif akıma sunulan direnç, reaktans olarak anlaşılabilir. Alternatif akım saf bir reaktanstan geçtiğinde, akımla 90 ° faz dışı olan bir voltaj düşüşü üretilir.

Faza bağlı olarak, yani + 90 ° veya -90 ° reaktans, endüktif reaktans veya kapasitif reaktans olarak adlandırılabilir.

• Gösterge - X

• Birimler - Ohms

• Sembol - Ω

İç direnç

Empedans, omik direnç ve reaktansın birleşik etkilerinden kaynaklanan alternatif akıma karşı etkili dirençtir. Alternatif akım bir empedanstan geçtiğinde, akımla 0 ° ila 90 ° faz dışı bir yerde bir voltaj düşüşü üretilir.

• Gösterge - I

• Birimler - Ohms

• Sembol - Ω

İletkenlik

Bu, bir malzemenin elektrik iletme yeteneğidir. Direnişin tersidir.

• Gösterge - G

• Birimler - Mhos

• Sembol - ℧

Bir devreye bağlandığında bir Direnç, bu bağlantı seri veya paralel olabilir. Paralel bağlandıklarında seri olarak da bağlanırlarsa toplam akım, gerilim ve direnç değerlerine ne olacağını şimdi bilelim.

Seri Dirençler

Seri olarak birkaç direnç bağlandığında ne olduğunu gözlemleyelim. Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, farklı değerlere sahip üç direnci düşünelim.

Direnç

Seri dirençlere sahip bir devrenin toplam direnci, bireysel dirençlerin toplamına eşittir. Bu, yukarıdaki şekilde sırasıyla 1KΩ, 5KΩ ve 9KΩ değerlerine sahip üç direnç olduğu anlamına gelir.

Direnç ağının toplam direnç değeri -

$$R\:\:=\:\:R_{1}\:+\:R_{2}\:+\:R_{3}$$

Yani 1 + 5 + 9 = 15KΩ toplam dirençtir.

Burada R ₁ 1 direnci ^st direnç, R ' ₂ 2 direnci ^nd direnç ve R ₃ 3 direnci ^Rd yukarıda direnç ağında direnç.

Voltaj

Bir seri direnç ağında görünen toplam voltaj, her bir dirençte voltaj düşüşlerinin eklenmesidir. Yukarıdaki şekilde, her aşamada üç farklı voltaj düşüşü değerine sahip üç farklı direncimiz var.

Devre boyunca görünen toplam voltaj -

$$V\:\:=\:\:V_{1}\:+\:V_{2}\:+\:V_{3}$$

Yani 1v + 5v + 9v = 15v toplam gerilimdir.

V burada ₁ 1 voltaj düşmesi ^st direnç V ₂ 2 voltaj düşmesi ^nd direnç ve V ₃ 3 voltaj düşmesi ^rd yukarıdaki direnç ağında direnç.

Güncel

Seri bağlı bir dizi dirençten akan toplam Akım miktarı, direnç ağı boyunca tüm noktalarda aynıdır. Dolayısıyla, girişte veya dirençler arasındaki herhangi bir noktada veya hatta çıkışta ölçüldüğünde akım aynı 5A'dır.

Ağ üzerinden akım -

$$I\:\:=\:\:I_{1}\:=\:I_{2}\:=\:I_{3}$$

Bu, tüm noktalardaki akımın 5A olduğu anlamına gelir.

Nerede ₁ 1 üzerindeki akımdır ^st direnç, ben ₂ 2 üzerindeki akımdır ^nd direnç ve ben ₃ 3 üzerindeki akımdır ^rd yukarıdaki direnç ağındaki direnç.

Paralelde Dirençler

Paralel olarak birkaç direnç bağlandığında ne olduğunu gözlemleyelim. Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, farklı değerlere sahip üç direnci düşünelim.

Direnç

Paralel dirençlere sahip bir devrenin toplam direnci, seri direnç ağı yönteminden farklı şekilde hesaplanır. Burada, bireysel dirençlerin karşılıklı (1 / R) değeri, toplam direnç değerini elde etmek için cebirsel toplamın tersi ile eklenir.

Direnç ağının toplam direnç değeri -

$$\frac{1}{R}\:\:=\:\:\frac{1}{R_{1}}\:\:+\:\:\frac{1}{R_{2}}\:\:+\frac{1}{R_{3}}$$

Burada R ₁ 1 direnci ^st direnç, R ' ₂ 2 direnci ^nd direnç ve R ₃ 3 direnci ^Rd yukarıda direnç ağında direnç.

Örneğin, önceki örneğin direnç değerleri dikkate alınırsa, bu R ₁ = 1KΩ, R ₂ = 5KΩ ve R ₃ = 9KΩ anlamına gelir. Paralel direnç ağının toplam direnci -

$$\frac{1}{R}\:\:=\:\:\frac{1}{1}\:\:+\:\:\frac{1}{5}\:\:+\frac{1}{9}$$

$$=\:\:\frac{45\:\:+\:\:9\:\:+\:\:5}{45}\:\:=\:\:\frac{59}{45}$$

$$R\:\:=\:\:\frac{45}{59}\:\:=\:\:0.762K\Omega\:\:=\:\:76.2\Omega$$

Paralel direnci hesaplamak için kullandığımız yöntemden, iki dirençli paralel ağ için basit bir denklem elde edebiliriz. Bu -

$$R\:\:=\:\:\frac{R_{1}\:\:\times\:\:R_{2}}{R_{1}\:\:+\:\:R_{2}}\:$$

Voltaj

Bir Paralel direnç ağında görünen toplam voltaj, her bir dirençteki voltaj düşüşleriyle aynıdır.

Devre boyunca görünen Voltaj -

$$V\:\:=\:\:V_{1}\:=\:V_{2}\:=\:V_{3}$$

V burada ₁ 1 voltaj düşmesi ^st direnç V ₂ 2 voltaj düşmesi ^nd direnç ve V ₃ 3 voltaj düşmesi ^rd yukarıdaki direnç ağında direnç. Dolayısıyla, paralel bir direnç ağının tüm noktalarında voltaj aynıdır.

Güncel

Bir Paralel dirençli ağa giren toplam akım miktarı, tüm Paralel dallarda akan tüm bireysel akımların toplamıdır. Her dalın direnç değeri, içinden geçen akımın değerini belirler. Ağdaki toplam akım

$$I\:\:=\:\:I_{1}\:+\:I_{2}\:+\:I_{3}$$

Nerede ₁ 1 üzerindeki akımdır ^st direnç, ben ₂ 2 üzerindeki akımdır ^nd direnç ve ben ₃ 3 üzerindeki akımdır ^rd yukarıdaki direnç ağındaki direnç. Bu nedenle, farklı dallardaki bireysel akımların toplamı, paralel dirençli bir ağdaki toplam akımı elde eder.

Bir Direnç, özellikle birçok devrenin çıkışında bir yük olarak kullanılır. Dirençli yük kullanılmazsa, bir yükten önce bir direnç yerleştirilir. Direnç, genellikle herhangi bir devrede temel bir bileşendir.

Kullanılan malzeme türüne, üretim prosedürüne ve uygulamalarına göre birçok direnç türü bulunmaktadır. Sınıflandırma aşağıda gösterildiği gibidir.

Doğrusal dirençler doğrusal VI özelliklerine ve doğrusal olmayan dirençler doğrusal olmayan VI özelliklerine sahiptir. Doğrusal olmayan dirençler, voltaj ve akım özellikleri doğrusal olmayan bir şekilde değişen dirençlerdir. Gerilim ve akım değerleri, sıcaklık ve ışık gibi diğer faktörlere bağlı olarak değişir, ancak doğrusal olmayabilir.

Termistör

Termal, sıcaklık demektir. Bu dirençte direnç sıcaklığa göre değişir. Isı artarsa, direnç azalır ve bunun tersi de geçerlidir. Bu, ölçüm ve kontrol amacıyla kullanılır.

Ana termistör türleri NTC ve PTC.

• NTC Negative Temperature Coefficientve bu tür cihazlarda sıcaklık arttıkça direnç azalmaktadır. Bunlar, cihazları aşırı voltaj koşullarından korumak için kullanılır.

• PTC Positive Temperature Coefficientve bu tür cihazlarda sıcaklık arttıkça direnç artar. Bunlar, cihazları aşırı akım koşullarından korumak için kullanılır.

Aşağıdaki şekil, sembolüyle birlikte bir NTC termistörünü göstermektedir.

Fotoğraf Direnç

Fotoğraf ışık demektir. Bu dirençte direnç ışığa göre değişir. Işık arttıkça direnç azalır ve bunun tersi de geçerlidir. Bu aynı zamanda ölçüm ve kontrol amacıyla da kullanılır. Olarak da adlandırılırLDR (Hafif Bağımlı Direnç)

Varistörler

Bir varistörün direnci, uygulanan gerilime göre değişir. Gerilim yükseldikçe direnç azalır ve gerilim düşerse direnç artar. Olarak da adlandırılırVDR (Voltaj Bağımlı Direnç).

Yüzey Montajı

Bunlar, yüzeye montaj teknolojisinin ortaya çıkmasından bu yana oldukça kullanılmaktadır. Bunlar şu şekilde adlandırılabilir:chip resistorsbu, seramik bir çip üzerine entegre edilmiş dirençli bir katman anlamına gelir.

Bu yüzeye monte dirençler, normal dirençlerle karşılaştırıldığında çok küçüktür ve bu nedenle daha az yer kaplar. Etkilidirler ve daha az ısı yayarlar. Bu dirençlerin icadı bir PCB'nin (Baskılı Devre Kartı) görünümünü değiştirdi ve boyutunu büyük ölçüde azalttı.

Yüzeye monte dirençlerin avantajları şunlardır:

• Bunlar kompakt boyuttadır.
• Bunlar çok kararlı.
• İyi toleransları var.
• Isı dağılımını azaltmada etkilidirler.

Aşağıdaki şekil, yüzeye monte dirençlerin resimlerini göstermektedir.

Doğrusal direnç, direnci içinden geçen akımın akışına göre değişmeyen bir dirençtir. Üzerinden geçen akım, her zaman üzerine uygulanan voltajla orantılı olacaktır. Doğrusal dirençler ayrıca şu şekilde sınıflandırılır:Fixed and Variable resistors.

Değişken Dirençler

Değişken dirençler, ihtiyaca göre değerleri manuel olarak değiştirilebilen dirençlerdir. Bağlı bir şaft yardımıyla bir dizi direnç değerinden belirli bir direnç değeri seçilir. Değişken bir direncin sembolü aşağıda gösterildiği gibidir.

Bu dirençler sahip olduğumuz sınıflandırmanın yardımıyla daha iyi anlaşılmaktadır. Değişken dirençler ayrıca Potansiyometreler, Reostatlar ve Düzelticiler olarak ikiye ayrılır.

Potansiyometre

Potansiyometre basitçe Pot. Bu, kayan veya dönen bir şafta sahip üç terminalli bir dirençtir. Bu şaft çalıştırıldığında ayarlanabilir bir voltaj bölücü oluşturur. Aşağıdaki şekil bir Potansiyometre görüntüsünü göstermektedir.

Bir potansiyometre ayrıca potential difference(voltaj) bir devrede. Düşük ila yüksek değere sahip dirençli bir malzeme yolu dahili olarak döşenir ve dirençli malzemeyi devreye bağlayacak şekilde bir silici yerleştirilir. Bu, çoğunlukla TV setlerinde ve Müzik sistemlerinde ses denetleyicisi olarak kullanılır.

Reosta

Bir Rheostat, basitçe bir Tel sargılı direnç olarak adlandırılabilir. BirResistive wireyalıtkan bir seramik göbeğin etrafına sıkıca sarılır. BirWiperbu sargılar üzerinden kayar. Dirençli telin bir ucuna bir bağlantı yapılır ve istenen direnci elde etmek için ikinci bağlantı siliciye veya sürgülü kontağa yapılır.

Rheostat, control current. Bunlar çoğunlukla ağır motorların hız kontrolünde kullanılır. Bunların elde ettiği direnç sırasındadır.kilo ohms. Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi reostatlar çoğunlukla tek tüplü ve çift tüplü reostalar olarak mevcuttur.

Değişken bir direnç olarak, genellikle devrelerde ayarlama ve kalibrasyon için kullanılırlar. Günümüzde reostaların verimliliği daha düşük olduğu için reostatların kullanımı yerini elektronik cihazların değiştirilmesine bırakmıştır.

Giyotin

Düzeltici hem değişken bir direnç hem de potansiyometredir (potansiyel farkı ölçer). Bu Düzeltici Potansiyometre kısaca şöyle adlandırılır:Trim Pot. Bunlar değişken dirençler olarak kullanılıyorsa, Ön Ayarlı Dirençler olarak adlandırılırlar.

Bu trim kapları, tek turlu veya çok turlu gibi farklı tiptedir. Bunlar, ayarlama ve kalibrasyon için kullanılan küçük değişken dirençlerdir. Ömürleri diğer değişken dirençlere göre daha kısadır.

Sabit dirençler, bir tür doğrusal dirençlerdir. Bir direncin, değeri sabitse, sabit bir direnç olduğu söylenir. Sabit direncin değeri, değeri üretim anında belirlendiğinden, değişken bir direnç gibi değiştirilemez. Aşağıdaki şekiller sabit bir direncin sembolünü temsil etmektedir.

Sabit dirençler, üretim süreçlerine ve imalatlarında kullanılan malzemelere bağlı olarak farklı tiplerde sınıflandırılır. Sınıflandırma aşağıdaki gibidir.

Karbon bileşimi

Karbon bileşimli dirençler, kil gibi bir bağlayıcı madde ile karıştırılmış karbon parçacıkları, grafit ve seramik tozunun bir karışımıdır. Bu karışım yüksek basınç ve sıcaklıkla işlenir. Her şey bir durumda kalıplandıktan sonra, uçlar sabitlenir.

• Karbon bileşimi direncinin termal kütlesi, yüksek enerjili darbelere dayanacak şekilde daha yüksektir.

• Bu dirençler düşük kararlılığa ve yüksek gürültüye sahiptir ki bu bir dezavantajdır.

Aşağıdaki şekil, karbon bileşimi direncinin bir görüntüsünü göstermektedir.

Karbon bileşimi dirençleri, Aşırı gerilim koruma, Akım sınırlama ve Yüksek voltaj güç kaynaklarında kullanılır.

Tel sargısı

Bir tel sargılı direnç, dirençli bir malzemeden oluşan bir telin bir çekirdeğin etrafına sarılmasıyla oluşturulur. Metalik çekirdek, dirençli tel iletirken iletken olmayan bir malzeme görevi görür, ancak biraz dirençle. Bir tel sargılı direncin görüntüsü aşağıda gösterildiği gibidir.

Çekirdeği sarmak için genellikle bir nikrom tel veya bir manganin teli kullanılır, çünkü bunlar yüksek direnç sunarlar. Çekirdek olarak plastik, seramik veya cam kullanılır.

• Tel sargılı dirençler çok doğrudur.
• Düşük direnç değerleri ve yüksek güç değerleri için mükemmel çalışırlar.

Bunlar en eski tip sabit dirençlerdir, ancak şu anda bile kullanılmaktadır.

Kalın Film

Film dirençleri, kalınlığı ait oldukları tipi belirleyen seramik bir taban üzerinde dirençli bir katmana sahiptir. Kalın film dirençler üzerindeki direnç tabakasının kalınlığı, ince film dirençlerinden çok daha yüksektir. Alt tabaka üzerine cam ve metal oksitlerin karışımı olan özel bir macunun ateşlenmesi ile kalın film rezistanslar üretilir.

Kalın film dirençlerinde Eriyebilir dirençler, Sermet film dirençleri ve Metal oksit film dirençleri gibi üç ana tip vardır.

Eriyebilir Dirençler

Eriyebilir dirençler tel sargılı dirençlere benzer. Ancak bu dirençler, direnç sağlamanın yanı sıra bir sigorta görevi görür. Eriyebilir bir direncin görüntüsü aşağıda gösterildiği gibidir.

Bu dirençte akım, direncin gövdesine yakın yerleştirilmiş yaylı bir bağlantıdan geçer. Direncin yay teline bağlanan blob, akım akışı nedeniyle direncin ürettiği ısıyı alır. Bu ısı artarsa, blob'a olan bağlanma erir ve bağlantıyı açar.

Dolayısıyla, bu dirençlerin akımı sınırladığını söyleyebiliriz, ancak devre gücü değeri belirli bir değeri aşarsa, bu dirençler devreyi açmak veya kesmek için bir sigorta görevi görür. Bu dirençlerin değeri genellikle 10 Ohm'dan azdır. Bu dirençler genellikle TV setlerinde, amplifikatörlerde ve diğer pahalı elektronik devrelerde kullanılır.

Sermet Film Dirençleri

Sermet film dirençleri, adı verilen özel bir malzemeden oluşan film dirençlerdir. Cermet. Sermet, birleştirilerek yapılan kompozit bir alaşımdır.Cerdostum ve Metal. Bu kombinasyon, bir metalin esnekliği ve elektriksel iletkenliği ile birlikte yüksek sıcaklık direnci ve seramiğin aşınma direnci gibi bu malzemelerin her ikisinde de avantajlar sağlar.

Bir metal film tabakası, dirençli bir malzemenin etrafına sarılır ve bir seramik metal veya sermet alt tabakaya sabitlenir. Bir PCB'ye sabitlerken bağlantıları kolaylaştırmak için kablolar alınır. Sıcaklık performanslarını etkileyemediği için yüksek stabilite sunarlar.

Metal Oksit film dirençleri

Bir alt tabaka olan ısıtılmış bir cam çubuk üzerinde kalın bir Kalay klorür filmi oksitlenerek bir Metal oksit film direnci oluşturulur. Yüksek sıcaklık stabilitesine sahiptirler ve yüksek voltajlarda kullanılabilirler. Bu dirençler düşük çalışma gürültüsüne sahiptir.

Metal oksit film dirençleri, yalnızca kaplanan film türüne göre metal film dirençlerinden farklıdır. Metal oxideDirenç üzerinde bir film olarak kaplanan kalay oksit oluşturmak için oksijenli kalay gibi metalik bir bileşiktir. Bu direncin direnci, eklenen antimon oksit miktarına bağlıdır.tin oxide.

İnce tabaka

İnce film dirençler, seramik taban üzerinde 0,1 mikrometre veya daha küçük bir direnç katmanına sahiptir. İnce film dirençleri, yalıtkan bir substrat üzerinde vakumla biriktirilen metalik bir filme sahiptir.

İnce film dirençler daha doğrudur ve daha iyi sıcaklık katsayısına sahiptir ve daha kararlıdır. İnce film dirençleri ayrıca iki türe ayrılır:

• Karbon film dirençleri
• Metal film dirençleri

Karbon film direnci

Bir karbon film direnci, bir karbon film tabakasının bir seramik substrat üzerine bırakılmasıyla yapılır. Karbon film, akıma dirençli malzeme görevi görür ve seramik madde bir yalıtım maddesi görevi görür. Metalik kapaklar her iki uca da sabitlenir ve bakır uçlar çekilir.

Aşağıdaki şekil bir karbon film direncinin yapısını göstermektedir.

Bu dirençlerin temel avantajları, yüksek stabiliteleri, geniş çalışma aralığı, düşük gürültü ve düşük maliyetleridir. Karbon film dirençler, düşük gürültüleri nedeniyle karbon bileşimli dirençlere göre en çok tercih edilenlerdir.

Metal Film Dirençleri

Film kaplama, metal oksit film dirençleri ile metal film dirençleri arasındaki farkı yaratır. Rezistörü bir metal film direncinde kaplamak için nikel krom gibi ince bir metalik madde filmi kullanılırken, direnci bir metal oksit rezistöründe kaplamak için kalay oksit benzeri bir metal oksit filmi kullanılır.

Metal film dirençler düşük sıcaklık direnç katsayısına sahiptir, bu da direncin sıcaklıktan daha az etkilendiği anlamına gelir.

Vat miktarı

Bir direnç kullanırken, akım akışı artarsa, direnç bir miktar ısı yayar. Bu değer belirli bir kritik değeri geçerse, direnç hasar görebilir. Bir direncin watt değeri, bu tür bir durumdan kaçınmak için bazı daha yüksek değerli dirençler üzerine basılır.

Watt, watt cinsinden ifade edilen elektrik gücü miktarıdır. Elektrik gücü, elektrik enerjisinin transfer oranıdır.

Güç P = VI = I²R

Kondansatör, enerjiyi plakaları arasında potansiyel fark şeklinde depolayabilen pasif bir bileşendir. Voltajdaki ani değişime direnir. Yük, yük depolama yönüne bağlı olarak pozitif ve negatif olarak oluşan iki plaka arasında potansiyel fark şeklinde depolanır.

Bu iki levha arasında iletken olmayan bir bölge mevcuttur. dielectric. Bu dielektrik vakum, hava, mika, kağıt, seramik, alüminyum vb. Olabilir. Kapasitörün adı kullanılan dielektrik tarafından verilmektedir.

Sembol ve Birimler

Kapasitans için standart birimler Faradlardır. Genel olarak, mevcut kapasitörlerin değerleri mikro-faradlar, pico-faradlar ve nano-faradlar sırasıyla olacaktır. Bir kapasitörün sembolü aşağıda gösterildiği gibidir.

Bir kapasitörün kapasitesi, plakalar arasındaki mesafe ile orantılıdır ve plakaların alanıyla ters orantılıdır. Ayrıca, bir malzemenin geçirgenliği ne kadar yüksekse, kapasitans o kadar yüksek olacaktır. permittivityBir ortamın, o ortamda birim yük başına ne kadar elektrik akısı üretildiğini açıklar. Aşağıdaki resimde bazı pratik kapasitörler gösterilmektedir.

Aynı A alanına ve eşit genişliğe sahip iki plaka, d mesafesi ayrımı ile birbirine paralel olarak yerleştirildiğinde ve plakalara bir miktar enerji uygulandığında, bu paralel plaka kapasitörünün kapasitansı şu şekilde adlandırılabilir:

$$C\:\:=\:\:\frac{\varepsilon_{0}\:\:\varepsilon_{r}\:\:d}{A}$$

Nerede

C = Bir kapasitörün kapasitansı

$\varepsilon_{0}$ = boş alanın geçirgenliği

$\varepsilon_{r}$ = dielektrik ortamın geçirgenliği

d = plakalar arasındaki mesafe

A = iki iletken plakanın alanı

Bir miktar voltaj uygulandığında, yük kapasitörün iki paralel plakasında birikir. Bu şarj birikimi yavaşça gerçekleşir ve kapasitör üzerindeki voltaj uygulanan voltaja eşit olduğunda, giren voltaj çıkış voltajına eşit olduğundan şarj durur.

Şarj oranı, kapasitans değerine bağlıdır. Kapasitans değeri ne kadar büyükse, plakalardaki voltaj değişim hızı o kadar yavaş olur.

Bir Kondansatörün Çalışması

Bir Kondansatör, elektrik enerjisini depolayan iki terminalli bir pasif bileşen olarak anlaşılabilir. Bu elektrik enerjisi elektrostatik alanda depolanır.

Başlangıçta, kapasitörün iki plakasındaki negatif ve pozitif yükler dengede. Bir kapasitörün şarj veya deşarj olma eğilimi yoktur. Negatif yük, elektronların birikmesiyle oluşurken, pozitif yük elektronların tükenmesiyle oluşur. Bu, herhangi bir harici ücret verilmeden gerçekleştiğinden, bu durumelectrostaticdurum. Aşağıdaki şekil statik yüklü kondansatörü göstermektedir.

AC beslemesinin değişen pozitif ve negatif döngülerine göre elektronların birikmesi ve tükenmesi "akım akışı" olarak anlaşılabilir. Bu denirDisplacement Current. Bu akımın yönü AC olduğu için değişmeye devam eder.

Bir Kondansatörün Şarj Edilmesi

Harici bir voltaj verildiğinde, elektrik yükü elektrostatik yüke dönüştürülür. Bu, kapasitör şarj olurken olur. Arzın pozitif potansiyeli, elektronları kapasitörün pozitif plakasından çekerek daha pozitif hale getirir. Arzın negatif potansiyeli, elektronları kapasitörün negatif plakasına zorlayarak daha negatif hale getirir. Aşağıdaki şekil bunu açıklamaktadır.

Bu şarj işlemi sırasında, elektronlar DC kaynağı üzerinden hareket eder, ancak dielectric hangisi bir insulator. Bu yer değiştirme, kapasitör şarj olmaya başladığında büyüktür ancak şarj olurken azalır. Kapasitör üzerindeki voltaj, besleme voltajına eşit olduğunda kapasitör şarjı durdurur.

Kondansatör şarj olmaya başladığında dielektriğe ne olduğunu görelim.

Dielektrik davranış

Yükler kapasitörün plakaları üzerinde biriktikçe, bir elektrostatik alan oluşur. Bu elektrostatik alanın gücü, plaka üzerindeki yükün büyüklüğüne ve dielektrik malzemenin geçirgenliğine bağlıdır.Permittivity elektrostatik hatların içinden ne kadar geçmesine izin verdiğinin dielektriğin ölçüsüdür.

Dielektrik aslında bir yalıtkandır. Atomların en dış yörüngesinde elektronları vardır. Nasıl etkilendiklerini gözlemleyelim. Plakalarda yük olmadığında, dielektrikteki elektronlar dairesel yörüngede hareket eder. Bu, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibidir.

Yük biriktirme gerçekleştiğinde, elektronlar pozitif yüklü plakaya doğru hareket etme eğilimindedir, ancak yine de şekilde gösterildiği gibi dönmeye devam ederler.

Yük daha da artarsa ​​yörüngeler daha da genişler. Ama yine de artarsa, dielektrikbreaks downkapasitörün kısaltılması. Şimdi, kapasitör tam olarak şarj edildi, boşalmaya hazır. Negatif plakadan pozitif plakaya gitmeleri için bir yol sağlamamız yeterlidir. Bir tarafta çok fazla sayıda elektron olduğu ve diğer tarafta neredeyse hiç elektron olmadığı için elektronlar herhangi bir dış kaynak olmadan akarlar. Bu dengesizlik,discharge kapasitörün.

Ayrıca, bir deşarj yolu bulunduğunda, dielektrik malzemedeki atomlar normal durumlarına dönme eğilimindedir. circular orbitve bu nedenle elektronları boşalmaya zorlar. Bu tür bir deşarj, kapasitörlerin, tıpkı bir kamera flaşında olduğu gibi, kısa bir süre içinde yüksek akımlar vermesini sağlar.

Renk kodlaması

Bir kapasitörün değerini bilmek için, genellikle aşağıdaki gibi etiketlenir -

n35 = 0.35nF veya 3n5 = 3.5nF veya 35n = 35nF vb.

Bazen işaretler 100K gibi olacaktır, bu da k = 1000pF anlamına gelir. O zaman değer 100 × 1000pF = 100nF olacaktır.

Bu sayı işaretleri günümüzde kullanılsa da, kapasitörlerin değerlerini anlamak için uzun zaman önce Uluslararası bir renk kodlama şeması geliştirildi. Renk kodlama göstergeleri aşağıda verildiği gibidir.

Bant rengi	Basamak A ve B	Çarpan	Tolerans (t)> 10pf	Tolerans (t) <10pf	Sıcaklık katsayısı
Siyah	0	× 1	±% 20	± 2.0pF
Kahverengi	1	× 10	±% 1	± 0.1pF	-33 × 10-6
Kırmızı	2	× 100	±% 2	± 0.25pF	-75 × 10-6
Portakal	3	× 1.000	±% 3		-150 × 10-6
Sarı	4	× 10.000	±% 4		-220 × 10-6
Yeşil	5	× 100.000	±% 5	± 0.5pF	-330 × 10-6
Mavi	6	× 1.000000			-470 × 10-6
Menekşe	7				-750 × 10-6
Gri	8	× 0.01	+% 80, -% 20
Beyaz	9	× 0.1	±% 10	± 1.0pF
Altın		× 0.1	±% 5
Gümüş		× 0.01	±% 10

Bu göstergeler, kapasitörlerin değerini belirlemek için kullanıldı.

Bu beş bantlı kapasitörlerde, ilk iki bant rakamları temsil eder, üçüncüsü çarpanı, tolerans için dördüncü ve beşinci voltajı temsil eder. Renk kodlama sürecini anlamak için bir örneğe bakalım.

Example 1 - Sarı, mor, turuncu, beyaz ve kırmızı renk kodlu bir kapasitörün değerini belirleyin.

Solution- Çarpanı temsil eden sarı değeri 4, menekşe 7, turuncu 3'tür. Beyaz tolerans değeri olan ± 10'dur. Kırmızı, voltajı temsil eder. Ancak voltaj derecesini bilmek için, bu kapasitörün ait olduğu belirli bandın bilinmesi gereken başka bir tablomuz var.

Dolayısıyla kapasitörün değeri 47nF,% 10 250v'dir (V bandı için voltaj)

Aşağıdaki tablo, kapasitörlerin ait olduğu bantlara bağlı olarak voltajın nasıl belirlendiğini göstermektedir.

Bant rengi	Gerilim Değeri (V)
	TYPE J	TYPE K	TYPE L	TYPE M	TYPE N
Siyah	4	100		10	10
Kahverengi	6	200	100	1.6
Kırmızı	10	300	250	4	35
Portakal	15	400		40
Sarı	20	500	400	6.3	6
Yeşil	25	600		16	15
Mavi	35	700	630		20
Menekşe	50	800
Gri		900		25	25
Beyaz	3	1000		2.5	3
Altın		2000
Gümüş

Bu tablonun yardımıyla, her bir kondansatör bandı için voltaj değeri verilen renge göre bilinir. Gerilim değerlerinin türü ayrıca kapasitörlerin türünü de gösterir. Örneğin TİP J olanlar Daldırma Tantal Kondansatörler, TİP K olanlar Mika Kondansatörler, TİP L olanlar Polistiren Kondansatörler, TİP M olanlar Elektrolitik Bant 4 Kondansatörler ve TİP N olanlar Elektrolitik Bant 3 Kondansatörlerdir. Bu günlerde, renk kodlaması, daha önce bahsedildiği gibi kapasitörlerin basit bir değer baskısı ile değiştirildi.

Kapasitif Reaktans

Bu önemli bir terimdir. Kapasitif Reaktans, bir kapasitörün alternatif akım akışına veya basitçe AC akımına karşı sunduğu muhalefettir. Bir kondansatör, akım akışındaki değişime direnir ve bu nedenle, şu şekilde adlandırılabilecek bazı muhalefet gösterir.reactancegiriş akımının frekansı da sunduğu dirençle birlikte düşünülmelidir.

Symbol: X_C

Tamamen kapasitif bir devrede, akım I_C leads uygulanan voltaj 90 °

Kondansatörlerin Sıcaklık Katsayısı

Maksimum değişiklik CapacitanceBelirli bir sıcaklık aralığının üzerindeki bir kapasitörün, bir kapasitörün sıcaklık katsayısı ile bilinebilir. Sıcaklık belirli bir noktayı aştığında, oluşabilecek bir kapasitörün kapasitansındaki değişimin şu şekilde anlaşıldığını belirtir:temperature coefficient of capacitors.

Tüm kapasitörler genellikle 25 ° C'lik bir referans sıcaklık dikkate alınarak üretilir. Bu nedenle, bu değerin üzerindeki ve altındaki sıcaklık değerleri için kondansatörlerin sıcaklık katsayısı dikkate alınır.

Bir devrede, bir Kondansatör seri veya paralel şekilde bağlanabilir. Bir devreye bir dizi kondansatör bağlanmışsa, kondansatör bağlantısının türü o ağdaki voltaj ve akım değerleri ile ilgilidir.

Seri Kondansatörler

Seri olarak birkaç Kondansatör bağlandığında ne olduğunu gözlemleyelim. Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, farklı değerlere sahip üç kapasitör düşünelim.

Kapasite

Kapasitörleri seri halde olan bir ağın kapasitansı düşünüldüğünde, toplam kapasitansın karşılığını elde etmek için tüm kapasitörlerin kapasitanslarının karşılığı eklenir. Bunu daha net bir şekilde anlamak için,

$$\frac{1}{C_{T}}\:\:=\:\:\frac{1}{C_{1}}\:\:+\:\:\frac{1}{C_{2}}\:\:+\:\:\frac{1}{C_{3}}$$

Aynı formülün ardından, sadece iki kapasitör seri olarak bağlanırsa, o zaman

$$C_{T}\:\:=\:\:\frac{C_{1}\:\:\times\:\:C_{2}}{C_{1}\:\:+\:\:C_{2}}$$

C Burada ₁ 1 boyunca kapasitansı ^st kondansatör, Cı- ₂ 2 boyunca kapasitansı ^nd kondansatör ve Cı- ₃ 3 boyunca kapasitansı ^Rd yukarıda ağda kondansatör.

Voltaj

Her bir kapasitördeki voltaj, bireysel kapasitansların değerine bağlıdır. Bunun anlamı

$$V_{C1}\:\:=\:\:\frac{Q_{T}}{C_{1}}\:\:V_{C2}\:\:=\:\:\frac{Q_{T}}{C_{2}}\:\:V_{C3}\:\:=\:\:\frac{Q_{T}}{C_{3}}$$

Seri kapasitör devresindeki toplam voltaj,

$$V_{T}\:\:=\:\:V_{C1}\:\:+\:\:V_{C2}\:\:+\:\:V_{C3}$$

V Burada _c1 1 üzerindeki gerilim olan ^st kondansatör, V _C2 2 üzerindeki gerilimdir ^nd kondansatör ve V, _c3 3 üzerindeki gerilim olduğu ^Rd yukarıda ağda kondansatör.

Güncel

Seri bağlı bir dizi Kondansatörden akan toplam Akım miktarı tüm noktalarda aynıdır. Bu nedenle kapasitörler, kapasitans değerlerine bakılmaksızın aynı miktarda şarj depolayacaklardır.

Ağ üzerinden akım,

$$I\:\:=\:\:I_{1}\:\:=\:\:I_{2}\:\:=\:\:I_{3}$$

Nerede ₁ 1 üzerindeki akımdır ^st kondansatör, ben ₂ 2 üzerindeki akımdır ^nd kapasitör ve ben ₃ 3 üzerindeki akımdır ^rd yukarıdaki ağda kondansatör.

Akım aynı olduğundan, yükün depolanması aynıdır çünkü bir kapasitörün herhangi bir plakası, yükünü bitişik kapasitörden alır ve dolayısıyla seri haldeki kapasitörler aynı yüke sahip olacaktır.

$$Q_{T}\:\:=\:\:Q_{1}\:\:=\:\:Q_{2}\:\:=\:\:Q_{3}$$

Paralel Kondansatörler

Paralel olarak birkaç kapasitör bağlandığında ne olduğunu gözlemleyelim. Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, farklı değerlere sahip üç kapasitör düşünelim.

Kapasite

Devrenin toplam Kapasitansı, ağdaki kapasitörlerin ayrı ayrı kapasitanslarının toplamına eşittir.

$$C_{T}\:\:=\:\:C_{1}\:\:+\:\:C_{2}\:\:+\:\:C_{3}$$

C Burada ₁ 1 boyunca kapasitansı ^st kondansatör, Cı- ₂ 2 boyunca kapasitansı ^nd kondansatör ve Cı- ₃ 3 boyunca kapasitansı ^Rd yukarıda ağda kondansatör.

Voltaj

Devrenin sonunda ölçülen voltaj same paralel bir devreye bağlı tüm kapasitörlerdeki voltaj olarak.

$$V_{T}\:\:=\:\:V_{1}\:\:=\:\:V_{2}\:\:=\:\:V_{3}$$

V Burada _c1 1 üzerindeki gerilim olan ^st kondansatör, V _C2 2 üzerindeki gerilimdir ^nd kondansatör ve V, _c3 3 üzerindeki gerilim olduğu ^Rd yukarıda ağda kondansatör.

Güncel

Akan toplam akım, paralel ağa bağlı her bir kapasitörden geçen akımların toplamına eşittir.

$$I_{T}\:\:=\:\:I_{1}\:\:+\:\:I_{2}\:\:+\:\:I_{3}$$

Nerede ₁ 1 üzerindeki akımdır ^st kondansatör, ben ₂ 2 üzerindeki akımdır ^nd kapasitör ve ben ₃ 3 üzerindeki akımdır ^rd yukarıdaki ağda kondansatör.

İşlevlerine, kullanılan dielektrik malzemeye, şekillerine vb. Bağlı olarak birçok tipte kapasitör vardır. Ana sınıflandırma sabit ve değişken kapasitörlere göre yapılır.

Kondansatör Türleri

Sınıflandırma aşağıdaki şekilde gösterildiği gibidir.

Ana sınıflandırma yukarıdakine benzer. Sabit kapasitörler, değeri üretim anında sabit olanlardır ve değişken olanlar bize kapasitans değerini değiştirme seçeneği sunar.

Değişken Kapasitörler

Siz değiştiğinizde değeri değişen değişken kapasitörler hakkında da bir şeyler bildirin. electrically veya mechanically. Değişken kapasitörler genel olarak, biri sabit diğeri değişken olan iç içe geçmiş metal plaka setlerinden oluşur. Bu kapasitörler, kapasitans değerlerini,10 to 500pF.

Burada gösterilen gangli kapasitör, birbirine bağlı iki kapasitörün birleşimidir. Tek bir şaft olarak birleştirilen bu kondansatörlerin değişken uçlarını döndürmek için tek bir mil kullanılır. Noktalı çizgi, dahili olarak bağlı olduklarını gösterir.

Bu değişken dirençlerin, radyo alıcılarının LC devrelerinde ayarlama, antenlerde empedans uyumu vb. Gibi birçok kullanımı vardır. Değişken kapasitörlerin ana tipleri, Ayarlama kapasitörleri ve Düzeltici kapasitörleridir.

Akort Kondansatörleri

Akort kapasitörleri popüler tip değişken kapasitörlerdir. Bir stator, bir rotor, statoru desteklemek için bir çerçeve ve bir mika kapasitör içerirler. Bir ayar kapasitörünün yapısal ayrıntıları aşağıdaki şekilde gösterilmektedir.

Stator, sabit bir parçadır ve rotor, hareketli bir milin hareketiyle döner. Rotor plakaları, statorun yuvalarına hareket ettirildiklerinde, bir kapasitörün plakalarını oluşturmak için yaklaşırlar. Rotor plakaları tamamen statorun yuvalarına oturduğunda kapasitans değeri maksimumdur, yoksa kapasitans değeri minimumdur.

Yukarıdaki şekil bir ganged tuning capacitorbir çeteye bağlı iki ayar kapasitörüne sahip olmak. Ayar kapasitörünün çalışma şekli budur. Bu kapasitörler genellikle birkaç Pico Farad'dan birkaç onlarca Pico Farad'a kadar kapasitans değerlerine sahiptir. Bunlar çoğunlukla radyo alıcılarındaki LC devrelerinde kullanılır. Bunlar aynı zamandaTuning Condensers.

Giyotin Kapasitörler

Düzeltici kapasitörler bir tornavida kullanılarak değiştirilir. Giyotin kapasitörleri genellikle, sabitlendikten sonra kapasitans değerini değiştirmeye gerek olmayan bir yerde sabitlenir.

Bir düzeltici kondansatörün üç ucu vardır, biri sabit plakaya, biri döner diğeri ortaktır. Hareketli disk, yarım daire şeklindedir. Bir düzeltici kapasitör aşağıdaki şekildekine benzeyecektir.

Ortada bir dielektrik bulunan iki paralel iletken plaka vardır. Kullanılan bu dielektriğe bağlı olarak, hava düzeltici kapasitörler ve seramik düzeltici kapasitörler vardır. Kırpıcı kapasitörün yapısal detayları aşağıda gösterildiği gibidir.

İki plakadan biri hareketli, diğeri sabittir. Dielektrik malzeme sabitlenmiştir. Hareketli plaka, hareketli ve sabit elektrot arasındaki alanın karşısına hareket ettirildiğinde, kapasitans değiştirilebilir. Her iki elektrot da bir kapasitörün iki plakası gibi davrandığından, zıt alan büyürse kapasitans daha yüksek olacaktır.

Kırpıcı Kapasitörler bir PCB (Baskılı Devre Kartı) üzerine kolayca sabitlenir ve çoğunlukla ekipmanın kalibrasyonu için kullanılırlar.

İmalat sırasında değeri sabitlenen ve sonradan değiştirilemeyen Kondansatörlere Fixed Capacitors. Sabit kapasitörlerin ana sınıflandırması polarize ve polarize olmayan olarak yapılır. Polarize olmayan kapasitörlere bir göz atalım.

Polarize Olmayan Kapasitörler

Bunlar sahip olan kapasitörlerdir no specific polaritiesBu, her iki şekilde de sağ ve sol uç yerleştirilmesinden rahatsız olmadan bir devreye bağlanabilecekleri anlamına gelir. Bu kapasitörlere ayrıcaNon-Electrolytic Capacitors.

Polarize olmayan kapasitörlerin ana sınıflandırması aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi yapılır.

Kondansatör türleri arasında önce Seramik Kondansatörlerden geçelim.

Seramik Kondansatörler

Sabit tipler arasında kullanılan yaygın kapasitörler Seramik Kapasitörlerdir. Seramik kapasitörler, sahip olan sabit kapasitörlerdir.ceramic material bir dielektrik olarak.

Bu seramik kapasitörler, uygulamalarına bağlı olarak sınıf1 ve sınıf2 olarak sınıflandırılır. Örneğin,Class1 yüksek stabiliteye sahiptir ve rezonans devre uygulamaları için en iyi sonucu verirken class2 yüksek verime sahiptir ve kaplin uygulamaları için en iyisini verir.

İçi boş boru şeklinde veya plaka benzeri seramik malzeme titanium dioxide ve barium titanateher iki duvarda da gümüş bileşik birikintisi ile kaplanmıştır, böylece her iki taraf iki kapasitör plakası olarak işlev görür ve seramik bir dielektrik görevi görür. Kurşunlar bu iki yüzeyden çekilir ve bu montajın tamamı nem geçirmez bir kaplama ile kaplanır.

En sık kullanılan modern seramik kapasitörler Multi-Layer Chip Capacitors (MLCC). Bu kapasitörler, yüzeye monte teknolojiyle üretilir ve çoğunlukla küçük boyutları nedeniyle kullanılır. Bunlar 1ηF ila 100µF arasında mevcuttur.

Film Kapasitörleri

Film Kapasitörleri, dielektrik malzeme olarak bir film maddesine sahip olanlardır. Kullanılan film türüne bağlı olarak bunlar şu şekilde sınıflandırılır:Paper ve Metal film kapasitörler.

Bu film kapasitörlerinin ikisi de kağıt dielektrik kapasitörleriyken, kağıt kapasitör bir waxed kağıt, metalik film kapasitör ise metallizedkağıt. Düzenleme, aşağıda gösterilenle hemen hemen aynıdır.

Kağıt Kapasitörler

Kağıt kapasitörler, dielektrik malzeme olarak Kağıdı kullanır. İki ince kalay folyo alınır ve ince mumlu veya yağlı kağıt tabakaların arasına yerleştirilir. Bu kağıt bir dielektrik görevi görür. Günümüzde kağıdın yerini plastik alıyor.

Bu tabakalar sıkıştırılır ve silindirik bir şekle getirilir ve plastik bir muhafaza içinde kapsüllenir. Potansiyel müşteriler çizilir. Aşağıdaki şekil bir Kağıt Kapasitörleri örneğini göstermektedir.

Kağıt kapasitörler 0.001µF ila 2µF arasında mevcuttur ve voltaj değeri 2000 volt kadar yüksek olabilir. Bu kapasitörler, yüksek voltaj ve akım uygulamalarında kullanışlıdır.

Metal Film Kapasitörler

Metal Film kapasitörleri başka bir film kapasitör türüdür. Burada kullanılan dielektrik, metalik film ile kaplanmış bir kağıt olduğu için bunlara Metal Folyo Kapasitörleri veya Metalize Kağıt Kapasitörleri de denir.

Kağıt kapasitörlerden farklı olarak, bu metalik film kapasitörlerde bir dielektrik oluşturmak için bir kağıt üzerine bir Alüminyum veya Çinko filmi kaplanır. Kağıtlar arasına yerleştirilen Alüminyum levhalar yerine, kağıdın kendisi doğrudan burada kaplanır. Bu, kapasitörün boyutunu azaltır.

Alüminyum kaplama, çinko kaplamaya göre tercih edilir, bu nedenle to avoid destructionkimyasal indirgeme nedeniyle kapasitörün. Alüminyum kaplı saclar silindir şeklinde haddelenerek uçlar alınır. Bütün bunlar, kapasitörü korumak için balmumu veya plastik reçine ile kaplanmıştır. Bu kapasitörler,high voltage and current uygulamalar.

Diğer Kapasitörler

Bunlar, kullanılan dielektrik malzemelerin adını taşıyan muhtelif kapasitörlerdir. Bu grup, Mika Kapasitörlerini, Hava Kapasitörlerini, Vakum Kapasitörlerini ve Cam Kapasitörleri vb. İçerir.

Mika Kapasitörler

Mika Kapasitörler, dielektrik malzemeler olarak ince Mika tabakaları kullanılarak yapılır. Tıpkı kağıt kapasitörler gibi, ince metal levhalar arasında mika levhalar bulunur. Son olarak, metal levha katmanları her iki uçta birleştirilir ve iki uç oluşturulur. Daha sonra tüm tertibat plastik Bakalit kapsül içine alınır. Aşağıdaki resim, bir Mika kapasitörünün nasıl göründüğünü göstermektedir.

Mika Kapasitörler 50pF ila 500pF aralığında mevcuttur. Mica kapasitörler, 500 volta kadar yüksek çalışma voltajına sahiptir. Bunlar, dalgalı filtreler, Rezonans devreleri, Kuplaj devreleri ve yüksek güç, yüksek akım RF yayın vericileri gibi elektronik devreler için en yaygın olarak kullanılan kapasitörlerdir.

Hava Kapasitörleri

Hava Kapasitörleri, air as dielectric. En basit hava kapasitörleri, aralarında hava bulunan iletken plakalara sahip olanlardır. Bu yapı, tamamen aynıvariable tuning capacitoryukarıda tartışılan. Bu kapasitörler sabit ve değişken olabilir, ancak sabit, üstün özelliklere sahip başkaları olduğu için çok nadiren kullanılır.

Vakum Kapasitörleri

Vakum Kapasitörleri kullanır high vacuum as dielectrichava veya başka bir malzeme yerine. Bunlar ayrıca sabit ve değişken modlarda da mevcuttur. Bu kapasitörlerin yapısı vakum tüplerine benzer. Çoğunlukla, iç içe geçmiş eşmerkezli silindirler içeren bir cam silindir şeklinde görülürler.

Aşağıdaki görüntü, değişken bir vakumlu kondansatörü göstermektedir.

Aşağıdaki resim, sabit bir vakumlu kondansatörün nasıl göründüğünü göstermektedir -

Değişken vakum kapasitörleri 12pF ila 5000pF aralığında mevcuttur ve 5kV ila 60kV gibi yüksek voltaj uygulamaları için kullanılırlar. Gibi ana ekipmanlarda kullanılırlar.high power broadcast transmitters, RF amplifiers ve geniş antenna tuners.

Cam Kapasitörler

Cam kapasitörler, birçok avantajı ve uygulaması olan çok özel olanlardır. Yukarıdaki türlerin tümü gibi, buradaglassdielektrik maddedir. Bu kapasitörlerde cam dielektrik ile birlikte Alüminyum elektrotlar da mevcuttur. Kablolar çıkarıldıktan sonra plastik kapsülleme yapılır. Uçlar eksenel uçlar veya boru biçimli uçlar olabilir.

Cam kapasitörün birçok avantajı vardır, örneğin:

• Sıcaklık katsayısı düşük.
• Bunlar Gürültüsüz kapasitörlerdir.
• Düşük kayıpla yüksek kaliteli çıktı üretirler.
• Yüksek çalışma sıcaklıklarıyla başa çıkma kabiliyetine sahiptirler.
• Bu kapasitörler büyük RF akımlarını kaldırabilir.

Bu cam kapasitörler için aşağıdakiler gibi birçok uygulama vardır:

• Yüksek sıcaklık bölgelerinde olması gereken devrelerde kullanılır.
• Yüksek Q'ya ihtiyaç duyan devrelerde kullanılır.
• Yüksek güç taşıma devrelerinde kullanılır.
• Yüksek tolerans gerektiren devreler için kullanılır.

Polarize Kapasitörler, belirli pozitif ve negatif kutuplara sahip olanlardır. Bu kondansatörleri devrelerde kullanırken, her zaman bağlı olduklarına dikkat edilmelidir.perfect polarities. Aşağıdaki resim polarize kapasitörlerin sınıflandırmasını göstermektedir.

Tartışmaya Elektrolitik Kapasitörler ile başlayalım.

Elektrolitik kapasitörler

Elektrolitik Kapasitörler, içinde bir miktar elektrolitin kullanıldığını isimleriyle gösteren kapasitörlerdir. Belirli polaritelere sahip anot (+) ve katot (-) içeren polarize kapasitörlerdir.

Bir metal insulating oxide layer eloksal ile formlara bir Anode. Katı veya katı olmayanelectrolyte oksit tabakasının yüzeyini kaplayan, bir cathode. Elektrolitik Kapasitörler çok daha yüksekCapacitance-Voltage (CV) value Diğerlerinden daha büyük anot yüzeyleri ve ince dielektrik oksit tabakaları nedeniyle.

Alüminyum Elektrolitik Kondansatörler

Alüminyum Elektrolitik Kondansatörler, Elektrolitik kondansatörler arasında en yaygın olanıdır. Bunlarda safAluminum foil kazınmış bir yüzey ile Anode. Birkaç mikrometre kalınlığa sahip ince bir metal tabakası,diffusion barrierElektriksel olarak ayırmak için iki metal arasına yerleştirilen. Dolayısıyla difüzyon bariyeri birdielectric. electrolyte gibi davranır cathode oksit tabakasının pürüzlü yüzeyini kaplayan.

Aşağıdaki şekil, mevcut farklı boyutlarda Alüminyum Elektrolitik Kapasitörlerin bir görüntüsünü göstermektedir.

Elektrolite bağlı olarak üç tip Alüminyum Elektrolitik Kondansatör vardır. Onlar -

• Islak Alüminyum Elektrolitik kapasitörler (katı olmayan)
• Manganez dioksit Alüminyum Elektrolitik kapasitörler (katı)
• Polimer Alüminyum Elektrolitik kapasitörler (katı)

Bu Alüminyum Elektrolitik kapasitörlerin temel avantajı, sahip oldukları low impedanceşebeke frekansında bile değerler ve daha ucuzdur. Bunlar çoğunluklaPower supply circuits, SMPS (Anahtarlamalı Mod Güç Kaynağı) ve DC-DC Converters.

Tantal Elektrolitik kapasitörler

Bunlar başka bir Elektrolitik kapasitör türüdür. anode dan yapılmak tantalum üzerinde çok ince bir yalıtım oxide layeroluşturulmuş. Bu katman birdielectric ve electrolyte oksit tabakasının yüzeyini kaplayan bir katot görevi görür.

Aşağıdaki şekil tantal kapasitörlerin nasıl göründüğünü göstermektedir.

Tantal, yüksek geçirgenlikli dielektrik katman sağlar. Tantal, hacim başına yüksek kapasitansa ve daha düşük ağırlığa sahiptir. Ancak bunlar, tantalumun sık sık bulunmaması nedeniyle Alüminyum Elektrolitik kapasitörlerden daha pahalıdır.

Niyobyum Elektrolitik Kapasitörler

Bir Niyobyum Elektrolitik Kondansatör, pasifleştirilmiş bir niyobyum metal veya niyobyum monoksitin anot olarak kabul edildiği ve bir yalıtkan niyobyum pentoksit tabakasının bir dielektrik görevi görmesi için anoda eklendiği diğer Elektrolitik Kondansatör türüdür. Bir katot görevi gören oksit tabakasının yüzeyine katı bir elektrolit yerleştirilir. Aşağıdaki şekil, Niobium kapasitörlerinin nasıl göründüğünü göstermektedir.

Niyobyum Kapasitörler, genellikle SMD (Yüzeye Monte Cihazlar) yonga kapasitörleri olarak bulunur. Bunlar bir PCB'ye kolayca takılır. Bu kapasitörler mükemmel kutuplarda çalıştırılmalıdır. Belirtilenden daha yüksek her türlü ters voltaj veya dalgalanma akımı, sonundadestroy the dielectric ve kapasitör de.

Süper Kapasitörler

Kapasitans değerleri diğer kondansatörlerden çok daha yüksek olan yüksek kapasiteli elektrokimyasal kondansatörlere Super Capacitors. Bunlar, elektrolitik kapasitörler ve şarj edilebilir piller arasında yer alan bir grup olarak kategorize edilebilir. Bunlar aynı zamandaUltra Capacitors.

Bu kapasitörlerin aşağıdakiler gibi birçok avantajı vardır:

• Yüksek kapasitans değerine sahiptirler.
• Şarjı çok daha hızlı depolayabilir ve teslim edebilirler.
• Daha fazla şarj ve deşarj döngüsünün üstesinden gelebilirler.

Bu kapasitörlerin aşağıdakiler gibi birçok uygulaması vardır:

• Arabalarda, otobüslerde, trenlerde, asansörlerde ve vinçlerde kullanılırlar.
• Rejeneratif frenlemede kullanılırlar.
• Hafıza yedeklemesi için kullanılırlar.

Süper kapasitör türleri Çift katmanlı, Sözde ve Hibrittir.

Çift katmanlı Kapasitörler

Çift katmanlı kapasitörler elektrostatik kapasitörlerdir. Bu kondansatörlerde Çift katman prensibine göre yük biriktirme yapılır.

• Tüm katı maddeler, bir sıvıya atıldığında yüzey tabakasında negatif yüke sahiptir.

• Bu, yüksek dielektrik sıvı katsayısından kaynaklanmaktadır.

• Tüm pozitif iyonlar, bir kabuk oluşturmak için katı malzemenin yüzeyine yaklaşır.

• Pozitif iyonların katı maddenin yakınında birikmesi mesafe ile gevşer.

• Anyon ve katyonların çökelmesi nedeniyle bu yüzeyde oluşan yük, bir miktar kapasitans değerine yol açar.

Bu çift katmanlı fenomen, Helmholtz çift katman olarak da adlandırılır. Aşağıdaki şekil, kapasitör şarj edildiğinde ve deşarj edildiğinde çift katmanlı fenomenin prosedürünü açıklamaktadır.

Bu kapasitörler basitçe Elektrikli Çift Katmanlı Kapasitörler (EDLC) olarak adlandırılır. İletken elektrot yüzeyi ile elektrolit arasında yük ayrımı sağlamak için karbon elektrotları kullanırlar. Karbon dielektrik, diğer ikisi anot ve katot görevi görür. Yük ayrımı, geleneksel bir kapasitördekinden çok daha küçüktür.

Sözde Kapasitörler

Bu kapasitörler, electrochemicalücretin yatırılması için süreç. Bu aynı zamandafaradaic process. Bir elektrotta, bazı kimyasal maddeler azaldığında veya oksitlendiğinde, bir miktar akım üretilir. Bu tür bir işlem sırasında, bu kapasitörler, elektrot ve elektrolit arasındaki elektron transferiyle elektrik yükünü depolar. Bu sözde kapasitörlerin çalışma prensibidir.

Çok daha hızlı şarj olurlar ve şarjı bir pil kadar depolarlar. Daha hızlı çalıştırılırlar. Bunlar, ömrü uzatmak için pillerle birlikte kullanılır. Bunlar, şebeke uygulamalarında güç dalgalanmalarını ele almak için kullanılır.

Hibrit Kapasitörler

Hibrit Kapasitör, EDLC ve Sözde Kapasitörün bir kombinasyonudur. Hibrit kapasitörlerde katot olarak aktif karbon kullanılır ve ön katkılı karbon malzeme anot görevi görür. Li iyon kapasitör, bu tipin yaygın örneğidir. Aşağıdaki şekil farklı Hibrit Kapasitör türlerini göstermektedir.

-55 ° C'den 200 ° C'ye kadar çok çeşitli sıcaklık değişimlerinde yüksek toleransa sahiptirler. Hibrit kapasitörler ayrıca havadan uygulamalarda kullanılır. Maliyet yüksek olsa da, bu kapasitörler oldukça güvenilir ve kompakttır. Bunlar sağlamdır ve ortamdan gelen aşırı şok, titreşim ve basıncı tolere edebilir. Hibrit kapasitörler, herhangi bir elektrolitik kapasitörden daha yüksek enerji yoğunluğuna ve daha yüksek özgül güce sahiptir.

Size Elektronik ve Elektrik alanındaki bir diğer önemli bileşeni tanıtmama izin verin, Inductor. İndüktör, enerjiyi manyetik alan biçiminde geçici olarak depolayan pasif iki terminalli bir bileşendir. Genellikle bircoil. Bir indüktörün temel özelliği,opposes any change in current.

Bobin

Faraday'ın Elektromanyetik indüksiyon yasasına göre, bir indüktörden geçen akım değiştiğinde, zamanla değişen manyetik alan iletkende bir voltaj indükler. Lens yasasına göre, indüklenen EMF'nin yönü, onu yaratan akımdaki değişime karşıdır. Dolayısıylainduced EMF is opposite to the voltagebobin boyunca uygulanır. Bu, bir indüktörün özelliğidir.

Aşağıdaki şekil bir indüktörün nasıl göründüğünü göstermektedir.

Bir indüktör, bir DC sinyalinde bulunan herhangi bir AC bileşenini bloke eder. İndüktör bazen bir çekirdek, örneğin bir ferrit çekirdek üzerine sarılır. Daha sonra aşağıdaki şekildeki gibi görünür.

Aşağıdaki şekil, çeşitli parçaları etiketlenmiş bir indüktörü göstermektedir.

Semboller

Çeşitli tipteki indüktörlerin sembolleri aşağıda verilmiştir.

Enerjinin Depolanması

Elektromanyetizmanın temel özelliklerinden biri, akımın bir indüktörden geçtiğinde, akım akışına dik bir manyetik alan oluşmasıdır. Bu gelişmeye devam ediyor. Bir noktada stabilize olur, bu da endüktansın bundan sonra oluşmayacağı anlamına gelir. Akımın akışı durduğunda manyetik alan azalır.

Bu manyetik enerji elektrik enerjisine dönüşür. Bu nedenle enerji, manyetik alan şeklinde geçici olarak burada depolanır.

Bir İndüktörün Çalışması

Elektromanyetik İndüksiyon teorisine göre, bir iletkende akan herhangi bir değişken elektrik akımı, bunun çevresinde akıma dik olan bir manyetik alan üretir. Ayrıca, herhangi bir değişken manyetik alan, o alanda bulunan iletkende akım üretirken, akım manyetik alana diktir.

Şimdi, iletken bir bobinden oluşan bir indüktörü düşünürsek ve indüktörden bir miktar akım geçtiğinde, ona dik bir manyetik alan yaratılır. Aşağıdaki şekil, çevresinde manyetik alan bulunan bir indüktörü göstermektedir.

Şimdi, burada, iletken boyunca bir miktar akım oluşturan değişken bir manyetik alanımız var. Ancak bu akım, manyetik alanı üreten ana akıma karşı gelecek şekilde üretilir.

Bu akım Im olarak adlandırılmışsa yani manyetik alana bağlı olarak üretilen akım ve manyetik alan β ile belirtilmişse aşağıdaki şekil bunu gösterir.

Bu karşıt akım, giriş besleme frekansı ile enerji kazanan değişken manyetik alanla güçlenir. Dolayısıyla, giriş akımı yüksek frekansla gittikçe daha fazla AC hale geldikçe, ortaya çıkan karşıt akım da kendisini üreten nedenin tersi yönde gücünü kazanır. Şimdi, bu karşıt akım, yüksek frekanslı AC'nin indüktörden geçmesini durdurmaya çalışır, bu da "AC'nin bloke edilmesi" anlamına gelir.

Bir indüktörün, akım akışının değişmesiyle indüklenen gerilimi elde etme özelliği, Endüktans olarak tanımlanır. Endüktans, voltajın akım değişim hızına oranıdır.

Akımın değişim hızı, manyetik alanda bir değişiklik yaratır, bu da voltaj kaynağına ters yönde bir EMF'yi indükler. EMF'nin bu indüksiyon özelliği,Inductance.

Endüktans formülü

$$Inductance\:\:=\:\:\frac{volatge}{rate\:of\:change\:of\:current}$$

Units −

• Endüktans birimi Henry. İle gösterilirL.

• İndüktörler çoğunlukla mH (milli Henry) ve μH (mikro Henry) olarak mevcuttur.

Bir bobinin endüktansa sahip olduğu söylenir. one Henry EMF'si one volt Akan akımın bir oranda değiştiği bobinde kendinden indüklenir one ampere per second.

Kendinden Endüktans

İçinde bir miktar akımın aktığı bir bobin düşünülürse, akım akışına dik bir miktar manyetik alana sahiptir. Bu akım değişmeye devam ettiğinde, manyetik alan da değişir ve bu değişen manyetik alan, kaynak voltajının tersine bir EMF'yi indükler. Üretilen bu karşıt EMF,self-induced voltage ve bu yönteme self-inductance.

Akım i_s Şekilde kaynak akımı gösterirken i_indindüklenen akımı gösterir. Akı, bobin etrafında oluşturulan manyetik akıyı temsil eder. Gerilim uygulaması ile akımi_sakışlar ve akış yaratılır. Akım ne zamani_s değişir, akı üretilirken değişir i_ind.

Bobin boyunca indüklenen bu EMF, akımdaki değişim oranıyla orantılıdır. Akımdaki değişim oranı ne kadar yüksekse, indüklenen EMF'nin değeri o kadar yüksek olur.

Yukarıdaki denklemi şu şekilde yazabiliriz:

$$E\:\:\alpha\:\:\frac{dI}{dt}$$

$$E\:\:=\:\:L\:\:\frac{dI}{dt}$$

Nerede,

• E EMF üretilir mi

• dI/dt akımın değişim oranını gösterir

• L endüktansın ortak etkinliğini gösterir.

Kendi kendine endüktans veya Kendi kendine endüktansın ortak verimliliği şu şekilde adlandırılabilir:

$$L\:\:=\:\:\frac{E}{\frac{dI}{dt}}$$

Gerçek denklem şu şekilde yazılır

$$E\:\:=\:\:-L\:\:\frac{dI}{dt}$$

Yukarıdaki denklemdeki eksi şunu gösterir: the EMF is induced in opposite direction to the voltage source Lenz yasasına göre.

Karşılıklı Endüktans

Akım taşıyan bobin, çevresinde bir miktar manyetik alan oluşturduğundan, bu bobinin yanına, primerin manyetik akı bölgesinde olacak şekilde başka bir bobin getirilirse, değişen manyetik akı, ikinci bobinde bir EMF'yi indükler. Bu ilk bobin olarak adlandırılırsaPrimary coil, ikincisi bir Secondary coil.

Birincil bobinin değişen manyetik alanı nedeniyle ikincil bobinde EMF indüklendiğinde, böyle bir fenomen olarak adlandırılır. Mutual Inductance.

Akım i_s Şekilde kaynak akımı gösterirken i_indindüklenen akımı gösterir. Akı, bobin etrafında oluşturulan manyetik akıyı temsil eder. Bu, ikincil bobine de yayılır.

Gerilim uygulaması ile akım i_sakışlar ve akış yaratılır. Akım ne zamani_s değişir, akı üretilirken değişir i_ind Karşılıklı endüktans özelliği nedeniyle ikincil bobinde.

Değişim böyle gerçekleşti.

$$V_{p}\:\:I_{p}\rightarrow\:\:B\:\:\rightarrow\:\:V_{s}\:\:I_{s}$$

Nerede,

• V_p i_p Sırasıyla Birincil bobindeki Voltajı ve akımı belirtin

• B Manyetik akıyı gösterir

• V_s i_s Sırasıyla Sekonder bobindeki Gerilim ve akımı belirtin

Karşılıklı endüktans M İki devreden biri, birincil akımdaki değişikliklerle indüklenen sekonderdeki voltaj miktarını açıklar.

$$V(Secondary)\:\:=\:\:-M\frac{\Delta I}{\Delta t}$$

Nerede $\frac{\Delta I}{\Delta t}$ akımın zamanla değişim oranı ve MKarşılıklı endüktansın ortak etkinliğidir. Eksi işareti, akımın kaynağa zıt yönünü gösterir.

Units −

Karşılıklı endüktans birimleri

$$volt\:\:=\:\:M\frac{amps}{sec}$$

(Yukarıdaki denklemden)

$$M\:\:=\:\:\frac{volt.\:sec}{amp}$$

$$=\:\:Henry(H)$$

Birincil ve ikincil bobinlerin dönüş sayısına bağlı olarak, manyetik akı bağlantısı ve indüklenen EMF miktarı değişir. Birincildeki dönüş sayısı N1 ile ve ikincil N2 ile gösterilir. Bağlanmanın ortak verimliliği, iki bobinin karşılıklı endüktansını belirten terimdir.

Endüktansı etkileyen faktörler

Bir indüktörün performansını etkileyen birkaç faktör vardır. Başlıca olanlar aşağıda tartışılmaktadır.

Bobinin uzunluğu

İndüktör bobininin uzunluğu, bobinin endüktansı ile ters orantılıdır. Bobinin uzunluğu daha fazlaysa, bu indüktör tarafından sunulan endüktans daha az olur ve bunun tersi de geçerlidir.

Bobinin kesit alanı

Bobinin enine kesit alanı, bobinin endüktansı ile doğru orantılıdır. Bobinin alanı ne kadar yüksekse, endüktans o kadar yüksek olacaktır.

Dönüş sayısı

Sargı sayısı ile bobin endüktansı doğrudan etkiler. Endüktans değeri, bobinin sahip olduğu dönüş sayısının karesini alır. Bu nedenle, dönüş sayısı arttıkça, bunun karesi bobinin endüktans değeri olacaktır.

Çekirdeğin geçirgenliği

permeability (μ)İndüktörün çekirdek malzemesi, çekirdeğin kendi içinde bir manyetik alan oluşumu için sağladığı desteği gösterir. higher çekirdek malzemenin geçirgenliği, higher endüktans olacaktır.

Kaplin Katsayısı

Bu, iki bobinin karşılıklı endüktansını hesaplamak için bilinmesi gereken önemli bir faktördür. Sırasıyla N1 ve N2 dönüşlerinin yakın iki bobinini düşünelim.

İlk bobin i _1'den geçen akım bir miktar akı Ψ ₁ üretir . Manyetik akı bağlantılarının miktarı weber dönüşleri ile anlaşılır.

Nedeniyle i birim akımına, ikinci bobin, manyetik akı bağlantı miktarını bildirin ₁ be

$$\frac{N_{2}\varphi_{1}}{i_{1}}$$

Bu, Karşılıklı endüktansın ortak verimliliği olarak anlaşılabilir, yani

$$M\:\:=\:\:\frac{N_{2}\varphi_{1}}{i_{1}}$$

Dolayısıyla, iki bobin veya devre arasındaki Karşılıklı endüktansın ortak verimliliği, diğer bobindeki 1A akım nedeniyle bir bobindeki weber dönüşleri olarak anlaşılır.

İlk bobinin kendi kendine endüktansı L _{1 ise} , o zaman

$$L_{1}i_{1}\:\:=\:\:{N_{1}\varphi_{1}}\:\:=>\:\:\frac{L_{1}}{N_{1}}\:\:\frac{\varphi_{1}}{i_{1}}$$

$$M\:\:=\:\:\frac{N_{2}L_{1}}{N_{1}}$$

Benzer bir şekilde, geçerli nedeniyle i karşılıklı indüktans katsayısı ₂ ikinci bir bobinde bir

$$M\:\:=\:\:\frac{N_{1}\varphi_{2}}{i_{2}}\:\dotsm\:\dotsm\:\dotsm\:\dotsm\:\:1$$

İkinci bobinin kendi kendine endüktansı L _{2 ise}

$$L_{2}i_{2}\:\:=\:\:N_{2}\varphi_{2}$$

$$\frac{L_{2}}{N_{2}}\:\:=\:\:\frac{\varphi_{2}}{i_{2}}$$

Bu nedenle,

$$M\:\:=\:\:\frac{N_{1}L_{2}}{N_{2}}\:\dotsm\:\dotsm\:\dotsm\:\dotsm\:\:2$$

1 ve 2'yi çarparak,

$$M\:\:\times\:\:M=\:\:\frac{N_{2}L_{1}}{N_{1}}\:\:\times\:\:\frac{N_{1}L_{2}}{N_{2}}$$

$$M^{2}\:\:=\:\:L_{1}L_{2}\:\:=>\:\:M\:\:=\:\:\sqrt{L_{1}L_{2}}$$

İdeal bir durum olan, birincil bobinin tüm değişen akışı ikincil bobin ile bağlandığında yukarıdaki denklem geçerlidir. Ancak pratikte durum böyle değil. Dolayısıyla şöyle yazabiliriz

$$M\:\:\neq\:\:\sqrt{L_{1}L_{2}}$$

$$and \frac{M}{\sqrt{L_{1}L_{2}}}\:\:=\:\:K\:\:\neq\:\:1$$

K, kaplin katsayısı olarak bilinir.

Coefficient of coupling K Gerçek karşılıklı endüktans katsayısının ideal (maksimum) karşılıklı endüktans katsayısına oranı olarak tanımlanabilir.

K'nin değeri birliğe yakınsa, bobinlerin sıkı bir şekilde bağlandığı ve k = 0 değeri ise, bobinlerin gevşek bir şekilde bağlandığı söylenir.

İndüktörlerin Uygulamaları

İndüktörlerin birçok uygulaması vardır, örneğin:

• Endüktörler, yüksek frekanslı bileşenleri algılamak ve gürültü sinyallerini bastırmak için filtre devrelerinde kullanılır

• Devreyi istenmeyen HF sinyallerinden izole etmek için.

• İndüktörler, bir transformatör oluşturmak ve devreleri sivri uçlardan izole etmek için elektrik devrelerinde kullanılır.

• Endüktörler ayrıca motorlarda da kullanılmaktadır.

Bir devreye bağlandığında bir Endüktör, bu bağlantı seri veya paralel olabilir. Paralel bağlandıklarında seri olarak da bağlanırlarsa toplam akım, gerilim ve direnç değerlerine ne olacağını şimdi bilelim.

Serideki İndüktörler

Seri olarak birkaç indüktör bağlandığında ne olduğunu gözlemleyelim. Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, farklı değerlere sahip üç direnci düşünelim.

İndüktans

Seri indüktörlere sahip bir devrenin toplam endüktansı, bireysel endüktansların toplamına eşittir. Yukarıda verilen şebekenin toplam endüktans değeri

$$L_{T}\:\:=\:\:L_{1}\:\:+\:\:L_{2}\:\:+\:\:L_{3}$$

L nerede ₁ 1 indüktansıdır ^st direnç, L ₂ 2 indüktansıdır ^nd direnç ve L, ₃ 3 indüktansıdır ^Rd yukarıda ağda direnç.

Voltaj

Bir seri indüktör ağında görünen toplam voltaj, her bir endüktansa voltaj düşüşlerinin eklenmesidir.

Devre boyunca görünen toplam voltaj

$$V\:\:=\:\:V_{1}\:\:+\:\:V_{2}\:\:+\:\:V_{3}$$

V burada ₁ 1 voltaj düşüşü olan ^st indüktör, V ₂ 2 voltaj düşüşü olan ^nd indüktör ve V, ₃ 3 voltaj düşüşü olduğu ^Rd yukarıda ağ içinde yer alan indüktörden.

Güncel

Seri bağlı bir dizi indüktörden geçen toplam Akım miktarı, ağdaki tüm noktalarda aynıdır.

Ağ üzerinden Akım

$$I\:\:=\:\:I_{1}\:\:=\:\:I_{2}\:\:=\:\:I_{3}$$

Nerede ₁ 1 üzerindeki akımdır ^st indüktör, ben ₂ 2 üzerindeki akımdır ^nd indüktör ve ben ₃ 3 üzerindeki akımdır ^rd yukarıdaki ağda indüktör.

Paralel İndüktörler

Paralel olarak birkaç direnç bağlandığında ne olduğunu gözlemleyelim. Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, farklı değerlere sahip üç direnci düşünelim.

İndüktans

Paralel dirençlere sahip bir devrenin toplam endüktansı, seri endüktör ağ yönteminden farklı şekilde hesaplanır. Burada, bireysel endüktansların karşılıklı (1 / R) değeri, toplam endüktans değerini elde etmek için cebirsel toplamın tersi ile eklenir.

Ağın toplam endüktans değeri

$$\frac{1}{L_{T}}\:\:=\:\:\frac{1}{L_{1}}\:\:+\:\:\frac{1}{L_{2}}\:\:+\:\:\frac{1}{L_{3}}$$

L nerede ₁ 1 indüktansıdır ^st indüktör, L ₂ 2 indüktansıdır ^nd indüktör ve L, ₃ 3 indüktansıdır ^Rd yukarıda ağ içinde yer alan indüktörden.

Paralel endüktansı hesaplamak için kullandığımız yöntemden, iki indüktörlü paralel ağ için basit bir denklem türetebiliriz. Bu

$$L_{T}\:\:=\:\:\frac{L_{1}\:\:\times\:\: L_{2}}{L_{1}\:\:+\:\: L_{2}}$$

Voltaj

Bir Paralel indüktör ağında görünen toplam voltaj, her bir endüktansdaki voltaj düşüşleriyle aynıdır.

Devre boyunca görünen Voltaj

$$V\:\:=\:\:V_{1}\:\:=\:\:V_{2}\:\:=\:\:V_{3}$$

V burada ₁ 1 voltaj düşüşü olan ^st indüktör, V ₂ 2 voltaj düşüşü olan ^nd indüktör ve V, ₃ 3 voltaj düşüşü olduğu ^Rd yukarıda ağ içinde yer alan indüktörden. Dolayısıyla, paralel bir indüktör ağının tüm noktalarında voltaj aynıdır.

Güncel

Bir Paralel endüktif ağa giren toplam akım miktarı, tüm Paralel dallarda akan tüm bireysel akımların toplamıdır. Her dalın endüktans değeri, içinden geçen akımın değerini belirler.

Ağ üzerinden toplam Akım

$$I\:\:=\:\:I_{1}\:\:+\:\:I_{2}\:\:+\:\:I_{3}$$

Nerede ₁ 1 üzerindeki akımdır ^st indüktör, ben ₂ 2 üzerindeki akımdır ^nd indüktör ve ben ₃ 3 üzerindeki akımdır ^rd yukarıdaki ağda indüktör.

Bu nedenle, farklı dallardaki bireysel akımların toplamı, paralel bir ağdaki toplam akımı elde eder.

Endüktif reaktans

Endüktif Reaktans, bir indüktörün alternatif akım akışına veya basitçe AC akımına sunduğu muhalefettir. Bir indüktör, akımın akışındaki değişime direnme özelliğine sahiptir ve bu nedenle, şu şekilde adlandırılabilecek bazı muhalefet gösterir.reactancegiriş akımının frekansı da sunduğu dirençle birlikte düşünülmelidir.

• Gösterge - XL

• Birimler - Ohms

• Sembol - Ω

Tamamen endüktif bir devrede, akım I_L lagsuygulanan voltaj 90 °. Endüktif reaktans şu şekilde hesaplanır:

$$X_{L}\:\:=\:\:2\pi fL$$

F, sinyalin frekansıdır. Dolayısıyla endüktif reaktans, frekans ve endüktansın bir fonksiyonudur.

İndüktörler farklı şekillerde mevcuttur ve farklı kullanımlara sahiptir. Boyutları, onları üretmek için kullanılan malzemeye bağlı olarak değişir. Ana sınıflandırma sabit ve değişken indüktörler olarak yapılır. Birkaç Henries indüktörü, basit bir direnç boyutunda bir dambıl şeklinde olabilir. Sabit bir indüktör, renk kodlamasında her zaman ilk rengi olarak gümüşe sahiptir.

İndüktörün Özü kalbidir. Kullanılan çekirdek malzemeye göre birçok İndüktör türü vardır. Birkaçına bir göz atalım.

Hava çekirdekli İndüktör

Yaygın olarak görülen indüktör, basit bir sargı ile bu hava çekirdekli indüktördür. Bunun dışında hiçbir şey yokair as the coremalzeme. Plastik ve seramik gibi manyetik olmayan malzemeler de çekirdek malzemeler olarak kullanılır ve bunlar da bu hava çekirdekli İndüktörlerin kapsamına girer. Aşağıdaki görüntü çeşitli hava çekirdekli indüktörleri göstermektedir.

Bu İndüktörler, çok yüksek manyetik alan gücüne sahip uygulamalarda minimum sinyal kaybı sunar. Ayrıca, katı çekirdek malzemesi olmadığı için çekirdek kaybı da yoktur.

Demir Çekirdekli İndüktör

Bu İndüktörler, çekirdek malzeme olarak ferrit veya demir gibi Ferromanyetik malzemelere sahiptir. Bu tür çekirdek malzemelerin kullanımı, yüksek manyetik geçirgenliklerinden dolayı endüktansın artmasına yardımcı olur.PermeabilityMalzemelerde manyetik alan oluşumunu destekleme yeteneğini ölçer. Aşağıdaki görüntü, bir Demir Çekirdekli İndüktörün nasıl göründüğünü göstermektedir -

Bunlar gibi ferromanyetik çekirdek malzemelere sahip indüktörler, yüksek frekanslarda çekirdek kayıplarından ve enerji kayıplarından muzdariptir. Bu İndüktörler, birkaç tip transformatörün imalatında kullanılır.

Toroidal İndüktörler

Bu İndüktörler, telin sarıldığı ana madde olarak manyetik bir malzemeye sahiptir. Bunlar, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi dairesel halka şeklindedir.

Bu tip indüktörlerin temel avantajı, dairesel şekil nedeniyle, manyetik akıda minimum kayıp olması nedeniyle indüktörün tüm şeklinde simetrinin elde edilmesidir. Bu indüktörler çoğunlukla AC devre uygulamalarında kullanılır.

Lamine Çekirdek İndüktörler

Bunlar, çekirdek malzemeleri olarak istifler gibi lamine ince çelik levhalara sahip indüktörlerdir. Genellikle bir indüktör için, akımın hareket etmesi için döngü alanı artırılırsa, enerji kayıpları daha fazla olacaktır. Oysa bu lamine çekirdekli İndüktörlerde, ince çelik yığınlar girdap akımlarını engellemeye yardımcı olur ve döngü eylemini en aza indirir.

Aşağıdaki şekil, bir lamine çekirdek indüktörünün bir görüntüsünü göstermektedir.

Bu indüktörlerin temel avantajı, yapısı ile enerji kaybını en aza indirmektir. Bu lamine çekirdekli indüktörler çoğunlukla transformatörlerin imalatında kullanılır.

Toz Demir Çekirdek İndüktörler

Adından da anlaşılacağı gibi, bu indüktörlerin çekirdeği, içinde bazı hava boşlukları bulunan manyetik malzemelere sahiptir. Ancak bu tür bir yapı, çekirdeğe, diğer tiplere göre yüksek düzeyde enerji depolamak için bir avantaj sağlar. Aşağıdaki şekil, Toz Halinde Demir çekirdek İndüktörünün bir görüntüsünü göstermektedir.

Bu indüktörler, çok düşük girdap akımı kayıpları ve histerezis kayıpları sağlar. Bunlar en düşük fiyatlarla mevcuttur ve çok iyi endüktans stabilitesine sahiptir.

RF indüktörleri radio frequency kullanılan indüktörler high resonant frequencies. Bunlar, çok katmanlı bobin indüktörü veya ince film kaplı seramik indüktör veya bazı tel sargılı seramik indüktör olabilir. Aşağıdaki şekil birkaç RF indüktörünü temsil etmektedir.

Bu indüktörler ile karakterize edilir low current rating ve high electrical resistance. Ancak burada yüksek frekanslar kullanıldıkça tel direnci artar. Ayrıca, bu yüksek rezonanslı radyo frekansları nedeniyle çok az efekt resme giriyor. Onlara bir bakalım.

Cilt Etkisi

Yüksek frekanslarda, alternatif akım, iletken boyunca eşit olmayan bir akım dağılımı eğilimine sahiptir. Elektrik akımı, iletkenin yüzeyinde, merkezinde olduğundan daha yüksek oranda akar. Enerjisiniskin aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, iletkenin derin çekirdeğini terk ederek.

Enerji, iletkenin cildinde yoğunlaştıkça, bu etkiye Skin Effect. Aslında bu cilt etkisi, alternatif akımdan kaynaklanan değişen Manyetik alanın ürettiği girdap akımlarından kaynaklanmaktadır. Günümüzde daha yüksek frekanslar taşıyan iletkenler, iletkenlerin ağırlığını ve maliyetini düşürmek için tüp şeklinde yapılmaktadır.

Yakınlık Etkisi

Yukarıdakinin yanı sıra, burada görülen başka bir etkidir. Yakınlık etkisi, telin yüksek frekanslarda direncini artıran etkidir. Yakınlık, etkinin üzerinde olacağını söyleyen kelimediradjacent wires. Aşağıdaki şekil, bitişik kabloların kenarlarındaki akım yoğunluğunu göstermektedir.

Her dönüşte, telde akımın bitişik telin yanına odaklanmasına neden olan girdap akımlarını indükleyen bir miktar manyetik alan vardır. Bu etki ile telin etkili kesit alanı azalır veresistance gets increased.

Parazitik Kapasite

Genellikle, bir indüktör dahili olarak seri olarak bir direnç (tel direnci) ve şönt bir kapasitör (parazitik kapasitans) içerir. Her sarım dönüşü bir indüktörde biraz farklı potansiyele sahiptir. Aşağıdaki şekil, bir indüktördeki kapasitans etkisini göstermektedir.

Her dönüşte bulunan iki iletken, hava dielektrik olan kapasitör plakaları olarak işlev görür. Olarak adlandırılan bir kapasiteParasitic Capacitanceburada var. Bazı uygulamalarda bunu önlemek için sargılar birbirine uzak yapılır.

Frekans arttıkça, parazitik kapasitansın empedansı azalır ve indüktörün empedansı artar. Bu nedenle, indüktör bir kapasitör gibi davranma eğilimindedir.

Dielektrik kayıplar

Bir indüktörün iletkeninden geçen akım, izolatörlerin moleküllerinin ısı biçiminde enerji uygulamasına neden olur. Frekans ne kadar yüksekse, ısı dağılımı o kadar büyük olacaktır.

Bobinler

İndüktörler ayrıca boğulma olarak da adlandırılır. Bir İndüktör, AC bileşenlerini bloke eder ve DC bileşenlerini içinden gönderir. Bu nedenle, AC'yi boğduğu veya durdurduğu için, bir indüktör basitçe birChoke.

Bir yalıtımlı tel bobini, bir jikle oluşturmak için genellikle manyetik bir göbeğe sarılır. Sinyal frekansı arttıkça, jikle empedansı artar. Reaktansı nedeniyle, içinden AC miktarını sınırlayabilir. Yine de, düşük elektrik direnci nedeniyle pratikte bir miktar AC içinden geçer. Bunlar çoğunlukla tüp ışıklarında ve elektronik uygulamalardaki transformatörlerde kullanılır.

İlkesine göre Electromagnetic Induction, değişen bir akının bir bobinde bir EMF'yi indükleyebileceğini zaten öğrendik. İlkesine göreMutual induction, böyle bir bobinin yanına başka bir bobin getirildiğinde, akı, ikinci bobine EMF'yi indükler.

Şimdi, değişen akıya sahip olan bobine Primary Coil ve EMF'nin indüklendiği bobine Secondary Coil, iki bobin birlikte bir birim olarak adlandırılan bir birim oluştururken Transformer.

Trafo

Bir transformatör, girişin verildiği bir birincil bobine ve çıkışın toplandığı ikincil bir bobine sahiptir. Bu bobinlerin her ikisi de bir çekirdek malzeme üzerine sarılır. Genellikle bir yalıtkan,Core transformatörün.

Aşağıdaki şekil pratik bir transformatörü göstermektedir.

Yukarıdaki şekilden, birkaç notasyonun yaygın olduğu açıktır. Bunları not almaya çalışalım. Onlar -

• N_p = Birincil sargıda dönüş sayısı

• N_s = İkincil sargıdaki dönüş sayısı

• I_p = Transformatörün primerinde akan akım

• I_s = Transformatörün sekonderinde akan akım

• V_p = Transformatörün primeri boyunca gerilim

• V_s = Transformatörün sekonderindeki gerilim

• Φ = Transformatörün çekirdeği etrafında bulunan manyetik akı.

Bir Devredeki Trafo

Aşağıdaki şekil, bir transformatörün bir devrede nasıl temsil edildiğini gösterir. Transformatörün birincil sargısı, ikincil sargısı ve çekirdeği de aşağıdaki şekilde gösterilmektedir.

Bu nedenle, bir devreye bir transformatör bağlandığında, giriş beslemesi birincil bobine verilir, böylece bu güç kaynağıyla değişen manyetik akı üretir ve bu akı, transformatörün ikincil bobinine indüklenir ve bu da değişken EMF'yi üretir. değişen akış. Akının değişken olması gerektiğinden, EMF'nin primerden sekondere aktarımı için, bir transformatör her zaman alternatif akım AC ile çalışır.

Yükseltme ve Azaltma

İkincil sargıdaki dönüş sayısına bağlı olarak, transformatör bir Step up veya a Step down trafo.

Burada dikkat edilmesi gereken ana nokta, birincil ve ikincil arasında herhangi bir fark olmayacağıdır. powertransformatörün. Buna göre, ikincil voltaj yüksekse, gücü kararlı hale getirmek için düşük akım çekilir. Ayrıca sekonderdeki voltaj düşükse, gücün birincil tarafla aynı olması gerektiğinden yüksek akım çekilir.

Step Up

İkincil sargı, birincil sargıdan daha fazla sayıda dönüşe sahip olduğunda, transformatörün bir Step-uptrafo. Burada indüklenen EMF, giriş sinyalinden daha büyüktür.

İnmek

İkincil sargı, birincil sargıdan daha az sayıda dönüşe sahip olduğunda, transformatörün bir Step-downtrafo. Burada indüklenen EMF, giriş sinyalinden daha azdır.

Dönüş oranı

Birincil ve ikincil sargıların dönüş sayısı voltaj derecelendirmelerini etkilediğinden, indüklenen voltajlarla ilgili bir fikir sahibi olmak için dönüşler arasında bir oranın korunması önemlidir.

Birincil bobindeki sarım sayısının sekonder bobindeki sarım sayısına oranına “turns ratio"Veya"the ratio of transformation”. Dönüş oranı genellikle şu şekilde gösterilir:N.

$$N\:\:=\:\:Turns\:ratio\:\:=\:\:\frac{Number\:of\:turns\:on\:Primary}{Number\:of\:turns\:on\:Secondary}\:\:=\:\:\frac{N_{p}}{N_{s}}$$

Primerin sekondere oranı, girdinin çıktıya oranı ve herhangi bir transformatörün dönüş oranı, bununla aynı olacaktır. voltage ratio. Dolayısıyla bu şu şekilde yazılabilir:

$$\frac{N_{p}}{N_{s}}\:\:=\:\:\frac{V_{p}}{V_{s}}\:\:=\:\:N\:\:=\:\:Turns\:ratio$$

Dönüş oranı ayrıca transformatörün bir yükseltici mi yoksa bir düşürücü transformatör mü olduğunu da belirtir. Örneğin, 1: 3'lük bir dönüş oranı, transformatörün bir yükseltici olduğunu ve 3: 1 oranı bunun bir aşağı inen transformatör olduğunu belirtir.

Transformatörlerin sınıflandırılmasına gelince, kullanılan nüveye, kullanılan sargılara, kullanım yeri ve türüne, gerilim seviyelerine bağlı olarak birçok çeşidi vardır.

Tek ve üç fazlı transformatörler

Kullanılan beslemeye göre, transformatörler esas olarak şu şekilde sınıflandırılır: Single phase ve three phase transformatörler.

• Normal bir transformatör, tek fazlı bir transformatördür. Birincil ve ikincil sargıya sahiptir ve ikincil voltajı azaltmak veya artırmak için çalıştırılır.

• Üç fazlı bir transformatör için, üç birincil sargı birbirine bağlanır ve üç ikincil sargı birbirine bağlanır.

Düşük maliyetle daha az yer kapladığı, iyi verim elde etmek için üç tek fazlı transformatöre göre tek bir üç fazlı transformatör tercih edilir. Ancak ağır ekipmanların nakliye problemi nedeniyle çoğu durumda tek fazlı transformatörler kullanılmaktadır.

Bu transformatörlerin başka bir sınıflandırması Core ve Shell yazın.

• İçinde Shell typesargılar, çekirdekle çevrili tek bir bacak üzerine yerleştirilmiştir.

• İçinde Core typefarklı bacaklardan yaralanıyorlar.

Aşağıdaki şekle bakıldığında fark çok iyi bilinmektedir.

Transformatörlerin sınıflandırılması, kullanılan çekirdek malzemenin türüne bağlı olarak da yapılabilir. Bunlar aslındaRF transformersHava çekirdekli transformatör gibi birçok çeşidi içeren, Ferrite core transformatörler Transmission line transformatörler ve Baluntransformatörler. Balun transformatörleri RF alıcı sistemlerinde kullanılmaktadır. Ana tipler hava nüveli ve demir nüveli transformatörlerdir.

Hava çekirdekli Trafo

Bu, sargıların manyetik olmayan bir şerit üzerine sarıldığı çekirdek tipi bir transformatördür. Manyetik akı bağlantıları,air as corebirincil ve ikincil arasında. Aşağıdaki görüntü bir hava çekirdekli transformatörü göstermektedir.

Avantajlar

• Bu Hava çekirdekli transformatörlerde histerezis ve girdap akımı kayıpları düşüktür.
• Gürültü üretimi düşüktür.

Dezavantajları

• Hava çekirdekli transformatörlerde isteksizlik yüksektir.
• Hava çekirdeğinde demir çekirdekli transformatörlere kıyasla karşılıklı endüktans düşüktür.

Uygulamalar

• Ses frekans transformatörleri.
• Yüksek frekanslı radyo yayınları.

Demir Çekirdekli Transformatörler

Bu, sargıların bir demir çekirdeğe sarıldığı çekirdek tipi bir transformatördür. Manyetik akı bağlantıları, çekirdek malzeme olarak demir ile güçlü ve mükemmel hale getirilir. Bu genellikle laboratuvarlarda görülür. Aşağıdaki şekil bir demir nüveli transformatör örneğini göstermektedir.

Avantajlar

• Çok yüksek manyetik geçirgenliğe sahiptirler.
• Demir çekirdekli transformatörlerin isteksizliği düşüktür.
• Karşılıklı Endüktans yüksektir.
• Bu transformatörler oldukça verimlidir.

Dezavantajları

• Bunlar, Hava çekirdekli transformatörlere kıyasla biraz gürültülü.
• Histerezis ve girdap akımı kayıpları, Hava çekirdekli transformatörlerden biraz daha fazladır.

Uygulamalar

• İzolasyon transformatörleri olarak.
• Yüksek frekanslı radyo yayınları.

Transformatörler ayrıca kullandıkları çekirdek türüne göre sınıflandırılır. Bazı transformatörler, yağa batırılmış çekirdeği kullanır. Bu yağ çeşitli yöntemlerle dışarıdan soğutulur. Bu tür transformatörler şöyle adlandırılırWet core transformersferrit çekirdekli transformatörler, lamine çekirdekli transformatörler, toroidal çekirdekli transformatörler ve dökme reçineli transformatörler gibi diğerleri ise Dry core transformers.

Sarım tekniğinin türüne göre, çok popüler olan başka bir transformatörümüz var. Auto transformer.

Otomatik Trafo

Elektrik laboratuarlarımızda en çok görülen transformatör türüdür. Bu otomatik transformatör, orijinal transformatörün geliştirilmiş bir versiyonudur. Her iki tarafın da güce ve toprağa bağlı olduğu tek bir sargı alınır. Başka bir değişken kılavuz çekme, transformatörün ikincil hareketi oluşturulan tarafından yapılır.

Aşağıdaki şekil bir otomatik transformatörün devresini göstermektedir.

Şekilde gösterildiği gibi, tek bir sargı, bir transformatörde hem birincil hem de ikincil sağlar. İkincil tarafta çeşitli voltaj seviyelerini seçmek için çeşitli sekonder sargılar çekilir.

Yukarıda gösterildiği gibi birincil sargı A'dan C'ye ve ikincil sargı B'den C'ye iken değişken kol B, gerekli voltaj seviyelerini elde etmek için değiştirilir. Pratik bir otomatik transformatör aşağıdaki şekle benziyor.

Şaftı yukarıda döndürerek, ikincil voltaj farklı voltaj seviyelerine ayarlanır. A ve C noktalarına uygulanan voltaj V1 ise, bu sargıdaki dönüş başına voltaj olacaktır.

$$Voltage\:per\:turn\:\:=\:\:\frac{V_{1}}{N_{1}}$$

Şimdi, B ve C noktalarındaki voltaj

$$V_{2}\:\:=\:\:\frac{V_{1}}{N_{1}}\:\:\times\:\:N_{2}$$

$$\frac{V_{2}}{V_{1}}\:\:=\:\:\frac{N_{2}}{N_{1}}\:\:=\:\:constant\:(say\:K)$$

Bu sabit, otomatik transformatörün dönüş oranı veya voltaj oranından başka bir şey değildir.

Sahip oldukları uygulamalara göre sınıflandırılmış transformatörler bulunmaktadır. Bu transformatörlerin çoğu büyük ve hantaldır. Çoğu Elektrik departmanı tarafından kullanılmaktadır.

Güç transformatörleri

Güç transformatörleri, high power transfer applicationsçalışma voltajlarının 33KV'den fazla olduğu ve genellikle 200MVA'nın üzerinde olduğu hem yükseltme hem de düşürme uygulamaları için. Akı yoğunluğu onlar için çok daha yüksektir.

Lamine çekirdekli transformatörler, toroidal transformatörler, değişken oto transformatörler, çok fazlı transformatörler, kaçak kaçak transformatörler gibi güç kontrol uygulamaları için kullanılan tüm transformatörler bu kategoriye girer.

Bunlar, güç kullanım kapasitesine ve uygulamasına bağlı olarak genellikle büyük boyuttadır. Bu transformatörler üç fazlı veya tek fazlı tipte mevcuttur. Bu transformatörler hacimli olduklarından geniş açık alana yerleştirilirler. Bu transformatörler, tam yük uygulamalarında% 100 verimlilik sağlama eğilimindedir.

Avantajlar

• Yalıtım seviyesi yüksektir.
• Gürültü düşük.
• Oldukça etkilidirler.
• Yüksek güç uygulamalarının üstesinden gelmek için yüksek voltaj dereceli olanlar.

Uygulamalar

• Güç üretim sistemlerinde kullanılırlar.
• İletim alt istasyonlarında kullanılırlar.

Ölçü Transformatörleri

Ölçü transformatörleri, yüksek gerilim ve yüksek akımları ölçmek için kullanılır. Bunlar çoğunlukla devreleri onlardan izole etmede yardımcı olur. Genellikle, bir transformatörün Birincil'i yüksek voltaj ve akım girişleri ile bağlanırken, transformatörün İkincisi, bir miktar izolasyon sağlanması gereken bazı röle veya devreye bağlanır.

Bunlar esas olarak iki türdendir, Current transformers ve Voltage transformers. Her birine bir göz atalım.

Akım trafosu

Akım trafoları sekonder devrede, birincil devredeki akımla orantılı akım sağlar. Bunlar koruyucu rölelerde ve ölçüm amaçlı kullanılır.

Tek dönüşlü bir birincil sargı, birçok dönüşle sarılmış, iyi yalıtılmış bir toroidal çekirdek transformatöründen geçirilir ve bu da Current Transformer. Bu her zaman seri olarak bağlıdır.

İkincil sargı, tek çıkış sağlayacak şekilde tasarlanabilir veya farklı değerler için birkaç kademe olabilir. Akım birincil olarak akarken ikincil sargının düşük empedanslı yüküne bağlı olmasına dikkat edilmelidir. Bu, açık devreli sekonderde transformatörün doğruluğuna kalıcı olarak zarar verebilecek ani yüksek gerilimleri önlemek içindir.

Gerilim Transformatörleri

Gerilim Transformatörleri, ikincil devrede, birincil devredeki gerilim ile orantılı gerilim sağlar. Bu transformatörlere ayrıcaPotential Transformers. Bunlar devreye paralel olarak bağlanır.

Bu transformatörün primeri, fazdan faza bağlantılara sahip olabilir, ancak ikincil, bir terminalden toprağa sahip olacaktır. Aşağıdaki şekil, bir gerilim trafosunun bir görüntüsünü göstermektedir.

Üç ana tip gerilim trafosu vardır. Onlar

• Electromagnetic - iyi akı bağlantılarına sahip bir tel sargılı transformatör kullanır.

• Capacitor - potansiyel bölücü ağa sahip bir kapasitör kullanır.

• Optical - Optik malzemelerin elektriksel özelliklerinden yararlanır.

Gerilim transformatörleri koruyucu rölelerde ve ölçüm amaçlı ve ayrıca fazör faz kaydırma izolasyonu için kullanılır.

Koruma Transformatörleri

Bu transformatörler, yalnızca devreleri yüksek voltaj ve akımlardan korumak için kullanıldığından, ölçüm transformatörlerinden çok hassastır. Bu transformatörlerin birincisi yüksek girişlerle bağlanırken, transformatörün sekonder devreyi veya röleyi devreye zarar verebilecek ani yükselmelerden veya dalgalanmalardan izole halde tutar.

Dağıtım Transformatörleri

Dağıtım transformatörleri, elektrik enerjisinin son kullanıcı seviyesinde dağıtımı için kullanılır. Çalışma voltajları endüstriyel amaçlar için 33KV ve evsel amaçlar için 440v-220v civarındadır. Bunlar genellikle 200MVA'nın altında derecelendirilir.

Güç dağıtımında kullanılan büyük üç fazlı oto transformatörler ve yağ soğutmalı transformatörler de bu kategoriye girer. Aşağıdaki şekil, bir dağıtım transformatörünün bir görüntüsünü göstermektedir.

Bu transformatörler, güç transformatörlerine kıyasla genellikle daha küçük boyuttadır. Bu transformatörler açık olarak yerleştirilir ancak güç transformatörleri gibi tam yüklü değildir.

Avantajlar

• Boyutları küçüktür.
• Kurulumu kolaydır.
• Bu transformatörlerin manyetik kayıpları düşüktür.

Dezavantajları

• Bu transformatörlerin verimliliği düşüktür.
• Tam yüklü değiller.

Uygulamalar

Evler, tarlalar, araziler, demiryolları, rüzgar çiftlikleri gibi çeşitli alanlarda elektrik dağıtmak için kullanılırlar.

Bir transformatörün Birincilinde bir miktar voltaj indüklendiğinde, birincilde oluşturulan manyetik akı, ikincilde bir miktar voltaj üreten karşılıklı indüksiyon nedeniyle ikincil olarak indüklenir. Bu manyetik alanın gücü, akım sıfırdan maksimum değere yükseldikçe oluşur.$\mathbf{\frac{d\varphi}{dt}}$.

Manyetik akı çizgileri ikincil sargıdan geçer. İkincil sargıdaki dönüş sayısı, indüklenen voltajı belirler. Bu nedenle, indüklenen voltaj miktarı şu şekilde belirlenecektir:

$$N\frac{d\varphi}{dt}$$

N = ikincil sargıda dönüş sayısı

Bu indüklenen voltajın frekansı, birincil voltajın frekansı ile aynı olacaktır. Çıkış voltajının tepe genliği, manyetik kayıpların yüksek olması durumunda etkilenecektir.

Uyarılmış EMF

Bir bobindeki indüklenen EMF ile dönüş sayısı arasında bir ilişki kurmaya çalışalım.

Şimdi hem birincil hem de ikincil bobinlerin her birinin tek bir dönüşü olduğunu varsayalım. Primerin bir dönüşüne kayıp olmaksızın bir volt uygulanırsa (ideal durum), üretilen akım akışı ve manyetik alan sekonderde aynı bir volt oluşturur. Dolayısıyla voltaj her iki tarafta da aynıdır.

Ancak manyetik akı sinüzoidal olarak değişir, bu da şu anlama gelir:

$$\phi\:\:=\:\:\phi_{max} \sin \omega t$$

Daha sonra indüklenen EMF ile N dönüşlerin bobin sarımı arasındaki temel ilişki

$$EMF\:=\:turns\:\:\times\:\:rate\:of\:change$$

$$E\:=\:N \frac{d\phi}{dt}$$

$$E\:=\:N\:\times\:\omega\:\times\: \phi_{max}\:\times\: \cos(\omega t)$$

$$E_{max}\:=\:N \omega \phi_{max}$$

$$E_{rms}\:=\:\frac{N \omega}{\sqrt{2}}\:\times\:\phi_{max}\:=\:\frac{2\pi}{\sqrt{2}}\:\times\:f\:\times\:N\:\times\:\phi_{max}$$

$$E_{rms}\:=\:4.44\:f\:N\:\phi_{max}$$

Nerede

f = Hertz cinsinden akı frekansı = $\frac{\omega}{2\pi}$

N = bobin sargılarının sayısı

∅ = Weberlerde akı yoğunluğu

Bu olarak bilinir Transformer EMF Equation.

Alternatif akı, ikincil bobinde akım ürettiğinden ve bu alternatif akı, alternatif voltaj tarafından üretildiğinden, yalnızca alternatif bir akım AC'nin bir transformatörün çalışmasına yardımcı olabileceğini söyleyebiliriz. Bu nedenlea transformer doesn’t work on DC.

Transformatörlerde Kayıplar

Herhangi bir Cihazın pratik uygulamalarda çok az kaybı vardır. Transformatörlerde meydana gelen başlıca kayıplar Bakır kayıpları, Çekirdek kayıpları ve Akı kaçağıdır.

Bakır Kayıpları

Bakır kaybı, trafoların sargılarından geçen akımın ürettiği ısı nedeniyle enerji kaybıdır. Bunlar aynı zamanda "I²R lossesSaniyede kaybedilen enerji, sargıdan geçen akımın karesi ile arttığından ve sargının elektrik direnci ile orantılı olduğundan "I kare R kayıpları".

Bu bir denklemde şöyle yazılabilir:

$$I_{P} R_{P}\:+\:I_{S} R_{S}$$

Nerede

• I_P = Birincil Akım

• R_P = Birincil Direnç

• I_S = İkincil Akım

• R_S = İkincil Direnç

Çekirdek Kayıplar

Çekirdek Kayıplar da denir Iron Losses. Bu kayıplar, kullanılan çekirdek malzemeye bağlıdır. İki türdendirler:Hysteresis ve Eddy Current losses.

• Hysteresis Loss- Manyetik akı şeklinde indüklenen AC, indüklenen AC voltajına göre dalgalanmaya (yükselme ve düşme gibi) ve yönü tersine çevirmeye devam eder. Bu rastgele dalgalanmalar nedeniyle çekirdekte bir miktar enerji kaybolur. Böyle bir kayıp şu şekilde adlandırılabilir:Hysteresis loss.

• Eddy Current Loss- Tüm bu süreç devam ederken, çekirdekte sürekli dolaşan bazı akımlar oluşur. Bu akımlar,Eddy Current Loss. Aslında, değişen manyetik alanın sadece ikincil sargıda akımı indüklemesi beklenir. Ancak yakındaki iletken malzemelerde de gerilimleri indükler ve bu da bu enerji kaybına neden olur.

• Flux Leakage- Akı bağlantıları gerekli voltajı üretecek kadar güçlü olsa da, pratik uygulamalarda sızan ve dolayısıyla enerji kaybına neden olan bir miktar akı olacaktır. Bu düşük olmasına rağmen, yüksek enerjili uygulamalar söz konusu olduğunda bu kayıp da sayılabilir.

Bir Transformatörün Gücü

Kayıpsız ideal bir transformatör düşünüldüğünde, transformatörün Gücü, gerilim olduğunda ürün olarak sabit olacaktır. V akımla çarpılır I sabittir.

Transformatör bununla ilgilenirken, birincildeki gücün ikincildeki güce eşit olduğunu söyleyebiliriz. Transformatör, gerilimi yükseltirse, akım azaltılır ve gerilim düşürülürse, çıkış gücünü sabit tutmak için akım arttırılır.

Dolayısıyla birincil güç, ikincil güce eşittir.

$$P_{Primary}\:=\:P_{Secondary}$$

$$V_{P}I_{P}\cos \phi_{P}\:=\:V_{S}I_{S}\cos \phi_{S}$$

Nerede ∅_P = Birincil faz açısı ve ∅_S = İkincil faz açısı.

Bir transformatörün verimliliği

Bir transformatördeki Güç kaybının miktarı veya yoğunluğu, transformatörün verimini belirler. Verimlilik, bir transformatörün birincil ve ikincil arasındaki güç kaybı olarak anlaşılabilir.

Bu nedenle, ikincil sargının güç çıkışının birincil sargının güç girişine oranı şu şekilde ifade edilebilir: Efficiency of the transformer. Bu şu şekilde yazılabilir

$$Efficiency\:=\:\frac{Power\:output}{Power\:input}\:\times\:100 \%$$

Verimlilik genellikle şu şekilde ifade edilir: η. Yukarıda verilen denklem, herhangi bir kayıp olmayacağı ve girişteki tüm enerjinin çıkışa aktarıldığı ideal bir transformatör için geçerlidir.

Bu nedenle, kayıplar dikkate alınırsa ve verimlilik pratik koşullarda hesaplanırsa, aşağıdaki denklem dikkate alınacaktır.

$$Efficiency\:=\:\frac{Power\:output}{Power\:output\:+\:Copper\:losses\:+\:Core\:losses}\:\times\:100 \%$$

Aksi takdirde şu şekilde de yazılabilir:

$$Efficiency\:=\:\frac{Power\:input\:-\:Losses}{Power\:input}\:\times\:100$$

$$1\:-\:\frac{Losses}{Input\:Power}\:\times\:100$$

Girdi, çıktı ve kayıpların hepsinin güç cinsinden, yani Watt cinsinden ifade edildiğine dikkat edilmelidir.

Misal

0,425ohm eşdeğer dirence sahip 62,5 amper akımda derecelendirilmiş 12KW giriş gücüne sahip bir transformatör düşünün. Transformatörün verimini hesaplayın.

Solution −

Verilen veriler

• Giriş gücü = 12KW
• Anma akımı = 62,5 Amper
• Eşdeğer direnç = 0,425 ohm

Kaybı hesaplamak -

Nominal akımdaki bakır kaybı I ² R = (62,5) ² (0,425) = 1660 W

Sahibiz

$$Efficiency\:=\:\frac{Power\:input\:-\:Losses}{Power\:input}\:\times\:100$$

Dolayısıyla

$$\eta\:=\:\frac{12000\:-\:1660}{12000}\:\times\:100$$

$$\eta\:=\:\frac{10340}{12000}\:\times\:100$$

$$\eta\:=\:0.861\:\times\:100\:=\:86 \%$$

Dolayısıyla transformatörün verimliliği% 86'dır.

Çeşitli bileşenler hakkında bilgi sahibi olduktan sonra, elektronik alanında bir diğer önemli bileşene odaklanalım. Diode. Bir yarı iletken diyot, bir PN bağlantısına sahip iki terminalli bir elektronik bileşendir. Bu aynı zamandaRectifier.

anode hangisi positive terminal bir diyotun A ve cathode, hangisi negative terminal ile temsil edilir K. Pratik bir diyotun anot ve katodunu bilmek için, diyot üzerine katot anlamına gelen ince bir çizgi çizilirken, diğer uç anodu temsil eder.

P-tipi ve N-tipi yarı iletkenler ve taşıyıcılarının davranışları hakkında daha önce tartıştığımız gibi, şimdi ne olacağını görmek için bu malzemeleri bir araya getirmeye çalışalım.

Bir Diyotun Oluşumu

Bir P-tipi ve bir N-tipi malzeme birbirine yaklaştırılırsa, her ikisi de aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi bir bağlantı oluşturmak üzere birleşir.

P tipi bir malzemede holes olarak majority carriers ve N tipi bir malzemede electrons olarak majority carriers. Zıt yükler çektikçe, P-tipindeki birkaç delik n-tarafına gitme eğilimindeyken, N-tipindeki birkaç elektron P-tarafına gitme eğilimindedir.

Her ikisi de bağlantı noktasına doğru ilerlerken, delikler ve elektronlar birbirleriyle yeniden birleşerek iyonları nötralize eder ve oluşturur. Şimdi bu kavşakta pozitif ve negatif iyonların oluştuğu, şekilde gösterildiği gibi PN eklemi veya jonksiyon bariyeri olarak adlandırılan bir bölge var.

P tarafındaki negatif iyonların ve N tarafındaki pozitif iyonların oluşumu, PN bağlantısının her iki tarafında dar bir yüklü bölgenin oluşmasına neden olur. Bu bölge artık taşınabilir yük taşıyıcılarından muaftır. Burada bulunan iyonlar durağandır ve aralarında herhangi bir yük taşıyıcı olmadan bir boşluk bölgesi oluşturur.

Bu bölge, P ve N tipi malzemeler arasında bir bariyer görevi gördüğünden, bu aynı zamanda Barrier junction. Bunun olarak adlandırılan başka bir adı varDepletion regionyani her iki bölgeyi de tüketiyor. Olarak adlandırılan kavşak boyunca iyon oluşumuna bağlı olarak potansiyel bir VD farkı oluşur.Potential Barrier bağlantı boyunca deliklerin ve elektronların daha fazla hareketini engellediğinden.

Bir Diyotun Önyarılması

Bir diyot veya herhangi bir iki uçlu bileşen bir devreye bağlandığında, verilen kaynakla iki taraflı koşula sahiptir. OnlarForward biased durum ve Reverse biaseddurum. Ayrıntılı olarak bize bildirin.

İleri Önyargılı Durum

Devreye bir diyot bağlandığında, anode to the positive terminal ve cathode to the negative beslemenin terminali, o zaman böyle bir bağlantı olduğu söylenir forward biaseddurum. Bu tür bir bağlantı, devreyi gittikçe daha fazla önyargılı hale getirir ve daha fazla iletime yardımcı olur. Bir diyot, ileri taraflı durumda iyi bir şekilde çalışır.

Ters Taraflı Durum

Devreye bir diyot bağlandığında, anode to the negative terminal ve cathode to the positive beslemenin terminali, o zaman böyle bir bağlantı olduğu söylenir Reverse biaseddurum. Bu tür bir bağlantı, devreyi giderek daha fazla ters taraflı hale getirir ve iletimi en aza indirmeye ve önlemeye yardımcı olur. Bir diyot ters taraflı durumda çalışamaz.

Şimdi bir diyot ileri taraflı ve ters taraflı koşullarda bağlanırsa ne olacağını öğrenelim.

İleriye Yönelik Olarak Çalışma

Bir diyota harici bir voltaj uygulandığında, potansiyel engeli ortadan kaldıracak ve akımın akışına izin verecek şekilde adlandırılır. forward bias. Anot ve katot sırasıyla pozitif ve negatif terminallere bağlandığında, P-tipindeki delikler ve N-tipindeki elektronlar bağlantı boyunca hareket ederek bariyeri kırarlar. Bununla birlikte, engeli neredeyse ortadan kaldıran serbest bir akım akışı vardır.

Pozitif terminalin deliklere ve negatif terminalin elektronlara sağladığı itme kuvveti ile rekombinasyon bağlantı noktasında gerçekleşir. Besleme voltajı, elektronların ve deliklerin hareketini bariyerden geçmeye zorlayacak ve bariyerden geçecek kadar yüksek olmalıdır.forward current.

İleri Akım, ileri taraflı durumda çalışırken diyot tarafından üretilen akımdır ve şu şekilde gösterilir: I_f.

Ters Taraflı Çalışma

Bir diyota harici bir voltaj uygulandığında, potansiyel engeli artıracak ve akımın akışını kısıtlayacak şekilde adlandırılır. Reverse bias. Anot ve katot sırasıyla negatif ve pozitif terminallere bağlandığında, elektronlar pozitif terminale doğru çekilir ve delikler negatif terminale doğru çekilir. Dolayısıyla her ikisi de potansiyel engelden uzak olacakincreasing the junction resistance ve herhangi bir elektronun bağlantı noktasını geçmesini önlemek.

Aşağıdaki şekil bunu açıklamaktadır. Hiçbir alan uygulanmadığında ve bazı dış alan uygulandığında iletim grafiği de çizilir.

Artan ters önyargı ile, kavşağın kavşağı geçmek için birkaç azınlık taşıyıcısı vardır. Bu akım normalde ihmal edilebilir düzeydedir. Bu ters akım, sıcaklık sabit olduğunda neredeyse sabittir. Ancak bu ters voltaj daha da arttığında, o zaman bir noktareverse breakdown occurs, kavşaktan bir akım çığının aktığı yer. Bu yüksek ters akım cihaza zarar verir.

Reverse current ters taraflı durumda çalışırken diyot tarafından üretilen akımdır ve şu şekilde gösterilir: I_r. Bu nedenle bir diyot, ters taraflı durumda yüksek direnç yolu sağlar ve ileriye dönük durumda düşük dirençli bir yol sağladığında ve iletkenlik yapmaz. Böylelikle, bir diyotun tek yönlü bir cihaz olduğu sonucuna varabiliriz, ileri yönde hareket eden ve ters önyargıda bir yalıtkan görevi görür. Bu davranış, AC'yi DC'ye dönüştüren bir doğrultucu olarak çalışmasını sağlar.

Tepe Ters Gerilimi

Tepe Ters Voltajı kısaca PIV. Ters öngerilimde uygulanan maksimum gerilimi belirtir. Tepe Ters Gerilimi şu şekilde tanımlanabilir:The maximum reverse voltage that a diode can withstand without being destroyed”. Bu nedenle, bu voltaj ters taraflı durum sırasında dikkate alınır. Ters önyargılı bir diyotun nasıl güvenli bir şekilde çalıştırılabileceğini gösterir.

Bir Diyotun Amacı

Bir diyot, elektrik akımı akışını bir yönde, yani ileri yönde bloke etmek ve ters yönde bloke etmek için kullanılır. Bu diyot prensibi, onu birRectifier.

Bir devrenin bir yönde akım akışına izin vermesi ancak diğer yönde durması için, doğrultucu diyot en iyi seçimdir. Böyleceoutput olacak DCAC bileşenlerinin çıkarılması. Yarım dalga ve tam dalga doğrultucular gibi devreler, üzerinde çalışılabilen diyotlar kullanılarak yapılır.Electronic Circuits öğreticiler.

Bir diyot aynı zamanda Switch. Hızlı bir oranda gerçekleşmesi gereken çıktı için daha hızlı AÇMA ve KAPATMA'ya yardımcı olur.

V - I Bir Diyotun Özellikleri

Bir PN bağlantı diyotu için pratik bir devre düzenlemesi aşağıdaki şekilde gösterildiği gibidir. Besleme değişken bir dirençle kontrol edilirken, bir ampermetre seri olarak ve voltmetre paralel olarak bağlanır.

İşlem sırasında, diyot ileriye dönük durumda olduğunda, belirli bir voltajda, potansiyel bariyer ortadan kalkar. Böyle bir voltaj şöyle adlandırılırCut-off Voltage veya Knee Voltage. İleri voltaj limitin ötesine geçerse, ileri akım üssel olarak yükselir ve bu daha fazla yapılırsa cihaz aşırı ısınma nedeniyle hasar görür.

Aşağıdaki grafik, ileri ve ters taraflı koşullarda diyot iletiminin durumunu göstermektedir.

Ters önyargı sırasında, azınlık taşıyıcıları tarafından üretilen akım "Reverse current”. Ters voltaj arttıkça, bu ters akım artar ve bir noktada aniden kesilerek bağlantının kalıcı olarak tahrip olmasına neden olur.

Kullanılan frekans, çalışma ve yapıları, uygulamaları vb. Gibi birçok faktöre bağlı olarak birçok diyot türü vardır. Birkaçını inceleyelim.

Bağlantı diyotları

Bağlantı diyotları normal PN bağlantı diyotlarıdır ancak yapıları farklıdır. Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi üç tür bağlantı diyotu vardır.

Doğrultucu Diyot

Bu diyotlar, akımın içlerinden yalnızca bir yönde akmasına ve diğer yönde durmasına izin veren normal PN bağlantı diyotlarıdır. Bu diyotlar, redresör devrelerinde alternatif akımı doğru akıma dönüştürmek için kullanılır.

Yukarıdaki şekilde, metal bir projeksiyonla aynı doğrultucu diyotları görebiliriz. Bu, bazen diyotu etkileyebilecek ısı dağılımını en aza indirmek için diyota eklenir. Böyle bir metal çıkıntıya denirHeat sink. Bunlar, diyot performansının iyileştirilmesine yardımcı olur ve diyotlar, etkilenmeden yüksek güçlere dayanabilir.

Gibi devreler var Half wave rectifier ve Full wave rectifierbu diyotları kullanan devreler. Bu devreler ELEKTRONİK DEVRELER eğitiminde tartışılmaktadır. Bu doğrultucu devreleri, alternatif giriş akımının o devre uygulamaları için doğru akıma dönüştürülmesi gereken birçok devrenin Güç kaynağı bölümlerinde kullanılır.

Zener Diyot

Bu, sadece ileri yönde değil aynı zamanda ters yönde de akım akışına izin veren özel bir diyot türüdür. Ters öngerilimde çalıştırıldığında normal bir diyot, içinden belirli bir değerin üzerindeki ters akım geçirilirse hasar görür. Bu "belirli değer",Breakdown voltage.

Bir Zener diyotunun arıza voltajı çok düşük. Fakatthis diode allows the reverse current to pass through it, once this breakdown voltage is exceeded. Bu arıza voltajınaZener Voltage. Dolayısıyla, Zener voltajının üzerindeki ters akım bir Zener diyotundan geçtiğinde diyota zarar vermeyen kontrollü bir arıza vardır.

Ters önyargılı bir Zener diyotu, kontrollü bir kırılma voltajı sergiler ve akım akışının, o Zener diyot boyunca voltaj değerini Zener arıza voltaj değerine yakın tutmasına izin verir. Zener arıza voltajının bu değeri, belirli uygulamalar için herhangi bir Zener diyotunun seçilmesini sağlar.

Avalanche diodeZener diyotun benzer özelliklerine sahip başka bir diyottur. Çığ kırılması, voltaj düşüşü sabit olduğunda ve akımdan bağımsız olduğunda, tüm PN bağlantısı boyunca gerçekleşir. Bu çığ diyotu, foto algılama için kullanılır.

VI Zener diyotunun özellikleri

Bir Zener diyotunun VI Özellikleri, ileri eğilimli çalıştırıldığında herhangi bir diyot için ortaktır. Ancak bir Zener diyotunun ters önyargı çalışması, dikkate almayı çok önemli hale getirir. Grafiğe bir göz atalım.

Ters önyargı işleminde bükmenin gösterildiği nokta, Zener breakdown voltageBundan sonra diyot, içinden yüksek ters akımlara izin verir. Bu Zener voltajı ile gösterilirV_Z. Zener diyotunun bu inanılmaz kalitesi onu en güvenilir olanı yaptı ve birçok uygulamaya da sahip.

Zener diyotunun uygulamaları

Bu diyotun aşağıdakiler gibi birçok uygulaması vardır:

• Çoğunlukla Voltaj Regülatörü olarak kullanılır.
• Transistör öngerilimleme devrelerinde sabit referans voltajı sağlar.
• Dalga şekillendirme devrelerinde pik kırpma veya sınırlama için.
• Birçok devrede bir Dalgalanma koruyucusu olarak.
• Kazara uygulamalardan kaynaklanan hasarlara karşı sayaç koruması için.

Anahtarlama Diyotu

Bu, özellikle anahtarlama amaçları için tasarlanmış normal bir tek PN bağlantı diyotudur. Bu diyot, alternatif olarak kullanılabilecek açık bir şekilde iki yüksek ve düşük direnç durumu sergileyebilir.

Bu diyotun bağlantı kapasitansı, diğer etkileri en aza indirgemek için çok düşük yapılmıştır. Anahtarlama hızı oldukça yüksektir. Diyot yüksek dirence sahip olduğunda açık anahtar olarak çalışır ve düşük direnç sırasında kapalı anahtar görevi görür. Bu geçiş, herhangi bir sıradan diyottan daha hızlı bir şekilde anahtarlama diyotunda gerçekleşir.

Diyot anahtarlama uygulamaları

Bunların aşağıdakiler gibi birçok uygulaması var:

• Yüksek hızlı doğrultma devrelerinde kullanılır
• Halka modülatörlerinde kullanılır
• Radyo frekansı alıcılarında kullanılır
• Ters polarite koruyucu olarak kullanılır
• Hem Genel amaçlı hem de yüksek hızlı anahtarlama uygulamaları için kullanılır

Bazı özel amaçlara hizmet etmek için tasarlanmış birkaç diyot vardır. Geçici gerilim bastırma diyotları, Altın katkılı diyotlar, Süper bariyer diyotları, Nokta temas diyotları, Peltier diyotları vb. Gibi pek çok tür vardır. Ancak bunların dışında, birçok uygulamaya sahip birkaç belirgin diyot vardır. Onların üzerinden geçelim.

Varaktör Diyot

Bir bağlantı diyotunun, tükenme bölgesinin bir dielektrik görevi görebildiği her iki tarafta iki potansiyeli vardır. Dolayısıyla bir kapasite var. Varaktör diyotu, bağlantı kapasitansının değiştiği ters bias ile çalıştırılan özel bir durum diyotudur.

Varaktör diyotu ayrıca Vari Cap veya Volt Cap. Aşağıdaki şekil, ters yönde bağlanmış bir Varaktör diyotunu göstermektedir.

Uygulanan ters voltaj artırılırsa, width dielektrik bölgenin increases, hangi reduces junction capacitance. Ters voltaj azaldığında, dielektriğin genişliği azalır ve bu da kapasitansı artırır. Bu ters voltaj tamamen boşsa, o zamancapacitance onun olacak maximum.

Aşağıdaki şekil, işlevini temsil eden Varaktör diyot için kullanılan çeşitli sembolleri gösterir.

Tüm diyotlar bu bağlantı kapasitansına sahip olsa da, Varaktör diyot esas olarak bu etkiden yararlanmak ve bu bağlantı kapasitansındaki varyasyonları artırmak için üretilir.

Varaktör diyotunun uygulamaları

Bu diyotun aşağıdakiler gibi birçok uygulaması vardır:

• Voltaj değişken kondansatör olarak kullanılır.
• Değişken LC tank devresinde kullanılır.
• Otomatik frekans kontrolü olarak kullanılır.
• Frekans Modülatörü olarak kullanılır.
• RF Faz değiştirici olarak kullanılır.
• Yerel osilatör devrelerinde frekans çarpanı olarak kullanılır.

Tünel diyot

Normal bir PN bağlantısının safsızlık konsantrasyonu yüksek oranda artarsa, bu Tunnel diodeoluşturulmuş. Olarak da bilinirEsaki diode, mucidinden sonra.

Bir diyottaki safsızlık konsantrasyonu arttığında, tükenme bölgesinin genişliği azalır ve bağlantı noktasından geçmek için yük taşıyıcılarına bir miktar ekstra kuvvet uygular. Bu konsantrasyon daha da arttığında, tükenme bölgesinin daha az genişliği ve yük taşıyıcılarının artan enerjisi nedeniyle, üzerinden tırmanmak yerine potansiyel bariyerden geçerler. Bu penetrasyon şu şekilde anlaşılabilir:Tunneling ve dolayısıyla adı Tunnel diode.

Tünel diyotları düşük güçlü cihazlardır ve ısıdan ve statik elektrikten kolayca etkilendikleri için dikkatli kullanılmalıdır. Tünel diyotu, çalışmalarını açıklayan belirli VI özelliklerine sahiptir. Aşağıdaki grafiğe bir göz atalım.

Diyotun içinde olduğunu düşünün forward-biased condition. İleri voltaj arttıkça akım hızla artar ve bir tepe noktasına kadar artar.Peak Currentile gösterilir I_P. Bu noktadaki gerilimePeak Voltageile gösterilir V_P. Bu nokta ile gösterilirA yukarıdaki grafikte.

Voltaj daha da artarsa V_P, sonra akım azalmaya başlar. Olarak adlandırılan bir noktaya kadar azalırValley Currentile gösterilir I_V. Bu noktadaki gerilimeValley Voltageile gösterilir V_V. Bu nokta ile gösterilirB yukarıdaki grafikte.

Voltaj daha da artırılırsa, akım normal bir diyotta olduğu gibi artar. Daha büyük ileri voltaj değerleri için, akım daha da artar.

Diyotun içinde olduğunu düşünürsek reverse-biased conditiondiyot, ters voltaj arttıkça mükemmel bir iletken görevi görür. Buradaki diyot, negatif bir direnç bölgesi gibi davranır.

Tünel diyot uygulamaları

Tünel diyotu için aşağıdakiler gibi birçok uygulama vardır:

• Yüksek Hızlı Anahtarlama cihazı olarak kullanılır
• Hafıza depolama cihazı olarak kullanılır
• Mikrodalga osilatörlerinde kullanılır
• Gevşeme osilatörlerinde kullanılır

Schottky diyot

Bu, bir PN bağlantısının metal yarı iletken bir bağlantıyla değiştirildiği özel bir diyot türüdür. Normal bir PN bağlantı diyotundaki P tipi yarı iletken bir metal ile değiştirilir ve metale N tipi malzeme birleştirilir. Bu kombinasyonun aralarında tükenme bölgesi yoktur. Aşağıdaki şekil Schottky diyotunu ve sembolünü göstermektedir.

Bu Schottky diyotta kullanılan metal altın, gümüş, platin veya tungsten vb. Olabilir. Ayrıca silikon dışındaki yarı iletken malzeme için çoğunlukla galyum arsenit kullanılır.

Operasyon

Gerilim uygulanmadığında veya devre tarafsız olduğunda, N tipi malzemedeki elektronlar, metaldekilerden daha düşük enerji seviyesine sahiptir. Diyot ileriye doğru eğilirse, N-tipindeki bu elektronlar biraz enerji kazanır ve biraz daha yüksek enerjiyle hareket eder. Bu nedenle bu elektronlaraHot Carriers.

Aşağıdaki şekil, bir devreye bağlı bir Schottky diyotunu göstermektedir.

Avantajlar

Schottky diyotunun birçok avantajı vardır:

• Tek kutuplu bir cihazdır ve bu nedenle ters akım oluşmaz.
• İleri direnci düşüktür.
• Voltaj düşüşleri çok düşük.
• Schottky diyot ile düzeltme hızlı ve kolaydır.
• Tükenme bölgesi yoktur ve bu nedenle bağlantı kapasitansı yoktur. Böylece diyot hızlı bir şekilde KAPALI konuma geçer.

Uygulamalar

Schottky diyotunun aşağıdakiler gibi birçok uygulaması vardır:

• Dedektör diyotu olarak kullanılır
• Güç doğrultucu olarak kullanılır
• RF karıştırıcı devrelerinde kullanılır
• Güç devrelerinde kullanılır
• Kenetleme diyotları olarak kullanılır

Bunlar ışıkla çalışan diyotlardır. "Opto" kelimesiLight. Işık yoğunluğuna bağlı olarak iletim yapan türleri ve iletimi biraz ışık veren diğer türleri vardır. Her türün kendine ait uygulamaları vardır. Bunlardan öne çıkan türleri tartışalım.

Bazı diyotlar üzerlerine düşen ışığın yoğunluğuna göre hareket eder. Bu kategoride iki ana diyot türü vardır. Foto diyotlar ve Güneş hücreleridir.

Fotoğraf Diyot

Fotoğraf diyotu, adından da anlaşılacağı gibi, ışık üzerinde çalışan bir PN eklemidir. Işığın yoğunluğu, bu diyottaki iletim seviyesini etkiler. Foto diyot, bir P tipi malzemeye ve bir N-tipi malzemeye sahiptir.intrinsic malzeme veya bir depletion region arasında.

Bu diyot genellikle reverse biasdurum. Işık tükenme bölgesine odaklandığında, elektron deliği çiftleri oluşur ve elektron akışı gerçekleşir. Elektronların bu iletimi odaklanmış ışığın yoğunluğuna bağlıdır. Aşağıdaki şekil pratik bir Fotoğraf diyotunu göstermektedir.

Aşağıdaki şekil bir fotodiyotun sembolünü göstermektedir.

Diyot ters önyargıyla bağlandığında, termal olarak üretilen elektron deliği çiftleri nedeniyle küçük bir ters doygunluk akımı akar. Ters öngerilimdeki akım, azınlık taşıyıcılardan dolayı akarken, çıkış voltajı bu ters akıma bağlıdır. Kavşağa odaklanan ışık yoğunluğu arttıkça, azınlık taşıyıcılardan kaynaklanan akım akışı artar. Aşağıdaki şekil, bir foto diyotun temel polarlama düzenlemesini göstermektedir.

Foto diyot, ışığın üzerine düşmesini sağlamak için bir cam ambalaj içinde kapsüllenmiştir. Işığı tam olarak diyotun tükenme bölgesine odaklamak için, yukarıda gösterildiği gibi bağlantının üzerine bir mercek yerleştirilir.

Işık olmadığında bile, az miktarda akım akar. Dark Current. Aydınlatma seviyesi değiştirilerek ters akım değiştirilebilir.

Fotoğraf diyotunun avantajları

Fotoğraf diyotunun aşağıdakiler gibi birçok avantajı vardır:

• Düşük gürültü
• Yüksek kazanç
• Yüksek hızlı operasyon
• Işığa karşı yüksek hassasiyet
• Düşük maliyetli
• Küçük boyutlu
• Uzun ömür

Fotoğraf diyotunun uygulamaları

Foto diyot için aşağıdakiler gibi birçok uygulama vardır:

• Karakter tespiti
• Nesneler tespit edilebilir (görünür veya görünmez).
• Yüksek stabilite ve hız gerektiren devrelerde kullanılır.
• Demodülasyonda kullanılır
• Devrelerin anahtarlanmasında kullanılır
• Kodlayıcılarda kullanılır
• Optik iletişim ekipmanlarında kullanılır

Bu türden bir başka diyot Güneş pilidir. Diyot olmasına rağmen hücre olarak adlandırılır. Ayrıntılara girelim.

Güneş pili

Işığa bağımlı diyotlar, normal bir PN bağlantı diyotu olan ancak iletimini elektron akışına dönüştürülen fotonların hücumuyla ileten Güneş pili içerir. Bu, bir foto diyota benzer, ancak maksimum gelen ışığı enerjiye dönüştürmek ve depolamak gibi başka bir amacı vardır.

Aşağıdaki şekil bir güneş pilinin sembolünü temsil etmektedir.

Bir güneş hücresinin adı ve diyot olmasına rağmen enerjinin depolandığını gösteren sembolü vardır. Daha fazla enerji çıkarma ve depolama özelliği güneş pilinde yoğunlaşmıştır.

Güneş pili yapımı

Silme bölgesinde bir iç malzemeye sahip bir PN bağlantı diyotu bir cam içinde kapsüllenecek şekilde yapılır. Işık, minimum dirençle maksimum ışığı toplayacak şekilde, üstte ince cam ile mümkün olan maksimum alana düşürülmüştür.

Aşağıdaki şekil bir Güneş pilinin yapısını göstermektedir.

Güneş hücresine ışık geldiğinde, ışıktaki fotonlar değerlik elektronları ile çarpışır. Ana atomları terk etmek için elektronlara enerji verilir. Böylece bir elektron akışı üretilir ve bu akım güneş hücresine odaklanan ışık yoğunluğu ile doğru orantılıdır. Bu fenomen denirPhoto-Voltaic effect.

Aşağıdaki şekil, bir güneş pilinin nasıl göründüğünü ve bir dizi güneş pilinin bir güneş paneli oluşturmak için nasıl yapıldığını göstermektedir.

Foto diyot ve Güneş pili arasındaki fark

Photo Diode daha hızlı çalışır ve çıkışta daha fazla güç sağlamak yerine anahtarlamaya odaklanır. Bu nedenle düşük kapasitans değerine sahiptir. Ayrıca Foto diyotta ışık enerjisinin görülme alanı uygulamalarına göre daha azdır.

Bir Güneş pili, yüksek çıkış enerjisi sağlamaya ve enerjiyi depolamaya odaklanır. Bu varhigh capacitancedeğer. İşlem, foto diyottan biraz daha yavaştır. Güneş pilinin amacına göre ışığın görülme alanı foto diyottan daha büyüktür.

Güneş Pili Uygulamaları

Güneş pili için aşağıdakiler gibi birçok uygulama vardır:

Science and Technology

• Uydular için Güneş panellerinde kullanılır
• Telemetride kullanılır
• Uzaktan aydınlatma sistemlerinde vb. Kullanılır.

Commercial Use

• Güneş panellerinde elektrik depolamak için kullanılır
• Taşınabilir güç kaynaklarında vb. Kullanılır.
• Güneş enerjisi ile yemek pişirme ve ısıtma gibi ev kullanımlarında kullanılır

Electronic

• Watches
• Calculators
• Elektronik Oyuncaklar vb.

Bazı diyotlar uygulanan gerilime göre ışık yayarlar. Bu kategoride iki ana diyot türü vardır. LED'ler ve Lazer diyotlardır.

LED (Işık Yayan Diyotlar)

Bu, günlük hayatımızda kullanılan en popüler diyotlardır. Bu aynı zamanda normal bir PN bağlantı diyotudur, ancak yapımında silikon ve germanyum yerine galyum arsenit, galyum arsenit fosfit gibi malzemeler kullanılır.

Aşağıdaki şekil bir Işık yayan diyotun sembolünü göstermektedir.

Normal bir PN bağlantı diyotu gibi, bu, diyotun iletmesi için ileri öngerilim koşulunda bağlanır. İletim, iletim bandındaki serbest elektronlar değerlik bandındaki deliklerle birleştiğinde bir LED'de gerçekleşir. Bu rekombinasyon süreci yayarlight. Bu süreç şöyle adlandırılırElectroluminescence. Yayılan ışığın rengi, enerji bantları arasındaki boşluğa bağlıdır.

Kullanılan malzemeler aynı zamanda galyum arsenit fosfit kırmızı veya sarı yayar, galyum fosfit kırmızı veya yeşil yayar ve galyum nitrat mavi ışık yayar gibi renkleri etkiler. Galyum arsenit ise kızılötesi ışık yayar. Görünmeyen Kızılötesi ışık için LED'ler çoğunlukla uzaktan kumandalarda kullanılır.

Aşağıdaki şekil, farklı renklerdeki pratik LED'lerin nasıl göründüğünü göstermektedir.

Yukarıdaki şekildeki LED'in düz ve kıvrımlı bir tarafı vardır, düz taraftaki uç diğerinden daha kısadır, böylece daha kısa olanı gösterir. Cathode veya negatif terminal ve diğeri Anode veya Pozitif terminal.

LED'in temel yapısı aşağıdaki şekilde gösterildiği gibidir.

Yukarıdaki şekilde gösterildiği gibi, elektronlar deliklere atlarken, enerji ışık şeklinde kendiliğinden dağılır. LED, akıma bağlı bir cihazdır. Çıkış ışık yoğunluğu, diyottan geçen akıma bağlıdır.

LED'in avantajları

LED'in aşağıdakiler gibi birçok avantajı vardır:

• Yüksek verim
• Yüksek hız
• Yüksek güvenilirlik
• Düşük ısı dağılımı
• Daha uzun ömür
• Düşük maliyetli
• Kolayca kontrol edilir ve programlanabilir
• Yüksek parlaklık ve yoğunluk seviyeleri
• Düşük voltaj ve akım gereksinimleri
• Daha az kablolama gerektirir
• Düşük bakım maliyeti
• UV radyasyonu yok
• Anında Aydınlatma efekti

LED uygulamaları

LED için aşağıdakiler gibi birçok uygulama vardır:

In Displays

• Özellikle yedi segmentli ekran için kullanılır
• Dijital saatler
• Mikrodalga fırınlar
• Trafik sinyalizasyonu
• Demiryollarında ve halka açık yerlerde ekran panoları
• Toys

In Electronic Appliances

• Stereo alıcılar
• Calculators
• DC güç kaynakları
• Amplifikatörlerde Açma / Kapama göstergeleri
• Güç göstergeleri

Commercial Use

• Kızılötesi okunabilir makineler
• Barkod okuyucu
• Katı hal video ekranları

Optical Communications

• Optik anahtarlama uygulamalarında
• Manuel yardımın bulunmadığı Optik bağlantı için
• FOC aracılığıyla bilgi aktarımı
• Görüntü algılama devreleri
• Hırsız alarmları
• Demiryolu sinyalizasyon tekniklerinde
• Kapı ve diğer güvenlik kontrol sistemleri

LED'in birçok avantajı ve uygulaması olduğu gibi, Lazer diyot adı verilen ve birçok gelişmiş özelliğe ve geleceğin kapsamına sahip bir başka önemli diyot daha vardır. Lazer diyot hakkında konuşalım.

Lazer Diyot

Lazer Diyot, kendi türüne göre başka bir popüler diyottur. Bu, ışık yayan ancak uyarılmış bir işlemle optik bir diyottur. İsimLASER ima eder LIght Aile büyütme Szamanlanmış Emisyonu Rhayranlık.

Uyarılmış emisyon

Bu, üzerinde bir ışık ışını meydana geldiğinde eylemi başlayan bir PN bağlantı diyotudur. Bir ışık ışınıyla, fotonlar bir atomun üzerine geldiğinde, atom heyecanlanır ve bir üst seviyeye ulaşır veHigher Energy Level.

Atom, daha yüksek enerji seviyesinden a Lower Energy Level, serbest bırakır two photons hangileri similar in characteristics olay fotonuna ve içinde equal phaseona. Bu süreç şöyle adlandırılırStimulated Emission. Bir atom genellikle bu heyecanlı durumda kalabilir10^-8 secs zamanın.

Bu nedenle, yukarıdaki işlem lazer diyotunun ilkesini belirler.

Lazer Diyot Prensibi

Ne zaman bir atom üzerinde bir foton meydana gelirse, o atom daha düşük bir enerji durumundan daha yüksek bir enerji durumuna uyarılır ve bu süreçte iki foton salınır. Aslında, bir atom genellikle bu heyecanlı durumda kalabilir.10^-8saniye zaman. Yani, amplifikasyona ulaşmak için, bu heyecanlı işlem sırasında atomun, adı verilen başka bir duruma yerleştirilmesi sağlanır.Meta Stable State bu daha yüksek enerji seviyesinin altında ve düşük enerji seviyesinin üzerindedir.

Bir atom bu Meta kararlı durumunda kalabilir 10^-3sn. Atom buradan alt duruma geçerken iki foton salınır. Fotonların atomlara çarpmasından önce uyarılmış durumda daha fazla sayıda atom varsa, o zaman elimizdeLasing Effect.

Bu süreçte anlamamız gereken iki terim var. Meta Stabil durumda daha düşük enerji durumu veya temel durumdan daha fazla sayıda atoma sahip olmak,Population inversion. Daha sonra, atomların daha düşük bir enerji durumundan daha yüksek bir enerji durumuna göndererek popülasyonun tersine dönmesini sağlayan enerjiye denir.Pumping. BuOptical pumping.

Avantajlar

Lazer diyotun aşağıdakiler gibi birçok avantajı vardır:

• Lazer diyotların kullandığı güç çok daha azdır
• Daha yüksek ON / OFF anahtarlama hızı
• Daha Kompakt
• Daha az pahalı
• Lazer jeneratörlerinden daha ucuzdurlar
• Daha az elektrik şoku sağlama şansı

Dezavantajları

Lazer diyotunun birkaç dezavantajı vardır:

• Daha farklı ışınlar ve dolayısıyla kalite o kadar iyi değil
• LED'e göre yaşam süreleri daha azdır.
• Kararsız güç kaynakları sırasında hasara meyillidir

Uygulamalar

Lazer diyotunun aşağıdakiler gibi birçok uygulaması vardır:

• Pompa-lazer ve tohum-lazer olarak kullanılır

• Optik veri depolama cihazlarında kullanılır

• Lazer yazıcılarda ve lazer faks makinelerinde kullanılır

• Lazer işaretçilerinde kullanılır

• Barkod okuyucularda kullanılır

• DVD ve CD sürücülerinde kullanılırlar

• HD DVD ve BLU RAY teknolojisinde kullanılır

• Isıl işlem, kaplama, dikiş kaynağı gibi birçok endüstriyel amacı vardır.

• Veri bağlama ve iletme gibi iletişim teknolojisinde birçok kullanıma sahiptir.

Tüm bunların üzerinden geçtikten sonra birkaç terimi anlamaya çalışalım.

Bileşen

• Bileşenler, elektroniğin bireysel temel unsurlarıdır.
• Yapılarına göre farklı özelliklere sahiptirler.
• Her bileşenin farklı uygulamaları vardır.

Ex - Direnç, Kondansatör, Diyot vb.

Devre

• Devre, farklı bileşenlerden oluşan bir ağdır
• Devredeki bileşenler tamamen amaçlanan bir amaca dayanır.
• Bir devrenin aktif olması gerekiyorsa, bir güç kaynağı içermelidir.

Ex - kesme ve kıskaç devreleri, amplifikatör devreleri, röle devreleri vb.

cihaz

• Cihaz, farklı devrelerden oluşan bir ekipmandır.

• Cihazdaki tüm devreler, amacına hizmet etmek için çalışmasına yardımcı olur.

• Sinyalleri ölçmek, sinyal üretmek, sonuçları kontrol etmek veya devreleri korumak vb. İçin bir cihaz kullanılabilir.

Ex - CRO, Fonksiyon üreteci vb.

Katı Hal cihazları

Daha önce termiyonik prensiple çalışan ve içi vakumla doldurulmuş vakum tüplerimiz vardı. Boyutları bugünün bileşenlerinden daha büyüktü. Bu vakum tüpleri, aynı zamanda adı da verilen yarı iletken cihazlarla değiştirildi.Solid state devices.

Aktif Cihazlar

Akım akışını kontrol edebilen cihazlar (veya tam olarak bileşenler) Aktif Cihazlar olarak adlandırılabilir.

• İletime girmek için bir miktar giriş güç kaynağına ihtiyaç duyarlar.
• Bu bileşenlerin çalışması, devrenin davranışını tanımlar.

Ex - Vakum tüpleri, diyotlar, transistörler, SCR'ler

Pasif Cihazlar

Akım akışını kontrol edemeyen cihazlar (veya tam olarak bileşenler) Pasif Cihazlar olarak adlandırılabilir.

• Çalışmak için giriş güç kaynağına ihtiyaç duymazlar.
• Bu bileşenlerin çalışması, devrenin davranışını biraz değiştirir.

Ex - Direnç, Kondansatör, İndüktör vb.

Doping

Yarı iletken malzemenin özelliklerini değiştirmek için elektron ekleme veya delikler oluşturma işlemi, ya daha pozitif yaparak ya da daha negatif yaparak, şu şekilde anlaşılabilir: Doping.

Diyot uygulamaları, ELECTRONIC CIRCUITS eğitiminde tartışılacak olan clipper ve clamper devrelerinden başlayan birçok devreyi içerir.

Tek bir PN eklemi olan diyotun çalışması hakkında iyi bir bilgiye sahip olduktan sonra, yeni bir bileşen oluşturan iki PN bağlantısını birleştirmeye çalışalım. Transistor. BirTransistor akım veya voltaj akışını düzenleyen ve sinyaller için bir anahtar veya kapı görevi gören üç terminalli yarı iletken bir cihazdır.

Neden Transistörlere İhtiyacımız Var?

İstediğiniz sinyali alan bir FM alıcınız olduğunu varsayalım. Alınan sinyal, yolculuğu sırasında karşılaşacağı rahatsızlıklar nedeniyle açıkça zayıf olacaktır. Şimdi bu sinyal olduğu gibi okunursa, adil bir çıktı elde edemezsiniz. Bu nedenle sinyali yükseltmemiz gerekiyor.Amplification sinyal gücünü artırmak anlamına gelir.

Bu sadece bir örnek. Sinyal gücünün artırılması gereken her yerde amplifikasyon gereklidir. Bu bir transistör tarafından yapılır. Bir transistör ayrıca birswitchmevcut seçenekler arasından seçim yapmak için. Aynı zamandaregulates gelen current and voltage sinyallerin.

Bir Transistörün Yapısal Detayları

Transistör, iki diyotu arka arkaya bağlayarak oluşturulan üç terminalli bir katı hal cihazıdır. Dolayısıyla vartwo PN junctions. İçinde bulunan üç yarı iletken malzemeden üç terminal çekilir. Bu tür bir bağlantı, iki tür transistör sunar. OnlarPNP ve NPN bu, iki Ptype arasında bir N-tipi malzeme anlamına gelir ve diğeri, sırasıyla iki N-tipi arasında bir P-tipi malzemedir.

Transistörlerin yapımı, yukarıda tartışılan fikri açıklayan aşağıdaki şekilde gösterildiği gibidir.

Transistörden çizilen üç terminal Verici, Taban ve Toplayıcı terminallerini gösterir. İşlevleri aşağıda tartışıldığı gibi vardır.

Verici

• Yukarıda gösterilen yapının sol tarafı şu şekilde anlaşılabilir: Emitter.

• Bu bir moderate size ve bir heavily doped ana işlevi olduğu gibi supply bir dizi majority carriersyani elektronlar veya delikler.

• Bu elektron yaydığı için Verici olarak adlandırılır.

• Bu sadece harfle belirtilir E.

Baz

• Yukarıdaki şekildeki orta malzeme, Base.

• Bu thin ve lightly doped.

• Ana işlevi pass yayıcıdan toplayıcıya çoğu taşıyıcı.

• Bu mektupla belirtilir B.

Kolektör

• Yukarıdaki şekilde sağ taraftaki malzeme şu şekilde anlaşılabilir: Collector.

• Adı, işlevini ima eder collecting the carriers.

• Bu a bit largeryayıcı ve tabandan daha büyük. Bumoderately doped.

• Bu mektupla belirtilir C.

PNP ve NPN transistörlerinin sembolleri aşağıda gösterildiği gibidir.

arrow-head yukarıdaki şekillerde, emitterbir transistörün. Bir transistörün toplayıcısının çok daha fazla gücü dağıtması gerektiğinden, büyük yapılır. Verici ve toplayıcının belirli işlevleri nedeniyle, bunlarnot interchangeable. Bu nedenle, bir transistör kullanılırken terminaller her zaman akılda tutulmalıdır.

Pratik bir transistörde, tanımlama için yayıcı ucunun yanında bir çentik bulunur. PNP ve NPN transistörleri, bir Multimetre kullanılarak ayırt edilebilir. Aşağıdaki şekil, farklı pratik transistörlerin nasıl göründüğünü göstermektedir.

Şimdiye kadar bir transistörün yapısal ayrıntılarını tartıştık, ancak bir transistörün çalışmasını anlamak için önce önyargıyı bilmemiz gerekiyor.

Transistör Önyargısı

Bir transistörün iki diyotun birleşimi olduğunu bildiğimiz için, burada iki bağlantımız var. Bir bağlantı yayıcı ve taban arasında olduğundan, bunaEmitter-Base junction ve benzer şekilde, diğeri Collector-Base junction.

Biasinggüç kaynağı sağlayarak devrenin çalışmasını kontrol ediyor. Her iki PN bağlantısının işlevi, bazı dc beslemesi yoluyla devreye önyargı sağlayarak kontrol edilir. Aşağıdaki şekil bir transistörün nasıl önyargılı olduğunu göstermektedir.

Yukarıdaki şekle bakıldığında anlaşılmaktadır ki

• N-tipi malzemeye negatif besleme sağlanır ve P-tipi malzemeye devreyi yapmak için pozitif besleme verilir. Forward bias.

• N tipi malzemeye pozitif besleme sağlanır ve P tipi malzemeye devreyi yapmak için negatif besleme verilir. Reverse bias.

Gücü uygulayarak, emitter base junction her zaman forward biasedyayıcı direnci çok küçük olduğu için. collector base junction dır-dir reverse biasedve direnci biraz daha yüksek. Emitör bağlantısında küçük bir ileri sapma yeterliyken, kollektör bağlantısında yüksek bir ters önyargı uygulanmalıdır.

Yukarıdaki devrelerde gösterilen akım yönü, aynı zamanda Conventional Currentolan delik akımının hareketidir opposite to the electron current.

PNP Transistörü Çalıştırma

Bir PNP transistörünün çalışması, aşağıdaki şekle bakılarak açıklanabilir, burada emitör-baz bağlantısının ileri eğimli olduğu ve kollektör-taban bağlantısının ters eğimli olduğu.

Voltaj V_EEemitörde P-tipi malzemedeki delikleri iten pozitif bir potansiyel sağlar ve bu delikler emitör-taban birleşimini geçerek taban bölgesine ulaşır. Orada çok düşük bir boşluk yüzdesi, N-bölgesindeki serbest elektronlarla yeniden birleşir. Bu, temel akımı oluşturan çok düşük akım sağlarI_B. Kalan delikler, kollektör akımını oluşturmak için kollektör taban birleşiminden geçer.I_C, hangi delik akımıdır.

Bir delik kolektör terminaline ulaştığında, akü negatif terminalinden bir elektron kolektördeki boşluğu doldurur. Bu akış yavaşça artar ve elektron azınlık akımı, her elektronun pozitif terminaline girdiği yayıcıdan akar.V_EE, yayıcı bağlantısına doğru hareket ederek bir delik ile değiştirilir. Bu, yayıcı akımı oluştururI_E.

Dolayısıyla bunu anlayabiliriz -

• Bir PNP transistöründe iletim, delikler aracılığıyla gerçekleşir.
• Kollektör akımı, yayıcı akımdan biraz daha azdır.
• Yayıcı akımındaki artış veya azalma kollektör akımını etkiler.

NPN Transistör Operasyonu

Bir NPN transistörünün çalışması, aşağıdaki şekle bakılarak açıklanabilir, burada emitör-baz bağlantısı ileri eğimlidir ve kolektör-taban bağlantısı ters eğimlidir.

Voltaj V_EEemitörde N tipi malzemedeki elektronları iten negatif bir potansiyel sağlar ve bu elektronlar emitör-baz birleşimini geçerek taban bölgesine ulaşır. Orada elektronların çok düşük bir yüzdesi, P bölgesindeki serbest deliklerle yeniden birleşir. Bu, temel akımı oluşturan çok düşük akım sağlarI_B. Kalan delikler, kollektör akımını oluşturmak için kollektör taban bağlantısından geçer.I_C.

Bir elektron, kollektör terminalinden çıkıp pilin pozitif terminaline girdiğinde, pilin negatif terminalinden bir elektron V_EEyayıcı bölgeye girer. Bu akış yavaş yavaş artar ve elektron akımı transistörden geçer.

Dolayısıyla bunu anlayabiliriz -

• Bir NPN transistöründe iletim elektronlar aracılığıyla gerçekleşir.
• Kollektör akımı verici akımından daha yüksektir.
• Yayıcı akımındaki artış veya azalma kollektör akımını etkiler.

Avantajlar

Bir transistörün birçok avantajı vardır, örneğin -

• Yüksek voltaj kazancı.
• Daha düşük besleme voltajı yeterlidir.
• Düşük güç uygulamaları için en uygun.
• Daha küçük ve daha hafiftir.
• Mekanik olarak vakum tüplerinden daha güçlü.
• Vakum tüpleri gibi harici ısıtma gerekmez.
• IC üretmek için dirençler ve diyotlarla entegre olmaya çok uygundur.

Daha düşük güç kaybı nedeniyle yüksek güçlü uygulamalar için kullanılamama gibi birkaç dezavantaj vardır. Daha düşük giriş empedansına sahiptirler ve sıcaklığa bağımlıdırlar.

Bir Transistörün 3 terminali vardır, yayıcı, taban ve toplayıcı. Bu 3 terminali kullanarak transistör, 3 farklı olası konfigürasyonda hem giriş hem de çıkış için ortak olan bir terminal ile bir devreye bağlanabilir.

Üç tür yapılandırma şunlardır: Common Base, Common Emitter ve Common Collectorkonfigürasyonlar. Her konfigürasyonda, yayıcı bağlantısı ileri eğimlidir ve kolektör bağlantısı ters eğimlidir.

Ortak Temel (CB) Yapılandırması

İsmin kendisi, Baz terminalin transistörün hem girişi hem de çıkışı için ortak terminal olarak alındığını ifade eder. Hem NPN hem de PNP transistörleri için ortak temel bağlantı aşağıdaki şekilde gösterildiği gibidir.

Anlama uğruna, CB konfigürasyonunda NPN transistörünü ele alalım. Yayıcı voltajı uygulandığında, ileri doğru eğimli olduğundan, negatif terminalden gelen elektronlar emitör elektronlarını iter ve akım, toplayıcı akımına katkıda bulunmak için yayıcı ve tabandan toplayıcıya akar. Kollektör voltajıV_CB bu süre boyunca sabit tutulur.

CB konfigürasyonunda, giriş akımı verici akımıdır I_E ve çıkış akımı kollektör akımıdır I_C.

Current Amplification Factor (α)

Kollektör akımındaki değişim oranı ($\Delta I_{C}$) emitör akımındaki değişime ($\Delta I_{E}$) toplayıcı voltajı V_CB sabit tutulur, denir Current amplification factor. Α ile gösterilir.

$$\alpha\:=\:\frac{\Delta I_{C}}{\Delta I_{E}}\:\:at\:constant\:V_{CB}$$

Kollektör akımı için ifade

Yukarıdaki fikirle kollektör akımı için bazı ifadeler çizmeye çalışalım. Akan yayıcı akımla birlikte, elektron deliği rekombinasyonu nedeniyle baz terminalden akan bir miktar temel akım IB vardır. Kollektör-taban bağlantısı ters eğilimli olduğundan, azınlık yük taşıyıcıları nedeniyle uçan başka bir akım vardır. Bu, şu şekilde anlaşılabilecek kaçak akımdırI_leakage. Bu, azınlık yük taşıyıcılarından kaynaklanmaktadır ve bu nedenle çok küçüktür.

Kollektör terminaline ulaşan yayıcı akım

$$\mathbf{\mathit{\alpha I_{E}}}$$

Toplam toplayıcı akımı

$$I_{C}\:=\:\alpha I_{E}\:+\:I_{leakage}$$

Verici-taban gerilimi V _EB = 0 ise, o zaman bile, I _CBO (çıkış açık kollektör-temel akımı) olarak adlandırılabilecek küçük bir kaçak akım akar .

Kollektör akımı bu nedenle şu şekilde ifade edilebilir:

$$I_{C}\:=\:\alpha I_{E}\:+\:I_{CBO}$$

$$I_{E}\:=\:I_{C}\:+\:I_{B}$$

$$I_{C}\:=\:\alpha(I_{C}\:+\:I_{B})\:+\:I_{CBO}$$

$$I_{C}(1\:-\:\alpha)\:=\:\alpha I_{B}\:+\:I_{CBO}$$

$$I_{C}\:=\:(\frac{\alpha}{1\:-\:\alpha})\: I_{B}\:+\:(\frac{I_{CBO}}{1\:-\:\alpha})$$

$$I_{C}\:=\:(\frac{\alpha}{1\:-\:\alpha})\: I_{B}\:+\:(\frac{1}{1\:-\:\alpha})I_{CBO}$$

Dolayısıyla, yukarıda türetilen, kollektör akımı için bir ifadedir. Kollektör akımının değeri, kullanımdaki transistörün akım yükseltme faktörünün yanı sıra temel akıma ve kaçak akıma bağlıdır.

CB konfigürasyonunun özellikleri

• Bu konfigürasyon voltaj kazancı sağlar ancak akım kazancı sağlamaz.

• Olmak V_CB constant, with a small increase in the Emitter-base voltage V_EB, Emitter current I_E gets increased.

• Emitter Current I_E is independent of Collector voltage V_CB.

• Collector Voltage V_CB can affect the collector current I_C only at low voltages, when V_EB is kept constant.

• The input resistance ri is the ratio of change in emitter-base voltage ($\Delta{V_{EB}}$) to the change in emitter current ($\Delta{I_{E}}$) at constant collector base voltage V_CB.

  $$\eta\:=\:\frac{\Delta{V_{EB}}}{\Delta{I_{E}}}\:\:at\:constant\:V_{CB}$$

• As the input resistance is of very low value, a small value of V_EB is enough to produce a large current flow of emitter current I_E.

• The output resistance r_o is the ratio of change in the collector base voltage ($\Delta{V_{CB}}$) to the change in collector current ($\Delta{I_{C}}$) at constant emitter current I_E.

  $$r_{o}\:=\:\frac{\Delta{V_{CB}}}{\Delta{I_{C}}}\: at\: constant\:l_{E}$$

• As the output resistance is of very high value, a large change in V_CB produces a very little change in collector current I_C.

• This Configuration provides good stability against increase in temperature.

• The CB configuration is used for high frequency applications.

Common Emitter (CE) Configuration

The name itself implies that the Emitter terminal is taken as common terminal for both input and output of the transistor. The common emitter connection for both NPN and PNP transistors is as shown in the following figure.

Just as in CB configuration, the emitter junction is forward biased and the collector junction is reverse biased. The flow of electrons is controlled in the same manner. The input current is the base current I_B and the output current is the collector current I_C here.

Base Current Amplification factor (β)

The ratio of change in collector current ($\Delta{I_{C}}$) to the change in base current ($\Delta{I_{B}}$) is known as Base Current Amplification Factor. It is denoted by β

$$\beta\:=\:\frac{\Delta{I_{C}}}{\Delta{I_{B}}}$$

Relation between β and α

Let us try to derive the relation between base current amplification factor and emitter current amplification factor.

$$\beta\:=\:\frac{\Delta{I_{C}}}{\Delta{I_{B}}}$$

$$\alpha\:=\:\frac{\Delta{I_{C}}}{\Delta{I_{E}}}$$

$$I_{E}\:=\:I_{B}\:+\:I_{C}$$

$$\Delta I_{E}\:=\:\Delta I_{B}\:+\:\Delta I_{C}$$

$$\Delta I_{B}\:=\:\Delta I_{E}\:-\:\Delta I_{C}$$

We can write

$$\beta\:=\:\frac{\Delta{I_{C}}}{\Delta I_{E}\:-\:\Delta I_{C}}$$

Dividing by $$

$$\beta\:=\:\frac{\frac{\Delta I_{C}}{\Delta I_{E}}}{\frac{\Delta I_{E}}{\Delta I_{E}}\:-\:\frac{\Delta I_{C}}{\Delta I_{E}}}$$

$$\alpha\:=\:\frac{\Delta I_{C}}{\Delta I_{E}}$$

We have

$$\alpha\:=\:\frac{\Delta I_{C}}{\Delta I_{E}}$$

Therefore,

$$\beta\:=\:\frac{\alpha}{1-\alpha}$$

From the above equation, it is evident that, as α approaches 1, β reaches infinity.

Hence, the current gain in Common Emitter connection is very high. This is the reason this circuit connection is mostly used in all transistor applications.

Expression for Collector Current

In the Common Emitter configuration, I_B is the input current and I_C is the output current.

We know

$$I_{E}\:=\:I_{B}\:+\:I_{C}$$

And

$$I_{C}\:=\:\alpha I_{E}\:+\:I_{CBO}$$

$$=\:\alpha (I_{B}\:+\:I_{C})\:+\:I_{CBO}$$

$$I_{C}(1\:-\:\alpha)\:=\:\alpha I_{B}\:+\:I_{CBO}$$

$$I_{C}\:=\:\frac{\alpha}{1-\alpha}I_{B}\:+\:\frac{1}{1-\alpha}\:I_{CBO}$$

If base circuit is open, i.e. if I_B = 0,

The collector emitter current with base open is I_CEO

$$I_{CEO}\:=\:\frac{1}{1-\alpha}\:I_{CBO}$$

Substituting the value of this in the previous equation, we get

$$I_{C}\:=\:\frac{\alpha}{1-\alpha}I_{B}\:+\:I_{CEO}$$

$$I_{C}\:=\:\beta I_{B}\:+\:I_{CEO}$$

Hence the equation for collector current is obtained.

Knee Voltage

In CE configuration, by keeping the base current I_B constant, if V_CE is varied, I_C increases nearly to 1v of V_CE and stays constant thereafter. This value of V_CE up to which collector current I_C changes with V_CE is called the Knee Voltage. The transistors while operating in CE configuration, they are operated above this knee voltage.

Characteristics of CE Configuration

• This configuration provides good current gain and voltage gain.

• Keeping V_CE constant, with a small increase in V_BE the base current I_B increases rapidly than in CB configurations.

• For any value of V_CE above knee voltage, I_C is approximately equal to βI_B.

• The input resistance r_i is the ratio of change in base emitter voltage ($\Delta{V_{BE}}$) to the change in base current ($\Delta{I_{B}}$) at constant collector emitter voltage V_CE.

  $$r_{i}\:=\:\frac{\Delta{V_{BE}}}{\Delta{I_{B}}}\:at\:constant\:V_{CE}$$

• As the input resistance is of very low value, a small value of V_BE is enough to produce a large current flow of base current I_B.

• The output resistance r_o is the ratio of change in collector emitter voltage ($\Delta{V_{CE}}$) to the change in collector current ($\Delta{I_{C}}$) at constant I_B.

  $$r_{o}\:=\:\frac{\Delta{V_{CE}}}{\Delta{I_{C}}}\:at\:constant\:I_{B}$$

• As the output resistance of CE circuit is less than that of CB circuit.

• This configuration is usually used for bias stabilization methods and audio frequency applications.

Common Collector (CC) Configuration

The name itself implies that the Collector terminal is taken as common terminal for both input and output of the transistor. The common collector connection for both NPN and PNP transistors is as shown in the following figure.

Just as in CB and CE configurations, the emitter junction is forward biased and the collector junction is reverse biased. The flow of electrons is controlled in the same manner. The input current is the base current I_B and the output current is the emitter current I_E here.

Current Amplification Factor (γ)

The ratio of change in emitter current ($\Delta{I_{E}}$) to the change in base current ($\Delta{I_{B}}$) is known as Current Amplification factor in common collector (CC) configuration. It is denoted by γ.

$$\gamma\:=\:\frac{\Delta{I_{E}}}{\Delta{I_{B}}}$$

• The current gain in CC configuration is same as in CE configuration.

• The voltage gain in CC configuration is always less than 1.

Relation between γ and α

Let us try to draw some relation between γ and α

$$\gamma\:=\:\frac{\Delta{I_{E}}}{\Delta{I_{B}}}$$

$$ \ alpha \: = \: \ frac {\ Delta {I_ {C}}} {\ Delta {I_ {E}}} $$

$$ I_ {E} \: = \: I_ {B} \: + \: I_ {C} $$

$$ \ Delta I_ {E} \: = \: \ Delta I_ {B} \: + \: \ Delta I_ {C} $$

$$ \ Delta I_ {B} \: = \: \ Delta I_ {E} \: - \: \ Delta I_ {C} $$

I _B'nin değerini değiştirerek , şunu elde ederiz

$$ \ gamma \: = \: \ frac {\ Delta {I_ {E}}} {\ Delta {I_ {E}} \: - \: \ Delta I_ {C}} $$

$ \ Delta I_ {E} $ 'a bölme

$$ \ gamma \: = \: \ frac {\ frac {\ Delta I_ {E}} {\ Delta I_ {E}}} {\ frac {\ Delta I_ {E}} {\ Delta I_ {E}} \: - \: \ frac {\ Delta I_ {C}} {\ Delta I_ {E}}} $$

$$ \ frac {1} {1 \: - \: \ alpha} $$

$$ \ gamma \: = \: \ frac {1} {1 \: - \: \ alpha} $$

Kollektör akımı için ifade

Biliyoruz

$$ I_ {C} \: = \: \ alpha I_ {E} \: + \: I_ {CBO} $$

$$ I_ {E} \: = \: I_ {B} \: + \: I_ {C} \: = \: I_ {B} \: + \: (\ alpha I_ {E} \: + \: I_ {CBO}) $$

$$ I_ {E} (1 \: - \: \ alpha) \: = \: I_ {B} \: + \: I_ {CBO} $$

$$ I_ {E} \: = \: \ frac {I_ {B}} {1 \: - \: \ alpha} \: + \: \ frac {I_ {CBO}} {1 \: - \: \ alpha} $$

$$ I_ {C} \: \ cong \: I_ {E} \: = \: (\ beta \: + \: 1) I_ {B} \: + \: (\ beta \: + \: 1) I_ {CBO} $$

Yukarıdakiler kollektör akımının ifadesidir.

CC Yapılandırmasının Özellikleri

• Bu konfigürasyon akım kazancı sağlar ancak voltaj kazancı sağlamaz.

• CC konfigürasyonunda giriş direnci yüksektir ve çıkış direnci düşüktür.

• Bu devrenin sağladığı voltaj kazancı 1'den azdır.

• Kollektör akımı ile taban akımının toplamı emitör akımına eşittir.

• Giriş ve çıkış sinyalleri fazdadır.

• Bu konfigürasyon, evirmeyen amplifikatör çıkışı olarak çalışır.

• Bu devre çoğunlukla empedans uyumu için kullanılır. Bu, yüksek empedanslı bir kaynaktan düşük empedanslı bir yük sürmek anlamına gelir.

DC kaynağı, bir transistörün çalışması için sağlanır. Bu DC kaynağı, bu yayıcı ve kolektör bağlantılarındaki çoğunluk taşıyıcıların eylemlerini etkileyen bir transistörün iki PN bağlantısına verilir.

Kavşaklar ileriye dönük ve gereksinimlerimize göre ters önyargılıdır. Forward biased p-tipine pozitif gerilimin ve n-tipi malzemeye negatif gerilimin uygulandığı durumdur. Reverse biased n-tipine pozitif, p-tipi malzemeye negatif gerilim uygulandığı durumdur.

Transistör önyargısı

Uygun harici DC gerilimin beslenmesine biasing. Transistörün yayıcı ve toplayıcı bağlantılarına ileri veya geri öngerilim yapılır. Bu öngerilim yöntemleri, transistör devresinin aşağıdaki gibi dört tür bölgede çalışmasını sağlar:Active region, Saturation region, Cutoff region ve Inverse active region(nadiren kullanılır). Bu, aşağıdaki tabloya bakılarak anlaşılır.

EMITTER KAVŞAK	KOLLEKTÖR KAVŞAK	ÇALIŞMA BÖLGESİ
İleri taraflı	İleri taraflı	Doygunluk bölgesi
İleri taraflı	Ters taraflı	Aktif bölge
Ters taraflı	İleri taraflı	Ters aktif bölge
Ters taraflı	Ters taraflı	Kesim bölgesi

Bu bölgeler arasında aktif bölgenin tam tersi olan Ters aktif bölge herhangi bir uygulama için uygun olmadığı için kullanılmamaktadır.

Aktif bölge

Bu, transistörlerin birçok uygulamaya sahip olduğu bölgedir. Bu aynı zamandalinear region. Bu bölgedeyken bir transistör, birAmplifier.

Bu bölge doygunluk ve kesme arasında yer alır. Transistör, verici bağlantısı ileri eğilimli olduğunda ve kolektör bağlantısı ters eğilimli olduğunda aktif bölgede çalışır. Aktif durumda, kollektör akımı temel akımın β katıdır, yani,

$$ I_ {C} \: = \: \ beta I_ {B} $$

Nerede,

$ I_ {C} $ = toplayıcı akımı

$ \ beta $ = mevcut büyütme faktörü

$ I_ {B} $ = temel akım

Doygunluk bölgesi

Bu, transistörün kapalı bir anahtar gibi davranma eğiliminde olduğu bölgedir. Transistör, kollektörünün ve Vericinin kısaltılması etkisine sahiptir. Kollektör ve Verici akımları bu çalışma modunda maksimumdur.

Aşağıdaki şekil doygunluk bölgesinde çalışan bir transistörü göstermektedir.

Transistör, hem yayıcı hem de toplayıcı bağlantıları ileri doğru eğildiğinde doygunluk bölgesinde çalışır. Doygunluk bölgesinde transistörün kapalı bir anahtar gibi davranma eğiliminde olduğu anlaşıldığı gibi, şunu söyleyebiliriz,

$$ I_ {C} \: = \: I_ {E} $$

$ I_ {C} nerede$ = collector current and $I_ {E} $ = yayıcı akımı.

Kesim bölgesi

Bu, transistörün açık bir anahtar gibi davranma eğiliminde olduğu bölgedir. Transistör, kollektörünün ve tabanının açılma etkisine sahiptir. Bu çalışma modunda toplayıcı, yayıcı ve temel akımların tümü sıfırdır.

Aşağıdaki şekil, kesme bölgesinde çalışan bir transistörü göstermektedir.

Transistör, hem emitör hem de kollektör bağlantıları ters eğimli olduğunda kesme bölgesinde çalışır. Kesme bölgesinde olduğu gibi kollektör akımı, emitör akımı ve taban akımları sıfırdır, şöyle yazabiliriz

$$ I_ {C} \: = \: I_ {E} \: = \: I_ {B} \: = \: 0 $$

$ I_ {C} nerede$ = collector current, $I_ {E}$ = emitter current, and $I_ {B} $ = temel akım.

Şimdiye kadar bir transistör için farklı çalışma bölgelerini tartıştık. Ancak tüm bu bölgeler arasında, transistörün aktif bölgede iyi çalıştığını bulduk ve bu nedenle aynı zamandalinear region. Transistörün çıkışları kollektör akımı ve kollektör gerilimleridir.

Çıktı Özellikleri

Bir transistörün çıkış özellikleri göz önüne alındığında, farklı giriş değerleri için eğri aşağıdaki gibi görünür.

Yukarıdaki şekilde, çıkış özellikleri kollektör akımı arasında çizilmiştir. I_C ve kollektör voltajı V_CE farklı baz akım değerleri için I_B. Bunlar, farklı çıktı eğrileri elde etmek için farklı girdi değerleri için burada dikkate alınır.

Çalışma noktası

Mümkün olan maksimum kolektör akımı için bir değer düşünüldüğünde, bu nokta Y ekseninde mevcut olacaktır, bu da saturation point. Ayrıca, maksimum olası kollektör yayıcı voltajı için bir değer düşünüldüğünde, bu nokta X ekseni üzerinde bulunacaktır.cutoff point.

Bu iki noktayı birleştiren bir çizgi çekildiğinde, böyle bir çizgi şöyle adlandırılabilir: Load line. Bu, yükteki çıktıyı simgelediği için adlandırılır. Bu çizgi, çıktı karakteristik eğrisi üzerine çizildiğinde,Operating point.

Bu çalışma noktası aynı zamanda quiescent point ya da sadece Q-point. Bu tür birçok kesişen nokta olabilir, ancak Q noktası, AC sinyal salınımından bağımsız olarak transistör aktif bölgede kalacak şekilde seçilir. Bu, aşağıdaki şekilden daha iyi anlaşılabilir.

Q noktasını elde etmek için yük çizgisi çizilmelidir. Bir transistör, aktif bölgede olduğunda iyi bir amplifikatör görevi görür ve Q-noktasında çalıştırıldığında, aslına sadık amplifikasyon elde edilir.

Faithful amplificationsinyal gücünü artırarak giriş sinyalinin tam kısımlarını elde etme işlemidir. Bu, girişine AC sinyali uygulandığında yapılır. Bu, AMPLIFIERS eğitiminde tartışılmıştır.

DC Yük hattı

Transistöre önyargı verildiğinde ve girişine hiçbir sinyal uygulanmadığında, bu durumda çizilen yük çizgisi şu şekilde anlaşılabilir: DCdurum. Burada sinyal olmadığı için amplifikasyon olmayacaktır. Devre aşağıda gösterildiği gibi olacaktır.

Herhangi bir zamanda kollektör yayıcı voltajının değeri

$$ V_ {CE} \: = \: V_ {CC} \: - \: I_ {C} R_ {C} $$

V _CC ve R _C sabit değerler olduğundan, yukarıdaki birinci derece denklemdir ve dolayısıyla çıktı özelliklerinde düz bir çizgi olacaktır. Bu hat şöyle adlandırılırD.C. Load line. Aşağıdaki şekil DC yük hattını göstermektedir.

Yük çizgisini elde etmek için, düz çizginin iki uç noktası belirlenmelidir. Bu iki nokta A ve B olsun.

A elde etmek için

Kollektör emitör voltajı V _CE = 0 olduğunda, kollektör akımı maksimumdur ve V _CC / R _C'ye eşittir . Bu maksimum V _CE değerini verir . Bu şu şekilde gösterilir

$$ V_ {CE} \: = \: V_ {CC} \: - \: I_ {C} R_ {C} $$

$$ 0 \: = \: V_ {CC} \: - \: I_ {C} R_ {C} $$

$$ I_ {C} \: = \: \ frac {V_ {CC}} {R_ {C}} $$

Bu , yukarıdaki şekilde gösterilen toplayıcı akım eksenindeki A noktasını (OA = V _CC / R _C ) verir.

B elde etmek için

Kolektör akımı IC = 0 olduğunda, kollektör emitör voltajı maksimumdur ve VCC'ye eşit olacaktır. Bu, maksimum IC değerini verir. Bu şu şekilde gösterilir

$$ V_ {CE} \: = \: V_ {CC} \: - \: I_ {C} R_ {C} $$

$$ = \: V_ {CC} $$

(Ben _C = 0)

Bu , yukarıdaki şekilde gösterilen toplayıcı emitör voltaj ekseninde (OB = V _CC ) anlamına gelen B noktasını verir .

Böylece hem doygunluk hem de kesme noktası belirledik ve yük çizgisinin düz bir çizgi olduğunu öğrendik. Böylece bir DC yük çizgisi çizilebilir.

Bu çalışma noktasının önemi, girişte bir AC sinyali verildiğinde daha da anlaşılır. Bu, AMPLIFIERS eğitiminde tartışılacaktır.

Kullanımda olan birçok transistör türü vardır. Her transistör kendi uygulamasında uzmanlaşmıştır. Ana sınıflandırma aşağıdaki gibidir.

Birincil transistör BJT'dir ve FET, transistörün modern versiyonudur. BJT'lere bir göz atalım.

Bipolar Bağlantı Transistörü

Kısa bir süre olarak adlandırılan Bipolar bağlantı transistörü BJTişlevi için iki PN bağlantısı olduğu için çağrılır. Bu BJT, normal bir transistörden başka bir şey değildir. İki tip konfigürasyonu vardırNPN ve PNP. Genellikle kolaylık olması açısından NPN transistör tercih edilir. Aşağıdaki resim, pratik bir BJT'nin nasıl göründüğünü göstermektedir.

BJT türleri NPN ve PNP transistörleridir. NPN transistörü, iki n-tipi malzeme arasına bir tip malzeme yerleştirilerek yapılır. PNP transistörü, iki p-tipi malzeme arasına bir n tipi malzeme yerleştirilerek yapılır.

BJT akım kontrollü bir cihazdır. Önceki bölümlerde tartıştığımız normal bir transistör bu kategoriye girer. İşlevsellik, konfigürasyonlar ve uygulamaların tümü aynıdır.

Alan etkili transistör

Bir FET, üç terminalli tek kutuplu bir yarı iletken cihazdır. Bu birvoltage controlled devicebipolar bağlantı transistörünün aksine. FET'in ana avantajı, Mega Ohm mertebesinde olan çok yüksek bir giriş empedansına sahip olmasıdır. Düşük güç tüketimi, düşük ısı dağılımı gibi birçok avantajı vardır ve FET'ler yüksek verimli cihazlardır. Aşağıdaki resim, pratik bir FET'in nasıl göründüğünü göstermektedir.

FET bir unipolar deviceBu, ana substrat olarak p-tipi veya n-tipi malzeme kullanılarak yapıldığı anlamına gelir. Dolayısıyla bir FET'in akım iletimi elektronlar veya delikler tarafından yapılır.

FET'in özellikleri

Aşağıdakiler, Alan Etkili Transistörün çeşitli özellikleridir.

• Unipolar - İletimden delikler veya elektronlar sorumlu olduğu için tek kutupludur.

• High input impedance- Bir FET'deki giriş akımı, ters önyargı nedeniyle akar. Dolayısıyla yüksek giriş empedansına sahiptir.

• Voltage controlled device - Bir FET'in çıkış voltajı geçit giriş voltajı tarafından kontrol edildiğinden, FET voltaj kontrollü cihaz olarak adlandırılır.

• Noise is low- İletim yolunda herhangi bir kavşak yok. Bu nedenle gürültü BJT'lerden daha düşüktür.

• Gain is characterized as transconductance. Geçiş iletkenliği, çıkış akımındaki değişimin giriş voltajındaki değişime oranıdır.

• The output impedance of a FET is low.

FET'in Avantajları

Bir FET'i BJT'ye tercih etmek için, BJT'ler yerine FET'leri kullanmanın birkaç avantajı olmalıdır. FET'in BJT'ye göre avantajlarını özetlemeye çalışalım.

JFET	BJT
Tek kutuplu bir cihazdır	Bipolar bir cihazdır
Voltajla çalışan cihaz	Güncel tahrikli cihaz
Yüksek giriş empedansı	Düşük giriş empedansı
Düşük gürültü seviyesi	Yüksek gürültü seviyesi
Daha iyi termal kararlılık	Daha az termal kararlılık
Kazanç, geçirgenlik ile karakterizedir	Kazanç, voltaj kazancı ile karakterizedir

FET Uygulamaları

• FET, devrelerde yükleme etkisini azaltmak için kullanılır.

• FET'ler Tampon Amplifikatör, Faz kaydırmalı Osilatörler ve Voltmetreler gibi birçok devrede kullanılır.

FET Terminalleri

FET üç terminalli bir cihaz olmasına rağmen, BJT terminalleri ile aynı değildirler. FET'in üç terminali Gate, Source ve Drain'dir. Source FET'teki terminal, BJT'deki Vericiye benzer, Gate Base ile benzerdir ve Drain Toplayıcıya.

Hem NPN hem de PNP türleri için bir FET'in sembolleri aşağıda gösterildiği gibidir

Kaynak

• Alan Etkili Transistördeki Kaynak terminal, taşıyıcıların kanala girdiği terminaldir.

• Bu, Bipolar Bağlantı Transistöründeki emitör terminaline benzer.

• Kaynak terminal şu ​​şekilde tanımlanabilir: S.

• Kaynak terminalde kanala giren akım IS olarak belirtilir.

Kapı

• Alan Etkili Transistördeki Kapı terminali, kanal üzerinden akımı kontrol ederek FET'in işlevinde önemli bir rol oynar.

• Gate terminaline harici bir voltaj uygulayarak, içinden geçen akım kontrol edilebilir.

• Kapı, yoğun bir şekilde katkılanan dahili olarak bağlanmış iki terminalin birleşimidir.

• Kanal iletkenliğinin Geçit terminali tarafından modüle edildiği söyleniyor.

• Bu, Bipolar Bağlantı Transistöründeki baz terminale benzer.

• Kapı terminali şu şekilde tanımlanabilir: G.

• Gate terminalinde kanala giren akım IG olarak gösterilir.

Boşaltma

• Alan Etkili Transistördeki Drenaj terminali, taşıyıcıların kanalı terk ettiği terminaldir.

• Bu, Bipolar Bağlantı Transistöründeki kolektör terminaline benzer.

• Kaynağa Boşaltma gerilimi, VDS olarak belirlenmiştir.

• Tahliye terminali şu şekilde tanımlanabilir: D.

• Kanaldan Drenaj terminalinde çıkan akım I _D olarak gösterilir .

FET Türleri

İki ana FETS türü vardır. Bunlar JFET ve MOSFET'tir. Aşağıdaki şekil FET'lerin daha fazla sınıflandırılmasını vermektedir.

Sonraki bölümlerde, JFET ve MOSFET hakkında ayrıntılı bir tartışma yapacağız.

JFET şu şekilde kısaltılmıştır: Junction Field Effect Transistor. JFET, normal bir FET gibidir. JFET türleri, n-kanallı FET ve P-kanallı FET'tir. N-kanal FET'te n-tipi alt tabakaya bir p-tipi malzeme eklenirken, p-kanal FET'de p-tipi alt tabakaya bir n-tipi malzeme eklenir. Bu nedenle, her ikisini de anlamak için bir FET türünü tartışmak yeterlidir.

N-Kanal FET

N-kanallı FET, en çok kullanılan Alan Etkili Transistördür. Nchannel FET üretimi için, karşıt taraflarda difüzyon ile P tipi malzemenin oluşturulduğu dar bir N-tipi yarı iletken çubuğu alınır. Bu iki taraf, kapı terminali için tek bir bağlantı oluşturmak üzere birleştirilir. Bu, aşağıdaki şekilden anlaşılabilir.

Bu iki geçit birikimi (p-tipi malzemeler) iki PN diyotu oluşturur. Kapılar arasındaki alana birchannel. Çoğunluk taşıyıcılar bu kanaldan geçer. Dolayısıyla, FET'in enine kesit formu aşağıdaki şekil olarak anlaşılmaktadır.

Ohmik kontaklar, kaynağı ve tahliyeyi oluşturan n tipi yarı iletken çubuğun iki ucunda yapılır. Kaynak ve tahliye terminalleri değiştirilebilir.

N-kanal FET'in çalışması

FET'in çalışmasına geçmeden önce, tükenme katmanlarının nasıl oluştuğunu anlamak gerekir. Bunun için, kapı terminalindeki voltajın dediğini varsayalımV_GG boşaltma terminalindeki voltaj derken ters taraflı V_DDuygulanmaz. Durum bu olsun 1.

• İçinde case 1, Ne zaman V_GG ters taraflı ve V_DDuygulanmadığında, P ve N katmanları arasındaki tükenme bölgeleri genişleme eğilimindedir. Bu, uygulanan negatif voltajın delikleri p-tipi katmandan kapı terminaline çekmesiyle olur.

• İçinde case 2, Ne zaman V_DD uygulanır (pozitif terminal drenaja ve negatif terminal kaynağa) ve V_GG uygulanmazsa, elektronlar kaynaktan boşaltma akımını oluşturan drenaja akar. I_D.

Her iki malzeme de verildiğinde ne olacağını anlamak için şimdi aşağıdaki şekle bakalım.

Kapı terminalindeki besleme, tükenme katmanını büyütür ve boşaltma terminalindeki voltaj, kaynaktan boşaltma terminaline boşaltma akımına izin verir. Kaynak terminalindeki noktanın B olduğunu ve boşaltma terminalindeki noktanın A olduğunu varsayalım, bu durumda kanalın direnci, terminal A'daki voltaj düşüşü terminal B'deki voltaj düşüşünden daha büyük olacaktır.

V_A>V_B

Bu nedenle, voltaj düşüşü, kanalın uzunluğu boyunca giderek artmaktadır. Bu nedenle, ters polarlama etkisi, boşaltma terminalinde kaynak terminalden daha güçlüdür. Bu nedenle, tükenme katmanı kanala A noktasında B noktasından daha fazla girme eğilimindedir.V_GG ve V_DDuygulanmaktadır. Aşağıdaki şekil bunu açıklamaktadır.

Artık FET'in davranışını anladığımıza göre, FET'in gerçek işleyişine geçelim.

Tükenme Modu Çalışma

Tükenme katmanının genişliği FET'in çalışmasında önemli bir rol oynadığından, operasyonun adın tükenme modu anlamına gelir. MOSFET'lerin çalışmasında tartışılacak olan geliştirme çalışma modu adı verilen başka bir modumuz var. FakatJFETs have only depletion mode operasyon.

Kapı ve kaynak terminalleri arasında herhangi bir potansiyelin uygulanmadığını ve bir potansiyel olduğunu düşünelim. V_DDdrenaj ve kaynak arasına uygulanır. Şimdi bir akımI_Dkanal genişliği arttıkça maksimumda boşaltmadan kaynak terminale akar. Kapı ve kaynak terminali arasında uygulanan voltajınV_GGters taraflı. Bu, yukarıda tartışıldığı gibi tükenme genişliğini arttırır. Katmanlar büyüdükçe, kanalın enine kesiti azalır ve dolayısıyla boşaltma akımıI_D ayrıca azalır.

Bu boşaltma akımı daha da arttığında, hem tükenme katmanlarının birbirine temas ettiği ve akımı engellediği bir aşama oluşur. I_Dakış. Bu, aşağıdaki şekilde açıkça gösterilmiştir.

Bu tükenme katmanlarının her ikisinin de kelimenin tam anlamıyla "dokunduğu" gerilime "Pinch off voltage”. VP olarak belirtilmiştir. Boşaltma akımı bu noktada tam anlamıyla sıfırdır. Bu nedenle, boşaltma akımı, kapıdaki ters ön gerilim voltajının bir fonksiyonudur.

Kapı voltajı boşaltma akımını kontrol ettiğinden, FET olarak adlandırılır voltage controlled device. Bu, boşaltma özellikleri eğrisinden daha net anlaşılır.

JFET'in Drenaj Özellikleri

FET'in boşaltılması için karakteristik eğriyi elde edebileceğimiz FET'in işlevini özetlemeye çalışalım. Bu özellikleri elde etmek için FET devresi aşağıda verilmiştir.

Kapı ve kaynak arasındaki voltaj ne zaman V_GS sıfır veya kısaltılmış, mevcut I_D kaynaktan drenaja, olmadığı için de sıfırdır V_DSuygulamalı. Drenaj ve kaynak arasındaki voltaj olarakV_DS artar, akım akışı I_Dkaynaktan drenaja artar. Akımdaki bu artış, belirli bir noktaya kadar doğrusaldırA, olarak bilinir Knee Voltage.

Kapı terminalleri ters taraflı durumda olacak ve I_Darttıkça, tükenme bölgeleri daralma eğilimindedir. Bu daralma, uzunluk bakımından eşit değildir, bu da bu bölgelerin drenajda daha yakın ve drenajda daha uzaklaşmasına neden olarakpinch offVoltaj. Sıkıştırma gerilimi, boşaltma akımının sabit bir değere (doygunluk değeri) yaklaştığı kaynak gerilimine minimum boşaltma olarak tanımlanır. Bu kısma geriliminin oluştuğu noktaya denir.Pinch off pointolarak belirtildi B.

Gibi V_DS daha da artar, kanal direnci de öyle bir şekilde artar ki I_Dpratik olarak sabit kalır. BölgeBC olarak bilinir saturation regionveya amplifikatör bölgesi. A, B ve C noktalarıyla birlikte bunların tümü aşağıdaki grafikte gösterilmiştir.

Boşaltma özellikleri, boşaltma akımı için çizilmiştir I_D drenaj kaynağı voltajına karşı V_DSfarklı kapı kaynağı voltajı VGS değerleri için. Bu tür çeşitli giriş voltajları için genel boşaltma özellikleri aşağıda verildiği gibidir.

Negatif geçit voltajı boşaltma akımını kontrol ettiğinden, FET, Voltaj kontrollü cihaz olarak adlandırılır. Tahliye özellikleri, bir FET'in performansını gösterir. Yukarıda çizilen boşaltma özellikleri, Drenaj direnci, Geçiş İletkenliği ve Amplifikasyon Faktörü değerlerini elde etmek için kullanılır.

FET'lerin yüksek drenaj direnci, orta giriş empedansı ve daha yavaş çalışma gibi birkaç dezavantajı vardır. Bu dezavantajların üstesinden gelmek için gelişmiş bir FET olan MOSFET icat edilmiştir.

MOSFET, Metal Oksit Silikon Alan Etkili Transistör veya Metal Oksit Yarı İletken Alan Etkili Transistör anlamına gelir. Bu aynı zamanda Yalıtılmış Kapı Alan Etkili Transistör anlamına gelen IGFET olarak da adlandırılır. FET, operasyonun hem tükenme hem de geliştirme modlarında çalıştırılır. Aşağıdaki şekil, pratik bir MOSFET'in nasıl göründüğünü göstermektedir.

Bir MOSFET inşası

Bir MOSFET'in yapısı, FET'e biraz benzer. Kapı terminalinin bağlandığı alt tabaka üzerine bir oksit tabakası bırakılır. Bu oksit tabakası bir yalıtkan görevi görür ( alt tabakadan sio ₂ yalıtır) ve dolayısıyla MOSFET'in IGFET olarak başka bir adı vardır. Hafif katkılı bir substrat olan MOSFET'in yapımında, yoğun katkılı bir bölge ile yayılır. Kullanılan alt tabakaya bağlı olarak,P-type ve N-type MOSFET'ler.

Aşağıdaki şekil bir MOSFET'in yapısını göstermektedir.

Kapıdaki voltaj MOSFET'in çalışmasını kontrol eder. Bu durumda kanaldan yalıtıldığı için geçide hem pozitif hem de negatif voltajlar uygulanabilir. Negatif geçit önyargı voltajı ile,depletion MOSFET pozitif geçit öngerilimi gerilimi ile bir Enhancement MOSFET.

MOSFET'lerin Sınıflandırılması

Yapıda kullanılan malzemelerin türüne ve operasyon türüne bağlı olarak, MOSFET'ler aşağıdaki şekilde sınıflandırılır.

Sınıflandırmadan sonra MOSFET'in sembollerine geçelim.

N-channel MOSFETs basitçe şöyle adlandırılır NMOS. N-kanal MOSFET için semboller aşağıda verilmiştir.

P-channel MOSFETs basitçe şöyle adlandırılır PMOS. P-kanal MOSFET için semboller aşağıda verilmiştir.

Şimdi, bir N-kanallı MOSFET'in yapısal detaylarından geçelim. Bu çoğunlukla kullanıldığı için genellikle bir NChannel MOSFET açıklama için düşünülür. Ayrıca, bir türdeki çalışmanın diğerini de açıkladığını belirtmeye gerek yoktur.

N-Kanal MOSFET İnşaatı

Çalışmasını anlamak için bir N-kanallı MOSFET'i düşünelim. Hafif katkılı bir P-tipi substrat alınır ve bu substrat içine, kaynak ve tahliye görevi gören iki yoğun katkılı N-tipi bölgenin yayıldığı. Bu iki N + bölgesi arasında, drenajı ve kaynağı bağlayan bir Nkanal oluşturmak için difüzyon meydana gelir.

İnce bir tabaka Silicon dioxide (SiO₂)tüm yüzey boyunca büyütülür ve drenaj ve kaynak terminalleri için omik kontaklar çekmek için delikler açılır. İletken bir katmanaluminum bunun üzerine tüm kanalın üzerine yerleştirilir SiO₂Kapıyı oluşturan kaynaktan drenaja katman. SiO₂ substrate ortak veya toprak terminallerine bağlanır.

Yapısı nedeniyle, MOSFET, bipolar bağlantı transistörüne kıyasla doluluk oranının% 5'i olan BJT'den çok daha az yonga alanına sahiptir. Bu cihaz modlarda çalıştırılabilir. Tükenme ve geliştirme modlarıdır. Ayrıntılara girmeye çalışalım.

N - Kanalın Çalışması (tükenme modu) MOSFET

Şimdilik, bir FET'den farklı olarak, bunda geçit ve kanal arasında PN bağlantısının bulunmadığına dair bir fikrimiz var. Ayrıca, dağınık N kanalının (iki N + bölgesi arasında),insulating dielectric SiO₂ ve kapının alüminyum metal tabakası birlikte bir parallel plate capacitor.

NMOS'un tükenme modunda çalışması gerekiyorsa, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi boşaltma pozitif potansiyelde iken geçit terminali negatif potansiyelde olmalıdır.

Kapı ile kaynak arasında voltaj uygulanmadığında, boşaltma ve kaynak arasındaki voltaj nedeniyle bazı akımlar akar. Bir miktar negatif voltajın uygulanmasına izin verinV_GG. Sonra azınlık taşıyıcıları, yani delikler, çekilir ve yakınına yerleşirSiO₂katman. Ancak çoğunluk taşıyıcılar, yani elektronlar itilir.

Bir miktar negatif potansiyel ile V_GG belirli bir miktar boşaltma akımı I_Dkaynak yoluyla drenaja akar. Bu negatif potansiyel daha da arttığında, elektronlar tükenir ve akımI_Dazalır. Bu nedenle uygulanan daha olumsuzV_GG, boşaltma akımının değeri ne kadar düşükse I_D olacak.

Drenaja daha yakın olan kanal, kaynaktan (FET'deki gibi) daha fazla tükenir ve bu etkiden dolayı akım akışı azalır. Bu nedenle, tükenme modu MOSFET olarak adlandırılır.

N-Channel MOSFET'in Çalışması (Geliştirme Modu)

Gerilimin kutuplarını değiştirebilirsek, aynı MOSFET geliştirme modunda çalıştırılabilir. V_GG. Öyleyse, MOSFET'i kapı kaynağı voltajı ile düşünelimV_GG aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi pozitiftir.

Kapı ile kaynak arasında voltaj uygulanmadığında, boşaltma ve kaynak arasındaki voltaj nedeniyle bazı akımlar akar. Bir miktar pozitif voltajın uygulanmasına izin verinV_GG. Daha sonra azınlık taşıyıcılar, yani delikler itilir ve çoğunluk taşıyıcılar, yani elektronlar,SiO₂ katman.

Bir miktar pozitif potansiyel ile V_GG belirli bir miktar boşaltma akımı I_Dkaynak yoluyla drenaja akar. Bu pozitif potansiyel daha da arttığında, mevcutI_D Kaynaktan elektron akışı nedeniyle artar ve bunlar, uygulanan voltaj nedeniyle daha da itilir. V_GG. Bu nedenle uygulanan daha olumluV_GG, boşaltma akımının değeri o kadar fazla I_Dolacak. Akım akışı, elektron akışındaki artıştan dolayı tükenme moduna göre daha iyi artar. Dolayısıyla bu mod şu şekilde adlandırılır:Enhanced Mode MOSFET.

P - Kanal MOSFET

Bir PMOS'un yapısı ve çalışması NMOS ile aynıdır. Hafifçe katkılın-substrate iki ağır doping uygulanan P+ regionsdağınık. Bu iki P + bölgesi kaynak ve tahliye görevi görür. İnce bir tabakaSiO₂yüzey üzerinde büyür. Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi P + bölgeleri ile temas kurmak için bu katman boyunca delikler kesilir.

PMOS'un Çalışması

Kapı terminaline bir negatif potansiyel verildiğinde V_GG drenaj kaynağı voltajından daha V_DD, daha sonra mevcut P + bölgeleri nedeniyle, dağınık P kanalı boyunca delik akımı artar ve PMOS Enhancement Mode.

Kapı terminaline pozitif bir potansiyel verildiğinde V_GG drenaj kaynağı voltajından daha V_DD, daha sonra itme nedeniyle, akım akışının azalması nedeniyle tükenme meydana gelir. Böylece PMOS,Depletion Mode. Yapı farklı olsa da, çalışma her iki MOSFET türünde de benzerdir. Dolayısıyla, voltaj polaritesindeki değişiklik ile her iki tip de her iki modda da kullanılabilir.

Bu, boşaltma özellikleri eğrisi hakkında bir fikir edinerek daha iyi anlaşılabilir.

Drenaj Özellikleri

Bir MOSFET'in boşaltma özellikleri, boşaltma akımı arasında çizilir I_D ve boşaltma kaynağı voltajı V_DS. Karakteristik eğri, farklı girdi değerleri için aşağıda gösterildiği gibidir.

Aslında ne zaman V_DS artar, boşaltma akımı I_D artmalı, ancak uygulanan V_GSdrenaj akımı belirli bir seviyede kontrol edilir. Dolayısıyla kapı akımı, çıkış boşaltma akımını kontrol eder.

Transfer Özellikleri

Transfer özellikleri, değerindeki değişikliği tanımlar V_DS değişim ile I_D ve V_GShem tükenme hem de geliştirme modlarında. Aşağıdaki transfer karakteristik eğrisi, geçitten kaynak gerilimine karşı boşaltma akımı için çizilir.

BJT, FET ve MOSFET arasında karşılaştırma

Şimdi yukarıdaki üçünün hepsini tartıştığımıza göre, bazı özelliklerini karşılaştırmaya çalışalım.

ŞARTLAR	BJT	FET	MOSFET
Cihaz tipi	Akım kontrollü	Voltaj kontrollü	Voltaj Kontrollü
Akım akışı	Bipolar	Tek kutuplu	Tek kutuplu
Terminaller	Değiştirilemez	Değiştirilebilir	Değiştirilebilir
Operasyonel modlar	Mod yok	Yalnızca tükenme modu	Hem Geliştirme hem de Tükenme modları
Giriş empedansı	Düşük	Yüksek	Çok yüksek
Çıkış direnci	Orta	Orta	Düşük
Operasyonel hız	Düşük	Orta	Yüksek
gürültü, ses	Yüksek	Düşük	Düşük
Termal kararlılık	Düşük	Daha iyi	Yüksek

Şimdiye kadar, çeşitli elektronik bileşenleri ve türlerini, yapıları ve çalışmaları ile birlikte tartıştık. Tüm bu bileşenlerin elektronik alanında çeşitli kullanımları vardır. Bu bileşenlerin pratik devrelerde nasıl kullanıldığı hakkında pratik bilgi sahibi olmak için, lütfen ELEKTRONİK DEVRELER eğitimine bakın.