Diyot Tipleri ve Özellikleri, Kullanım Alanları ile İnceleme

Elektronik devrelerin vazgeçilmez elemanlarından olan diyotlar çok farklı çeşitlerde üretilmekte ve geliştirilmektedir. Yarı iletken eleman olan diyot tipleri konusuna hakim olmak doğru ürün seçimi yapabilmeniz adına da oldukça önemlidir.

Diyot Tipleri

Temel diyot çeşitleri şunlardır:

1. Kristal diyot (Nokta temaslı diyot)

Kristal diyot, yüksek frekanslı uygulamalarda kullanıma uygun diyot çeşididir.

1900-1940 tarihleri arasında özellikle radyo alanında kullanılan galenli ve prit’li detektörler kristal diyotların ilk örnekleridir. Galen veya prit kristali üzerinde gezdirilen ince fosfor-bronz tel ile değişik istasyonlar bulunabiliyordu. 1940’ta nokta temaslı germanyum veya silikon diyotlar geliştirilmiştir. Germanyum veya silikon nokta temaslı diyodun esası; 0.5 mm çapında ve 0.2 mm kalınlığındaki N tipi kristal parçacığı ile “fosfor-bronz” veya “berilyum bakır” bir telin temasını sağlamaktan ibarettir.

Bu tür diyotta, N tipi kristale noktasal olarak büyük bir pozitif gerilim uygulanır. Pozitif gerilim temas noktasındaki bir kısım kovalent bağı kırarak elektronları alır. Böylece, çok küçük çapta bir P tipi kristal ve dolayısıyla da PN diyot oluşur.

Kullanım alanları: Nokta temaslı silikon diyotlar (kristal diyotlar) en çok mikro dalga karıştırıcısında, televizyon, video dedeksiyonunda, germanyum diyotlar ise radyofrekans ölçü aletlerinde (voltmetre, dalgametre, rediktör vs…) kullanılır.

2. LED diyot (Işık yayan diyot)

Led diyot enerjilendiğinde farklı dalga boylarında ışık yayan diyot tipidir. Doğru yönde gerilim uygulandığı zaman ışıyan, diğer bir deyimle elektriksel enerjiyi ışık enerjisi haline dönüştüren özel katkı maddeli PN diyottur.

Çalışma gerilimi 1.5-2.5V, çalışma akımı 10-50mA arasındadır. Uzun ömürlüdür. Darbeye ve titreşime karşı dayanıklıdır. Kullanılacağı yere göre çubuk şeklinde veya dairesel yapıda olabilir. Çalışma zamanı çok kısadır. Diğer diyotlara göre doğru yöndeki direnci çok daha küçüktür.

Kullanım alanları: Işık yayan diyotların en yaygın kullanım alanları, dijital ölçü aletleri, dijital ekranlı bilgisayarlar, hesap makinaları ve yazıcı elektronik sistemlerdir. Bu kullanma şeklinde, çoklu ışık yayan diyotlardan yararlanılmaktadır. Bazı hallerde ışık yayan diyotlardan işaret lambası ve ışık kaynağı olarak da yararlanılır. Optoelektronik kuplör de bir LED uygulamasıdır.

3. Zener diyot (Gerilim sabitleyici diyot)

Zener diyot normal şartlarda yani düz bağlandığında kristal diyot ile aynı şekilde çalışan, ters bağlandığında ise belirli bir gerilimden sonra iletime geçen diyot çeşididir.

Bu gerilime zener dizi gerilimi, veya daha kısa olarak zener gerilimi denir. Ters gerilim kalkınca, zener diyot normal haline döner. Bir zener diyot zener gerilimi ile anılır. Örn: “30V ‘luk zener” denildiğinde, 30V ‘luk ters gerilimde çalışmaya başlayan zener diyot demektir. Zener diyot, ters yön çalışması sırasında oluşacak olan aşırı akımdan dolayı bozulabilir. Bu durumu önlemek için devresine daima seri bir koruyucu direnç bağlanır.

Kullanım alanları: Zener diyotlar kırpma devrelerinde, gerilim regülasyonlarında, ölçü aletlerinde, röle devrelerinde kullanılır.

4. Tünel diyot

Tünel diyot yüksek frekans uygulamalarında kullanılan oldukça hızlı ve düşük sarfiyatlı bir diyot tipidir.

Negatif bir direnç bölgesine sahiptir ve kuantum mekaniği etkisine sahiptir. Tünel diyoda, esaslarını 1958 ‘de ilk ortaya koyan Japon Dr. Lee Esaki’nin adından esinlenerek “Esaki Diyodu” da denmektedir. P-N birleşme yüzeyi çok ince olup, küçük gerilim uygulamalarında bile çok hızlı ve yoğun bir elektron geçişi sağlanmaktadır.

Kullanım alanları: Tünel Diyot, 10.000 MHz ‘e kadarki çok yüksek frekans devrelerinde yükselteç ve osilatör elemanı olarak kullanılır. Tünel diyodun önemli fonksiyonlarından biri de elektronik beyinlerde multivibratörlerde, gecikmeli osilatörlerde, flip-flop devrelerinde ve benzeri elektronik sistemlerde anahtar görevi görmesidir.

5. Foto diyot

Foto diyot, fotonları emerek elektrik akımına dönüşten diyot tipidir. Işık enerjisi ile iletime geçer. Foto diyotlara polarma geriliminin uygulanışı normal diyotlara göre ters yöndedir. Yani anoduna negatif (-), katoduna pozitif (+) gerilim uygulanır.

Foto diyot ters polarmalı bağlandığından üzerine ışık gelmediği müddetçe çalışmaz. Bilindiği gibi ters polarma nedeniyle P-N birleşme yüzeyinin iki tarafında “+” ve “-” yükü bulunmayan bir nötr bölge oluşmaktadır. Birleşme yüzeyine ışık gelince, bu ışığın verdiği enerji ile kovalent bağlarını kıran P bölgesi elektronları, gerilim kaynağının pozitif kutbunun çekme etkisi nedeniyle N bölgesine ve oradan da N bölgesi serbest elektronları ile birlikte kaynağa doğru akmaya başlar. Diğer taraftan, kaynağın negatif kutbundan kopan elektronlar, diyodun P bölgesine doğru akar.

Kullanım alanları: Işık sensörü ve ışık detektörü olarak çalışır. Güneş enerjisi panellerinde, CD çalarlarda kullanılır. Ayrıca, uzaktan kumanda, alarm sistemi, sayma devreleri, yangın ihbar sistemleri, elektronik hesap makinelerinde kullanılmaktadır.

6. Ayarlanabilir kapasiteli diyot (varaktör, varikap)

Ayarlanabilir kapasiteli diyot (varaktör veya varikap) ters polarlama anında kapasitesi değişen diyot veya yarı iletken kondansatör olarak tanımlanabilir.

Koaksiyel cam koruyuculu, mikrojonksiyon varaktör 200GHz ‘e kadar görev yapabilmektedir. Kapasitesi 3-100pF arasında değiştirilebilmektedir. 0-100V gerilim altında çalışabilmektedir. Varaktöre uygulanan gerilim 0 ile 100V arasında büyütüldüğünde, kapasitesi 10 misli küçülmektedir.

Kullanım alanları: Ayarlanabilir kapasiteli diyotlar ayarlı devrelerin uzaktan kontrolü, TV ve FM alıcı lokal osilatörlerinde otomatik frekans kontrolü ve benzeri devrelerde kullanılır. Telekominikasyonda basit frekans modülatörleri, arama ayar devreleri, frekans çoğaltıcılarda, frekansın 2-3 kat büyütülmesi gibi kullanım alanları vardır.

7. Ani toparlanmalı diyot (step recovery diyot)

Ani toparlanmalı diyot, varaktöre çok benzer yapılı ancak daha gelişmiş özelliklere sahip diyot tipidir. Step recovery diyot olarak da adlandırılmaktadır.

Varaktör diyotlar ile frekansların iki ve üç kat büyütülmeleri mümkün olabildiği halde, ani toparlanmalı diyotlar ile 4 ve daha fazla katları elde edilebilmektedir.

Kullanım alanları: Step recovery diyotları, yüksek frekanslı elektronik devrelerinde genellikle darbe üretimi, frekans çarpanı ve çoğaltıcı olarak kullanılır. Bunlar ayrıca ultra geniş bant frekans sentezleyicileri, sinyal modülasyonu, zamanlama devreleri ve yüksek hızlı sayıcılar gibi uygulamalarda da kullanılır.

8. Lazer diyot

Lazer diyot (LD), doğrudan elektrik akımıyla pompalanan bir diyotun bağlantı noktasında kalıcı koşullar yaratabildiği , ışık yayan diyota benzer yarı iletken bir cihazdır.

Lazer diyot, elektrik enerjisini doğrudan ışığa dönüştürebilir. Voltaj tarafından tahrik edilen katkılı pn-geçişi, elektronun bir delik ile yeniden birleştirilmesine izin verir. Elektronun daha yüksek bir enerji seviyesinden daha düşük bir seviyeye düşmesi nedeniyle, yayılan bir foton şeklinde radyasyon üretilir. Bu kendiliğinden emisyondur. Uyarılmış emisyon, süreç devam ettirildiğinde üretilebilir ve aynı faz, tutarlılık ve dalga boyunda daha fazla ışık üretebilir.

Kullanım alanları: Lazer diyotlar fiber optik iletişim, barkod okuyucular, lazer işaretçiler, CD / DVD / Blu-ray disk okuma/kayıt, lazer baskı, lazer tarama ve ışık huzmesi aydınlatma gibi geniş bir kullanım alanına sahiptir.

9. Gunn diyot

Gunn diyotu bir osilatör elemanı olarak kullanılan diyot tipidir. Yapısı, N tipi Galliyum arsenid (GaAs) veya indiyum fosfat (InP) ‘den yapılacak ince çubukların kısa kısa kesilmesiyle elde edilir.

İlk defa 1963 ‘te J.B. Gunn tarafından yapıldığı için bu ad verilmiştir. Gunn diyota gerilim uygulandığında, gerilimin belirli bir değerinden sonra diyot belirli bir zaman için akım geçirip belirli bir zamanda kesimde kalmaktadır. Böylece bir osilasyon oluşmaktadır.

Kullanım alanları: Gunn diyotu, yüksek frekanslı elektronik uygulamalarında kullanılan bir yarı iletken cihazdır. Tipik olarak mikrodalga osilatörlerinde, verici alıcı devrelerinde, radyo frekansı güç kaynaklarında, dalga kılavuzlarında ve benzeri uygulamalarda kullanılır. Ayrıca, güvenlik tarayıcıları, radarlar ve elektronik sinyal işleme cihazları gibi çeşitli diğer uygulamalarda da kullanılabilir.

10. Impatt diyot (Çığ diyot)

Impatt veya çığ diyotlar gunn diyotlara göre daha güçlü ve çalışma gerilimi daha büyük olan diyot çeşididir.

1958 ‘de Read (Rid) tarafından geliştirilmiştir.Bu nedenle Read diyodu da denir. Ters polarmalı olarak çalışır. Yapımında ana elemanlar olarak Slikon ve Galliyum arsenid (GaAs) kullanılır.

Kullanım alanları: Mikrodalga sistemlerinin osilatör ve güç katlarında yararlanılır.

11. Schottky diyot (Baritt diyot)

Schottky diyotlar hızlı anahtarlama kabiliyetine sahip olan ve iletim anındaki gerilim düşüşü az olan diyot çeşitleri olarak tanımlanır.

Baritt Diyotlar ‘da nokta temaslı diyotlar gibi metal ve yarı iletken kristalinin birleştirilmesi ile elde edilmektedir. Ancak bunlar jonksiyon diyot tipindedir. Değme düzeyi (jonksiyon) direnci çok küçük olduğundan doğru yön beslemesinde 0.25V ‘ta dahi kolaylıkla ve hızla iletim sağlamaktadır. Ters yöne doğru akan azınlık taşıyıcıları çok az olduğundan ters yön akımı küçüktür. Bu nedenle de gürültü seviyeleri düşük ve verimleri yüksektir.

Farklı iki ayrı gruptaki elemandan oluşması nedeniyle baritt diyotların dirençleri (lineer) değildir.

Kullanım alanları: Primer anahtarlamalı güç kaynaklarında, güneş bataryalarında, detektör ve mikrodalga sistemlerde kullanılır. Ayrıca, modülatör ve demodülatör olarak da yararlanılır.

12. Köprü diyot

Köprü diyot, bir pakette 4 ila 6 diyottan oluşan bir köprü bağlantısı oluşturan bir diyot modülüdür ve alternatif bir akımı doğru akıma veya darbeli akıma doğrultmak için kullanılır.

Köprü diyotu, AC girişi için negatif voltaj tarafını tersine çevirir ve titreşimli bir akım verir. Çıkış tarafı, DC voltajının çıkışını sağlayan bir kapasitör üzerinde düzleştirilir. 50/60 Hz’lik ticari frekansları düzeltmek için tasarlanmış birçok köprü diyot vardır ve diyot tipi olarak genel doğrultucu diyotlar kullanılabilir.

Kullanım alanları: Köprü diyotlar, anahtarlamalı güç kaynaklarında ikincil doğrultma gibi yüksek frekansları düzeltmek için kullanıldığında, köprü diyotları için hızlı kurtarma diyotları veya Schottky bariyer diyotları kullanılır.

13. Silikon diyot

Silikon diyot, pozitif ve negatif polariteye sahip olan ve elektrik akımının bir yönde akmasına izin verirken diğerini kısıtlayabilen bir yarı iletkendir.

Silisyum elementi saf haliyle bir elektrik yalıtkanı görevi görür. Elektriği iletmesini sağlamak için, doping olarak bilinen bir süreçte çok az miktarda başka elementler eklenir. Bunlar, daha sonra radyolarda, bilgisayarlarda, alternatif akım-doğru akım (AC / DC) güç kaynaklarında ve diğer uygulamaların yanı sıra sıcaklık ve radyasyon sensörlerinde sıklıkla kullanılan silikon diyotları oluşturmak için kullanılan yüklü yarı iletken malzemeyi yapar.

Kullanım alanlar: Silikon diyotlar, AC (alternatif akım) voltajını DC (doğru akım) voltaja dönüştürmek için kullanılan doğrultucu devrelerinde; telefonlar, televizyonlar, bilgisayarlar ve diğer elektronik cihazlarda; güneş enerjisi panellerinde; sensörlerde kullanılır.

14. Germenyum diyot

Germanyum diyot bir elektrik devresinin parçasıdır ve sadece bir yönde hareket eden diyot üzerinden elektrik sinyali iletir.

Bunun gibi diyotlar yarı iletken bir malzemeden yapılmıştır. Silikon diyot kadar popüler olmasa da, germanyum diyotun silikona göre belirli avantajları vardır. Bir silikon diyottaki kayba kıyasla akım geçerken bir germanyum diyotta daha az enerji kaybedilir. Büyük bir enerji kaybının sinyali bozabileceği küçük akımların neden olduğu sinyallerle başa çıkmak için ideal bir seçimdir.

Kullanım alanları: Germanyum diyotlar, özellikle yüksek frekanslı uygulamalarda yaygın olarak kullanılır. Ayrıca bazı güç kaynakları, tıbbi cihazlar, lazerler, radyo frekansı ve mikrodalga devrelerinde de kullanılabilirler.

15. Büyük güçlü diyot

2W’ın üzerindeki diyotlar büyük güçlü diyot olarak adlandırılır.

1500-4000V arası ters gerilime ve 1000A ‘e kadar doğru akımına dayanabilen silikon diyotlar üretilebilmektedir. Bu tür diyotlar aşırı akım nedeniyle fazla ısındığından soğutuculara monte edilirler.

Kullanım alanları: Büyük güçlü diyotlar, büyük değerli DC akıma ihtiyaç duyulan galvano-plasti, ark kaynakları gibi devrelere ait doğrultucularda kullanılmaktadır.

16. Pin diyot

Bir pin diyot, alçak frekanslarda diyot bir P-N doğrultucu gibi çalışır. Frekans yükseldikçe I bölgesi de etkinliğini gösterir. Yüksek frekanslarda I bölgesinin doğru yöndeki direnci küçük ters yöndeki direnci ise büyüktür.

Diyotun direnci uygulama yerine göre iki limit arasında sürekli olarak veya kademeli olarak değiştirilebilmektedir.

Kullanım alanları: P-I-N diyotlar değişken dirençli eleman olarak, mikrodalga devrelerinde, zayıflatıcı, faz kaydırıcı, modülatör, anahtar, limitör gibi çeşitli amaçlar için kullanılmaktadır.

Sonuç olarak piyasada kullanılan tüm diyot çeşitleri hakkında bilgi verdik. Bu saydığımız diyot çeşitleri teknolojinin gelişimi ile birlikte artış gösterebilir.

Diyot çeşitleri yazısı için kullandığımız kaynak aşağıdadır:

Kaynak