Diyot nedir? Diyotun çalışma prensibi

İcat edildiği günden bu yana elektronik devrelerin temel elemanlarından biri olan diyotun ne olduğunu tam olarak anlayabilmemiz için yapısını ve çalışma prensibini detaylı olarak bilmeliyiz. Bir diyot, tüm yarı iletken bileşenlerin en basiti olabilir, ancak, elektrik akımının akışının kontrolü dahil olmak üzere birçok kritik işlevi yerine getirir. Çok farklı çeşitlerde üretilen ve farklı alanlarda kullanılan bu sıra dışı ürünü tüm yönleriyle inceliyoruz.

Öncelikle diyotun tanımı ile başlayalım.

Diyot nedir? 

Diyot elektrik akımını sadece tek yönde ileten yarı iletken bir devre elemanıdır. Elektronik devrelerde sıklıkla kullanılır. Elektrik akımını yalnızca bir yönde iletir ve akımı ters yönden kısıtlar. Basit yapılı iki pinli yarı iletken cihazdan ibaret olmasına rağmen, diyotlar modern elektronik sistemler için hayati önem taşır.

Diyotların kullanım alanları arasında anahtarlar, sinyal modülatörleri, sinyal karıştırıcılar, doğrultucular, sinyal sınırlayıcılar, voltaj düzenleyiciler, osilatörler ve sinyal dönüştürücüleri bulunur.

Diyot, elektriksel devrelerde bir yönde çok düşük direnç göstererek akım geçişine müsaade ederken, diğer yönde ise yüksek direnç gösterir ve akımın akmasına izin vermez.

Diyotun p kutbuna anot, n kutbuna ise katot denir. Diyot sadece anoduna pozitif bir gerilim uygulanması durumunda akım geçişine izin verir.

Diyot nasıl çalışır?

Diyotlar p tipi ve n tipi iki yarı iletken malzeme birleştirilerek elde edilir. Bu iki eleman birleştirildiğinde arada bir “tükenme bölgesi” yani bir “nötr bölge” oluşur. Bu bölge adeta bir izolatör görevi görür ve akım geçişine izin vermez. Pozitif taraftan negatif tarafa bir pozitif gerilim uygulandığında bu bölge ortadan kalkar ve akım pozitiften negatif tarafa akabilir. Diğer yönde gerilim uygulandığında ise bu bölge genişler ve akıma karşı direncini artırıp akım geçişini engeller.

Görüldüğü gibi diyotun çalışma prensibi oldukça basittir.

Diyotlar hakkında şunları mutlaka göz önünde bulundurun:

• Diyotların çoğu silikon, germanyum veya selenyum gibi yarı iletken malzemelerden yapılır.
• Gerilimi mutlaka doğru yönde uygulayın. Diyot pozitiften negatife doğru akım iletir. Diyotun ileri yönde akım geçirmesi için Vf “eşik gerilimi”ne ulaşması gereklidir. Bu sınır silikon cihazlar için yaklaşık 0,6 V, germanyum cihazlar için 0,3 V ve selenyum cihazlar için 1 V’dur. Eşik gerilimi sıcaklığa göre de değişim gösterir. Sıcaklık artıkça eşik gerilim azalır. (Örnek: Germenyum 25 derecede 0,2 V, 60 derecede 0,1 V eşik gerilimine sahiptir)
• Diyotların tabii ki de sınırları vardır. Ters yönde uygulanan kapasitesinin üzerindeki akımları sınırlayamazlar ve bir süre sonra bozulup akımı iletirler. Vbr denen bu kırılma bölgesi eşiği aşıldıktan sonra diyot artık delinmiş olur.
• Diyotlar tam anlamıyla mükemmel devre elemanları değildir. Ters yönde bir gerilim uygulanırsa çok ufak da olsa “sızıntı akımı” denen akımları diğer tarafa geçirebilirler.
• Garip ama gerçek: Diyot sembolünün oku elektron akış yönünün tersini gösterir.

Diyot karakteristiği

Diyot çeşitleri ve özellikleri

Elektriksel diyotlar çok farklı tiplerde üretilmektedir. Bu tiplerden bazıları aşağıda verilmiştir.

Kristal diyot (Nokta temaslı diyot)

Kristal diyot piyasada en çok kullanılan diyot tipidir. Doğrultmaç diyot olarak bilinir ve doğrultucu devrelerinde kullanılır.

LED diyot (Işık yayan diyot)

Led diyot enerjilendiğinde farklı dalga boylarında ışık yayan diyot tipleridir. Özellikle aydınlatma ve sinyalleme uygulamalarında kullanılır.

Zener diyot (Gerilim sabitleyici diyot)

Zener diyot normal şartlarda yani düz bağlandığında kristal diyot ile aynı şekilde çalışır. Ters bağlandığında ise sabit çıkış gerilimi verir. Gerilim regülasyonlarında kullanılır.

Tünel diyot

Tünel diyot yüksek frekans uygulamalarında kullanılan oldukça hızlı diyot tipidir. Negatif bir direnç bölgesine sahiptir ve kuantum mekanik etkisine sahiptir. Mikrodalga alanında yükselteç ve osilatör elemanı olarak kullanılır.

Foto diyot

Foto diyot, fotonları emerek elektrik akımına dönüşten diyot tipidir. Işık sensörü ve ışık detektörü olarak çalışır. Güneş enerjisi panellerinde, CD çalarlarda kullanılır.

Ayarlanabilir kapasiteli diyot (varaktör, varikap)

Ters polarlama anında kapasitesi değişen diyot veya yarı iletken kondansatör olarak tanımlanabilir. İletişim sistemlerinde kanal seçici olarak kullanılır. Parametrik ve voltaj kontrollü osilatörlerde kullanılır.

Schottky diyot (Baritt diyot)

Schottky diyot hızlı anahtarlama kabiliyetine sahiptir. İletim anındaki gerilim düşüşü azdır. Primer anahtarlamalı güç kaynaklarında, güneş bataryalarında, detektör ve mikrodalga sistemlerde kullanılır.

Ani toparlanmalı diyot (step recovery diyot)

Ani toparlanmalı diyor varaktöre çok benzer ancak daha gelişmişidir. Bu diyot ile frekansın 4 ve daha fazla kat büyütülmesi mümkündür.

Diğer diyot çeşitleri

• Lazer diyot
• İnfrared diyot (mikrodalga diyot)
• Gunn diyot
• Impatt diyot(çığ diyot)
• Köprü diyot
• Silikon diyot
• Germenyum diyot
• Dual diyot
• Büyük güçlü diyot
• Pin diyot
• SMD (Chip) diyot

Diyot nerelerde kullanılır?

Diyotlar hem yüksek akımlarda, hem de düşük akımlarda kullanılabildiğinden çok çeşitli uygulama alanlarına sahiptir. Diyot kullanım alanları maddeler halinde şöyledir:

• Elektrik alanda doğrultucu (redresör), detektör, limitör ve anahtar olarak.
• Güç kaynaklarında AC akımları DC’ye dönüştürmek amacıyla.
• Radyo frekans devrelerinde sinyal ayırıcı olarak.
• Lojik (sayısal) devre elemanı olarak.
• Voltaj regülatörlerinde.
• Ters polarite koruması yapmak üzere elektrik ve elektronik cihazlarda.
• Seri bağlı güneş panellerinde bypass amaçlı.
• Endüktif devrelerde gerilim sıçramalarına karşı koruma yapmak amaçlı.

Diyot neden arızalanır?

Üzerinden aşırı akım geçmesi, ortam sıcaklığının aşırı yükselmesi, lehimlemenin ve işçiliğin hatalı olması, uygulanan gerilimin aşırı artması, mekanik zorlamalar ve diyotun kalitesiz / yanlış üretilmiş olması gibi nedenler ile diyotlar arızalanabilir.

Diyot nasıl ölçülür?

Diyotun sağlamlık kontrolü şöyle yapılır:

Diyotun sağlamlığını dijital multimetre ile kontrol edebiliriz. Multimetrenin ölçüm hanesini Ohm moduna getirelim. Multimetrenin kırmızı ucunu diyotun katotuna, siyah ucu da anotuna dokunduralım. (Çoğu diyotta anot siyah, katot gümüş renklidir)  Ekranda 0.5-0.8 aralığında bir değer görüyorsanız bir problem yoktur.  Multimetre problarının yerini değiştirip bu kez tam ters uçlara dokunduralım. Şimdi de ölçü aletinde OL hatası almalısınız çünkü bu durumda diyot iletmemelidir. Eğer bir değer okursanız diyot delinmiş demektir.

Diyot sembolü