Yarı İletkenlerin Tanıtılması

[Klavyeah]

Yarı İletkenlerin Tanıtılması

ANALOG ELEKTRONİK

Konular:

1.1 Atomik Yapı
1.2 Yarıiletken, İletken ve Yalıtkan
1.3 Yarıiletkenlerde İletkenlik
1.4 N Tipi ve P tipi Yarıiletkenler
1.5 PN Bitişimi (eklemi) ve Diyot
1.6 PN Bitişiminin Önbeslemesi

Amaçlar:

Bu bölümü bitirdiğinizde aşağıda belirtilen konular hakkında ayrıntılı bilgiye sahip
olacaksınız.

• Maddenin temel atomik yapısı
• Atom numarası ve ağırlığı, elektron kabukları ve yörüngeler, Valans elektronları,
iyonizasyon
• Yarıiletken, iletken ve yalıtkan. Enerji bandları, Silisylum ve germanyum
• Yarıiletkenlerde iletkenlik, elektronlar ve boşluklarda iletkenlik,
• N tipi ve P tipi maddenin oluşturulması; Katkı işlemi
• PN eklemi ve temel işlevleri
• PN ekleminin önbeslenmesi
• Diyot karakteristikleri

Kullandığımız pek çok cihazın üretiminde bir veya birkaç elektronik devre elemanı
kullanılmaktadır. Elektronik devre elemanları ise yarıiletken materyaller kullanılarak
üretilir. Diyot, transistör, tristör, FET, tümdevre (entegre) v.b adlarla tanımlanan
elektronik devre elemanlarının bir çoğu şekil-1.1’de resimlenmiştir.

Elektronik devre elemanlarının dolayısıyla elektronik cihazların nasıl çalıştığını anlamak
için yarıiletken materyallerinin yapısı hakkında bilgiye gereksinim duyarız. Bu bilgiyi
ulaşmanın en etkin yolu maddenin temel atomik yapısını incelemekle başlar.
Bu kitap boyunca elektronik devre elemanlarını belirli bir sıra içerisinde tanıyacağız. Bu
elemanların tüm özelliklerini inceleyerek cihaz tasarımlarını gerçekleştireceğiz.

ATOMİK YAPI
Tüm maddeler atomlardan oluşur. Atomlar ise; elektronlar, protonlar ve nötronlardan
meydana gelir. Elektrik enerjisinin oluşturulmasını ve kontrol edilmesini maddenin
atomik yapısı belirler. Atomik yapıya bağlı olarak tüm elementler; iletken, yalıtkan
veya yarıiletken olarak sınıflandırılırlar.
Elektronik endüstrisinde temel devre elemanlarının üretiminde yarıiletken materyaller
kullanılır. Günümüzde elektronik devre elemanı üretiminde kullanılan iki temel
materyal vardır. Bu materyaller; silisyum ve germanyumdur.
İletken, yalıtkan ve yarıiletken maddelerin işlevlerini ve özelliklerini incelemek için
temel atomik yapının bilinmesi gerekir.
Bu bölümde temel atomik yapıyı inceleyeceğiz. Bölüm sonunda aşağıda belirtilen
konular hakkında bilgi edineceksiniz.

• Çekirdek, proton, nötron ve elektron
• Atom ağırlığı ve atom numarası
• Yörünge
• Valans elektronları
• İyonisazyon

Yeryüzünde bilinen 109 element vardır. Bir elementin özelliklerini belirleyen en küçük
yapıtaşı ise atomlardır. Bilinen bütün elementlerin atomik yapıları birbirinden farklıdır.
Atomların birleşmesi elementleri meydana getirir.
Klasik bohr modeline göre atom, şekil-1.1’de gösterildiği gibi 3 temel parçacıktan oluşur.
Bunlar; elektron, proton ve nötron’dur. Atomik yapıda; nötron ve protonlar merkezdeki
çekirdeği oluşturur. Çekirdek artı yüklüdür. Elektronlar ise çekirdek etrafında sabit bir
yörüngede dolaşırlar ve negatif yüklüdürler.

Elektronlar, negatif yükün temel nesneleridirler. Bilinen bütün elementleri bir birinden
ayıran temel özellik, atomlarında bulunan proton ve nötron sayılarıdır. Her bir atomun,
proton ve nötron sayıları faklıdır. Örneğin, en basit yapıya sahip atom, hidrojen
atomudur. Hidrojen atomu; şekil-1.2.a’da gösterildiği gibi bir proton ve bir elektrona
sahiptir. Şekil-1.2.b’de gösterilen helyum atomunun yörüngesinde iki elektron,
çekirdeğinde ise; iki proton ve iki nötron bulunmaktadır.

1 Protonlu çekirdek
2 Protonlu ve 2 Nötronlu çekirdek

Çekirdek yörüngesinde
1 elekton
Çekirdek yörüngesinde
2 elekton

Atom Numarası ve Ağırlığı
Bütün elementler atom numaralarına uygun olarak periyodik tabloda belirli bir düzen
içinde dizilmişlerdir. Proton sayıları ile elektron sayıları eşit olan atomlar, elektriksel
açıdan kararlı (nötral) atomlardır. Elementler, atom ağırlığına göre de belirli bir düzen
içindedirler. Atom ağırlığı yaklaşık olarak çekirdekteki proton sayıları ile nötron
sayılarının toplamı kadardır. Örneğin hidrojenin atom numarası 1’dir ve atom ağırlığı da
1’dir. Helyumun atom numarası 2’dir ve atom ağırlığı ise 4’ tür. Normal veya tarafsız
durumda verilen her hangi bir elementin bütün atomlarındaki; elektron ve proton
sayıları eşittir.

Elektron Kabukları ve Yörüngeler
Bir atomun, elektron içeren yörüngeleri çekirdekten belirli uzaklıktadır. Çekirdeğe yakın
olan yörüngedeki elektronlar, çekirdeğe uzak olan yörüngedeki elektronlardan daha az
enerjiye sahiptir. Çekirdeğe farklı uzaklıklarda bulunan yörüngelerdeki elektronlar
belirli enerji seviyelerine uyar. Atomda, enerji bantları şeklinde gruplaşmış yörüngeler
“kabuk (shell)” olarak bilinirler. Verilen her bir atom, sabit kabuk sayısına sahiptir.
Kabuklarda barınan elektronlar ise belirli bir sistem dahilinde dizilirler.
Her bir kabuk, izin verilen sayıda maksimum elektron barındırır. Bu elektronların enerji
seviyeleri değişmez. Kabuk içindeki elektronların enerji seviyeleri bir birinden azda olsa
küçük farklılıklar gösterir. Fakat; kabuklar arasındaki enerji seviyelerinin farkı çok daha
büyüktür.

Çekirdek etrafında belirli bir yörüngeyi oluşturan kabuklar, k-l-m-n olarak gösterilirler.
Çekirdeğe en yakın olan kabuk k ‘dır. k ve l kabukları şekil-1.4 ‘de gösterilmiştir.
enerji seviyesi

1. Kabuk W1
2. Kabuk
Çekirdek
W= Enerji
r = Çekirdekten uzaklık

Bu elektron, en düşük
enerjiye sahiptir.
Bu elektron, en yüksek
enerjiye sahiptir.

Valans Elektronları
Elektronlar çekirdekten uzaktadır ve çekirdekten ayrılma eğilimindedir. Çekirdek
elektronun bu ayrılma eğilimini dengeleyecek güçtedir. Çünkü elektron negatif yüklü,
çekirdek pozitif yüklüdür. Çekirdekten uzakta olan elektronun negatif yükü daha fazladır.
Bu durum merkezden kaçma kuvvetini dengelemektedir. Bir atomun en dıştaki kabuğu, en
yüksek enerji seviyeli elektronlara sahiptir. Bu durum onu atomdan ayrılmaya daha eğilimli
hale getirir. Valans (atomun değerini ayarlayan elektronlar) elektronları kimyasal reaksiyona
ve malzemenin yapısına katkı sağlar.
Bir atomun en dış kabuğundaki elektronlar, çekirdek etrafında simetrik olarak hareket
ederler ve kendi aralarında bir bağ oluştururlar. Bu bağa “kovelant bağ” denir. Atomun en
dış kabuğundaki elektronlara ise “valans elektron” adı verilir. Komşu atomların en dış
kabuklarındaki elektronlar (valans elektronlar) kendi aralarında valans çiftleri oluştururlar.

İyonizasyon
Bir atom, ısı kaynağından veya ışıktan enerjilendiği zaman elektronlarının enerji seviyeleri
yükselir. Elektronlar enerji kazandığında çekirdekten daha uzak bir yörüngeye yerleşir.
Böylece Valans elektronları daha fazla enerji kazanır ve atomdan uzaklaşma eğilimleri artar.
Bir valans elektronu yeterli miktarda bir enerji kazandığında ancak bir üst kabuğa çıkabilir
ve atomun etkisinden kurtulabilir.
Bir atom, pozitif şarjın aşırı artması (protonların elektronlardan daha fazla olması)
durumunda nötr değere ulaşmaya çalışır. Bu amaçla atom, valans elektronlarını harekete
geçirir. Valans elektronunu kaybetme işlemi “İYONİZASYON” olarak bilinir ve atom pozitif
şarj ile yüklenmiş olur ve pozitif iyon olarak adlandırılır. Örneğin; hidrojenin kimyasal
sembolü H’dır. Hidrojenin valans elektronları kaybedildiğinde pozitif iyon adını alır ve H+
olarak gösterilir. Atomdan kaçan valans elektronları “serbest elektron” olarak adlandırılır.
Serbest elektronlar, nötr hidrojen atomunun en dış kabuğuna doğru akar. Atom negatif yük
ile yüklendiğinde (elektronların prontonlardan fazla olması) negatif iyon diye adlandırılırlar
ve H- olarak gösterilirler.

YARIİLETKEN, İLETKEN VE YALITKAN
Büyün materyaller; elektrik enerjisine gösterdikleri tepkiye bağlı olarak başlıca 3 gruba
ayrılırlar. Bu guruplar; iletken, yalıtkan ve yarıiletken olarak tanımlanır. Bu bölümde;
özellikle yarıiletken maddelerin temel yapısını inceleyerek, iletken ve yalıtkan maddelerle
aralarındaki farkları ortaya koymaya çalışacağız.
Bu bölümü bitirdiğinizde aşağıda belirtilen konularda ayrıntılı bilgiye sahip olacaksınız.

• Atomik yapının özü
• Bakır, silisyum, germanyum ve karbon v.b maddelerin atomik yapıları
• İletkenler
• Yarıiletkenler
• İletken ve yarıiletken arasındaki farklar
• Silisyum ve germanyum yarıiletken malzemelerin farklılıkları
Tüm materyaller atomlardan oluşur. Materyallerin atomik yapısı, materyalin elektrik
enerjisine karşı gösterecekleri tepkiyi belirler. Genel bir atomik yapı; merkezde bir
çekirdek ve çekirdeği çevreleyen yörüngelerden oluşmaktadır. Materyalin iletken veya
yalıtkan olmasında atomik yörüngede bulunan elektron sayısı çok önemlidir.
İletken
Elektrik akımının iletilmesine kolaylık gösteren materyallere iletken denir. İyi bir iletken
özelliği gösteren materyallere örnek olarak, bakır, gümüş, altın ve aliminyumu
sayabiliriz. Bu materyallerin ortak özelliği tek bir valans elektronuna sahip olmalarıdır.
Dolayısı ile bu elektronlarını kolaylıkla kaybedebilirler. Bu tür elementler; 1 veya birkaç
valans elektrona sahiptirler. Örneğin bakır, altın, gümüş v.b ….

 

[Klavyeah]

Yalıtkan
Normal koşullar altında elektrik akımına zorluk gösterip, iletmeyen materyallere yalıtkan
denir. Yalıtkan maddeler son yörüngelerinde 6 ile 8 arasında valans elektron barındırırlar.
Serbest elektron bulundurmazlar. Yalıtkan maddelere örnek olarak bakalit, ebonit v.b
ametalleri sayabiliriz.

Yarıiletken
Yarıiletken maddeler; elektrik akımına karşı, ne iyi bir iletken nede iyi bir yalıtkan özelliği
gösterirler. Elektronik endüstrisinin temelini oluşturan yarıiletken maddelere örnek olarak;
silisyum (si), germanyum (ge) ve karbon (ca) elementlerini verebiliriz. Bu elementler son
yörüngelerinde 4 adet valans elektron bulundururlar.

Enerji Bandı
Maddelerin iletken, yalıtkan veya yarıiletken olarak sınıflandırılmasında enerji bandları
oldukça etkindir. Yalıtkan, yarıiletken ve iletken maddelerin enerji bandları şekil-1.4’de
verilmiştir. Enerji bandı bir yalıtkanda çok geniştir ve çok az sayıda serbest elektron içerir.
Dolayısıyla serbest elektronlar, iletkenlik bandına atlayamazlar. Bir iletkende ise; valans
bandı ile iletkenlik bandı adeta birbirine girmiştir. Dolayısıyla harici bir enerji
uygulanmaksızın valans elektronların çoğu iletkenlik bandına atlayabilir. Şekil-1.4
dikkatlice incelendiğinde yarıiletken bir maddenin enerji aralığı; yalıtkana göre daha dar,
iletkene göre daha geniştir.

Silisyum ve Germanyum
Diyot, transistör, tümdevre v.b elektronik devre elemanlarının üretiminde iki tip yarı iletken
malzeme kullanır. Bunlar; SİLİSYUM ve GERMANYUM elementleridir. Bu elementlerin
atomlarının her ikisi de 4 Valans elektronuna sahiptir. Bunların birbirinden farkı; Silisyumun
çekirdeğinde 14 proton, germanyumun çekirdeğinde 32 proton vardır. Şekil-1.5‘de her iki
malzemenin atomik yapısı görülmektedir. Silisyum bu iki malzemenin en çok
kullanılanıdır.

Kovelant Bağ
Katı materyaller, kristal bir yapı oluştururlar. Slikon, kristallerden oluşmuş bir
materyaldir. Kristal yapı içerisindeki atomlar ise birbirlerine kovalent bağ denilen
bağlarla bağlanırlar. Kovelant bağ, bir atomun valans elektronlarının birbirleri ile
etkileşim oluşturması sonucu meydana gelir.
Her silisyum atomu, kendisine komşu diğer 4 atomun valans elektronlarını kullanarak
bir yapı oluşturur. Bu yapıda her atom, 8 valans elektronunun oluşturduğu etki
sayesinde kimyasal kararlılığı sağlar. Her bir silisyum atomunun valans elektronu,
komşu silisyum atomunun valans elektronu ile paylaşımı sonucunda kovalent bağ
oluşur. Bu durum; bir atomun diğer atom tarafından tutulmasını sağlar. Böylece
paylaşılan her elektron birbirine çok yakın elektronların bir arada bulunmasını ve
birbirlerini eşit miktarda çekmesini sağlar. Şekil-1.5 saf silisyum kristallerinin kovalent
bağlarını göstermektedir. Germanyumun kovalent bağıda benzerdir. Onunda sadece
dört valans elektronu vardır.

YARIİLETKENLERDE İLETKENLİK
Malzemenin elektrik akımını nasıl ilettiği, elektrik devrelerinin nasıl çalıştığının
anlaşılması bakımından çok önemlidir. Gerçekte temel akım mantığını bilmeden diyot
veya transistör gibi yarıiletken devre elemanlarının çalışmasını anlayamazsınız.
Bu bölümde iletkenliğin nasıl meydana geldiğini ve bazı malzemelerin diğerlerinden
niye daha iletken olduğunu, yarıiletken malzemelerde iletkenliğin nasıl sağlandığını
öğreneceksiniz.

Bu bölümde enerji bantları içerisinde elektronların nasıl yönlendiğini göreceksiniz.
Çekirdeğin etrafındaki kabuklar enerji bantları ile uyumludur. Enerji bantları birbirlerine
çok yakın kabuklarla ayrılmıştır. Aralarında ise elektron bulunmaz. Bu durum şekil-
1.6‘da silisyum kristalinde (dışarıdan ısı enerjisi uygulanmaksızın) gösterilmiştir.

Elektronlar ve Boşluklarda iletkenlik
Saf bir silisyum kristali oda sıcaklığında bazı tepkimelere maruz kalır. Örneğin; bazı
valans elektronlar enerji aralıklarından geçerek, valans bandından iletkenlik bandına
atlarlar. Bunlara serbest elektron veya iletkenlik elektronları denir. Bu durum şekil-
1.7.a‘da enerji diyagramında, şekil-1.7.b‘de ise bağ diyagramında gösterilmiştir. Bir
elektron; valans bandından iletkenlik bandına atladığında, valans bandında boşluklar
kalacaktır. Bu boşluklara “delik=boşluk” veya “hole” denir. Isı veya ışık enerjisi
yardımıyla iletkenlik bandına çıkan her elektron, valans bandında bir delik oluşturur. Bu
durum, elektron boşluk çifti diye adlandırılır. İletkenlik bandındaki elektronlar enerjilerini
kaybedip, valans bandındaki boşluğa geri düştüklerinde her şey eski haline döner.

Özetle; saf silisyumunun iletkenlik bandındaki elektronların bir kısmı oda sıcaklığında
hareketli hale geçer. Bu hareket, malzemenin herhangi bir yerine doğru rasgeledir. Böylece
valans bandındaki boşluk sayısına eşit miktarda elektron, iletkenlik bandına atlar.

a) Enerji Diyagramı
b) Bağ Diyagramı

Elektron ve Delik (hole) akımı
Saf silisyumun bir kısmına gerilim uygulandığında neler olduğu şekil-1.8 üzerinde
gösterilmiştir. Şekilde iletkenlik bandındaki serbest elektronların negatif uçtan pozitif
uca doğru gittikleri görülmektedir. Bu; serbest elektronların hareketinin oluştuğu akımın
bir türüdür. Buna elektron akımı denir.

Serbest elektronların sıcaklık oluşturması ile meydana gelen hareket,
silisyum içinde bir elektron akışına neden olur.
Akımı oluşturan bir diğer tip ise valans devresindeki değişimlerdir. Bu ise; serbest
elektronlar neticesinde boşlukların oluşması ile meydana gelir. Valans bandında kalan
diğer elektronlar ise hala diğer atomlara bağlı olup serbest değillerdir. Kristal yapı
içerisinde rasgele hareket etmezler. Bununla birlikte bir valans elektronu komşu boşluğa
taşınabilir. (enerji seviyesindeki çok küçük bir değişimle). Böylece bir boşluktan diğerine
hareket edebilir. Sonuç olarak kristal yapı içerisindeki boşluklarda bir yerden diğer yere
hareket edecektir. Bu durum şekil-1-9‘da gösterilmiştir. Boşlukların bu hareketi de
”akım” diye adlandırılır.

Serbest elektronların sıcaklık oluşturması ile meydana gelen hareket silisyum içinde bir
elektron akışına neden olur.

N-TİPİ VE P-TİPİ YARI İLETKENLER
Yarıiletken malzemeler, akımı iyi iletmezler. Aslında ne iyi bir iletken, nede iyi bir
yalıtkandırlar. Çünkü valans bandındaki boşlukların ve ilettim bandındaki serbest
elektronların sayısı sınırlıdır. Saf silisyum veya germanyum’un mutlaka serbest
elektron veya boşluk sayısı artırılarak iletkenliği ayarlanmalıdır. İletkenliği
ayarlanabilen silisyum veya germanyum, elektronik devre elemanlarının yapımında
kullanılır. Germanyum veya silisyumun iletkenliği ise ancak saf malzemeye katkı
maddesi eklenmesi ile sağlanır. Katkı maddesi eklenerek oluşturulan iki temel
yarıiletken materyal vardır. Bunlara; N-tipi madde ve P-tipi madde denir. Elektronik
devre elemanlarının üretiminde bu iki madde kullanılır.

Bu bölümü bitirdiğinizde;
• Katkı (doping) işlemini
• N-tipi yarıiletken maddenin yapısını
• P-tipi yarıiletken maddenin yapısını
• Çoğunluk ve azınlık akım taşıyıcılarını
Ayrıntılı olarak öğreneceksiniz.
Katkı İşlemi (Doping)
Silisyum ve germanyumun iletkenliği kontrollü olarak artırılabilir. İletkenliği kontrollü
olarak artırmak için saf yarıiletken malzemeye katkı maddesi eklenir. Bu işleme
“doping” denir. Akım taşıyıcılarının (elektron veya boşluk) sayısının artırılması
malzemenin iletkenliğini, azaltılması ise malzemenin direnci artırır. Her iki doping
olayının sonucunda N-tipi veya P-tipi madde oluşur.

N-Tipi Yarıiletken
Saf silisyumun iletkenlik bandındaki deliklerinin artırılması atomlara katkı maddesi
ekleyerek yapılır. Bu atomlar, 5-değerli valans elektronları olan arsenik (As), fosfor (P),
bizmut (Bi) veya antimon’dur. Silisyuma katkı maddesi olarak 5 valans elektrona sahip
fosfor belli bir oranda eklendiğinde, diğer silisyum atomları ile nasıl bir kovelent bağ
oluşturulduğu şekil-1.10’da gösterilmiştir.

Fosfor atomunun 4 valans elektronu, silisyumun 4 valans elektronu ile kovalent bağ
oluşturur. Fosfor’un 1 valans elektronu açıkta kalır ve ayrılır. Bu açıkta kalan elektron
iletkenliği artırır. Çünkü herhangi bir atoma bağlı değildir. İletkenlik, elektron sayıları ile
kontrol edilebilir. Bu ise silisyuma eklenen atomların sayısı ile olur. Katkı sonucu
oluşturulan bu iletkenlik elektronu, valans bandında bir boşluk oluşturmaz.

N tipi yarıiletken maddenin oluşturulması.
Akım taşıyıcılarının çoğunluğu elektron olan, silisyum veya germanyum maddesine Ntipi
yarıiletken malzeme denir. N-tipi malzemede elektronlar, çoğunluk akım taşıyıcıları
diye adlandırılır. Böylece N-tipi malzemede akım taşıyıcıları elektronlardır. Buna rağmen
ısı ile oluşturulan birkaç tane elektron boşluk çiftleri de vardır. Bu boşluklar 5-değerli
katkı maddesi ile oluşturulmamışlardır. N-tipi malzemede boşluklar azınlık taşıyıcıları
olarak adlandırılır.

P-Tipi Yarıiletken
Saf silisyum atomu içerisine, 3 valans elektrona sahip (3-değerli) atomların belli bir
oranda eklenmesi ile yeni bir kristal yapı oluşur. Bu yeni kristal yapıda delik (boşluk)
sayısı artırılmış olur. 3 valans elektrona sahip atomlara örnek olarak; alüminyum (Al),
Bor (B) ve Galyum (Ga) elementlerini verebiliriz. Örneğin; saf silisyum içerisine belli bir
oranda bor katılırsa; bor elementinin 3 valans elektronu, silisyumun 3 valans elektronu
ile ortak kovalent bağ oluşturur. Fakat silisyumun 1 valans elektronu ortak valans bağı
oluşturamaz. Bu durumda 1 elektron noksanlığı meydana gelir. Buna “boşluk” veya
“delik=hole” denir.
Silisyuma eklenen katkı miktarı ile boşlukların sayısı kontrol edilebilir. Bu yöntemle elde
edilen yeni malzemeye P tipi yarıiletken malzeme denir. Çünkü boşluklar pozitif
yüklüdür. Dolayısı ile P-tipi malzemede çoğunluk akım taşıcıları boşluklardır.
Elektronlar ise P tipi malzemede azınlık akım taşıyıcılarıdır. P-tipi malzemede bir kaç
adet serbest elektronda oluşmuştur. Bunlar ısı ile oluşan boşluk çifti esnasında meydana
gelmiştir. Bu serbest elektronlar, silisyuma yapılan katkı esnasında oluşturulamazlar.
Elektronlar P-tipi malzemede azınlık akım taşıyıcılarıdır.

Silisyum kristaline 3 bağlı katkı atomu. Bohr katkı atomu merkezde
gösterilmiştir.

PN BİRLEŞİMİ
Silisyum veya Germanyum kristaline yeterli oranda katkı maddeleri eklenerek, P-tipi
ve N-tipi maddeler oluşturulmuştu. Bu maddeler yalın halde elektriksel işlevleri
yerine getiremezler. P ve N tipi malzeme bir arada kullanılırsa, bu birleşime PN
birleşimi (junction) veya PN eklemi denir. PN birleşimi; elektronik endüstrisinde
kullanılan diyot, transistör v.b devre elemanlarının yapımında kullanılır.
Bu bölümü bitirdiğinizde;
• PN bitişiminin özelliklerini
• Deplasyon katmanı ve işlevini
ayrıntılı olarak öğreneceksiniz.

a)‘da yarısı P-tipi, diğer yarısı N tipi malzemeden oluşan iki bölümlü bir
silisyum parçasını göstermektedir. Bu temel yapı biçimine “yarı iletken diyot” denir. N
bölgesinde daha çok serbest elektron bulunur. Bunlar akım taşıyıcıcısı olarak görev
yaparlar ve “çoğunluk akım taşıyıcısı” olarak adlandırılırlar. Bu bölgede ayrıca ısı etkisi
ile oluşturulan birkaç boşluk (delik=hole) bulunur. Bunlara ise “azınlık akım taşıyıcıları”
adı verilir.

a ve b Basit bir PN yapısının oluşumu.
Çoğunluk ve azınlık taşıyıcılarının ikisi de gösterilmiştir.

P bölgesi ise çok sayıda boşluklar (delik=hole) içerir. Bunlara “çoğunluk akım
taşıyıcıları” denir. Bu bölgede ısı etkisi ile oluşan birkaç serbest elektronda bulunur.
Bunlara ise “azınlık akım taşıyıcıları” denir. Bu durum şekil-1.12.(b)‘de gösterilmiştir. PN
birleşimi elektronik endüstrisinde kullanılan diyotların, transistörlerin ve diğer katkı hal
devrelerinin temelini oluşturur.

Deplasyon Katmanı ve İşlevi
P maddesinde elektron noksanlığı (boşluk), N maddesinde ise elektron fazlalığı meydana
gelmişti. Elektron ve oyukların hareket yönleri birbirine zıttır. Aslında bu iki madde
başlangıçta elektriksel olarak nötr haldedir.
P ve N maddesi şekil-1.13.a’da görüldüğü gibi birleştirildiğini kabul edelim. Birleşim
olduğu anda N maddesindeki serbest elektronlar, P maddesinde fazla olan oyuklarla
(boşluk=delik) birleşirler. P maddesindeki fazla oyukların bir kısmı ise, N maddesine
gelip elektronlarla birleşirler. Bu durumda P maddesi net bir (-) yük, N maddesi ise (+)
yük kazanmış olur. Bu olay olurken P maddesi (-) yüke sahip olduğundan N
maddesindeki elektronları iter. Aynı şekilde, N maddesi de (+) yüke sahip olduğundan P
maddesindeki oyukları iter. Böylece P ve N maddesi arasında daha fazla elektron ve
oyuk akmasını engellerler. Yük dağılımın belirtildiği şekilde oluşması sonucunda PN
birleşiminin arasında “gerilim seddi” denilen bir bölge (katman) oluşur.
Bu durum şekil-1.13.b’de resmedilmiştir. İletim dengesi sağlandığında deplesyon katı, PN
birleşiminde iletim elektronu bulunmadığı noktaya kadar genişler.

Deplasyon Bölgesi
Şekil-1.13.a ve b PN birleşiminin denge iletimi. Elektron boşluk çiftinin oluşturduğu
sıcaklıkla, N bölgesindeki birkaç boşluğun azınlık taşıyıcılarının meydana getirilmesi.
Şekil-1.13.b’de PN birleşim bölgesinde pozitif ve negatif iyonlarla oluşturulan gerilim
seddi görülmektedir. Oluşan bu gerilim seddi; 250 C’de silisyum için engel 0.7 volt,
germanyum için 0.3 volt civarındadır. Bu gerilime “diyot öngerilimi” denir. Diyot
öngerilimi ısıdan etkilenir. Örneğin sıcaklık miktarındaki her 10C’lik artış, diyot
öngeriliminin yaklaşık 2.3mV azalmasına neden olur.
Diyot öngerilimi çok önemlidir. Çünkü PN birleşimine dışarıdan uygulanan gerilimin
oluşturacağı akım miktarının kararlı olmasını sağlar. İlerideki bölümlerde PN birleşimini
ayrıntılı olarak inceleyeceğiz.

PN BİRLEŞİMİNİN POLARMALANMASI
İleri Yönde Polarma (Forward Bias)
İleri yönde polarma; yarıiletken bir devre elemanının uçlarına uygulanan DC gerilimin
yönü ile ilgilidir. PN birleşiminden akım akmasını sağlayacak şekilde yapılan
polarmadır. Şekil-1.14‘de bir diyoda ileri yönde polarma sağlayacak bağlantı
görülmektedir.

Vpolarma
İleri yönde polarma bağlantısı. R, direnci akım sınırlamak amacıyla
kullanılmıştır.
İleri yönde polarma şöyle çalışır. Bataryanın negatif ucu N bölgesine (Katot olarak
adlandırılır), pozitif ucu ise P bölgesine (Anot olarak adlandırılır) bağlanmıştır.
Bataryanın negatif terminali, N bölgesindeki iletkenlik elektronlarını birleşim bölgesine
doğru iter. Aynı anda pozitif terminal, P bölgesindeki oyukları birleşim bölgesine iter.
Uygulanan polarma gerilimi yeterli seviyeye ulaşınca; N bölgesindeki elektronların ve P
bölgesindeki oyukların engel bölgesini aşmasını sağlar.
N bölgesinden ayrılan elektronlara karşılık, bataryanın negatif ucundan çok sayıda
elektron girmesini sağlar. Böylece N bölgesinde iletkenlik elektronlarının hareketi
(çoğunluk akım taşıyıcıları) eklem bölgesine doğrudur.
Karşıya geçen iletkenlik elektronları, P bölgesinde boşluklar ile birleşirler. Valans
elektronları boşluklara taşınır ve boşluklar ise pozitif anot bölgesine taşınır. Valans
PN bitişiminin nasıl oluşturulduğunu gördük. PN bitişimi elektronik devre
elemanlarının üretiminde kullanılan en temel yapıdır.
PN birleşimine elektronik biliminde “diyot” adı verilmektedir. Diyot veya diğer bir
elektronik devre elamanının DC gerilimler altında çalıştırılmasına veya çalışmaya
hazır hale getirilmesine elektronikte “Polarma” veya “bias” adı verilmektedir.
PN birleşimi veya diyot; DC gerilim altında iki türde polarmalandırılır. Bunlardan
birisi “ileri yönde polarma” diğeri ise “ters yönde polarma” dır. İleri veya ters yönde
polarma, tamamen diyot uçlarına uygulanan gerilimin yönü ile ilgilidir.
Bu bölümü bitirdiğinizde;
• İleri yönde polarma (forward bias)
• Ters yönde polarma (reverse bias)
Kavramlarını öğreneceksiniz.

 

[Klavyeah]

elektronlarının boşluklarla birleşme işlemi PN uçlarına voltaj uygulandığı sürece devam
eder ve devamlı bir “akım” meydana gelir. Bu durum şekil-1.15’de resmedilmiştir.
şekilde ileri yönde bayaslanan diyodtaki elektron akışı görülmektedir.

P TiPi N TiPi
şekil-1.15: PN birleşimli diyot ‘ta elektron akışı.
ileri polarmada Gerilim seddinin etkisi
PN birleşiminde meydana gelen gerilim seddi, Silisyumda 0.7V, germanyumda ise 0.3V
civarındadır. Polarma geriliminin potansiyeli bu değere ulaştığında, PN birleşiminde
iletim başlar. PN uçlarına uygulanan gerilim, diyodu bir kez iletime geçirdikten sonra
gerilim seddi küçülür. Akım akışı devam eder. Bu akıma ileri yön akımı If denir. If akımı
P ve N bölgesinin direncine bağlı olarak çok az değişir. Bu bölgenin direnci (ileri yöndeki
direnç) genellikle küçüktür ve küçük bir gerilim kaybına sebep olur.

Ters Polarma (Revrese Bias)
Ters kutuplamada bataryanın negatif ucu P bölgesine, pozitif ucu ise N bölgesine
bağlanmıştır. Bu durum şekil-1.16‘da gösterilmiştir. Ters polarmada PN birleşiminden
akım akmaz. Bataryanın negatif ucu, PN bölgesindeki boşlukları kendine doğru çeker.
Pozitif ucu ise PN bölgesindeki elektronları kendine doğru çeker ve bu arada (deplesyon
bölgesi) yalıtkan katman genişler. N bölgesinde daha çok pozitif iyonlar, P bölgesinde ise
daha çok negatif iyonlar oluşturulur.

Vpolarma
şekil-1.16 Ters Polarma bağlantısı.
Yalıtkan (deplesyon) katmandaki potansiyel farkı harici bayas gerilimine eşit oluncaya
kadar genişler. Bu noktada boşlukların ve elektronların hareketi durur. Birleşimden
çoğunluk akım taşıyıcılarının harekete başlaması (transient ) akımı diye adlandırılır. Bu
ise ters kutuplama yapıldığında çok kısa bir anda akan bir akımdır.

şekil-1.17 Ters polarmada oluşan engel katmanı
Diyot ters kutuplandığında engel katmanının yalıtkanlığı artacak ve her iki taraftaki iyonlar
şarj olacaktır. Bu durum kapasitif bir etki yaratır. Ters kutuplama gerilimi arttıkça engel
katmanı genişler. Bu arada kapasitans’da artacaktır. Bu durum, deplesyon katmanının
kapasitansı diye bilinir ve bu durum pratik kolaylıklar sağlar.

Azınlık Akımı
şimdiye kadar öğrendiğimize göre; diyoda ters gerilim uygulandığında çoğunluk akım
çabucak sıfır olur. Ancak ters kutuplama da bile çok az bir azınlık akımı mevcut
olacaktır. Bu ters akım germanyumda, silisyum‘a göre daha fazladır. Bu akım silisyum
için mikro amper veya nano amperler mertebesindedir. Dolayısı ile ısı ile oluşan elektron
boşluk çifti ise minimum seviyesindedir. Harici ters gerilim; uygulanırken bazı
elektronlar PN birleşimini geçecektir. Ters akım aynı zamanda birleşimin ısısına ve ters
kutlama geriliminin miktarına bağlıdır dolayısı ile ısının artması ters akımı da
artıracaktır.

Ters Yönde Kırılma
Eğer dışarıdan uygulanan ters polarma gerilimi aşırı derecede artırılırsa çığ kırılması
meydana gelir. şimdi bu ne demektir? Azınlık akım taşıyıcıları olan iletkenlik bandı
elektronlar dışarıdan uygulanan ters gerilim kaynağının etkisi ile P bölgesine itilirler. Bu
esnada valans elektronları iletkenlik bandına doğru hareket ederler. Bu anda iki tane
iletkenlik bandı elektronu mevcuttur. Her biri bir atomda bulunan bu elektronlar; valans
bandından, iletkenlik bandına hareket eder. iletkenlik bandı elektronlarının hızla
çoğalması olayı, çığ etkisi olarak bilinir. Sonuç olarak büyük bir ters akım akar. çoğu
diyotlar genelde ters kırılma bölgesinde çalışmazlar. çünkü hasar görebilirler. Bununla
birlikte bazı diyotlar sırf ters yönde çalışacak yönde yapılmışlardır. Bunlara “Zener
Diyot” adı verilir.

DiYOT
önceki bölümlerde oluşturulan PN birleşimine elektronik endüstrisinde “diyot” adı
verilmektedir. Diyot, elektronik endüstrisinin temelini oluşturan en basit aktif devre
elemanıdır. üretici firmalar kullanıcının gereksinimine bağlı olarak farklı akım ve
gerilim değerlerinde çalışabilecek şekilde binlerce tip diyot üretimi yapmışlardır.
Bu bölümde diyodun nasıl çalıştığını, akım-gerilim karakteristiklerini ayrıntılı
olarak inceleyeceğiz. Bu bölümde sıra ile;

• Diyot sembolünü
• ideal diyot modelini
• Pratik diyot modelini
• Diyot’un polarmalandırılmasnıı,
• Diyot’un V-I karakteristiğini
• Diyot direncini
• Diyotlarda yük doğrusu ve çalışma karakteristiğini
• Diyodun sıcaklıkla ilişkisini
öğreneceksiniz. Bu bölümde öğreneceğiniz temel çalışma prensipleri, ileriki
bölümlerde diyotlarla yapacağınız uygulama ve tasarımlara sizleri hazırlayacaktır.
PN Bitişimi ve Diyot
Bir önceki bölümde oluşturulan P ve N maddesinin birleştirilmesi, Diyot adı verilen
yarıiletken devre elemanını meydana getirir. P ve N maddesinin birleştirilmesi işlemi,
diyot üreticileri tarafından bir yüzey boyunca veya belirli bir noktada yapılabilir. Bu
nedenle diyotlara “nokta temaslı diyot” veya “yüzey bitişimli diyot” adı da verilebilir.
Her iki tip diyodun özellikleri ve çalışma karakteristikleri aynıdır. Dolayısı ile bu olay
üreticileri ilgilendirir. Bizim bu konuyla ilgilenmemize gerek yoktur. şekil-1.19’da
elektronik endüstrisinde kullanılan diyotların kılıf tipleri ve terminal isimleri verilmiştir.
şekil-1.19 Diyot’larda kılıf tipleri ve terminal isimleri

Elektronik biliminde her devre elemanı sembollerle ifade edilir. Sembol tespiti bir takım
uluslararası kurallara göre yapılmaktadır. şekil-1.20’de diyot’un temel yapısı ve şematik
diyot sembolleri verilmiştir.

şekil-1.20 Diyot’un yapısı ve şematik diyot sembolleri
şekil-1.20’de görüldüğü gibi diyot 2 terminalli aktif bir devre elemanıdır. Terminallerine
işlevlerinden dolayı “anot” ve “katod” ismi verilmiştir. Anot terminalini P tipi madde,
katod terminalini ise N tipi madde oluşturur.
Bu bölümde genel amaçlı doğrultmaç diyotlarını ayrıntıları ile inceleyeceğiz. Elektronik
endüstrisinde farklı amaçlar için tasarlanmış, işlevleri ve özellikleri farklılıklar gösteren
diyotlarda vardır. Bu diyotlar, özel tip diyotlardır. ileriki bölümlerde incelenecektir.

ideal Diyot Modeli
ideal diyodu tek yönlü bir anahtar gibi düşünebiliriz. Anot terminaline göre; katot
terminaline negatif bir gerilim uygulanan diyot, doğru (ileri) yönde polarmalandırılmış
olur. Diyot, doğru yönde polarmalandığında kapalı bir anahtar gibi davranır. üzerinden
akım akmasına izin verir. Direnci minimumdur. Bu durum şekil-1.21..a’da görülmektedir.
Anot terminaline göre; katot terminaline pozitif bir gerilim uygulanan diyot ters yönde
polarmalandırılmış olur. ideal diyot ters yönde polarmalandırıldığında, açık bir anahtar
gibi davranır. üzerinden akım akmasına izin vermez ve direnci sonsuzdur.
Bu durum şekil-1.21.b’de gösterilmiştir. ideal bir diyot’un Akım-gerilim karakteristiği ise
şekil-1.21.c’de verilmiştir.

Pratik Diyot Modeli
Pratik kullanımda diyot, ideal modelden farklı davranışlar sergiler. örneğin; doğru
polarma altında kapalı bir anahtar gibi kısa devre değildir. Bir miktar direnci vardır. Bu
nedenle üzerinde bir miktar gerilim düşümü oluşur. Bu gerilime “diyot öngerilimi” denir
ve VF veya VD sembolize edilir. Bu gerilim değeri; silisyumda 0.7V, germanyumda ise 0.3V
civarındadır. Gerçek bir diyot’un doğru polarma altında modellemesi şekil-1.22..a’da
verilmiştir.
Ters yönde polarmada ise, açık bir anahtar gibi direnci sonsuz değildir. Bu nedenle
üzerinden çok küçük bir miktar akım akar. Bu akıma “sızıntı akımı” denir ve IR ile
sembolize edilir. Sızıntı akımı çok küçük olduğundan pek çok uygulamada ihmal
edilebilir.
Gerçek bir silisyum diyodun V-I karakteristiği ise şekil-1.22.c’de verilmiştir. örneğin; şekil-
1.22.a’da görülen doğru polarma devresinde diyot üzerinden geçen ileri yön akım değeri IF;

DiYOT KARAKTERiSTiKLERi
Diyot karakteristiği; diyoda uygulanan polarma gerilimi ve akımlarına bağlı olarak
diyodun davranışını verir. üretici firmalar; ürettikleri her bir farklı diyot için, gerekli
karakteristikleri kullanıcıya sunarlar.
Bu bölümde;
• Diyot’un V-I karakteristiğini
• Diyot direncini
• Yük doğrusu ve çalışma noktasını
• Diyot karakteristiğinin sıcaklıkla ilişkisini
ayrıntılı olarak inceleyeceğiz.

Diyot’un V-I karakteristiği
Diyot’un V-I karakteristiği; diyot uçlarına uygulanan gerilimle, diyot üzerinden geçen akım
arasındaki ilişkiyi gösterir. Diyot; doğru ve ters polarma altında farklı davranışlar sergiler.
Genel kullanım amaçlı silisyum diyodun doğru ve ters polarmalar altındaki V-I
karakteristiği şekil-1.23’de verilmiştir. şekil-1.23 üzerinde diyodun V-I karakteristiğini
çıkarmak için gerekli devre bağlantıları görülmektedir.
Diyot, doğru polarmada iletimdedir. Ancak iletime başlama noktası VD olarak
işaretlenmiştir. Bu değerden sonra diyot üzerinden akan ileri yön IF akımı artarken, diyot
üzerine düşen gerilim yaklaşık olarak sabit kalmaktadır. Bu gerilim diyot öngerilimi olarak
adlandırılır. Diyot öngerilimi silisyum bir diyot’da yaklaşık olarak 0.7V civarındadır.
Ters polarma altında ise; diyot üzerinden geçen akım miktarı çok küçüktür. Bu akıma
“sızıntı akımı” denir. Sızıntı akımı, silisyum bir diyot’da birkaç nA seviyesinde, germanyum
bir diyot’da ise birkaç μA seviyesindedir. Ters polarma altında diyot, belirli bir gerilim
değerinden sonra iletime geçer. üzerinden akan akım miktarı yükselir. Ters polarma altında
diyot’u kırılıp iletime geçmesine neden olan bu gerilime “kırılma gerilimi” denir. Bu durum
şekil-1.23 üzerinde gösterilmiştir.

şekil-1.23 Silisyum diyot’un V-I karakteristiği
Diyot; kırılma geriliminde iletime geçmekte ve üzerinden akım akmasına izin vermektedir.
şekil-1.23’deki grafik dikkatlice incelenirse, diyot üzerinden akan akım arttığı halde, gerilim
sabit kaldığı gözlenmektedir. Bu durum önemlidir. üretici firmalar, bu durumu dikkate
alarak farklı değerlerde kırılma gerilimine sahip diyotlar geliştirip, tüketime sunmuşlardır.
Bu tür diyotlara “zener diyot” adı verilir. Zener diyotlar, ileri bölümlerde ayrıntılı olarak
incelenecektir.

şekil-1.23’de verilen diyot karakteristiğinde; diyot’un kırılıp akım akıtmaya başlaması,
aşağıda verilen eşitlik ile açıklanabilir.

Bu formülde;
I : Diyot akımını
I0 : Ters polarmada sızıntı akımını
V : Diyot uçlarına uygulanan polarma gerilimini
Q : Elektron şarj miktarını (Coulomb olarak)
T : pn birleşim sıcaklığını (K cinsinden)
K : Boltzman sabitini
ŋ : Metale bağımlı bir sabite (Ge:1, Si=2)

Silisyum ve germanyum diyotların akım-gerilim karakteristik eğrileri şekil-1.24’de birlikte
verilmiştir. Görüldüğü gibi germanyum diyotların sızıntı akımı çok daha büyüktür. Bu
nedenle günümüzde silisyum diyotlar özellikle tercih edilir. Germanyum diyotlar, ise
öngerilimlerinin küçük olmaları nedeniyle (0.2-0.3V) özellikle alçak güçlü yüksek frekans
devrelerinde kırpıcı olarak kullanılmaktadırlar.
Ir (μA)
Vr (V) Vf (V)
If (mA)
2μA
4μA
6μA
5
15
10
20
25
30
0.3 0.5 0.7
Si
Si
Ge
Ge
Ir(si)=10nA

şekil-1.24 Silisyum ve germanyum diyot karakteristiklerinin karşılaştırılması
Diyot Direnci
Diyot’un elektriksel olarak direnci; diyot uçlarındaki gerilimle diyot üzerinden geçen
akımın oranına göre tayin edilir. Diyot direnci, karakteristiğinde görüldüğü gibi
doğrusal değildir. Doğru polarma altında ve iletim halindeyken, direnci minimum 10Ω
civarındadır. Ters polarma altında ve kesimdeyken ise 10MΩ-100MΩ arasındadır.
Diyodun doğru akım altında gösterdiği direnç değerine “statik direnç” denir. Statik
direnç (rs) aşağıdaki gibi formüle edilir.

Alternatif akım altında gösterdiği direnç değerine “dinamik direnç” denir. Dinamik
direnç (rD) aşağıdaki gibi formüle edilir.

Diyotlarda; dinamik veya statik direnç değerlerinin hesaplanmasında diyot karakteristiği
kullanılır. şekil-1.25’de silisyum bir diyodun ileri yön karakteristiği verilmiştir.

şekil-1.25 Statik ve Dinamik diyot dirençlerinin belirlenmesi
Statik ve dinamik diyot dirençlerinin belirlenip formüle edilmesinde şekil-1.25’de
görülen diyot karakteristiğinden yararlanılır. şekilde görülen karakteristikte değişim
noktaları Q1, Q2 ve Q3 olarak işaretlenmiştir. örneğin Q1 ve Q2 noktalarında diyot’un
statik direnci;

olarak bulunur. Diyot’un dinamik direnci ise, akım ve gerilimin değişmesi ile oluşan
direnç değeridir. örneğin Q2 noktasındaki dinamik direnç değerini bulmak istersek, Q2
noktasındaki değişimin (Q1 .. Q3 değişimi gibi) küçük bir değişimini almamız gerekir.

Elde edilen bu eşitlik ters polarmada da kullanılabilir.
Yük Doğrusu ve çalışma Noktası
Diyot, direnç ve DC kaynaktan oluşan basit bir devre şekil-1.26.’da verilmiştir. Devrede
diyot doğru yönde polarmalandırılmıştır.

olacağı açıktır. Gerçek bir diyot kullanıldığında ise; devreden akacak I akımı miktarına
bağlı olarak diyot uçlarında VD ile belirlenen bir diyot öngerilimi oluışacaktır. Bu gerilim
değeri lineer değildir. Bu gerilim değerinin;

olacağı açıktır. Ayrıca devreden akan akacak olan ID akımı değerinin VDD gerilimine bağlı
olarak da çeşitli değerler alacağı açıktır. çeşitli VDD değerleri veya IF değerleri için, diyot
ön gerilimi VD’nin alabileceği değerler diyot karakteristiği kullanılarak bulunabilir. VDD
geriliminin çeşitli değerleri için devreden akacak olan IF akım değerleri bulunup
karakteristik üzerinde işaretlenir ve kesişim noktaları birleştirilirse şekil-1.26’da görülen
eğri elde dilir. Bu eğriye yük doğrusu denilir.

Bulunan bu değerler karakteristik üzerindeki koordinatlara işaretlenir. işaretlenen
noktalar karakteristik üzerinde birleştirilirse yük doğrusu çizilmiş olur. Bu durum şekil-
1.26 üzerinde gösterilmiştir. Diyot karakteristik eğrisinin yük çizgisini kestiği nokta Q
çalışma noktası olarak bilinir. Yük çizgisinin eğimi ise -1/R’dir.
şekil-1.26’da verilen devreye bağlı olarak yük doğrusu bir defa çıkarıldıktan sonra
VDD’nin herhangi bir değeri için akacak akım miktarı ve buna bağlı olarak R direnci
uçlarında oluşabilecek gerilim değeri kolaylıkla bulunabilir. Yük doğrusu ve çalışma
noktasının tayini; diyot’u özellikle hassas kullanımlarda duyarlı ve pratik çalışma sağlar.

Sıcaklık Etkisi
Diyot karakteristiği ile ilgili bir diğer faktör ise sıcaklıktır. üretici firmalar diyodun
karakteristik değerlerini genellikle 250C oda sıcaklığı için verirler. Diyot’un çalışma
ortamı ısısı, oda sıcaklığından farklı değerlerde ise diyot öngeriliminde ve sızıntı
akımında bir miktar değişime neden olur.
• Diyot öngerilimi VF; her 10C’lik ısı artışında yaklaşık 2.3mV civarında azalır.
• Diyot sızıntı akımı I0; her 100C’lik ısı artışında yaklaşık iki kat olur.
Diyot’un ısı değişimine karşı gösterdiği duyarlılık oldukça önemlidir. örneğin bu
duyarlılıktan yararlanılarak pek çok endüstriyel ısı ölçümünde ve kontrolünde sensör
olarak diyot kullanılır.

Diyot Testi
Diyot, sayısal veya analog bir multimetre yardımıyla basitçe test edilebilir. Analog bir
multimetre ile ölçme işlemi Ω konumunda yapılır. Sağlam bir diyot’un ileri yön direnci
minumum, ters yön direnci ise sonsuz bir değerdir. Test işlemi sonucunda diyot’un anotkatod
terminalleri de belirlenebilir.
şekil-1.29’da diyot’un sayısal bir multimetre yardımıyla nasıl test edileceği gösterilmiştir.
Test işlemi sayısal multimetrenin “Diyot” konumunda yapılır. Multimetrenin gösterdiği
değer diyot üzerindeki öngerilimidir. Bu gerilim; doğru polarmada silisyum diyotlarda 0.7V
civarındadır. Germanyum diyotlarda ise 0.3V civarındadır. Ters polarmada her iki diyot
tipinde multimetrenin pil gerilimi (1.2V) görülür.

BöLüM öZETi
• Doğadaki tüm maddeler atomlardan oluşur. Klasik bohr modeline göre atom 3
temel parçacıktan oluşur. Proton, nötron ve elektron.
• Atomik yapıda nötron ve protonlar merkezdeki çekirdeği oluşturur. Elektronlar ise
çekirdek etrafında sabit bir yörüngede dolaşırlar. Protonlar pozitif yüklüdür.
Nötronlar ise yüksüzdür.
• Elektronlar, çekirdekten uzakta belirli yörüngelerde bulunurlar ve negatif yüklüdürler.
Yörüngedeki elektronlar atom ağırlığı ve numarasına bağlı olarak belirli sayılardadırlar.
• Atomun yörüngeleri K-L-M-N olarak adlandırılırlar. Bir atomun son
yörüngesindeki elektron miktarı 8’den fazla olamaz.
• Atomun son yörüngesindeki elektronlar “valans elektron” olarak adlandırılırlar.
Valans elektronlar maddenin iletken, yalıtkan veya yarıiletken olarak
tanımlanmasında etkindirler.
• Yarıiletken materyaller 4 adet valans elektrona sahiptir. Elektronik endüstrisinde
yarıiletken devre elemanlarının üretiminde silisyum ve germanyum elementleri
kullanılır.
• Silisyum veya germanyum elementlerine katkı maddeleri eklenerek P ve N tipi
maddeler oluşturulur. P ve N tipi maddeler ise elektronik devre elemanlarının
üretiminde kullanılırlar.
• P ve N tipi maddelerin birleşimi diyot’u oluşturur. Birleşim işlemi bir noktada
yapılabildiği gibi yüzey boyunca da yapılabilir. Bu nedenle diyotlar genellikle
yüzey birleşimli veya nokta temaslı olarak imal edilirler. Her iki tip diyot’unda
temel özellikleri aynıdır.

• Diyot elektronik endüstrisinin en temel devre elemanlarından biridir. iki adet
terminale sahiptir. N tipi maddeden oluşan terminale Katot, P tipi maddeden
oluşan terminale Anot ismi verilir.
• Diyot iki temel çalışma biçimine sahiptir. Bunlar iletim ve kesim modunda
çalışmadır.
• Diyot’un anoduna; kataduna nazaran daha pozitif bir gerilim uygulanırsa diyot
iletim bölgesinde çalışır ve iletkendir. Diyot’un anoduna; kataduna nazaran daha
negatif bir gerilim uygulanırsa diyot kesim bölgesinde çalışır yalıtkandır.
• iletim bölgesinde çalışan bir diyot üzerinde bir miktar gerilim düşümü oluşur. Bu
gerilime “diyot öngerilimi” denir. Diyot öngerilimi silisyum bir diyot üzerinde
yaklaşık 0.7V, Germanyum bir diyot üzerinde ise yaklaşık 0.3V civarındadır.
• Diyot öngerilimi bir miktar diyot’un çalışma ortamı ısısına bağımlıdır. Diyot
öngerilimi 10C sıcaklık artmasına karşın yaklaşık 2.3mV azalır.
• Kesim bölgesinde çalışan bir diyot, pratik olarak açık devre (direnci sonsuz)
değildir. üzerinden çok küçük bir bir miktar akım akar. Bu akıma “sızıntı akımı”
denir. Bu değer nA ile μA’ler mertebesindedir.
• Sızıntı akım değeri germanyum diyotlarda silisyum diyotlardan bir miktar daha
fazladır.Sızıntı akımı diyot’un çalışma ısısından etkilenir. örneğin her 100C sıcaklık
artışında sızıntı akımı yaklaşık iki kat olur.
• Analog veya sayısal bir ohmmetre kullanılarak diyotların sağlamlık testi yapılabilir.
Test işlemi sonucunda ayrıca diyot’un anot ve katot terminalleri belirlenebilir.

 

[denzZZZ]

elektronikteki devrim yarı iletken teknolojisi hakkında müthiş bilgiler saolasın....

 

[empedans]

çok güzel paylaşım.. emeğine sağlık...

 

[wiplex]

hocam yanlız tristor triyaklarıda tanıtırsanız çok sevinirim ?

 

[sezer123]

örnek bir devrenin çözümü anlatılırsa, daha iyi olacağını düşünüyorum.