Elektronik 1 Lab 1 (Diyot – Zener Dİyot)

Bu deneyde Zener Diyot nedir ne değildir öğrendik. Sanki diyotu çok iyi biliyormuşum gibi bir de zanerini gösterdiler. Zener Diyotu şöyle tarif ederler;

Zener diyot, doğru yönde bağlandıgı zaman normal bir diyot gibi çalışır; ters yönde akımlandığı zaman ise belirli bir gerilimden sonra iletime geçer.

Tarifden de anlaşılacağı üzere evvela diyotun ne olduğunu bilmemiz gerekiyor ki zener diyotu öğrenebilelim. Diyot, bir anot ve bir katot ucu bulunan elemandır. Akımın anottan katota geçmesine izin verir. Katottan anot tarafına geçmesine izin vermez. (Akım, kaynağın + yönünden çıkıp, döner dolaşır ve kaynağın – yönüne gidecek şekilde akar.) Diyotun katot ucu çizimlerde ve diyotların üzerinde bir çizgi olarak belli edilmiştir. Diyotlar sayesinde bazı devrelerin yanmasını falan engelleyebiliriz, önüne diyot ekleyerek.

Şimdi gelelim Zener diyot ne oluyor sorusuna. Zener diyot anottan katota akımı geçirir (aynı normal diyottaki gibi). buraya kadar normal. Katottan anota ne yapması lazım? geçirmemesi lazım değil mi? sonuçta bir diyotun ne olduğunu öğrendik ve diyotlar katottan akım geçirmez. işte püf nokta; Zener diyot, belli bir Gerilimden sonra dayanamaz ve Akım geçirmeye başlar. Her zener diyotun belli bir dayanabilme kapasitesi vardır. Buna eşik değeri diyorum ben. Gerilim bu eşik değerini geçtiğinde akım, diyotmuş geçirmezmiş falan dinlemez ve akmaya başlar. İşte buna bizim saygıdeğer hocamız M. Ali EBEOĞLU (Devre Teorisi dersi) “Gerilim Denetimli Akım Kontrolü” diyor. Biz bu yüzden zener diyotların normal akım geçirme özelliğinden ziyade katottan şartlı olarak akım geçirmesini kullanıyoruz. Yani akım geçirmek zaten kolay; herhangi bir kablo bunu yapabilir. Akımı durdurmak da basit bir diyot ile mümkün. E o zaman bir neden zener diyotu kullanıyoruz? Akım geçimini istediğimiz bir şarta bağlamak için. Diyoruz ki akıma -”akım kardeş, eğer X volt gerilim oluşturursan geçersin. Oluşturamazsan kusura bakma geçirmem seni burdan”. Olay özetle budur. Bunu zener diyotun tersini kullanarak (katottan anota akım geçiş yönünü kullanarak) yapabiliyoruz. O yüzden zener diyotlar devreye genellikle ters olarak bağlanırlar.

Zenerin yapısı da aynı diyot gibi fakat çizim yapılırken diyottan farklı olduğunu belirmek için katot ucundaki çizgi dalga şekline benzetilerek çizilir. Şimdi gelelim Proteus ile yaptığımız deneylere…

Deney 1-1

Bu devrede DC kaynak normal bir diyot üzerinde deneniyor. Negatif yönde akım verdiğinizde akım geçmiyor. (az bişi geçiyor ama onu da görmezden geliyoruz. ideal bir diyot yoktur.) Pozitif yönde ise akımı olduğu gibi geçiriyor. Sıkıntı yok yani:D

Deney 1-2

Bu devrede ise aynı değerleri AC kaynak sayesinde de alabiliyoruz. Buradaki grafikler zamana bağlı grafikler olduğu için diyotun etkisini daha net görebiliyoruz. Az önce de dediğim gibi ideal bir diyot yoktur. Dolayısı ile akım (-) yönden gelirken ilk birkaç an, diyot akımı durduramayıp azıcık sızdırıyor. Bu, soldaki akım grafiğinde net bir şekilde görülüyor. Sağdaki gerilim grafiğinin sıfırın üzerine çıkmasına sebep de bu azıcık akımdır.

Deney 1-3

Aha da zener diyot. Deney 1-1′deki devrenin aynısı. Tek fark zener diyotun ters bağlanması ki bunu az önce açıkladım sebebini. Gerilim -5 volt iken yani şekildeki toprak işaretinin oradan akım akmaya başladığında sıfır volt olana kadarki tüm değerlerde akım sıkıntısız olarak geçmekte. Sıfır volttan +4.7 Volta kadar akım geçimine izin vermiyor zener diyor. Soldaki akım-gerilim grafiğinde bu anlattıklarım net olarak gözüküyor. Zener diyot -5 ve 0 arası normal diyotun yaptığı gibi akımı geçiriyor. 0 ve 4.7 volt arasında da normal diyotun davrandığı gibi davranıyor (akımı geçirmiyor.) Ama zener diyotların bir eşi değeri vardır. Demek ki bu zenerin eşik değeri de 4.7 Voltmuş. 4.7 volttan sonra akım geçirmeye başlıyor. Tabi biz bu deneyi 5 volta kadar denediğimiz için 4.7 volttan sonraki akım artışının devamını bu grafikten göremiyoruz.

Deney 1-4

Bu deneyde de Zener diyotu bir AC kaynak ile denedik. Bu grafikleri de yarumlayabildiğimizde zener diyotu tam olarak idrak edebilmiş olacağız inşallah. DC kaynak grafiğinde gerçekleşen olaylar burada aynen gerçekleşiyor. Tek fark ise bu olayın hızlı bir şekilde +5volt ve -5volt arasında gidip gelmesidir. Bu hızlı değişim grafiklerimize yansayışını kavramaya çalışalım. Öncelikle soldaki Akım-zaman grafiğine bakalım. Gerilim kaynağı t(0) anında 0 volttan 5 volda doğru yükselmeye başlar. Ama akım geçmez geçmez geçmez taa ki 4.7 volt olana kadar. 4.7 volttan sonra akım geçmeye başlar. Gerilim kaynağı 5 volt olduğu zaman, Akım değerinin de aldığı en büyük değeri görürüz (soldaki grafikte). Sonra kaynak düşüşe geçer. +5 volttan 0volta inerken 4.7ye kadar akım geçirmeye devam eder. 4.7 ten de düşük değerlere geldiğinde zener diyot akım geçimini otomatikmen durdurur. (eşik değerinin altında bir gerilim olduğu için).0 voltta gelip -5 volta inene kadar zener diyot tüm akımı olduğu gibi geçirir. -5′ten de 0 volta kadar da tüm akımı geçirir. sonra bu olaylar diğer periyotlarda da tamamlanır. Burada dikkat etmemiz gereken pozitif yönde iken akımın sadece (4.7volt -  +5volt) ve (+5volt – 4.7 volt) arasında iken geçmesi. Bu bilgi ile sağdaki grafiğe baktığımızda Gerilim kaynağı 0 volt iken zener diyotun uçları arasındaki gerilimler farkı sıfırdır. +4.7 volt olduğunda zener diyotumuzun bir ucunda 4.3 lük bir gerilim, diğer ucunda ise 0 voltluk bir gerilim vardır. Dolayısı ile zener diyotumuzun uçları arasındaki gerilim 4.7 volttur. 4.7 – 5 voltajları arasında ise üzerinden akım geçirmeye başladığında gerilimini de sabitlemiş olmaktadır.

Deneyin Proteus çizimi  ve pdf şeklinde çıktısı ekte mevcuttur.