1_yarı iletkenler

8/14/2019 1_yar iletkenler

1/36

G ELEKTRON TEMEL KONTROLL GELEMANLARI

YRD.DO. MUHAMMED GARP


2/36

TRSTR (SCR )

Yap ve Sembol leti m Karakteristii


3/36

KARAKTERSTK DEERLER

I GT : Tetikleme Akm.U GT : Tetikleme GerilimiI GTM : Max. Kap Akm U GTM : Max. Kap GerilimiU B0 : Sfr Devrilme GerilimiI

H : Tutma Akm (mA)

I L : Kilitleme Akm (mA) I L > I H U d : Delinme Gerilimi

krt : Kritik Gerilim Ykseltme Hz (V/ s)

krt : Kritik Akm Ykseltme Hz (A/ s)t q : Snme Sresi ( s)Q s : Taban Tabakalarnda Biriken Elektrik Yk ( As)U DRM : Max. Periyodik (+)

Dayanma Gerilimi

U DRM < U B0 U RRM : Max. Periyodik (-)Dayanma Gerilimi U RRM < U d I TAVM : Srekli almadaTristrn Max . Ortalama Akm

I TEFM : Srekli almadaTristrn Max . Efektif Akm I Tmax t:= 10 ms : 10 ms iinTristrn Max . Akm : Tristrn Max . Snr Yk ( A 2s)

vj : Jonksiyon Scakl vjmax : Max. Jonksiyon Scakl NOT : I GT = f (U TM , Vj), I GT : Hertrl artlar altnda tristr tetikleyebilen deerdir.


4/36

TRSTRN LETM VE KESMDE KTLENME

ZELLKapsna ksa sreli ve yeterli bir akm sinyali uygulanan tristr tetiklenir veiletime girer.

Ksa sreli bir sinyal ile iletime girdii iin tristre Tetiklemeli Eleman dadenmektedir.

letimdeki bir tristrn iinden geen akm kilitleme akmna eritiinde, tristr iletimde olarak kilitlenir ve artk kap akm kesilse de iletimde kalr.

letimde olan bir tristrn iinden geen akm herhangi bir ekilde tutmaakmnn altna derse, tristr otomatik olarak kesime girer.

Bu anadan itibaren en az snme sresi kadar tristr negatif bir gerilimle tutulurveya tekrar bir pozitif gerilim ( 0,6 V) uygulanmaz ise, tristr kesimde olarakkilitlenir ve artk pozitif gerilim uygulansa da kesimde kalr.


5/36

Bu nedenle, tristre Kilitlemeli Eleman da denilmektedir.

Tristrde iletime girme ilemi kontroll olup, kesime girme ilemi kontrolszdr. Bu

nedenle tristre Yar Kontroll Eleman da denilmektedir.

Bu anadan itibaren en az snme sresi kadar tristr negatif bir gerilimle tutulurveya tekrar bir pozitif gerilim ( 0,6 V) uygulanmaz ise, tristr kesimde olarakkilitlenir ve artk pozitif gerilim uygulansa da kesimde kalr.

Bu nedenle, tristre Kilitlemeli Eleman da denilmektedir.

Tristrde iletime girme ilemi kontroll olup, kesime girme ilemi kontrolszdr. Bu

nedenle tristre Yar Kontroll Eleman da denilmektedir.


6/36

TRSTRN KENDLNDEN LETME GEMESEBEPLER

Bir tristrn ularndaki gerilimin deeri bu tristrn sfr devrilme gerilimi deerine eriirse, yani u T U B0ise, bu tristr kendiliinden iletime geer.

Bir tristrn ularndaki gerilimin ykselme hz deeribu tristrn kritik gerilim ykselme hz deerineeriirse, yani krt ise, bu tristr kendiliinden iletime geer.

Yeni iletimden kan bir tristrn negatif gerilimletutulma sresi bu tristrn snme sresinden kkse, yani ise, bu tristr kendiliindeniletime geer.

dt

du Tdt

du

q N t t


7/36

TRSTRN TAHRP OLMA NEDENLER

u T > U d ise, devrilme ve ar g kayb ile mak . scaklksnr alr ve tristr bozulur.

I TAV > I TAVM ve I TEF > I TEFM ise, ar g kayb ile mak . scaklk snralr ve tristr bozulur.

. > ise, ar g kayb nedeniyle mak . scaklk snr alr vetristr tahrip olur.

> krt ise, iletime girmede ilk oluan dar iletken kanalda mak.scaklk snr alr ve tristr bozulur.Buna sicim olay ad verilir.

vj > vjmax ise, ar g kayplarnn sonucu olarak, yar iletken yapbozulur.

Bu durumlarda tristr genellikle iletken hale gelir veya ksa devre olur.

dt iT 2

dt

diT

dt

di


8/36


9/36


10/36

TRSTRN SDRLMES


11/36

TRSTRN UYGULAMA ALANLARI

Tristr , kontroll bir diyottur.

Kapsna srekli ve yeterli bir sinyal verilen tristr ,diyoda edeerdir ve diyot gibi davranr.

Diyodun da kontrolsz bir tristr olduusylenebilir. letimden kma olay ikisinde deayndr.

Tristr ve diyotlar, normal akm ve ksa sreli aniakm deerleri en yksek olan elemanlardr.

Tristrlerin de normal ve hzl trleri mevcuttur.


12/36

Snme Sresi, normal tristrlerde birka 100 scivarnda, hzl tristrlerde ise 100 snin altndadr.

Normal Tristrler , AC ebekeye bal dorultucular ile

AC kyclarda yaygn olarak kullanlmaktadr. Hzl Tristrler ise, tam kontroll g elemanlarnngleri yetmediinde, inverter ve DC kyclardakullanlmaktadr. Elektrikli tama sistemlerindekullanlan DC kyclar ile endksiyonla stma sistemlerinde kullanlan inverterler buna rnekgsterilebilir.


13/36

TRSTRL RNEK DEVRELER

Bir AC Uygulama


14/36

Bu devrede, tristr , annda ksa sreli bir sinyalle tetiklenir veiletimde olarak kilitlenir.

Tristr ierisinden akm getii srece iletimde kalr. annda akmn 0 olmasyla, tristr kendiliinden doal olarak sner yanikesime girer.

Yeni bir pozitif yarm dalgada yeni bir annda tekrartetikleninceye kadar tristr kesimde kalr. Sonu olarak, tristr ,pozitif yarm dalgalarda ve - aralklarnda iletimde kalr ve

sinsoidal bir akm geirir.

alar deitirilerek ykn gc ayarlanabilir yani gkontrol yaplabilir. Bu devre, yarm dalga kontroll bir dorultucuolup, doal komtasyonlu bir devredir.


15/36


16/36

Bu devrede ise, yine ksa sreli bir sinyal ileiletime giren tristr, ierisinden geen akm hikesilmeyeceine gre, doal olarak hi iletimden

kmaz ve srekli akm geirir. Ancak, ilave devre ve dzenlerle istenildii zamanzorla sndrlebilir.Tristrn iletimde kalma oran deitirilerek gkontrol yaplabilir.

Bu devre ise, bir DC kyc olup,zorlamalkomtasyonlu bir devredir.


17/36

BPOLAR TRANSSTR ( BJT )

npn tr Sembol

pnp tr Sembol

C : Kollektr, E : Emiter, B : Taban


18/36

Temel bir Transistr Devresiletim karakteristii


19/36

TEMEL ZELLKLER

Yk genellikle C ucuna balanr. Taban akm daima E Barasnda geer ve akmn yn pden nye dorudur. Ana akmile taban akm daima ayn yndedir.

B ile C arasnda bir akm geerek, transistr ters ve istenmeyenkt bir iletime girebilir. Bu durum nlenmelidir.

Transistrn devrilmeye girmesi eleman tahrip eder.

G devrelerinde transistr ya tam iletimde (kaln izgi

zerinde) ya da tam kesimde altrlmaldr. Buna Anahtarlama Eleman olarak alma denilir. Transistrler doal olarak byle alr.


20/36


21/36

GENEL TANIMLAR

iC = F . i B

iE = i C + i B = (1 + F ) b

F : DC Akm Kazanc


22/36

LETME VE KESME GRME

t r : YkselmeSresi t s : YaylmaSresi t f : DmeSresi

t ON t r t OFF t s + t f t SW = t ON + t OFF

t r + t s + t f


23/36

Anahtarlama esnasndaki ani g kayb ok yksektir. Bir yariletkenin toplam g kayb, anahtarlama ve iletim gkayplarnn toplamna eittir. Dk frekanslarda iletim gkayb, yksek frekanslarda ise anahtarlama g kayb dahaetkilidir.

Yksek frekanslarda (yaklak olarak 1 kHznin zerinde),iletimden kma ileminde genellikle negatif sinyal uygulanr.Bu durumda, yaylma sresi byk lde azalr.

Transistrler , orta g ve orta frekanslarda en yaygn olarakkullanlan en ucuz yar iletken g elemanlardr.


24/36

TRANSSTRN UYGULAMA ALANLARI

Transistrler, normal olarak, orta g vefrekanslarda, zorlamal komtasyonlu olan inverter ve DC kyc devrelerinde

kullanlmaktadr. Ancak, uygulamaalanlar gittike azalmaktadr.


25/36

ZOLE KAPILI ALAN ETKLTRANSSTR (IGFET, MOSFET)

Yap, Sembol ve letim Karakteristii

Sembol letim Karakteristii


26/36

TEMEL ZELLKLER Kap (giri,kontrol) gerilimi ile kanal (k, yk) akm

kontrol edilir.

Giri olduu srece k vardr.

Giri gerilim, k akmdr.

En hzl yar iletken elemandr. letime giri 50 -60 nsve iletimden k 150-200 ns civarndadr. Anahtarlama kayb en dk olan elemandr .

letim gerilim dm veya iletim g kayb enyksek olan elemandr.


27/36

Kap gerilimi VGS arttka, Mosfet gerilimi V DS der ve yk akm iD

artar.Dezavantaj, scaklkla artan yksek deerli bir i dirence sahipolmasdr.

Dk g ve yksek frekanslarda kullanlr.

Giri akm nanoamperler mertebesindedir. Ancak, gerilim sinyaliilk verildiinde yksek deerli bir arj akm eker. Bu akmnkarlanmasna dikkat edilmelidir. Aksi halde hz der.

Kap dayanma gerilimi 20 Vtur. Gerekte, uygulanan gerilim 18 Vu gememelidir. Uygulamalarda, genellikle srme gerilimiolarak 15 V kullanlmaktadr


28/36

MOSFETLERN UYGULAMA ALANLARI

MOSFETler, normal olarak, dk g ve yksek frekanslarda,zorlamal komtasyonlu olan inverter ve DC kyc devrelerindekullanlmaktadr.

Bu elemanlarda fiyat gerilime ok baldr. Dk gerilimliMOSFETlerin fiyatlar olduka dk olduundan, dk gerilimliuygulamalarda MOSFETler yaygn olarak kullanlmaktadr.

Buna rnek olarak, dk gerilimli akmlatr -inverter grubunasahip olan kesintisiz g kaynaklar ile dk gerilimli DC kycdevresine sahip olan anahtarlamal g kaynaklar gsterilebilir .


29/36


30/36

ZOLE KAPILI BPOLARTRANSSTR (IGBT)

Sembol u- i karakteristii

U CET : k Eik Gerilimi U GET : Kap Eik Gerilimi Genellikle, U CET > 2 V ve

U GET : 4 Vcivarndadr


31/36

MOSFETin MOS kontrol ve BJTnin ana akmkarakteristiini birlikte tayan karma birelemandr.

Tek dezavantaj k eik geriliminin oluudur. Ancak i direnci ok kk olduundan, yksekakmlarda yine avantajl duruma geer.

Gnmzde IGBT ortann biraz zerindeki g ve

frekanslarda, en yaygn olarak kullanlanelemanlardr.


32/36

TRYAK (K YNL TRSTR TRYOT )


33/36

Triyak ters- paralel bal iki tristre edeerdir. kiynl tristr de denir. Tetikleme ve montaj kolayl salar.

Sadece AC uygulamalarda kullanlmak zere

retilmektedir. AC kyclarda gcn yettii yere kadar birtriyak kullanlr. Aksi halde tristrlere geilir.

Yaklak 100 -150 Alere kadar triyaklar retilmektedir.

Triyak I- ve III- belgelerinde dk akmlarla kolay

tetiklenir. III+ belgesinde tetikleme ok zor veyaimkanszdr. Uygulamalarda, I+ ve III - blgelerinde almakolaydr.


34/36

KAPI SNML TRSTR (GTO )

Ksa sreli i G1 ile tetiklenir ve i G2 ilesndrlr. i G1 ok kk deerlerdedir(normal trsitrlerdeki gibi). i G2 ok byk deerlerdedir ( anaakm kadar). Hzl zel bir tristrdr . Dk frekans ve yksek glerde

kullanlr. Sndrme sinyalinin byklndendolay tetikleme devreleri karmakve pahaldr.


35/36

G ELEMANLARININ KARILATIRILMASI


36/36

GTO tam kontroll ve hzl bir zel tristrdr .

Tristrleri AC ebeke yardmyla doal olarak snen ACkyc ve dogrultucular doal komtasyonludur .

Tristrlerin zorla sndrlmesini gerektiren DC kyc veinverterler ise zorlamal komtasyonlu devre trleridir.

Zorlamal komtasyonlu devrelerde, yksek g ve dkfrekanslarda SCR, orta g ve orta frekanslarda BJT,ortann biraz zerindeki g ve frekanslarda IGBT, dkg ve frekanslarda MOSFET elemannn kullanldsylenebilir.

1_yarı iletkenler

Documents