1_yarı iletkenler
TRANSCRIPT
-
8/14/2019 1_yar iletkenler
1/36
G ELEKTRON TEMEL KONTROLL GELEMANLARI
YRD.DO. MUHAMMED GARP
-
8/14/2019 1_yar iletkenler
2/36
TRSTR (SCR )
Yap ve Sembol leti m Karakteristii
-
8/14/2019 1_yar iletkenler
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.
-
8/14/2019 1_yar iletkenler
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.
-
8/14/2019 1_yar iletkenler
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.
-
8/14/2019 1_yar iletkenler
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
-
8/14/2019 1_yar iletkenler
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
-
8/14/2019 1_yar iletkenler
8/36
-
8/14/2019 1_yar iletkenler
9/36
-
8/14/2019 1_yar iletkenler
10/36
TRSTRN SDRLMES
-
8/14/2019 1_yar iletkenler
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.
-
8/14/2019 1_yar iletkenler
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.
-
8/14/2019 1_yar iletkenler
13/36
TRSTRL RNEK DEVRELER
Bir AC Uygulama
-
8/14/2019 1_yar iletkenler
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.
-
8/14/2019 1_yar iletkenler
15/36
-
8/14/2019 1_yar iletkenler
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.
-
8/14/2019 1_yar iletkenler
17/36
BPOLAR TRANSSTR ( BJT )
npn tr Sembol
pnp tr Sembol
C : Kollektr, E : Emiter, B : Taban
-
8/14/2019 1_yar iletkenler
18/36
Temel bir Transistr Devresiletim karakteristii
-
8/14/2019 1_yar iletkenler
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.
-
8/14/2019 1_yar iletkenler
20/36
-
8/14/2019 1_yar iletkenler
21/36
GENEL TANIMLAR
iC = F . i B
iE = i C + i B = (1 + F ) b
F : DC Akm Kazanc
-
8/14/2019 1_yar iletkenler
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
-
8/14/2019 1_yar iletkenler
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.
-
8/14/2019 1_yar iletkenler
24/36
TRANSSTRN UYGULAMA ALANLARI
Transistrler, normal olarak, orta g vefrekanslarda, zorlamal komtasyonlu olan inverter ve DC kyc devrelerinde
kullanlmaktadr. Ancak, uygulamaalanlar gittike azalmaktadr.
-
8/14/2019 1_yar iletkenler
25/36
ZOLE KAPILI ALAN ETKLTRANSSTR (IGFET, MOSFET)
Yap, Sembol ve letim Karakteristii
Sembol letim Karakteristii
-
8/14/2019 1_yar iletkenler
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.
-
8/14/2019 1_yar iletkenler
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
-
8/14/2019 1_yar iletkenler
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 .
-
8/14/2019 1_yar iletkenler
29/36
-
8/14/2019 1_yar iletkenler
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
-
8/14/2019 1_yar iletkenler
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.
-
8/14/2019 1_yar iletkenler
32/36
TRYAK (K YNL TRSTR TRYOT )
-
8/14/2019 1_yar iletkenler
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.
-
8/14/2019 1_yar iletkenler
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.
-
8/14/2019 1_yar iletkenler
35/36
G ELEMANLARININ KARILATIRILMASI
-
8/14/2019 1_yar iletkenler
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.