SERİ DİYOTLAR

(PRATİK MODEL)


Bu örneği pratik model kullanarak çözeceğiz. Aynı sorunun ideal model ile çözümüne Diyot Devreleri-3-Seri Diyotlar-İdeal Model bağlantısından ulaşabilirsiniz.

Devre Şeması


analiz-diyot-pratik-soru devresi
Devre Okulu Maskotu

Yukarıdaki devrede, diyotların eşik gerilimleri VF ise,

a) D1 ve D2 diyotları üzerine düşen voltajları ve

b) direnç üzerinden geçen akımı

bulunuz.

Çözüm ve Açıklamalar


Voltaj kaynağı VIN, yeterli miktarda pozitif gerilim sağladığında, hem D1 hem de D2 diyotlarını doğru polarma yapar. Devremizde tek bir diyot olsaydı, eşik gerilimi kadar bir voltaj uygulanması bu diyotu doğru polarma yapmaya yeterli olacaktı. Yalnız, burada aşılması gereken iki eşik gerilimi var. Bu nedenle, voltaj kaynağının gerilimi en az bu iki diyodun eşik gerilimlerinin toplamı kadar olmalıdır. Başka bir deyişle, eğer besleme gerilimi (VIN), 2VF’den büyük olursa, her iki diyot da doğru polarma; aksi durumda ise, iki diyot da ters polarma olacaktır. VIN değeri için soruda bir sınırlama getirilmediğinden, her iki durumu da ayrı ayrı değerlendireceğiz.

i) Durum 1: VIN>2VF


Bir diyot doğru polarmada ise, pratik modele göre VF değerinde bir voltaj kaynağına denktir. VIN>2VF için her iki diyot da doğru polarma olduğundan, aşağıdaki devreyi elde ediyoruz.

analiz-diyot-pratik-durum 1 eslenik

Yukarıdaki devrede, üç voltaj kaynağı görüyoruz. Yönlerine dikkat edersek VIN’in diğer ikisine ters bağlanmış olduğunu farkedebiliriz. Bu nedenle, üçü birlikte VIN-2VF değerinde tek bir voltaj kaynağı gibi hareket eder. Bu voltaj kaynağı dışında devrede tek bir elemanımız kalıyor; o da R direnci. Tüm gerilimi direnç alacağından, üzerinde VIN-2VF kadarlık bir gerilim oluşur. Artık direnç üzerindeki voltajı biliyoruz. Akımı ise Ohm Kanunu ile IR=(VIN-2VF)/R olarak buluruz.

i) Durum 2: VIN<2VF


Diyotlar ters polarmadayken, açık devre gibi hareket ederler.

analiz-diyot-pratik-durum 2 eslenik

Dolayısıyla, devreden akım akmaz ve IR=0 olur. Direncin üzerinden de akım geçmediğinden, üzerindeki voltaj düşümü 0 olmalıdır. Kirchhoff Voltaj Kuralı’na göre kaynaktan sağlanan voltaj değeri ile direnç ve diyotlar üzerindeki voltajların toplamı birbirine eşittir. Direnç üzerindeki voltaj sıfır olduğundan, diyotlar üzerindeki voltaj toplamının VIN olduğunu söyleyebiliriz. Yalnız bu modele göre, iki diyot arasındaki bağlantı, devrenin diğer kısmından bağımsızdır ve her bir diyot üzerine düşen voltaj değeri tanımlamak anlamsız olacaktır. Bu durum kullandığımız modelin gerçekte olanları ifade etmekteki yetersizliğini göstermektedir. Daha gerçekçi modeller kullanıldığında anlamlı sonuçlar elde etmek mümkün. Eğer diyotların birbirinin tıpatıp aynısı ise (gerçekçi olmasa da), besleme gerilimi diyotlar arasında eşit olarak paylaşılır. Diyotların özellikleri birbirini tam olarak tutmuyorsa, toplam gerilim VIN olacak şekilde diyotlar arasında bir voltaj paylaşımı olur.

VIN>2VF için

VD1=VD2=VF

IR=(VIN-2VF)/R

VIN<2VF için

VD1+VD2=VIN

IR=0

Sayısal Örnekler

Sayısal Örnek 1


Aşağıdaki devrede (her bir diyotun eşik geriliminin 0.7V olduğunu varsayıp, diyotlar için pratik model kullanarak) direnç üzerinden geçen akımı hesaplayınız.

analiz-diyot-pratik-sayisal 1 soru

Voltaj kaynağı tarafından sağlanan gerilim farkı, diyotları doğru polarma yapmaya yetmeyeceğinden (1V<4×0.7V=2.8V) direnç üzerinden geçen akım sıfır olur.

IR=0

Sayısal Örnek 2


Sayısal Soru-1’i, 5V’luk besleme gerilimi için tekrar çözünüz.

Bu defa besleme gerilimi dört diyotun eşik gerilimleri toplamından yüksek olur (5V>4×0.7V=2.8V). Tüm diyotlar doğru polarmadır ve dirençten geçen akım (5V-4×0.7V)/1kΩ=2.2mA olarak bulunur.

IR=2.2mA

Sayısal Örnek 3


Aşağıdaki devrede (her bir diyotun eşik geriliminin 0.7V olduğunu varsayıp, diyotlar için pratik model kullanarak) direnç üzerinden geçen akımı hesaplayınız.

analiz-diyot-pratik-sayisal 3 soru

VBu devrede diyotlar birbirine ters bağlandığından akım geçmesine izin vermeyeceklerdir. Voltaj kaynağı dirence doğru üst koldan akım geçmesini tetiklese de, D2 ters polarma olduğundan bunu engelleyecektir. Böylece, geçen akım 0 olarak bulunur.

IR=0


Copyright © 2016 DEVRE OKULUTüm Hakları Saklıdır.