temel yarıiletkenler laboratuarı deney föyü

KARABÜK ÜNİVERSİTESİ
TEMEL YARI İLETKENLER
LABORATUAR FÖYÜ
Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü
KBÜ
2016
1
EEM220 Temel Yarı-iletken Elemanlar Uygulama Saatleri için Kurallar
1. Bu duyuruyu dikkatlice sonuna kadar okuyunuz. Bu duyuruda yazılanlardan laboratuar dersine katılan
öğrenciler sorumludur. Dolayısıyla yazılanlardan haberim yoktu şeklinde mazeretler kabul edilmeyecektir.
2. Laboratuara devamsızlık hakkı 1 haftadır. Aksi hallerde devamsızlıktan kalınacaktır. Bu bir haftanın notu 0
(sıfır) alınacaktır. Laboratuar saatinde yapılamayan deneylerin telafisi yoktur.
3. Deneyle ilgili malzemeleri yanında bulunmayanlar deneye alınmayacak ve devamsız sayılacaktır.
4. Dersi alttan alan öğrencilerin laboratuar saatlerini takip etmeleri gerekmektedir. İlk defa alan öğrencilerimiz
ile aynı kurallara tabi oldukları kendilerine hatırlatılır.
5. Deneyler 3’er kişilik gruplar halinde yapılacaktır. İlk deney saatine kendiniz daha önceden belirlemiş olarak
geliniz. Bu gruplar dönem boyunca aynı kalacak ve aynı masada deneylerini sürdüreceklerdir.
6. Malzemeler grup halinde alınabilir. Ancak gruptaki öğrencilerden gelmeyen olduğunda “malzemeler
gelmeyen arkadaşta kaldı” şeklindeki mazeretler kabul edilmeyecektir. Bu sebeple önleminizi alınız. Her
deneyde tüm malzemelerinizi ve föy, hesap makinenizi, multimetrenizi yanınızda getiriniz. Her
öğrencinin kendine ait föyü bulunmak zorundadır.
7. Laboratuar derslerine yapılacak deney ile ilgili teorik ders saatlerinde anlatılanlara (defterden, kaynak
kitaptan veya varsa ders notundan) ve varsa föyde yazılı olan konu anlatımına çalışılarak gelinmelidir.
Föyde verilen teorik bilgilerden ve ön hazırlık sorularından bazen quiz yapılabilecektir. Deney föyü
okunarak varsa ön hazırlık çalışmaları (okumalar, teorik hesaplamalar) yapılmalı ve bir sayfa üzerinde
bunlar özetlenmelidir. İlgili deneye ait gerekli malzemeler daha önceden ayrılarak aldığınız bread-board
üzerine devreyi kurarak getirmelisiniz.
8. Deney esnasında gruptaki her üç öğrenci de deneye aktif olarak katılacak ve bağlantı, ölçme, hesaplama vb.
işlemlerde görev alacaktır.
9. Deneylere ait yorumlar mutlaka ilgili bölümlere yazılmalıdır.
10. Deney sonuçlarının raporlanması
o
Raporlar word’de hazırlanacaktır. Raporlarda kapak sayfası olmayacak ve üst bilgi olarak sol tarafta
isim soyisim, sağ tarafta numara, alt bilgi olarak sol altta deney no ve deney ismi, sağ altta sayfa
numarası olacak. Çıktılar önlü-arkalı alınacak ve şeffaf dosyaya koyulmayacaktır. Birden fazla
yaprak sayfa bulunduğunda zımba ile sol üst köşeden dik vaziyette zımba atılacak. Raporlar
buruşturulmadan teslim edilecektir.
o
Raporlar giriş - deney ayrıntıları ve sonuç kısımlarından oluşacaktır. Giriş bölümünde deneyin
konusu ve amaçları kendi cümlelerinizle ifade edilecek. Deney bölümünde kurulan devre aynı
şekilde PSpice’da oluşturulup ekran resmi ve simülasyon sonucu elde edilen sinyal şekilleri ve
grafikler rapora konulacak, devrenin kağıt üzerinde yapılan hesaplamaları ilgili hesaplama
yöntemini, adımları ve sonuçları içerecek şekilde raporlanacak. Bu kısımlar yazılırken word’deki
denklem ekleme aracı kullanılacaktır. Sonuçların yanına mutlaka birimleri yazılacak. Deney
adımlarının her birinin sonuçları yer alacak. Laboratuar ortamında board üzerine yapacağımız deney
sonuçları yer alacak. RAPORLARDA SİZDEN İSTENEN EN ÖNEMLİ KISIMLARDAN
BİRİDE; DERSTE ANLATILAN TEORİK BİLGİLERDEN YOLA ÇIKARAK DEVRE
2
ÜZERİNDE
YAPTIĞIMIZ
DEVRENİN/ELEMANIN
PARAMETRE
DAVRANIŞI
NASIL
DEĞİŞİKLİĞİ
DEĞİŞİYOR
İLE
İNCELENEN
SORULARINA
CEVAP
ARAYARAK YORUMLAR EKLEMEK OLCAKTIR. AYRICA BU DERS KAPSAMINDA
KURDUĞUMUZ DEVRENİN GENEL ÇALIŞMA PRENSİBİNİDE ÖĞRENEREK YAZINIZ.
Bu
yorumlar
tamamen
KENDİ
CÜMLELERİNİZLE
YAZILACAK
BAŞKA
BİR
ARKAŞDAŞTAN VEYA KAYNAKTAN ALINAN CÜMLELER OLAMAYACAKTIR. Rapora
farklı bir kaynaktan bir bilgi alındı ise sonuçlardan sonra referanslar bölümünde verilecektir.
Laboratuarda alınan ölçüm değerleri tablolar halinde rapora konulacak ve gerekli ise excel’de grafik
çizdirilecek ve eksenler isimlendirilerek birimleri yanlarına yazılacaktır. SON BÖLÜMDE
TEORİK SONUÇLAR, SİMÜLASYON SONUÇLARI VE BOARD ÜZERİNDE KURULAN
DEVREDEKİ SONUÇLAR ARASINDA FARKLILIKLAR VARSA KENDİ CÜMLELERİNİZLE
YORUMLANARAK AÇIKLANACAKTIR. Sonuç bölümünde deneyde yapılanlar ve incelenen
devrenin/elemanın davranışı, devrenin fonksiyonu özetlenecektir. Son olarak referanslar bölümüne
yer verilecektir.
11. Raporlar bireysel olacak ve bir sonraki deney başlangıcında teslim edilecektir. Rapor buruşturulmadan ve
yıpratılmadan getirilmelidir. Geç getirenlerden kabul edilmeyecektir. Birbirinin aynı olan raporlar
değerlendirilmeyecektir.
12. Dönem Notunun Değerlendirilmesi: Ön hazırlıklar+Deney sırasındaki performans+Raporlar=50 puan,
Dönem sonu sınavı veya ödevi=50 puan.
13. Deneyler Mekatronik Laboratuarında yapılacaktır.
14. Deney gün ve saatleri aşağıdaki gibidir.
%100 ing. 1. Öğr. Salı (Saat: 8.00)
%30 ing. 1. Öğr. A Grubu: Çarşamba (Saat: 8.50)
%30 ing. 1. Öğr. B Grubu: Perşembe (Saat: 8.50)
%30 ing. 2. Öğr. A Grubu: Perşembe (Saat: 15.30)
%30 ing. 2. Öğr. B Grubu: Perşembe (Saat: 18.50)
A grubu: tek numaralı öğrenciler
B grubu: çift numaralı öğrenciler
%100 1. öğretim için grup olmayıp, numarası 2013010219014’den büyük olan öğrencilerden tek
numaralılar deneylerin 1. Haftasında, çift olanlar deneylerin 2. Haftasında laba gelecektir. (2013010219014
numarası bundan küçük olanlar uygulama saatini başka bir Hocadan almaktalar ve onunla irtibata geçmeleri
gerekmektedir.)
%30 1. öğretim için numarası 2013010215046’den küçük olan öğrenciler deneylerin 1. Haftasında,
büyük olanlar deneylerin 2. Haftasında laba gelecektir.
%30 2. öğretim için numarası 2013010216026’den küçük olan öğrenciler deneylerin 1. Haftasında,
büyük olanlar deneylerin 2. Haftasında laba gelecektir.
3
15. Dönem planının tahmini olarak aşağıdaki gibi olması beklenmektedir.
22 - 26 Şubat : Deney-1, 1. Hafta
29 Şubat - 04 Mart : Deney-1, 2. Hafta
07 - 11 Mart : Deney-2, 1. Hafta
14 - 18 Mart : Deney-2, 2. Hafta
21 - 25 Mart : Deney-3, 1. Hafta
28 Mart - 1 Nisan : Tahmini Vize Haftası (Deney yapılmayacak)
04 - 08 Nisan : Deney-3, 2. Hafta
11 - 15 Nisan : Deney-4, 1. Hafta
18 - 22 Nisan : Deney-4, 2. Hafta)
25 Nisan - 29 Nisan : Deney-5, 1. Hafta
02 - 06 Mayıs : Deney-5, 2. Hafta
Malzeme Listesi (Malzemelerin yedeklerini bulundurunuz.)
1. İlgili deneye ait elemanlar* (alttaki ürünlerden bozulma ve kaybolma durumları için 2-3 adet alınması
iyi olacaktır.)

Deney 1: 1 kΩ, 1N4007 diyot, 5.1V – 1W zener diyot (2 adet), 5.1 kΩ

Deney 2: 1μF-25V kutuplu kond., 10μF-25V kutuplu kond., 100μF-25V kutuplu kond.,
1N4007, 100 kΩ, 1 kΩ, 5.1V – 1W zener diyot, 2 kΩ.

Deney 3: 2N2222 Plastik kılıf BJT transistör, LDR(1-10 kΩ arasında değişen), Kırmızı LED,
100 kΩ, 470 Ω (2 adet), 1 kΩ, 100 Ω

Deney 4: 2N2222 Plastik kılıf BJT transistör, 82 kΩ, 10 kΩ, 4.7 kΩ, 220 Ω, 470 Ω, 100 kΩ, 100
Ω, 1μF-25V kutuplu kond. (2 adet) , 10μF-25V kutuplu kond.,

Deney 5: BS170 MOSFET, 100 Ω
2. Multimetre (Multimetre için imkanı olanlara UNİ-T UT33D önerilir. Öğrenciliğiniz boyunca ve
sonrasında birçok uygulamanızda işinizi görecek bir cihazdır.)
3. Breadboard.
4. 20 adet kadar her iki ucundan 1.5 cm kadar soyulmuş 10-15 cm’lik hazırlanmış zil telleri.
5. 200 kΩ B tipi potansiyometre. (Potansiyometrenin üç bacağına da 15cm’lik her iki tarafı soyulmuş zil
telleri lehimlenecek).
Not_1: Yukarıdaki listede bazı elemanlar farklı deneylerde tekrar kullanılacağı için her deneyde tekrar
yazılmıştır. Bir defa almanız yeterlidir. Adet yazmayanlardan yedek hariç bir tane alınması yeterlidir.
Not_2: Yukarıdaki elemanlardan 1N4007 diyot, 5.1V – 1W zener, 2N2222 BJT transistör, BS170 MOSFET ilk
dönem Elektronik Elemanlar dersi kapsamında size aldırılmıştı. Dolayısıyla malzeme çantanızı kontrol ederek
sadece elinizde olmayan elemanları alınız.
Kaynak Kitap:
4
Electronic Devices and Circuit Theory (Yazarlar: Robert L. Boylestad, Louis Nashelsky)
(Kitabın Türkçesi): Elektronik Cihazlar Ve Devre Teorisi, Palme Yayınevi
5
PSPICE SİMÜLASYON PROGRAMININ YÜKLENMESİ VE İLK UYGULAMA
Pspice bir devre simülatörüdür. İlk zamanlarda devre diyagram bigisi el ile liste şeklinde girilmek zorundaydı.
Şimdi ise devre diyagramının girilmesini kolaylaştırmak için bir grafik arayüze sahiptir. Bu grafik arayüz
‘Capture’ olarak adlandırılır. Bu ders kapsamında Capture ile ilgileneceğiz. Ancak tarihi sebeplerle tüm paket
program hala PSpice olarak adlandırılır.
PSpice programının demo versiyonunu (sadece kurulacak devre boyutu ve kompleksliği kısıtlar bunun dışındaki
bütün özellikleri açıktır) indirmek için;
http://www.cadence.com/products/orcad/pages/downloads.aspx
linkine tıklayınız. Bu sayfada noktalı çizgilerle ayrılmış bölümler göreceksiniz.
OrCAD PCB Designer Lite DVD (Capture & PSpice only)
OrCAD 16.6 Demo Software (Capture & PSpice only)
başlıklı sekmenin altında ‘Download FREE OrCAD 16.6 Demo Software…’ yazan yere tıklayınız. Yüklemeyi
tamamlamak için yönlendirmeleri takip ediniz. E-posta adresini verdikten sonra indirmek için gerekli link eposta adresinize gelecektir. E-postanızdaki linke tıklayınız ve OrCAD 16.6 Demo Software (Capture & PSpice
only) kutucuğunu işaretleyerk ‘submit’ tıklayınız. Dosyayı masaüstünüze indiriniz. ‘Install’ a tıklayarak
yüklemeyi başlatınız ve komutları takip ederek yüklemeyi tamamlayınız. Başarıyla yükleme yapıldıktan sonra…
Başlat -> Tüm programlar -> Cadence -> OrCAD 16.6 Lite -> OrCAD Capture CIS Lite
File -> New -> Project…
Bir isim giriniz. ‘Analog or Mixed A/D” devre diyagramı için butona tıklayınız. Dizin yeri giriniz. ‘Ok’ a tıklayınız.
Boş proje (Blank Project) oluşturmak için ‘Ok’ a tıklayınız.
Place -> Part ’a tıklayınız. Sağda açılan Place Part menüsünde ‘Libraries’ isimli bir pencere var. ‘Libraries’
kelimesinin hemen altında bir ‘faint rectangle’ ve ‘kırmızı X’ var. ‘faint rectangle’ tıklayınız. ‘Libraries’ penceresi
ortaya çıktıktan sonra ilk kütüphane (abm) tıklayınız. Sonra son kütüphane (special)’e shift tuşuna basarak
tıklayınız. Daha sonra ‘open’ tıklayınız. Şimdi sağda ‘libraries’ olarak etiketlendirilen bir pencere açıklacaktır.
Paket program artık kullanıma hazırdır. Artık her kullanımda kütüphaneleri yüklemenize gerek yoktur. OrCAD
Capture CIS Lite başlatarak programı açıp deneylerinize başlayabilirsiniz.
Öğrenmek için Kaynak Dökümanlar
PSpice
Kullanım
Kılavuzu
(Türkçe) (Pamukkale
http://www.elelab.itu.edu.tr/belgeler/pspice/pspice_turkce.pdf
Üniversitesi,
Fizik
Bölümü)
Pspice eğitimi 1 (İngilizce) http://www.elelab.itu.edu.tr/belgeler/pspice/spiceogren1.pdf
Pspice eğitimi 2 (İngilizce) http://www.elelab.itu.edu.tr/belgeler/pspice/spiceogren2.pdf
İlk uygulama için “ornek_pspice_uygulamasi.pdf” dökümanını indiriniz ve ilk PSpice uygulamanızı özellikle sayfa
7’den sonraki komutları uygulayarak yapınız.
OrCAD’i yüklediğinizde “Help” menüsünden “Learning PSpice” ve “Learning OrCAD Capture” → “OrCAD
Capture Tutorial” sekmelerini sırasıyla incelemeniz önerilir.
6
NOT: Temel Yarı İletkenler dersi kapsamında PSpice bir araçtır. Amacımız PSpice öğrenmek olmamakla birlikte
bu tür simülasyon programları deneylerin teorik alt yapısını anlamak için oldukça faydalı olacaktır. Herhangi bir
devrenin (veya incelediğiniz bir elemanın bir devredeki davranışını ve) çalışmasını incelemek için büyük kolaylık
sunar. Deneylerinizi laboratuarda zamanında tamamlayamadığınızda veya fiziki yetersizliklerden dolayı deneyi
yapamadığınızda ilgili deney devrelerini simülasyon ortamında kurarak deney sonuçlarını elde edebilir ve
devrenin/elemanın davranışını ve karakteristiğini inceleyebilirsiniz. Ayrıca bu tür simülasyon programlarını
öğrenmek ileride AR-GE işinde çalışacak arkadaşlarımıza tasarımlarında yararlı olabilir.
7
1. DENEY: KIRPICI DEVRELER
Amaç: Standart silisyum diyotlu ve zener diyotlu kırpıcı devrelerin çalışma prensiplerinin deney yoluyla
incelenmesi.
Malzeme Listesi:
Gerekli cihazlar: Multimetre, osiloskop, sinyal jeneratörü, güç kaynağı
Diyot: 1x1N4007, 5.1V – 1W zener diyot (2 adet)
Direnç: 1x 1kΩ, 1x5.1kΩ
Ön Çalışma Soruları:
1. Kırpıcı devreler hangi amaca yönelik kullanılır? Kullanım alanlarına örnekler veriniz.
2. Bu devrelerde diyot elemanının icra ettiği vazife nedir?
3. En temel kırpıcı devrenin çalışma prensibini giriş ve çıkış sinyallerini de çizerek açıklayınız.
4. Şekil 1.1 ve Şekil 1.2’deki devre için kapalı çevre denklemlerini yazarak VDD’nin farklı değerleri için diyotun
iletimde ve kesimde olduğu durumlar için çıkış gerilim denklemlerini yazınız. VDD’nin aldığı her farklı değer
için diyot zamanın hangi anında iletime geçer (ton) ve hangi anında kesime girer (toff) hesaplayınız.
(Vdiyot_iletim=0.7V) , (Denklemleri yazarken diyotu iletim durumu için 0.7V değerli gerilim kaynağı ile
modelleyiniz.)
5. Deney devrelerinin giriş-çıkış işaretlerini ölçekli olarak çiziniz.
6. Ortalama değer ne demektir? Ortalama değer fonksiyonunu yazarak her deney için çıkış işaretinin
ortalama değerini hesaplayınız.
7. Etkin değer (RMS) ne demektir? Etkin değer fonksiyonunu yazarak her deney için çıkış işaretinin etkin
değerini hesaplayınız.
8. PSpice programında devrelerin simülasyonunu yapınız. Dalga şekillerini inceleyiniz.
1.1. Kırpıcı devre deneyi
Şekil 1.1 Kırpıcı deney devresi 1
1. Şekil 1.1’deki devre için diyotun iletimde ve kesimde olduğu durumlarda çıkış işaretinin neye eşit olacağını
çevre denklemlerini kullanarak yazınız. (Denklemleri yazarken diyotu iletim durumu için 0.7V değerli
gerilim kaynağı ile modelleyiniz.)
Genel Denklemler:
8
2. Deney devresini kurunuz. V1=6sin(2*π*1000*t) için sinyal jeneratöründen, V2 için güç kaynağından
yararlanınız.
3. V2=0V için diyotun iletimde ve kesimde olduğu durumlar için çıkış denklemlerini yazınız, osiloskop
bağlantılarını giriş ve çıkış işaretlerini aynı anda görecek şekilde bağlayınız. Giriş ve çıkış sinyallerini çiziniz.
Kürsörler ile sinyal üzerinde gerekli ölçümleri yaparak aşağıda belirtiniz. Çıkış sinyalinin VORT ve VRMS
değerlerini hesaplayınız ve osiloskopun measure menüsünden okuyarak kaydedip kıyaslayınız.
V/div=
T/div=
ton=
toff=
VORT=
VRMS=
Denklemler (V2=0V için):
4. V2=3V için;
V/div=
T/div=
ton=
toff=
VORT=
VRMS=
Denklemler (V2=3V için):
5. V2=8V için;
V/div=
T/div=
ton=
toff=
VORT=
VRMS=
Denklemler (V2=8V için):
9
Şekil 1.2 Kırpıcı deney devresi 2
6. Deney devresini Şekil 1.2’deki gibi değiştiriniz.
7. V2=0V için;
V/div=
T/div=
ton=
toff=
VORT=
VRMS=
Denklemler (V2=0V için):
8. V2=3V için;
V/div=
T/div=
ton=
toff=
VORT=
VRMS=
Denklemler (V2=3V için):
10
9. V2=8V için;
V/div=
T/div=
ton=
toff=
VORT=
VRMS=
Denklemler (V2=8V için):
Sonuç ve Yorumlar:
Şekil 1.1 ve 1.2 de kurduğunuz devrelerin çıkışları arasında fark var mıdır? Nedenlerini açıklayınız.
1.2. Zener Diyotlu Kırpıcı devre uygulaması
Şekil 1.3’deki devrede her iki zener diyot VZ =5.1V’luktur. Giriş gerilminin tepeden tepeye genliğini 20V’a
ayarlayınız. Çevre denklemlerini yazarak diyot kırpıcı deneyinde yaptığımız gibi analiz yapınız. Zenerlerin giriş
sinyalinin pozitif ve negatif alternanslarında hangi gerilim aralığında nasıl davrandığını bu analizden çıkartınız.
Her bir deney için buradan çıkarttığınız çıkış sinyali şekillerinin ortalama değerini hesaplayınız.
Şekil 1.3 Basit kare dalga üreteci
11
Çıkış gerilimini ölçekli olarak çiziniz.
V/div=
T/div=
ton=
toff=
VORT=
VRMS=
Denklemler:
Çıkış gerilimin ortalama değerini ve RMS
değerini hesaplayınız:
Z2 ile Z1 arasına Anotu Z1’e bağlı olacak şekilde 1N4007 diyot bağlayınız.
Çıkış gerilimini ölçekli olarak çiziniz.
V/div=
T/div=
ton=
toff=
VORT=
VRMS=
Çıkış gerilimin ortalama
değerini hesaplayınız:
Denklemler:
Rapor
Raporunuzu 3. Sayfadaki lab kurallarında anlatılan esaslara uygun olarak: ön soruların cevaplarını, simülasyon
sonuçlarını, el hesaplamalarını, deney sonuçlarını, deney sonu soru ve yorumlarını içerecek şekilde
oluşturunuz.
12
2. DENEY: DOĞRULTUCU VE KENETLEYİCİ UYGULAMASI, ZENER DİYOTLU REGÜLASYON UYGULAMALASI
Amaç: Diyotun doğrultma (AC sinyalin DC’ye çevirme) uygulamasında kullanımı, Diyot-kapasite ikilisinin
kenetleyici devrelerinde kullanımı, Zener diyotlu regülasyon devresinin deney youluyla incelenmesi.
Malzeme Listesi:
Gerekli cihazlar: Multimetre, osiloskop, sinyal jeneratörü
Diyot: 1x1N4007, 1x5.1V Zener,
Direnç: 1x 1kΩ, 1x 2kΩ, 1x 100kΩ (muhtelif direnç değerlerini yanınızda getiriniz)
Kondansatör: 1µF, 10µF, 100µF
Ön Çalışma Soruları:
1. Doğrultucu devresinin çalışma prensibini giriş ve çıkış sinyallerini de çizerek açıklayınız.
2. Sinüsoidal bir giriş sinyali için yarım dalga, tam dalga doğrultulmuş çıkış sinyalin ortalama ve RMS
değerlerini veren formüllerin çıkartılmasını gösteriniz.
3. VK değerli DC gerilim kaynağıyla beslenen seri R-C devresinde kapasite geriliminin ve akımının zamana göre
fonksiyonu nedir? Zaman sabitesi nedir? VK gerilimine dolmuş bir C kapasitesi R direncine paralel
bağlanarak boşaltılmak isteniyor? C kapasitesinin gerilim ve akım fonksiyonlarını yazınız.
4. En temel kenetleyici devrenin çalışma prensibini giriş ve çıkış sinyallerini de çizerek açıklayınız.
5. Kenetleyici devrelerinde kondansatörün icra ettiği vazife nedir? Zaman sabitesi nasıl seçilmelidir?
6. Zener diyotun I-V karakteristik eğrisini çizerek hangi bölgelerde hangi şartlar altında nasıl davrandığını
açıklayınız.
7. Normal bir diyot ile Zener diyot arasında ne gibi farklar vardır? Normal bir diyot zener gibi kullanılabilir mi?
Zener diyot normal bir diyot gibi kullanılabilir mi? Kullanılabiliyorsa hangi şartlar altında kullanılabilir?
8. Zener diyot zener gibi çalıştığında üzerinden akıtılacak maksimum akımı ne belirler?
9. Hangi tip devrelerde ne amaçla kullanılır? Kullanım alanlarına örnekler veriniz.
10. Zener diyotlu devrelerde analiz Zenerin açık veya kapalı olduğunu belirlemek için nasıl bir analiz yaparız.
11. Deney devrelerinin kağıt üzerinde analizini yaparak sorulan soruları cevaplayınız.
12. Deneyden önce satın aldığınız zener diyotun kataloğunu inceleyiniz. PZmax değerini kaydediniz.
13. Şekil 2.5’deki devre için zener diyotun gerilim regülasyonu görevini icra edebilmesi için Vi’nin alabileceği
minimum ve maksimum değerleri hesaplayınız.
14. Şekil 2.5’deki devrede Vİ=10 V olup sabittir. Bu durumda yük direncinin alabileceği minimum ve maksimum
değerleri hesaplayınız.
15. Deney devrelerinin giriş-çıkış işaretlerini ölçekli olarak çiziniz.
16. PSpice programında devrelerin simülasyonunu yapınız. Dalga şekillerini inceleyiniz.
13
2.1. Doğrultucu deneyi
Yarım Dalga Doğrultucu
Şekil 2.1’deki devreyi kurunuz. V1=6sin(2*π*1000*t) için sinyal jeneratöründen yararlanınız. Çıkış sinyalini R1
direnci üzerinden osiloskop ile gözleyiniz.
Şekil 2.1
Şekil 2.2
Çıkış gerilimini ölçekli olarak çiziniz.
V/div=
T/div=
ton=
toff=
VORT=
VRMS=
Kapasitenin dolma ve boşalma anlarındaki zaman
sabitelerini hesaplayınız.
Çıkış gerilimin ortalama değerini ve RMS
değerini hesaplayınız, osiloskopun
measure menüsünden okuyunuz:
Denklemler:
14
Şekil 2.2’de gösterildiği gibi devre çıkışına dirence paralel bir kapasite bağlayınız. 1µF, 10µF ve 100µF için çıkış
sinyallerini ölçekli olarak üst üste çiziniz.
Bu 3 kapasite değerleri için çıkış sinyaline ilişkin
ortalama değerleri, RMS değerlerini ve ripple
faktörlerini hesaplayınız.
Tam Dalga Doğrultucu
Şekil 2.3’deki devreyi kurunuz. V1=6sin(2*π*1000*t) için sinyal jeneratöründen yararlanınız. Osiloskop kanal
bağlantılarını Şekil 2.3’de gösterildiği gibi yapınız. Çıkış sinyalini, R2 yük direnci üzerindeki sinyali görebilmek
için osiloskopun Math menüsünü kullanarak Ch1-Ch2 sinyalini göstertiniz. VR2= VCh1-VCh2 olduğuna dikkat ediniz.
Şekil 2.3
Çıkış gerilimini ölçekli olarak çiziniz.
V/div=
T/div=
ton=
toff=
VORT=
VRMS=
Çıkış gerilimin ortalama değerini ve RMS değerini
hesaplayınız, osiloskopun measure menüsünden okuyunuz:
15
2.2. Kenetleyici devre deneyi
Diyotun iletimde ve kesimde olduğu durumlar için zaman sabitesini (τ) hesaplayınız. Devrenin istenilen şekilde
çalışması için bu ikisi arasında nasıl bir seçim olmalıdır. Giriş sinyalini, sinyal jeneratöründen 1 kHz’lik tepeden
tepeye 10V (+5V, -5V) simetrik kare dalga olarak ayarlayınız. Giriş sinyalinin periyodu ile 5τ’luk zaman
sabitesinin değerini kıyaslayınız. Aşağıdaki deney devresini kurunuz.
Şekil 2.4
Giriş ve Çıkış sinyalini ölçekli olarak üst üste çiziniz. Önemli noktaların değerlerini kürsörler yardımıyla ölçerek
çizimde gösteriniz. Çıkış sinyalinin ortalama değerini hesaplayınız.
V/div=
T/div=
ton=
toff=
Denklemler:
Devrenin nasıl çalıştığını izah ediniz.
16
2.3. Zener Diyotlu gerilim regülatörü
Şekil 2.5’deki devrede VZ =5.1V’luk zener kullanılmıştır. R2 yük direnci sabittir. V1 giriş kaynağının değerini ön
çalışmanın 8. sorusunda hesapladığınız Vİ_Min’değerinin -5V altından başlayarak 1V arayla +5V üstüne kadar
değiştiriniz. Ölçtüğünüz değerleri aşağıdaki tabloya kaydediniz. Hesapladığınız değer ile ölçümler arasında
uyuşma olup olmadığını inceleyerek bir cümle ile yorumlayınız. Hesapladığınız VMax değerini devre üzerinde
uygulamayınız.
Şekil 2.5
V1
VR1
VL
IR1
IL
IZ
Yorum1:
Yorum2: Şekildeki devre …………
ile ………… arasında değişen giriş
gerilimlerini ................................
…………………………………………………
…………………………………………………
…………………………………………………
…………………………………………………

Şekil 2.5’deki devrede Vİ=10 V olup sabittir. Bu durumda yük direncinin (R2) alabileceği minimum ve
maksimum değerleri hesaplayınız. Hesapladığınız minimum değerdeki direnci yük direnci olarak bağlayınız.
R2
VR
VL
IR
IL
IZ
Yorum1:
Yorum2: Şekildeki devre ……………
ile ………… arasında değişen yük
dirençleri için...............................
…………………………………………………
…………………………………………………
17
Tablo 1’deki değerleri kullanarak V1 gerilimine karşılık VL’yi çizdiriniz.
Tablo 2’deki değerleri kullanarak R2 direncine karşılık VL’yi çizdiriniz.
18
3. DENEY: TRANSİSTÖRÜN IŞIK ANAHTARI OLARAK KULLANILMASI
Amaç: Transistörün anahtar olarak kullanılmasını örnek bir uygulama ile gerçekleştirmek.
Kullanılacak Malzemeler:
2N2222 Plastik kılıf BJT transistör, LDR(1-10 kΩ arasında değişen), Kırmızı LED, 100 kΩ, 470 Ω (2 adet), 1
kΩ, 100 Ω.
Ön Çalışma Soruları
1. LDR nedir? Hangi amaçlarla kullanılmaktadır?
2. Transistör hangi çalışma bölgelerinde anahtar olarak kullanılmaktadır. Transistörü bu bölgelerde
çalıştırmak için nasıl polarmalandırmak gerekir.
3. Şekil 3.1’deki devre a ve b için LDR’nin aydınlık ve karanlık ortamlarındaki direnç değerlerini ölçünüz. Daha
sonra bu değerleri kullanarak her iki devre içinde aydınlık ve karanlık ortam durumlarına göre tablodaki IB,
VBE, IC, VCE, ve VBC değerlerini kağıt üzerinde el ile hesaplayınız. Bulduğunuz değerlere göre transistör hangi
bölgede çalışır. (Kırmızı led için VF =1.8 V, 2N2222 için IF=20 mA, VCE_SAT=0.2 V). Bulduğunuz değerleri
tabloya kaydediniz.
Devre-a
IB
VBE
IC
VCE
Devre-b
IB
VBE
VBC
Ortam karanlık
LED ışık ……………..
Ortam aydınlık
LED ışık ……………..
LED ışık verirken transistör …………………. Bölgesinde
çalışır.
LED ışık vermezken transistör …………………Bölgesinde
çalışır.
IC
VCE
VBC
Ortam karanlık
LED ışık ……………..
Ortam aydınlık
LED ışık ……………..
LED ışık verirken transistör …………………. Bölgesinde
çalışır.
LED ışık vermezken transistör …………………Bölgesinde
çalışır.
4. Kırmızı led için VF =1.8 V, IF=20 mA; 2N2222 için VCE_SAT=0.2 V değerlerini kullanarak LED ışık verirken R1
direncinin değerinin nasıl seçileceğini hesap yoluyla gösteriniz.
Not: Tüm hesaplamalarınızı ön çalışma raporu üzerinde gösteriniz.
DENEYİN YAPILIŞI
1. Adım: Multimetre kullanarak LDR’nin direnç değerini aydınlık ve karanlık durumlarında ölçerek aşağıdaki
tabloya doldurunuz.
Aydınlık
LDR’nin Direnç Değeri
19
Karanlık
2.Adım: Aşağıdaki devreleri kurunuz.
R_1
R1
470
470
R_2
R2
LDR
62k
D1
Kirmizi Led
D1
KIRMIZI LED
V_1
V1
12Vdc
12Vdc
R_4
Q1
R4
100
100
2N2222
Q2
2N2222
R_3
1k
R3
LDR
0
0
Devre b
Devre a
Şekil 3.1
3.Adım: Ölçtüğünüz direnç değerlerine göre Şekil 3.1’deki devre a ve b için LDR’nin aydınlık ve karanlık
ortamlarında bulunma durumlarına göre tablodaki değerleri kağıt üzerinde el ile hesaplayınız. Bulduğunuz
değerlere göre transistör hangi bölgede çalışır.
IB
Devre-a
VBE
IC
VCE
VBC
Ortam karanlık
LED ışık ……………..
Ortam aydınlık
LED ışık ……………..
LED ışık verirken transistör …………………. Bölgesinde
çalışır.
LED ışık vermezken transistör …………………Bölgesinde
çalışır.
IB
Devre-b
VBE
IC
VCE
VBC
Ortam karanlık
LED ışık ……………..
Ortam aydınlık
LED ışık ……………..
LED ışık verirken transistör …………………. Bölgesinde
çalışır.
LED ışık vermezken transistör …………………Bölgesinde
çalışır.
Deney Sonu Soruları
1. Deneyde yaptığınız devrelerin nasıl çalıştığını kısaca özetleyiniz.
2. Bir alarm sistemi tasarlamanız istense nasıl bir sistem tasarlardınız? Devresini çizmeye çalışınız.
3. Karanlık çöktüğünde evin lambalarını yakan bir sistem tasarlayınız.
20