ÇOKESEN ELEKTRONİK SAN.TİC.LTD. GÜÇ ELEKTRONİĞİ EĞİTİM SETİ DENEY KİTABI KONU: PNPN DİYOT Giriş: Shockley diyot yada 4 tabaka diyot olarak da bilinen PNPN DİYOT, tek yönlü çalışan yarıiletken anahtar elemanıdır. Sembolü ve görünüşü şekil 6.1’ de ve karakteristik eğrisi şekil 6.2’ de görülmektedir. Anot Katot Şekil 6.1: PNPN DİYOT’ un sembolü ve görünüşü IF IH VR VR IS VS VF IR Şekil 6.2: PNPN DİYOT’ un karakteristik eğrisi PNPN DİYOT’ un iletken olabilmesi için anot-katot uçları doğru polarmalandırılmalıdır. Doğru polarma gerilimi elemanı iletken yapan anahtarlama gerilimi (Switching voltage, V S ) seviyesini aştığında eleman iletime geçerek akım geçirmeye başlar. İletime geçen PNPN diyot uçlarındaki gerilim birkaç volt seviyesine düşer. İletime geçen PNPN DİYOT’ un tekrar yalıtkan olabilmesi için, içinden geçen akımın tutma akımı (Holding current, IH ) seviyesinin altına düşmesi gerekir. ÇOKESEN ELEKTRONİK SAN.TİC.LTD. GÜÇ ELEKTRONİĞİ EĞİTİM SETİ DENEY KİTABI KONU: PNPN DİYOT EL EK TRİ KS EL KA RAK TERİS TİK LER (T A = 25° C) K a r a kt e r i s t i k F o r w a r d S w i t ch i n g V o l t a g e F o r w a r d S w i t ch i n g C u r r e n t Sem bo l Min 1 N 51 58 , 1 N 57 82 , 1 N5 78 8 1 N 51 59 , 1 N5 78 3, 1 N 57 89 1 N5 16 0, 1 N 57 84 , 1 N5 790 1 N 57 79 , 1 N5 78 5, 1 N 57 91 1 N5 78 0, 10 9.0 11 12 11 12 13 Is th ru 1N57 81 — 1 N 5 78 2 t hr u 1 N5 79 3 F o r w a r d O f f- S t a t e C u r r e n t (V F = 0 . 7 5 x V s ) I FM Reverse C urrent (VR = VRm) H o ld in g Cur re n t I RM 1 N 51 58 t h r u 1 N 51 60 , 1 N5 7 79 IH 10 0.1 F or wa rd On Vo lt a ge (I F = 1 5 0 m A d c) VF Deney şeması: +12V R1 470 PNPN 47k — 1N5158 +88.8 mA +88.8 Volts R2 100 Birim Volts 14 15 5.0 50 10 100 1.0 5.0 µA 2.0 10 µA µA 20 4.0 50 mA 2.0 1.0 Şekil 6.3: 1N5158’ e ait karakteristik değerler P1 13 1.0 th ru 1N57 81 1 N57 82 thr u 1 N57 87 1N5788 t hru 1N 5793 Max 8.0 10 VS 1 N 51 58 t h r u 1 N 51 60 , 1 N5 7 79 Typ 1.5 Volts ÇOKESEN ELEKTRONİK SAN.TİC.LTD. GÜÇ ELEKTRONİĞİ EĞİTİM SETİ DENEY KİTABI KONU: PNPN DİYOT DENEY MODÜLÜ DENEY BAĞLANTI PLANI GÜÇ ELEKTRONİĞİ EĞİTİM SETİ DENEY KİTABI ÇOKESEN ELEKTRONİK SAN.TİC.LTD. KONU: PNPN DİYOT İŞLEM BASAMAKLARI ES05-09-03 modülünü ana üniteye bağlayın. Deney bağlantı planını ES05-09-03 modülü üzerinde gerçekleştirin. 5.2-5.3 pinlerini kısa devre edin. mA sembolü görülen pinler arasına dc ampermetre ve V sembolü görülen pinler arasına dc voltmetre bağlayın. 5) Devrenin +12V pinini modül üzerindeki +12V pinine bağlayın. GND devreye doğrudan geldiği için herhangi bir bağlantıya gerek yoktur. 6) Tüm bağlantıları yaptıktan ve kontrol ettikten sonra ana ünite üzerindeki güç anahtarını ON konumuna alın. 7) P 1 trimpotu yardımıyla PNPN diyot anot gerilimini (V A ) birer volt aralıklarla artırıp, bu gerilimlere karşılık gelen anot akımını (I A ) ölçün. Ölçüm sonuçlarını kaydedin. 8) Anot gerilimi, PNPN diyotun tetikleme seviyesine ulaştığında hızla düşecektir. Bu andan sonra da P 1 trimpotu yardımıyla SUS’ un anot gerilimini artırmaya ve ölçümlerinize devam edin. 9) Ölçüm sonuçlarını kullanarak SUS’ un karakteristik eğrisini çizin. 10) Devrenin enerjisini kesin. 1) 2) 3) 4) ÖLÇÜM SONUÇLARI V A (Volt) 0 1 2 ….. ….. ….. ….. ….. ….. ….. I A (mA) IA VA ….. ….. ….. ….. ÇOKESEN ELEKTRONİK SAN.TİC.LTD. GÜÇ ELEKTRONİĞİ EĞİTİM SETİ DENEY KİTABI KONU: SCR (Silicon Controlled Redresor) Giriş: SCR ya da diğer adıyla tristör, tek yönlü çalışabilen yarıiletken anahtarlama elemanıdır. Sembolü ve görünüşü şekil 8.1’ de ve karakteristik eğrisi şekil .2’ de görülmektedir. Şekil 8.1: SCR’ nin sembolü ve görünüşü +I Anot + VTM on state IH IRRM at VRRM +V Reverse Blocking Region (off state ) Reverse Avalanche Region IDRM at VDRM Forward Blocking Region (off state ) Anot - SEMBOL VDRM IDRM VRRM IRRM VTM IH PARAMETRE Peak Repetitive Off Stat Forward Voltage Peak Forward Blocking Current Peak Repetitive Off State Reverse Voltage Peak Reverse Blocking Current Peak On State Voltage Holding Current Şekil 8.2: ’ nin karakteristik eğrisi SCR anot, katot ve geyt olmak üzere üç terminale sahiptir. Anot ve katot yük akımının geçtiği main terminaller, geyt ise elemanın tetiklendiği kontrol ucudur. SCR’ nin iletken olabilmesi için, öncelikle main terminaller yani anot-katot doğru polarma edilmelidir. Bunun ardından geyt ucuna katottan daha poziti bir gerilim uygulanmalıdır. Bu iki şart sağlandığında, S hızla iletken olur ve akım geçirmeye başlar. Bu andan itibaren anot-katot gerilimi değişmediği sürece geyt ÇOKESEN ELEKTRONİK SAN.TİC.LTD. GÜÇ ELEKTRONİĞİ EĞİTİM SETİ DENEY KİTABI KONU: SCR (Silicon Controlled Redresor) gerilimi kesilse dahi SCR iletimde kalmaya devam eder. Bunun sebebi, SCR içinden geçen tutma akımıdır. S akımı tutma akımı (Holding current, IH ) altına düşmediği sürece eleman mühürlü olarak çalışmaya devam edecektir. PARAMETRE IDRM IRRM IGT VGT IH Repetitive peak off-state current Repetitive peak reverse current Gate trigger current Gate trigger voltage Holding current KOŞ LLAR MIN TYP V TM dv/dt voltage Critical rate of rise of off-state voltage BİRİM VD = rated V DRM RGK = 1 k TC = 110°C 400 µA VR = rated V RRM IG = 0 TC = 110°C 1 mA VAA = 6 V RL = 100 tp(g) 200 µA VAA = 6 V tp(g) 20 µs VAA = 6 V RL = 100 tp(g) 20 µs VAA = 6 V tp(g) 20 µs VAA = 6 V Initiating I T = 10 mA VAA = 6 V R =1k RL = 100 TC = 110°C RGK = 1 k RGK = 1 k TC = - 40°C 60 20 µs TC = - 40°C RGK = 1 k RL = 100 1.2 0.4 0.6 1 8 mA RGK = 1 k 5 ITM = 5 A 1.7 VD = rated VD V 0.2 Initiating I T = 10 mA Peak on-state MAX RGK = 1 k TC = 110°C 10 V V/µs Şekil 8.3: T 1 6’ a ait karakteristik değerler S her zaman bir yük ile birlikte kullanılmalıdır. Aksi durumda anot-katot arasından geçen akım sınırlanmadığı için eleman bozulacaktır. Diğer tara tan S hem dc hem de ac gerilim altında çalışabilmektedir. Ancak bu iki çalışma şekli arasında belirgin arklılıklar vardır. S1 +Vcc B1 LAMBA R1 SCR R2 Şekil 8. : ’ nin d gerilimde al şmas ÇOKESEN ELEKTRONİK SAN.TİC.LTD. GÜÇ ELEKTRONİĞİ EĞİTİM SETİ DENEY KİTABI KONU: SCR (Silicon Controlled Redresor) ekil .4’ deki devre S ’ nin dc gerilimde çalışmasına örnek olarak verilmiştir. Devrede SCR’ nin yükü olarak lamba kullanılmıştır. S 1 anahtarı kapatılarak devreye ener i verilir. Bu durumda S ’ nin main terminalleri doğru polarma olmasına rağmen geyt tetiklemesi almadığından henüz yalıtkandır. S yalıtkan olduğu için lamba da sönüktür. B 1 butonu SCR’ ye geyt tetikleme gerilimi uygulamak için kullanılmıştır. B 1 butonuna kısa süreli basıldığında, gerilim bölücü R 1 ve R 2 dirençleri üzerinden S ’ nin geyt ucu katota göre daha poziti bir gerilim alır. Böylece S iletime geçerek lambanın yanmasını sağlar. B 1 butonu bırakılsa dahi SCR iletimde kalmaya ve lamba yanmaya devam eder. Ancak burada dikkat edilmesi gereken iki nokta vardır. Birincisi, R 1 ve R 2 dirençlerinin S ’ yi tetikleyecek geyt gerilimi ve akımını sağlayacak değerde seçilmiş olmasıdır. İkinci önemli nokta ise, yük akımı yani lambadan geçen akımın S tutma akımı seviyesinin üzerinde bir değere sahip olmasıdır. S ac gerilim altında çalışırken sadece poziti alternanslarda iletken olabilir. Yani anot ucu katottan daha poziti gerilim aldığında ve uygun geyt tetiklemesi yapıldığında iletime geçer. Negati alternanslarda ise yalıtkan durumdadır ve akım geçirmez. ekil .5’ de SCR’ nin ac gerilimde çalışmasına örnek bir devre görülmektedir. LAMBA S1 AC R1 SCR R2 Şekil 8.5: ’ nin a gerilimde al şmas Devreye ac gerilim uygulandığında S kesimde ve lamba sönüktür. S 1 anahtarı S ’ nin geyt tetiklemesini kontrol etmektedir. S 1 anahtarı kapatıldığında ac giriş geriliminin pozitif alternansında, hem SCR’ nin anot-katot uçları doğru polarma alacak hem de geyt ucuna katottan daha pozitif bir gerilim gelecektir. Pozitif alternans gerilimi SCR’ yi iletime götürecek kadar yükseldiğinde, S iletime geçerek lambanın yanmasını sağlar. S ’ nin iletkenliği bu poziti alternansın sonuna kadar devam eder. Çünkü takip eden negatif alternansta hem SCR’ nin main terminalleri ters polarma olur hem de poziti geyt tetiklemesi oluşmaz. Sonuç olarak S ac besleme geriliminin poziti alternanslarında iletken ve negati alternanslarında yalıtkan olur. S 1 anahtarı açıldığında ise geyt tetiklemesi kesilen S sürekli yalıtkandır. Pozitif alternanslarda ÇOKESEN ELEKTRONİK SAN.TİC.LTD. GÜÇ ELEKTRONİĞİ EĞİTİM SETİ DENEY KİTABI KONU: SCR (Silicon Controlled Redresor) S ’ nin giriş geriliminin hangi değerinde iletime geçeceğinin 1 ve R 2 gerilim bölücü dirençlerinin değerleri belirleyecektir. Görüldüğü gibi S ac gerilim altında geyt ucundan kontrol edilen bir doğrultucu gibi çalışmaktadır. Deney şeması: SCR’ nin dc gerilimde çalışması +12V +88.8 R1 1k mA SCR P1 +88.8 TIC106 mA 4.7k +88.8 Volts +88.8 Volts SCR’ nin ac gerilimde çalışması SCOP R1 1k P1 4.7k AC 12V SCR TIC106 ÇOKESEN ELEKTRONİK SAN.TİC.LTD. GÜÇ ELEKTRONİĞİ EĞİTİM SETİ DENEY KİTABI KONU: SCR (Silicon Controlled Redresor) DENEY MODÜLÜ DENEY BAĞLANTI PLANLARI SCR’ nin dc gerilimde çalışması ÇOKESEN ELEKTRONİK SAN.TİC.LTD. GÜÇ ELEKTRONİĞİ EĞİTİM SETİ DENEY KİTABI KONU: SCR (Silicon Controlled Redresor) SCR’ nin ac gerilimde çalışması İŞLEM BASAMAKLARI 1) ES05-09-03 modülünü ana üniteye bağlayın. ’ nin d gerilimde al şmas 2) Deney bağlantı planını ES05-09-03 modülü üzerinde gerçekleştirin. 3) Deney bağlantı planında görülen pinleri kısa devre edin. 4) mA sembolü görülen pinler arasına dc ampermetre ve V sembolü görülen pinler arasına dc voltmetre bağlayın. 5) Devrenin +12V pinini modül üzerindeki +12V pinine bağlayın. GND devreye doğrudan geldiği için herhangi bir bağlantıya gerek yoktur. 6) Tüm bağlantıları yaptıktan ve kontrol ettikten sonra ana ünite üzerindeki güç anahtarını ON konumuna alın. 7) Lamba sönük durumda iken SCR kesimdedir. Kesim durumundaki SCR’ nin geyt gerilimini (V G ), geyt akımını (IG ), anot-katot gerilimini (V A-K ) ve anot akımını (I A ) ölçün. Ölçüm sonuçlarını kaydedin. 8) P 1 trimpotu yardımıyla S geyt gerilimini lamba yanıncaya dek artırın. amba yandığı anda P 1 trimpotunu çevirme işlemini bırakın. Bu durumda SCR iletimdedir. 9) SCR’ yi iletime götüren geyt gerilimini (V G ), geyt akımını (IG ), anot-katot gerilimini (V A-K ) ve anot akımını (I A ) ölçün. Ölçüm sonuçlarını kaydedin. 10) P 1 trimpotunu ters yönde çevirerek lambanın durumunu ve S ’ nin iletkenliğini gözlemleyin. 11) Devrenin enerjisini kesin. SCR’ nin a gerilimde al şmas 12) Deney bağlantı planını ES05-09-03 modülü üzerinde gerçekleştirin. 13) ğe varsa, devrenin +12V pinini modül üzerindeki +12V pini arasındaki bağlantıyı kesin. GÜÇ ELEKTRONİĞİ EĞİTİM SETİ DENEY KİTABI ÇOKESEN ELEKTRONİK SAN.TİC.LTD. KONU: SCR (Silicon Controlled Redresor) 14) Deney bağlantı planında görülen pinleri kısa devre edin. 15) Devre üzerinde bulunan A 1 ve A 2 pinlerini modül üzerindeki A 1 ve A 2 pinlerine bağlayın. 16) Tüm bağlantıları yaptıktan ve kontrol ettikten sonra ana ünite üzerindeki güç anahtarını ON konumuna alın. 17) P 1 trimpotunu lamba yanıncaya dek çevirin. amba yandığı anda P 1 trimpotunu çevirme işlemini bırakın. Bu durumda S iletimdedir. Osilaskopla lamba uçlarındaki sinyali ölçüp kaydedin. 18) P 1 trimpotunu ters yönde çevirerek S ’ nin kesime giderek lambanın sönmesini sağlayın. Osilaskopla lamba uçlarındaki sinyali ölçüp kaydedin. 19) Devrenin enerjisini kesin. ÖLÇÜM SONUÇLARI ’ nin d gerilimde al şmas ölçümleri SCR kesimde SCR iletimde V G (Volt) I G (mA) V A-K (Volt) I A (mA) SCR’ nin a gerilimde al şmas ölçümleri SCR iletimde iken lamba uçlarındaki sinyal ÇOKESEN ELEKTRONİK SAN.TİC.LTD. GÜÇ ELEKTRONİĞİ EĞİTİM SETİ DENEY KİTABI KONU: SCR (Silicon Controlled Redresor) SCR kesimde iken lamba uçlarındaki sinyal
