Elektronik nedir :? Serbest elektron hareketlerinin denetimini konu edinen bilim dalıdır

1920 ler de lambalı elektronik devreler kullanılıyordu

1950 lerde transistor lü elektronik devre kullanılmaya başlandı

 Birim zamanda geçen elektrik yük miktarına akım denir. “Akım, yüklerin hareketinden doğar,  ve bir amper,  sabit  bir yüzeyden bir saniyede  bir coulomb değerinde bir yükün geçmesine eşdeğerdir. “

I=Q/S

1 elektronun yükü 1.602*10^-19 dur

Ast katları

PikoAmper, Nano Amper, Mikro Amper, miliAmper

Üst Katları

Kilo Amper (kA), MA MegaAmper, GA GigaAmper

Örnek

Bir iletkenden 5 amper değerinde sabit akım Akmaktadır. Bu iletkenden Bir dakika içinde kaç tane elektron geçmektedir

5 A=EYÜK/60sn à Eyük=300 Coulomb

300/1.602*10^-19=1.87*10²⁷

Büyüklüğü Ampermetre ile ölçülür

Bir üretecin iki ucu arasındaki Potansiyel farka gerilim denir.  Voltmetre ile ölçülür.  V, U, E  ile gösterilir.

Gerilimin ast katları

PikoVolt pV, nanoVolt nV, MikroVolt µV, miliVolt mV

Gerilimin Üst Katları

Kilovolt kV, MV, GigaVolt GV

Direncin ast katları

Pikoohm (pW), nanoohm (nW), mikroohm µW

Direncin üst katları

Kiloohm kW, megaohm MW, gigaohm GW

1828 yılında GEORGE SIMON OHM tarafından ortaya konan denkleme göre , bir alıcıya uygulanan gerilim arttıkça devreden geçen akım artmakta, alıcının direnci artığında ise geçen akım azalmaktadır. Şekil ‘ de bu ilişkinin grafik gösterimi mevcuttur.

Enerji kaynağı yada etkin elektro motor kuvvetleri olamayan, gerilim uygulandığında geçen akımın sonucu olarak enerji harcayan yada depolayan elemanlardır. Dirençler akım sınırlaması yaparken ısı ve ışık şeklinde enerji harcarlar, kondansatörler elektrik enerjisini elektrik yükü şeklinde , Bobinler ise manyetik alan olarak depolarlar. Direnç endüktans ve kondansatörler , kaynaktan enerji alıp bu enerjiyi ya başka bir biçime dönüştüren yada elektrik yada manyetik alanda depolayan pasif elemanlardır.

Enerji üreten yada enerji seviyesini yükselten elemanlardır. Şebekeye enerji sağlayabilen yada akım kaynaklarıdır. Pil , dinamo, amplifikatör enerji seviyesini yükselten aktif eleman örneği olarak gösterilebilir.

Şekil 3

Dirençlerin Devredeki İşlevleri (Fonksiyonları)

I. Devreden geçen akımı sınırlayarak aynı değerde tutmak.

II. Devrenin besleme gerilimini bölerek, yani küçülterek başka elemanların çalışmasına yardımcı olmak.

III. Hassas yapılı devre elemanlarının aşırı akıma karşı korunmasını sağlamak.

IV. Yük (alıcı) görevi yapmak.

V. Isı elde etmek.

Direnç değerleri sabit olan, yani değiştirilemeyen elemanlardır. Bu dirençler, üzerlerinden geçen akım ve gerilimin değerine göre farklı direnç göstermezler. Ayrıca, dışarıdan yapılan etkiyle mekanik ya da elektriksel) dirençleri değiştirilemez.

Sabit değerli dirençler 0,l W  dan 22 MW a kadar değişik değerlerde ve çeşitli güçlerde üretilir. Ancak bu, her değerde direnç üretilir anlamına gelmez. Uygulamada standart değerlere sahip dirençler karşımıza çıkar. Eğer standart dışı değerde bir dirence gerek duyulursa seri ya da paralel bağlama yapılır. Ya da ayarlı direnç kullanılır.

şekil 4

Potansiyometreler (POT)

Ayarlı dirençler, kullanılacakları devreye göre üç ayrı özellikte üretilirler. Şimdi bunları inceleyelim.

a.                  Direnç Değerleri Lineer (Doğrusal) Olarak Değişen Ayarlı Dirençler :
Direnç değerleri sıfırdan itibaren doğrusal (eşit adım, eşit direnç) olarak artar. Gövdelerinde LIN (lin) sözcüğü bulunur. Örneğin üzerinde LIN 220 k yazılı olan bir pot lineer özellikte ve 220 kW değerindedir. LIN yazılı dirençlerde değişim düzgün olmaktadır. Lineer potansiyometreler, güç kaynağı, zamanlayıcı vb. devrelerinde kullanılırlar.

b.                   Pozitif Logaritmik (Poz. Log,) Özellikli Ayarlı Dirençler
Direnç değerleri sıfırdan itibaren logaritmik (eğrisel) olarak artar. Ayar milinin ileri hareketiyle direncin değişiminin logaritmik olabilmesi için karbon maddesinin yoğunluğu da logaritmik olarak değişecek şekilde ayarlanmıştır olduğundan sesle ilgili elektronik devrelerde (radyo, TV, anfı vb.) bu tip dirençler kullanılır. Gövdelerinde LOG ya da POZ. LOG sözcüğü bulunur.
Volüm (ses) kontrolünde lineer bir pot kullanılırsa, ses yavaş yavaş açılırken, önceleri hiç artmıyormuş gibi olur. Potun son bölmesinde ise ses birden artar. Bunun nedeni insan kulağının logaritmik bir organ olmasındandır. Aslında ses lineer bir potta eşit olarak artmaktadır. Fakat insan kulağı zayıf seslere karşı hassas, kuvvetli seslere karşı giderek daha az duyduğundan algılama hatası söz konusu olmaktadır. Logaritmik bir pot ile yapılan ses ayarı ise kulak tarafından çok iyi algılanabilmektedir.

c.                  Negatif Logaritmik (Neg. Log) Özellikli Ayarlı Dirençler
Direnç değerleri sıfırdan maksimum (en yüksek) değere doğru logaritmik (eğrisel) olarak artar. POZ. LOĞ. özellikli dirençlere çok benzerler. Sadece direncin değişim şekli sıfırdan itibaren biraz daha hızlıdır. Gövdelerinde LOG ya da NEG. LOG sözcüğü yer alır.

Şekil 8 Logaritmik ve lineer değişimli dirençlerin direnç pozisyon eğrisi

A. Dirençlerin Seri  (Ard ARDA) bağlanması

Dirençler seri bağlandığında toplam direnç değeri artar. Her  dirençten geçen akım AYNIDIR

R1=15W, R2= 15W, R3= 15W ise RT = 45W

A.                Dirençlerin Paralel Bağlanması
Paralel bağlantıda ise toplam direnç azalacaktır.

Örnek problem     R1=15W, R2=15W, R3 =15W  Rt=5W

NOT  Her bir koldaki gerilim AYNIDIR.

Şekil 10

C Dirençlerin Karışık kullanılması

            Seri ve Paralel devrelerin beraber kullanılmasından meydana gelir

Kirchoff’un gerilim yasasına göre bir devredeki herhangi bir kapalı yol üzerindeki gerilimlerin cebirsel toplamı sıfırdır. Gerilimlerin bazılarının kaynaklara aitken , diğerleri pasif elemanlardan akan akımlar tarafından meydana gelmiştir. Bu ikinci bahsedilene gerilim düşümü de denir.

Ut=I.R1+I.R2+I.R3 Şekil 12

İki yada daha fazla devre elemanın bağlandığı noktaya düğüm adı verilir. Sadece iki elemanın bağlandığı düğüme temel düğüm denilir ve burada akımın bölünmesi söz konusudur. Kırchhoff’un Akım Yasası NA göre bu düğümdeki akımların cebirsel toplamı 0 dır.. başka bir değişle bir düğüme gelen akımların toplamıyla çıkan akımların toplamı birbirine eşittir.

R1 R2 R3 12V

Örnek

R1=4W                       I1=3A

R2=3W                       I2=4A 

R3=2W                       I3=6A

RT=0.9W                    IT=13A

Örnek 2

                                                                                              I2=?   4A

                                                                                              Rt=?  2,4W

                                                                                  Ut=?    24V

Doğru akım ile çalışan devrelerde akım ile gerilimin çarpımı gücü vermektedir. Başka bir deyişle güç , birim zamanda yapılan iş olarak tanımlanır. Birimi WATT  dır.

P =V.I=I²R=U²/R

Örnek 2 de harcanan gücü bulunuz. 24*10=240 WATT

Kullanılan R Ω kademesini ifade eder   100R =100Ω , 10R5 =10,5Ω

Kullanılan K  kilo Ω kademesinde değerleri için  100K= 100 000 Ω  , 1K2 =1200Ω

Kullanılan M mega Ω kademesinde değerleri ifade eder 1M5 = 1 500 000 Ω

Renk kodları dirençler üzerinde yerleştirilir

3, 4 ve 5 bant olmak üzere dirençlerin renkleri belirlenmeye çalışılır.

SoKaKTa SaYaMaM GiBi

·                    Üç renkli dirençler

o                    1.bant=SAYI

o                    2. bant= SAYI

o                    3.bant = ÇARPAN

o                    yeşil, mavi, siyah  =56 Ω +-%20

·                    4 renkli dirençler

o                    1.bant=SAYI

o                    2. bant= SAYI

o                    3.bant = ÇARPAN

o                    4. bant =TOLERANS

o                    kahverengi Siyah siyah , altın 10 Ω+-%5

o                    760 Ω %10 = Mor mavi kahverengi Gümüş

·                    5.renkli dirençler

o                    1.bant=SAYI

o                    2. bant= SAYI

o                    3.bant = SAYI

o                    4. bant= ÇARPAN

o                    5. bant =TOLERANS

o                    249 +-%5= kırmızı sarı beyaz siyah altın

ÖZEL Dirençler ÖDEV VERİLİR,

            LDR , PTC , NTC, VDR

Elektrik yüklerini kısa süreli depolamaya yarayan elemanlara kondansatör denir. Birimi Faradır. Sembolü C dir.

Enerjiyi elektrik alanında saklayan elemana kondansatör adı verilir.

İki iletken levha arasına  yerleştirilen yalıtkan bir maddeden oluşmaktadır. Yalıtkana DİELEKTRİK adı verilir. En iyi yalıtkan havadır.

Kondansatörün elektrik enerjisini depolama kapasitesi

·                    Plaka Yüzey alanına

·                    Plakaların birbirine yakınlığına

·                    Araya konan yalıtkanın cinsine gör değişir.

Kondansatörün Şarj Olması

Kondansatör plakalarının yük bakımında farklı duruma gelerek yüklenmesi yada levhalar arasında potansiyel farkın meydana gelmesi demektir.

Şekil 14: Ayarlı kondansatör sembolleri

a) Elle ayarlı b) Trimer c) iki ganklı elle ayarlı

Kondansatörün Çalışma Gerilimi

Örneğin 12 volt ile çalışma bir devrede 3 voltluk bir kondansatör kullanmak uygun değildir.

Bu gerilim hesapla DC devrelerde max gerilim ile aynı olurken

AC devrelerde Vc=V etkin* 1.41 denklemi ile bulunur.

12V etkin değerli bir devrede kullanılmak istenen kondansatörün çalışma gerilimi nedir?

            Vc=1.41*12=16.92 V  buna göre en az 16 volt olmalıdır.

B. Paralel Bağlanması

                                   Ct= C1+C2+C3....

Kondansatörlerin Kullanımı Alanlarına İlişkin Örnekler

I.                   Kondansatörler DC gerilimi geçirmeyen AC gerilimi geçiren elemanlar oldukları için yükselteçlerde kuplaj elemanı  olarak kullanılırlar.

II.                  AC nin doğrultulmasında Diyodalar kullanılır. Ancak diyodlar AC yi  tam doğru akım haline getiremezler. Diyodun çıkışına bağlanan uygun değerli bir kondansatör, çıkış sinyalini filitre eder. Yani şarj ve deşarj olarak alıcıya giden akımı düzgünleştirir.

III.              Rölelerin kontaklarının açılıp kapanması anında kontak uçlarında ark oluştuğundan, birbirleribe değen kısımlar çabuk yıpranır. Bu nedenle rölelerin kontaklarına paralel olarak küçük faradlı kondansatör bağlanır.

İletken tellerin yan yana yada üst üstte sarılması ile elde edilen devre elemanlarına bobin denir. Bobinlerin Sembolü L , birimi Henry dir.

Bobinler DC ile beslenen bir devrede çalışırken sadece ohmik direnç gösterir.

AC ile beslenen devrede ise akıma gösterdiği direnç , AC devrenin frekansı ile orantılı olarak artar. Bu durumun sebebi bobinin etrafında oluşan manyetik alanın devreden akan akıma karşı koyma etkisi oluşturmasıdır.

Enerjiyi manyetik alanda depolayan devre elemanına endüktans adı verilir.

Kullanıldığı yer: bobinler çok değişik kullanım alanları olan bobinler , üzerlerinden elektrik akımı geçtiğinde mıknatıslanma özelliğinden yararlanılarak  elektro mıknatıslar yapılmaktadır. Eğer bu bobinin içine demir bir malzeme konursa daha fazla mıknatıslanır .

BOBİNİN ÇALIŞMASI  ZIT EMK

BOBİNLERİN DEVREDE BAĞLANIŞI

Dirençlerde olduğu gibidir.

EFEKTİF ,RMS DEĞER

Örnek olarak

220 Volt şebeke gerilimi için kullandığımız değer efektif değerdir. Max değer nedir?

Vmax = 220*1/0.707= 310.2 V olur

Atomlarının son yörüngelerinde 4 elektron bulunduran tüm maddelere yarı iletken madde denir. İletkenlileri ; iletkenlerle yalıtkanlar arasında olan maddelere yarı iletken ası verilir.  Yarı iletkenlerin dirençleri iletkenlerin direncinden yüksek fakat yalıtkanların direncinden de düşüktür. En çok kullanılan Germanyum ve silisyum bu maddelere örnek verilebilir.

Doğadaki Her element atomu bir denge arayışı içerisindedir. Bu yüzden son elektron yörüngelerinde 8 elektron bulundurmak isterler. Elementlerin son yörüngesinde 4 den az elektron varsa bunlar elektronlarını vermeye hazır elementlerdir bunlara iletken maddelerde denir. 4 den fazla ise Elektronlarını vermektense almayı tercih eder. Bu tür maddelere yalıtkan maddeler denir. Elektronik devre elemanlarının hepsi  son yörüngesinde 4 elektron bulunan A4 grubu elementlerden Silisyum ve Germanyumdan oluşur.

Son yörüngesinde 4 elektron buluna bu yarı iletkenler , son yörüngesinde 5 elektron bulunan Arsenik fosfor veya antimuan 1/1M oranı ile karıştırıldığında  Arseniğin 4 elektronu  yarı iletkenin 4 elektronu ile bağ oluşturur ki 8 elektron ile denge oluşur. Artan bir elektron  oluşan bu yapı içinde dolaşır. Bu şekilde elektron bakımından zengin bir karışım elde edilmiş bu karılıma N tpi madde denir. Elektron yükü fazla olduğu için (negatif) anlamına gelen  N tipi malzeme denir..

Diyod genel olarak bir yönde akım geçiren diğer yönde akım geçirmeyen devre elemanıdır. P ve N tipi iki yarı iletkenin birleştirilmesinden oluşan maddeye diyod denir.

P ve N maddesini n birleşme noktasında N deki elektronlar ve P deki eksik elektronlar bir katman oluşturur.  Bu katman Nötür bir bölge oluşturur. Şekil 15 de gözüktüğü gibi. Bu elektronların ve oyukların yer değiştirmesini engelleyen bölgedir.  Bu bölge 0.7 volt bir gerilim uygulandığında aşılır.

Diyodun devre  bağlanması

Doğru polarma

Doğru polarmada bağlandığında bu Nötür bölgeyi aşmak için gerekli olan 0,7 volt gerilimi geçtikten sonra tüm akımı geçirir. Doğru polarmada kısa devre olarak düşünülebilir.

Şekil

Ters polarma altında olan diyodun oluşan nötür bölge büyüklüğü artar ve yalıtkan olur. Ters polarma altında akım geçirmez.

Ters polarma altında uygulan gerilim çok fazla ise diyot  bozulur ve iletime geçer. Ters polarmada Açık devre olarak düşünülebilir.

ŞEKİL

ŞEKİL de çalışma karakteristiği mevcuttur.

TEMEL  İLETİME GEÇME PRENSİBİ

Diyodun + ucundaki potansiyel fark gerilim – ucundakinden fazla ise diyot iletimdedir.

Eşdeğer devreler, eleman, sistem vs ‘nin gerçek uç karakteristiklerini en iyi temsil edecek uygun bir elemanlar kombinasyonudur. Yani bir kez eşdeğer devre belirlendiğinde, elemanın sembolü şemadan çıkarılıp yerine sistemin genel davranışı önemli ölçüde etkilenmeksizin eşdeğer devre kullanılabilir.