1: Temel Yarı İletken Fiziği 1: Hidrojen atomunun yapısı



Yüklə 446 b.
tarix22.05.2018
ölçüsü446 b.
#45592


1:Temel Yarı İletken Fiziği

  • 1:Hidrojen atomunun yapısı

  • Atomun temel parçaları

  • 1.Elektron

  • 2.Proton

  • 3.Nötron

  • Elektron: Elektronlar çekirdek etrafında “ORBİT” adı verilen yörüngede bulunurlar ve (-) yüklüdür.

  • Nükleus(çekirdek): Protonlardan oluşur (+yüklü olurlar)

  • Proton: (+) yüklü parçacıktır.

  • Elektron: (-)yüklü parçacıktır.

  • Nötron: Yüksüzdür


1,1.Nötr Atomları

  • Elektron sayısı(e-) = Proton sayısı(+)

  • e- kütlesi = 9,11 x10-28 gr

  • Proton ve nötron kütlesi = 1,672 x 10 -24 gr

  • Proton kütlesi = 1836x e-kütlesi

  • Yörüngede elektronlar(orbitting),”shell”(kabuk) adı verilen enerji katmanlarında bulunurlar



1,2.ÇEKİRDEK VE KABUK YAPISI

  • Benzeri yükler (+ile + veya –ile -) birbirlerini bir kuvvet ile iterler.

  • Benzeri olmayan yükler(+ile –veya-ile+) birbirlerini çeker.

  • Yüklü parçalar arasında çekme ve itme kuvveti coulomb kanunu (coulomb’s law) ile hesaplanır.

  • F=k Q1,Q2 k : constant=9x10 üzeri -9

  • Q1,Q2 : coulomb cinsinden yük

  • r : yükler arası uzaklık (metre)

  • F : yükler arası kuvvet (newton)



2. ENERJİ SEVİYELERİ

  • Atomik yapılarda, her kabukta değişik enerji seviyeleri bulunur. Her maddede bu kabuk enerjileri değişik değerdedir.

  • bir elektron çekirdekten ne kadar uzaksa o kadar yüksek enerji seviyesinde demektir



2,1.Enerji Seviyeleri

  • Eğer bir elektron € en dış kabuktan(Valence shell) koparılırsa, “Conduction Band” (iletken bant) a girer ve burada serbest olarak dolanır.

  • Önemli Not: Valence banttaki elektronlar çekirdek arasındaki çekim kuvveti,diğer seviyelere göre en düşük olandır.(F=k(Q1 Q2)/r üzeri 2)dir.



2,2.Maddeler ve Enerji Seviyeleri



2,3.Yalıtkan yarı iletken ve iletken maddeler

  • eV: Elektron Volt – Enerji birimi

  • Valence bant’tan e(elektron) koparmak bir enerji uygulanır. Bu voltaj veya yeterli seviyedeki başka bir enerjide ola bilir. Valence bant’tan e( elektron) koparmak için Garp enerjisi (Eg) büyük enerji gerekir



2,4. Akım

  • Akım iletim bandındaki serbest elektronların bir yönde doğru yönlendirilmesidir.

  • Serbest elektronlar (iletim bandındaki elektronlar) bu yükleri taşıyan unsurlardır. Bu elektron akımı bir iletken tel içerisinde veya herhangi başka iletken madde içerisinde oluşabilir

  • Herhangi bir dış güç veya enerji olmadan yük akımı sıfırdır

  • Akım birimi “AMPER” (A) denir.

  • Bir kesit alanından 1 saniyede sabit hızla 6.242x1018

  • I=Q/t I:Akım(A)

  • Q: şarj(Coul)

  • T: saniye(s)



Örnek:eğer bir yüzeyden 0.16C’luk bir yük her 0.64 saniyede geçiyorsa akım kaç olur? I=Q/t=0.16C/0.64=0.25A

  • 2,5. VOLTAJ:

  • Voltaj Serbest elektronların akım oluşturmasını sağlayan kuvvet.

  • Voltaj diğer enerjilerin elektrik enerjisine çevrilmesi ile elde edilir

  • Örnek :

  • Kimyasal enerji : Pillerde elektrik enerjisine çevrilir.

  • Mekanik enerji : dinamo kullanılarak elektrik enerjisine çevrilir .

  • Enerji : İş yapa bilme kapasitesidir.

  • Voltaj iki nokta arasındaki potansiyel fark (iki nokta arasında) olarak da tanımlanır.

  • 1V iki nokta arasındaki1C’luk yükü,bir noktadan diğerine geçirmek için 1j bir enerji harcıyorsa bu iki nokta arasındaki potansiyel fark

  • 1V dur.

  • Voltaj, gerilim veya potansiyel fark her zaman iki nokta arasında ölçülür.



2,5. ATOMUN YAPISI



Örnek:eğer bir yüzeyden 0.16C’luk bir yük her 0.64 saniyede geçiyorsa akım kaç olur? I=Q/t=0.16C/0.64=0.25A

  • 2,5. VOLTAJ:

  • Voltaj Serbest elektronların akım oluşturmasını sağlayan kuvvet.

  • Voltaj diğer enerjilerin elektrik enerjisine çevrilmesi ile elde edilir

  • Örnek :

  • Kimyasal enerji : Pillerde elektrik enerjisine çevrilir.

  • Mekanik enerji : dinamo kullanılarak elektrik enerjisine çevrilir .

  • Enerji : İş yapa bilme kapasitesidir.

  • Voltaj iki nokta arasındaki potansiyel fark (iki nokta arasında) olarak da tanımlanır.

  • 1V iki nokta arasındaki1C’luk yükü,bir noktadan diğerine geçirmek için 1j bir enerji harcıyorsa bu iki nokta arasındaki potansiyel fark

  • 1V dur.

  • Voltaj, gerilim veya potansiyel fark her zaman iki nokta arasında ölçülür.



3. İLETKEN,YARI İLETKEN VE YALITKAN

  • 3,1. İLETKEN:Çok küçük bir kuvvetle (voltaj) bile elektron akımı oluşmasına imkan veren maddedir.

  • İyi iletkenlerde valence bantta genelde sadece bir tane elektron (e) bulunur. Bu tek elektronun valence bant’tan iletken bant’a geçirmek için gerekli gap enerjisi çok azdır

  • Yarı iletken:İletkenlere göre daha yüksek kuvvetle elektron akımı oluşmasına imkan veren maddelerdir.

  • Yalıtkan: Gap enerjisi çok yüksektir.Bu yüzden valence banttan elektron koparmak çok zordur. İletken bant’a elektron çıkarmak için çok yüksek kuvvete ihtiyaç duyarlar. Bu yüzden elektrik akımı iletmezler,iletseler bile hiç denecek kadar az olurlar.



3,1. VOLTAJ VE AKIM KAYNAKLARI

  • D.C.=Direct current:Doğru akım (Tek yönlü akım)

  • D.C Voltaj kaynakları:

  • Batarya ve piller

  • Güç Kaynakları



3,2.AMPERMETRE VE VOLTMETRE

  • Akım ölçmek için AMPERMETRE kullanılır.

  • devreye seri bağlanır.

  • Voltaj (gerilim) ölçmek için VOLTMETRE kullanılır.Devreye paralel bağlanır



3,3.Voltmetre ve Ampermetre Bağlantısı

  • Akım birimleri:

  • nA= Nano Amper = 10-9A n=10-9

  • uA= Micro Amper = 10-6A u=10-6

  • mA= Mili Amper = 10-3A m=10-3

  • kA= Kilo Amper = 103A k=103



3,4.VOLTAJ KAYNAKLARI



Kaynak uçlarına herhangi bir yük (lamba gibi) bağlandığı zaman bir akım meydana gelir. Bu akım, voltaj kaynağının (+) ucundan (-) ucuna doğru gerçekleşir.

  • Kaynak uçlarına herhangi bir yük (lamba gibi) bağlandığı zaman bir akım meydana gelir. Bu akım, voltaj kaynağının (+) ucundan (-) ucuna doğru gerçekleşir.

  • Voltaj kaynağına bağlantısı: Akım miktarı, yükün güç ihtiyacına göre meydana gelir.



3,5.DİRENÇ

  • Madde içerisinde elektronların ve elektronlarla diğer atomların çarpışması sonucu verilen elektrik enerjisinin bir kısmı ısıya dönüşür, buna o maddenin resistansı (direnci) denir.

  • Bir maddenin resistansı aşağıdaki faktörlere bağlıdır.

  • Maddenin yapısı

  • Uzunluğuna

  • Kesit alanına

  • Isısına

  • R= q L / A

  • R= 9 direnç (ohm) (Ω)

  • L= uzunluk (m)

  • A= kesit alanı (m2)

  • q= birim mesafedeki direnç (ohm – m) (Ω - m)



4. ISI FAKTÖRÜ

  • Isı faktörü: İletkenlerde T artarsa R de artar (+ ısı faktörü)

  • Yarı iletkenlerde T artarsa R azalır (- ısı faktörü)



4,1. RESİSTÖR ÇEŞİTLERİ

  • Sabit Resistörler

  • Değişken Resistörler

  • Değişken resistörler



5. OHM KANUNU

  • Devredeki bir akım, gerilim ve dirençlere bağlıdır. Bu kural ilk olarak SIMON OHM tarafından bulundu.

  • V= IR I= V / R R= V / I



5,1. GÜÇ

  • Güç; Belli bir zaman aralığı içerisinde ne kadar iş yapıldığıdır. (iş yapma oranı) birimi Watt’tır. (W)



5,2. ISI

  • Bir enerjinin başka bir enerji şekline dönüştürmesidir.

  • P = V I = (V / R) = V2 / R

  • P = (I R) I = I2 R

  • P = V I = V2 R = I2 R

  • Enerji: Belli bir zaman aralığında kullanılan güçtür.

  • W = P t (Watt saniye, ws veya Juule)

  • Enerji (ws) Güç (w). Zaman (saat)

  • Energy (Wh) = Power (W) x time (h)

  • Energy (kWh) = Power (W) x time (h) / 1000



6.SERİ DEVRELER

  • İki elementin yalnızca bir ortak noktası (bağlantı noktası) varsa bu iki element bir birine seridir.



6,1. N-Direnci İçin Seri Devre

  • Seri bağlı devreler:

  • 1)Her dirençten geçen akım aynidir.

  • 2)Her direnç üzerindeki voltaj,direncin değerine bağlıdır.

  • V=IR

  • Eğer R1=R2=……..=RN _ V1=V2=….=VN

  • Eğer R1=2 R2 – V1=2 V2

  • 3)Dirençlerde harcanan güç direncin büyüklüğüne bağlıdır.



P=I2R

  • P=I2R

  • Eğer R1 = R2 =……RN ……. P1 = P2=…PN

  • Eğer R1 =2R2 – P1 = 2P2

  • 4) RTOTAL = Rt = R1 + R2 +……+ RN

  • 5) V1 = IR1

  • V2 = IR2

  • VN = IRN

  • 6) P1 = V1I = I2R1 = V12/ R1

  • P2 = V2I = I2R2 = V22/ R2

  • PN = VN = I2RN = VN 2 / RN

  • 7) Voltaj kaynağında harcanan güç = PDEL = EI

  • 8) PDEL = P1 + P2 +…….+ PN

  • 9) Voltaj kaynağındaki voltaj = Toplam direnc voltajları.



7. PARALEL DEVRELER

  • Eğer herhangi iki element, iki ortak noktada kesişiyorlarsa bu iki element bir birine paralel olurlar.



7,1. Direnç için paralel devreler

  • Paralel bağlı devreler

  • paralel bağlı diençlerin toplam direnci

  • 1/Rt = 1/R1 + 1/R2 +…….1/RN

  • eğer iki direnç paralel ise bu iki direncin toplamı:

  • Rt=(R1.R2)/(R1+R2)

  • Eğer paralel dirençler iletken olarak tanımlansalardı:

  • Gt=G1 +G2 +…….GN



Paralel direnclerin toplam direnci, her zaman en küçük olan paralel dirençten de küçük olur.

  • Paralel direnclerin toplam direnci, her zaman en küçük olan paralel dirençten de küçük olur.

  • Paralel elementlerdeki voltajlar hepsinde aynidir.



7,2.Paralel bağlı dirençlerin voltajları

  • Her paralel elementten geçen akım direncin büyüklüğüne bağlıdır.



8)SERİ VOLTAJ KAYNAKLARI

  • NOT: seri bağlı elementlerin yerleri değişse de toplam direnç akım veya güç ayni kalır.



Seri bağlı voltaj kaynakları

  • Çözümlü problemler:

  • Soru.1 Aşağıdaki devrenin toplam akımını (IT) ve toplam direncini(RT) bulunuz.



Çözüm:

  • Çözüm:



Soru:2

  • Soru:2

  • a)Rt=?

  • b)I=?

  • V2=?

  • Çözüm:

  • a)Rt=R1+R2+R3+R4

  • Rt=7Ω+4Ω+7Ω+7Ω

  • Rt=25Ω

  • b)I=E/Rt

  • I=50V/25Ω

  • I=2A

  • c)V2=I.R2

  • V2=2A.4Ω

  • V2=8V



Soru:3 Vab=?

  • Soru:3 Vab=?

  • Çözüm:

  • Vab= V2+V3

  • Vab=8V+2V

  • Vab=10V

  • VEYA:

  • E=V1+V2+Vab

  • 20V=6V+4V+Vab

  • 20V-6V-4V=Vab

  • 10V=Vab



Soru:4 Aşağıda verilen devrenin

  • Soru:4 Aşağıda verilen devrenin

  • RT=?

  • I=?

  • V1=?

  • PR1

  • PE=?

  • KVL=?

  • V2=?

  • PR2=? Değerlerini bulunuz.



ÇÖZÜM:

  • ÇÖZÜM:

  • a) RT =R1+R2 d)PR1=V12/R1

  • RT=4Ω+6Ω PR1=82V/4Ω

  • RT= 10Ω PR1=64V/4Ω

  • b) I=E/RT PR1=16W

  • I=20V/10Ω

  • I=2A PR2=I2xR2

  • c) V1=IxR1 PR2=22Ax6Ω

  • V1=2Ax4Ω PR2=4Ax6Ω

  • V1=8V PR2=24W

  • V2=IxR2

  • V2=2Ax6Ω e)PE=VI

  • V2=12V PE=20Vx2A

  • PE=40W

  • f)KVL=E=V1+V2

  • E=8V+12V

  • E=20V



Soru:5 Aşağıda verilen devrenin

  • Soru:5 Aşağıda verilen devrenin

  • RT=?

  • I=?

  • V1=?



Çözüm:

  • Çözüm:

  • a)RT=R1+R2+R3

  • RT=4Ω+7Ω+4Ω

  • RT=15Ω

  • b) I=ET/RT ET=50V-12.5V

  • I=37.5V/15Ω ET= 37.5V

  • I=2.5A

  • c) V1=IxR1

  • V1=2.5Ax7Ω

  • V1=15.5V



8.KIRCHOFF KURALLARI (KIRCHOFF ‘SLAWS)

  • Kirchoff ‘un Voltaj kanunu (KVL)

  • Kirchoff ‘un Akım kanunu (KCL)

  • KVL : Kapalı bir devrede voltajların matematiksel toplamı sıfırdır.(kaynakta akım(-)den(+)ya,

  • yük(+)dan(-)doğru akar.)



  • KCL:Bir devredeki bir noktada akımların matematiksel toplamları sıfırdı.

  • Bir noktaya gelen akımların toplamı,o noktadan çıkan akımların toplamına eşittir.



Örnek:Aşağıda verilen devrenin

  • Örnek:Aşağıda verilen devrenin

  • V2=? I=? R1=? R3=?



Çözüm:

  • Çözüm:

  • KVL:E-V1-V2-V3=0

  • V2=E-V1-V3

  • 54-18-15=22

  • I=V2/R2

  • I=21/7

  • I=3A

  • R1=V1/I

  • R1=18/3

  • R1=6Ω

  • R2=V3/I

  • R2=15/I

  • R2=5Ω



8.VOLTAJ BÖLME KANUNU (VOLTAGE DIVISION)

  • Seri bir devrede dirençler üzerindeki voltaj direnç değerinin büyüklüğüne bağlı olarak değişir.Akım ayni olduğundan direnç büyürse voltajda o oranda büyüktür.

  • Dirençler üzerinde harcanan toplam voltaj, uygulanan voltaja eşit olur.





8,1.AKIM BÖLME (CURRENT DIVISION)

  • Akım bölme paralel devrelerde olur

  • Her bir elementten geçen akım o elementin büyüklüğüne bağlıdır.

  • Her bir paralel elementten geçen akımların toplamı kaynak akımına eşit olur.

  • IT=I1+I2+I3

  • I1=V/R1

  • I2=V/R2

  • I3=V/R3



8,2.AKIM BÖLME KANUNU (CURRENT DIVIDER RULE)

  • İki eşit paralel element üzerinden geçen akımlar bir birine eşit olur.



Akım bölme

  • Akım bölme

  • Eğer R1=R2 – I1=I2

  • Paralel elementlerde ayni kaynağı paylaşan dirençlerden en fazla akım küçük olan dirençten ğeçer.



İki paralel direnç için:

  • İki paralel direnç için:

  • İ1=iT(R2/R1)

  • İ2=İT(R1/R1+R2)

  • İT=İ1+İ2

  • İ1=V/R1 İ2=V/R2

  • V=IT(R1xR2/R1+R2)

  • IT=V/Req Req=1/(1/R1+1/R2)

  • I1=IT(Req/R1)



ÇÖZÜMLÜ ÖRNEKLER

  • 1) Aşağıdaki devrelerin toplam akımını(IT) toplam direncini(RT) bulunuz?



ÇÖZÜM:

  • ÇÖZÜM:

  • a) Rt = 15Ω + 10Ω + 25Ω + 25 Ω +

  • 10Ω + 25Ω=110Ω

  • I= E/Rt = 35V / 110Ω = 318.2

  • (b) Rt = 1.2kΩ + 4.5kΩ +1.3kΩ + 3kΩ = 10kΩ

  • I = E/ Rt = 120V/ 10kΩ = 12mA



2) Aşağıda verilen devre E=64V,R1=20Ω,R2=60Ω dur buna göre R1 direnci üzerine düşen voltajı bulunuz?

  • 2) Aşağıda verilen devre E=64V,R1=20Ω,R2=60Ω dur buna göre R1 direnci üzerine düşen voltajı bulunuz?



ÇÖZÜM:

  • ÇÖZÜM:

  • V1= R1E/Rt = R1.E / R1+R2 = (20Ω) (64V) / (20Ω) + (60Ω)

  • 1280V / 80Ω = 16V



3) Aşağıdaki devrede Vab,Vcb ve Vc değerlerini bulunuz?

  • 3) Aşağıdaki devrede Vab,Vcb ve Vc değerlerini bulunuz?



ÇÖZÜM:

  • ÇÖZÜM:

  • I = 54V/ 45Ω = 1.2A Vab = I.R2 = (1.2A) (25Ω) = 30V Vcb = -I.R1 = -(1.2A) ( 20Ω) = -24V

  • Vc = E1 = 19V

  • 2. yol : I = E1 + E2 /Rt = 19V+35V/ 45Ω = 54V/45Ω = 1.2A

  • Vab = 30V Vcb = -24V Vc = -19V



4)Aşağıda verilen devrede.

  • 4)Aşağıda verilen devrede.

  • a)R2=3R1 ise V2=?

  • b)V3=?

  • c)R3=?

  • d)IT=?



Çözüm:

  • Çözüm:

  • a)R2=3R1

  • I2=V2/R2

  • I1=V1/R1

  • V2/R2=V1/R1

  • V2/30Ω=4V/10Ω

  • 10Ω X V2=120A

  • V2=120A X 10Ω

  • V2=12V

  • b)VT=40V

  • VT=V3+V2+V1

  • 40V=V3+12V+4V

  • V3=40V-12V+4V

  • V3=24V

  • C)V3/R3=V2/R2

  • 24V/R3=12/30Ω

  • R3=(24V X 30Ω)/12V

  • R3=60Ω

  • d)I=4V/10Ω

  • I=0.4A



8,2.AÇIK VE KISA DEVRELER

  • Açık devre:

  • Akım açık devreden geçmez.

  • Açık bir devredeki voltaj,açık ayakların bağlı olduğu voltaja eşittir.

  • I=0

  • Eab=E



Kısa devre:

  • Kısa devre:

  • Bir veya birden çok elementin iki bağlantı noktasına bir kablo (0 dirençli) bağlanarak yapılan işleme denir.



8,3.AKIM,VOLTAJ VE DİRENÇ ÖLÇME

  • Voltaj ölçme Akım ölçme:



Direnç ölçme:

  • Direnç ölçme:



8,4.BİRDEN ÇOK KAYNAĞI OLAN DEVRELERİN ANALİZİ

  • BRANCH(KOL)AKIM ANALİZİ:

  • Her kol (branch) için akımların yönleri gelişi güzel belirlenir.

  • Verilen akım yönlerine göre dirençlerin(+) ve (-)uçları belirlenir.

  • Her kapalı devre için KVL uygulanır.

  • Tüm akımları içeren konular için KCL uygulanır.

  • Çıkan linear denklemler çözülür.



Branch (kol) Akım Analizine

  • Branch (kol) Akım Analizine

  • Örnek:



I1,I2,I3 yönleri rasgele seçilir.

  • I1,I2,I3 yönleri rasgele seçilir.

  • Akım yönlerine göre dirençlerin,(+)ve(-)uçları yazılır.

  • Her kol için KVL uygulanır.

  • Akımlar için KCL uygulanır.

  • KVL1:2-2I1-4I3=0

  • KVL2:-6+I1+4I3

  • KCL: I1+I2=I3



Örnek:Verilen devrenin I1,I2,I3 akımlarını hesaplayınız.

  • Örnek:Verilen devrenin I1,I2,I3 akımlarını hesaplayınız.



KVL1:20-10I3-4I1-15=0

  • KVL1:20-10I3-4I1-15=0

  • KVL2:20-10I3-5I2+40=0

  • KCL :I1+I2=I3

  • KVL1:5-10I3=5I2

  • I2=12-2I3

  • KCL:4x[(5/4-10/4I3)+(12-2I3)]=4I3

  • 5-10I3+48-8I3=4I3

  • 53=22I3

  • I3=53/22=2.4A

  • I2=12-2I3

  • I2=12-4.8=7.2A

  • I1=5/4-10/4I3

  • I1=4.75A



8,5.MESH (MEŞ) ANALİZİ

  • Her kapalı devre için bir akım yönü belirlenir.

  • Her kapalı devre için KVL uygulanır.

  • Çıkan denklemler çözülür.



KVL1: 2-2Ia-4(Ia-Ib)=0

  • KVL1: 2-2Ia-4(Ia-Ib)=0

  • KVL2: -6-4(Ib-Ia)-1Ib=0 çözülerek I1 ve I2 bulunur.

  • Ortak olan 4Ω direnci,yönlerine baglı olarak,I1 ve I2 ‘nin farkı veya toplamı ile çarpılarak voltajı bulunur.buradaki örnekte farkları alınmıştır,çünkü üzerinden geçen I1 ve I2 akımlarının yönleri terstir





I1=Ia

  • I1=Ia

  • I2=Ib

  • I3=Ib

  • E1=i1xR1+i3xR3 Kol analizi

  • -E2=i2xR2-İ3xR3

  • E1=i2xR1+(ia-ıb)R3 Mes analizi

  • -E2=ibxR2+(ib-ia)R3



  • Örnek:(Meş)



  • 5-1Ia-6(Ia-Ib)-10=0

  • 10-6(Ib-Ia)-2Ib=0

  • -7Ia+6Ib=5

  • 6Ib=5+7Ia

  • Ib=5/6+7/6Ia

  • 10=8Ib-6Ia

  • 6x10=[8(5/6+7/6Ia)-6Ia]x6

  • 60=40+56Ia-36Ia

  • 20=20Ia

  • 1A=Ia

  • Ib=5/6+7/6Ia

  • Ib=2A





  • Çözüm:

  • 5-I1 1-6(I1-I2)-10=0

  • 10-6(I2-I1)-2I2=0

  • -7I1+6I2=5

  • 6I1-8I2=-10

  • I1=1A

  • I2=2A



8,6.NETWORK (AĞ)TEORİLERİ

  • SUPERPOSITION (SÜPERPOZİSYON) METODU:

  • Bir devrede,her bir element üzerindeki veya voltaj devresindeki her bir güç kaynağının uygulandığı voltaj veya akımların etkilerinin ayrı ayrı toplanması ile bulunur.



Örnek:Aşağıdaki devreyi süper pozisyon analizi ile çözünüz.

  • Örnek:Aşağıdaki devreyi süper pozisyon analizi ile çözünüz.





Çözüm:

  • Çözüm:

  • RT=[(4//4)+2]+6

  • RT=4//3+6

  • RT=7.7Ω

  • I6’=120/7.7

  • I6’=15.6A

  • I2’=I6’.(3/3+4)

  • I2’=6.7A

  • I4’=I2’/2

  • I4’=3.35A



9.(A.C) ALTENATİF AKIM-DEĞİŞKEN AKIM

  • Herhangi bir voltaj veya akım periodik olarak değişiyorsa yada deyişken bir yapısı varsa buna alternatif (değişken) akım veya voltaj denir.



ALTERNATİF AKIM GRAFİĞİ



Alternatif grafiği:

  • Periyodik bir dalgada,dalganın tepe noktaları veya işaretinin değiştiği (+’dan,- ye veya –’den+ya) noktaları arasında belirli bir zaman aralıgı bulunur.

  • Periyodik AC bir dalganın (-) ve (+) kısımları bir birine eşitse averaj değeri sıfırdır.

  • Eğer bir DC sinyal, AC dalgasına eklenirse avara değeri sıfır olmaz.



CYCLE (DEVİR):Bir dalga şeklinde, iki ayni noktanın tekrarına 1cycle (devir) denir.

  • CYCLE (DEVİR):Bir dalga şeklinde, iki ayni noktanın tekrarına 1cycle (devir) denir.

  • FREKANS(f): bir saniyedeki cycle (devir) sayısıdır.

  • Birimi:Hertz(Hz)

  • Örnek: 60 cycle(devir) güç hattı =60 cycle bir saniyede f=60Hz

  • Periyot: Bir cycle (devir)’in zamanı,veya 1cycle’da geçen zaman.

  • T=1/f - f=1/T





9,1.ALTERNATİF DALGALAR:



9,1.ALTERNATİF DALGALAR

  • Anlık (Instantaneous) Değer: dalganın her hangi bir andaki büyüklüğü.

  • Peak (Tepe)Değer: bir dalganın en yüksek değeri

  • Peak-to-peak(tepeden tepeye)değer:

  • (+)ve(-)tepe uçları arasındaki voltaj değer.

  • Sinüs (sine) Dalgası: Sinüs dalgası,R,L,ve C’ nin etkileriyle şeklini muhafaza edebilen tek dalga türüdür.



9,2.AVARAJ DEĞERİ

  • Bir AC dalgaların avaraj değeri sıfırdır

  • büyüklükleri bir birine eşittir.



9,3.PEAK DEĞER



9,4.EFEKTİF DEĞER (RMS)

  • Bir sinüs dalganın efektif değeri,o dalganın de’ ye karşılık gelen değeridir de denebilir.

  • Efektif değer 50V olan bir sinüs dalgası ile 50V de voltajının oluşturduğu güçler bir birine eşittir.(Örneğin bir direnç üzerine uygulandığı zaman.)

  • Dirençler bir devrede gücün harcandığı elemandır ve AC dalgaların üzerinde herhangi bir faz farkı yaratmaz.





V,I Ayni fazlıdırlar

  • V,I Ayni fazlıdırlar

  • P- Her zaman pozitiftir.

  • Irms=Ieff=Imax/√2=Imax/1.414

  • Irms=0.707.Imax

  • Vrms=Veff=0.707.Vmax

  • Vmax=1.414.Vrms

  • AC ölçüm aletleri,voltaj veya akımın RMS değerini ölçerler.

  • Osiloskop:Cathode – ray tube’ ü kullanarak, zaman-sinyal grafiklerini gösteren alettir.



10.CAPACITORS (KAPASİTÖRLER)

  • Kapasitör ve inductörler, devre içinde güç kaybına yol açmazlar. Fakat güç depolarla.daha sonra bu güçü devreye tekrar geri verebilirler.



10,1.CAPACITANCE (KAPASİTANS)

  • İki paralel levha arasında, yalıtkan veya dielektrik bir madde konularak oluşturulur. Kapasitans kapasitörün kapasitesidir.

  • CAPACITANCE:1Farad(F)=1 coulomb’luk yükün,1V altında levhalar arasında akışına denir.





A:Alan (m2)

  • A:Alan (m2)

  • d:Uzaklık (m)

  • C=€ A/d

  • C=€0 €TA/d

  • €=Relatıve permıttıvıty

  • €=8.85x10-12F/M

  • C=Capacıtance

  • C=Q/V

  • C=Farad (F)

  • Q=Coulomb(c)

  • V=Volts(V)



10,2.KAPASİTÖRÜN ŞARJ OLMASI



S Anahtarı 1konumuna gelince,devre tamamlanır

  • S Anahtarı 1konumuna gelince,devre tamamlanır

  • C içerisinde e akımı başlar. Bu ilk anda çok hızlıdır,daha sonra C nin voltajı (Vc) E ye yaklaştıkça bu hız azalır.

  • Vc=E olunca e akımı durur (kapasitör dolar)





C tam olarak dolunca açık devre gibi gösterile bilir.

  • C tam olarak dolunca açık devre gibi gösterile bilir.

  • Anahtarın ilk kapatıldığı an t=0(kısa devre gibi)

  • ic=iR=E/R

  • Vc=E-VR=E-İRR

  • ic=(E/R) (e-t/RC) şarj akımı

  • Vr=Ee-t/T

  • e=2.71828

  • RC=Zaman sabiti T=RC

  • t=0 ise e0=1

  • t=1 ise e1=0.3674







Örnek:

  • Örnek:



  • VC,İC,VR için matematiksel formülleri yazınız.

  • Çözüm:

  • T=RC=(8kΩ) (4µF)=32ms

  • VC=E(1-e-t/T)

  • Vc=40(1-e -t/(32x10)

  • İc=E/R(e-t/T)

  • İc=40V/8kΩ(e -t/(32x10) )

  • İc=5x10-3(e -t/(32x10) )

  • VR=Ee -t/T

  • VR=40e-t/32x10)



10,3.KAPASİTÖRÜN DEŞARJ OLMASI



Vc=Ee –t/RC

  • Vc=Ee –t/RC

  • ic=E/R(e –t/RC)

  • VR=Ee-t/RC



Örnek:

  • Örnek:



Çözüm:

  • Çözüm:

  • T=8kΩ 4uF=32ms

  • a)Vc=Ee-t/T

  • Vc=40e-t/(32x10-3)

  • b)İc=(E/R)(e-t/T)

  • İc=(5x10-3)e-t/(32x10-3)

  • c)VR=Ee-t/T

  • VR=40e -t/(32x10-3)



10,4.KAPASTÖR AKIMI(İC)

  • ic= C(d vc/dt)

  • Kapasitörün depoladığı enerji  İcav=C(∆ Vc/∆t)

  • ∆Vc=Vc2-Vc1

  • ∆t=t2-t1

  • ∆iki değer arasındaki değişim

  • İcav=C(∆ Vc/∆t)



10,5.SERİ KAPASİTÖRLER



QT=Q1=Q2=Q3

  • QT=Q1=Q2=Q3

  • E=V1+V2+V3

  • QT=/CT=Q1/C1+Q2/C2+Q3/CT

  • 1/CT=1/C1+1/C2+1/C3



10,6.PARALEL KAPASİTÖRLER



Örnek:

  • Örnek:

  • a)CT=?

  • b)QT=?

  • c)V1,V2,V3=?



Çözüm:

  • Çözüm:

  • a)1/CT=(1/200x10-6)+(1/50x10-6)+(1/10x10-6)

  • 1/CT=0.128x106

  • CT=8x10-6=480uF

  • b)QT=Q1=Q2=Q3

  • QT=CTxE

  • QT=8uFx60V=480uF

  • c)V1=Q1/C1

  • V1=(480x10-6C)/(200x10-6F)

  • V1=2.4V

  • V2=Q2/C2=9.6V

  • V3=Q3/C3=48V

  • E=2.4V+9.6V+48V

  • E=60V





Çözüm:

  • Çözüm:

  • a)CT=?

  • b)Q1,Q2,Q3

  • c)QT=?

  • a)CT=C1+C2+C3

  • CT=800+60+1200=2060uF

  • b)Q1=C1E=(800x10-6)(48)=38.4mC

  • Q2=C2E=2.88mC

  • Q3=C3E=57.6mC

  • c)QT=Q1+Q2+Q3

  • QT=98.88mc



Örnek:(seri paralel)

  • Örnek:(seri paralel)

  • a)CT=?

  • b)QT=?

  • c)V1=?

  • d)Q1,Q3=?



Çözüm:

  • Çözüm:

  • a)CT=C2+C3

  • CT=2uF+4uF

  • CT=6uF

  • b)V1=Q1/C1E=2u(120)=240uC

  • QT=Q1=QT

  • c)V1(240x10-6)/(3x10-6)=80V

  • d)VT=QT/CT

  • VT=(240x10-6C)/(6x10-6)

  • VT=40V

  • Q2=C2VT

  • Q2=(4x10-6)(40)=160uF

  • Q3=C3VT

  • Q3=(2x10)(40)=80uF



Örnek:

  • Örnek:



a)Vc=?

  • a)Vc=?

  • b)Qc=?

  • Çözüm:

  • a)Vc=(8/4+8)x(24)

  • Vc=16V

  • b)Qc=C1xVc

  • Qc=(20x10-6)(16)

  • Qc=320uF



10,7.KAPASİTÖRÜN DEPOLADIĞI ENERJİ

  • Wc=1/2CV2

  • Wc=1/2(Ca2/c2)

  • V=Q/C



Örnek:

  • Örnek:



Toplam olarak dolu durumda iken C1 ve C2 voltajlarını bulunuz.

  • Toplam olarak dolu durumda iken C1 ve C2 voltajlarını bulunuz.

  • Çözüm:

  • Vc2=[7/(2+7)]x72=56V

  • Vc1=[2/(2+7)]x72=16V

  • Q1=C1xVc1=(2x10-6)(16)=32uC

  • Q2=C2xVc2=(3x10-6)(56)=168uC

  • Wc1=1/2(C1xV12)

  • Wc1=1/2(2x10-6)(162)

  • Wc1=256uj

  • Wc2=1/2(C2xVc22)

  • Wc2=1/2(3x10-6)(56)

  • Wc2=470uj



10,8.AC DEVRELERDE KAPASİTÖRLER







Örnek:

  • Örnek:

  • Irms=?



Çözüm:

  • Çözüm:

  • Xc=1/2∏fc

  • Xc=1/2x3.14x(10x103)(0.005x10-6)

  • Xc=3.18kΩ

  • Vrms=Irms Xc

  • Irms=Vrms/Xc

  • Irms=5/3.18

  • Irms=1.57mA



10,9.KAPASİTÖRÜN VOLTAJ VE AKIMI

  • Kapasitör akımı ile kapasitör voltajı arasında 900’lik faz farkı vardır.



11.KAPASTİTÖRDE GÜÇ

  • İdeal bir kapitör güç harcamaz.

  • Bir kapasitöre AC voltaj verildiği zaman enerji voltaj cycle ‘ina göre depolamaya başlar. Daha sonra depolanan enerji başka bir cycle biriminde devreye geri verilir.







11,1.TRUE(ĞERÇEK)GÜÇ

  • (+)Güç anında kapasitörün depoladığı enerji

  • (-)Güç anında kapasitörün harcadığı enerji

  • True (Gerçek)Güç=0



11,2.REAKTİVE GÜÇ

  • Kapasitörün enerji depolama veya harcama oranı.

  • Pr≠0 Hiçbir zaman Pr sıfır olmaz

  • Pr=Vrms x Irms = Vrms2/Xc=Irms2 x Xc

  • Birimi:Volt-Amper Reactive (VAR)



11,3.KAPASİTÖR UYGULAMALARI

  • Elektriksel Depolama

  • Power Supply Filtreleme

  • Zamanlı devreler

  • By Pasing

  • DC Bloklama ve AC Coupling



Yüklə 446 b.

Dostları ilə paylaş:




Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©www.genderi.org 2024
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə