Diyot, akımın tek bir yönde ilerlemesini sağlayan devre elemanıdır. Diyotları başlıca üç gruba ayırırız. Bunlar lamba, metal ve yarı iletken diyotlardır. Günümüzde daha çok yarı iletken diyotların kullanımı yaygındır. Yarı iletken diyotları oluşturan iki kutup vardır. Bunlar P ne N kutuplarıdır. P ve N kutupları arasındaki bağlantıyı daha iyi anlamak için iletkenlik konusunu biraz açalım.

Şekil 1: Diyot Çeşitleri

İletkenlik

Element atomları son yörüngelerinde 1 elektron bulundururlarsa en iyi iletkenlik (conductor) durumunu gösterirler. Çünkü amaç serbest elektron oluşturarak atoma artı (+) değerlik kazandırmaktır (Bakır Cu⁺, Gümüş Ag⁺, Altın Au⁺).

Yalıtkanlık

Element atomlarının son yörüngelerindeki orbitallerin hepsi dolu olup yani 8 elektronu bulunduruyorsa bu kez de en iyi yalıtkan (insulator) maddeyi oluştururlar. Bu maddelerde iletkenlik yoktur ya da yok denilecek kadar azdır (Neon, Argon, Radon ve diger inert gazlar).

Yarı İletkenlik

Silisyum (Si) ve Germanyum (Ger) da ise son yörüngelerinde 4 elektron bulundurarak yarı iletkenlik (semi-conductor) gösterirler. Silisyumun kullanımı son zamanlarda oldukça yaygınlaşmıştır. Diyotlar da yarı iletken madde ve yarı iletken olarak da silisyum kullanılmaktadır. Eger silisyum Arsenik (As) ile elektron alış-verişi yaparsa, silisyum 1 elektron alarak indirgenir ve negatif davranır( Si^-5). Bu duruma N tipi (Negative) yarı iletkenlik denir. Elektron alış-verişini Bor(B) ile yaparsa 1 elektron vererek yükseltgenerek pozitif davranır (Si⁺³). Bu duruma da P tipi (Positive) yarı iletkenlik denir. Sonuçta N de fazladan elektron, P de boş orbital oluşur. P kutbu anot, N kutbu katot olur ve fazla elektronlar boş orbitallere dolarak anottan katoda hareket eder (P-N Junction). Böylelikle diyotun kullanımı ile akım anottan katoda doğru ilerlemiş olur.

Şekil 2: Diyot İçerisinde Akımın Anottan Katota Doğru Olan Hareketi

Diyotlar çok küçük değerde basit bir resistan gibi davranarak direnç gösterirler. Yani akımın geçebilmesi için voltajın belli bir eşik değere ulaşması gerekir. Diyotun bu voltaj değeriniV_D,on olarak gösteririz. Bazen bu eşik değerini sıfır da alırız. Her iki durumda da ideal diyota ulaşmış oluruz. Silisyum da voltaj değeri 0,6 ile 0,7 arasındadır. Aslında bu değer 0,7 den sonra oldukça az miktar da artar. Fakat biz bunu sabitmiş gibi kabul eder ve 0,7 diye alırız. Diyotlar negatif V_in(V_giriş) değerinde çalışmazlar.

Şekil 3: Silisyum ve Germanyum Diyot Karakteristiklerinin Karşılaştırılması

Diyotlar yarım dalga ve tam dalga doğrultucular diye V_out(V_çıkış) değerlerine göre iki farklı grafik oluştururlar. Aşağıdaki şekilde inceleyebilirsiniz.

Şekil 4: Yarım ve Tam Dalga Doğrultucu Grafikleri

Diyotları kullanım alanı ve amacının farklılığına göre temel olarak; kristal, zener, köprü, ışık yayan (LED), foto ve ayarlanabilir kapasiteli(Varaktör-Varikap) diyotlar olmak üzere altı çeşide ayırabiliriz. Şimdi kısaca bunları inceleyelim...

1. Kristal Diyotlar

Bu diyotlar genellikle elektronik devre kartlarında kısa devre oluşumunu engellemek istediğimiz yerlerde ve alternatif akımın doğrultulmasını gerektiren yerlerde kullanılır.Kristal diyotlar büyük akım taşıyabilir, yüksek ters tepe gerilimlerine dayanabilirler.

Şekil 1: Kristal Diyot Kutupları

2. Zener Diyotlar

Eğer sabit bir gerilime ihtiyaç duyuyorsanız zener diyotları kullanmalısınız. Bu diyotları düz bir şekilde bağladığınızda tıpkı bir kristal diyot gibi davranacaktır. Ama ters bağlarsanız uyguladığınız gerilim zener gerilime ulaşana kadar yalıtkanlık gösterir. Bu gerilime ulaşınca da üzerinden sabit bir şekilde zener gerilimi geçirir ve fazlasını geçirmez. Zener diyotun sembolü aşağıdaki gibidir.

Şekil 2: Zener Diyot Kutuplanması

3. Köprü Diyotlar

Genellikle 4 kristal diyotun bir araya gelmesiyle köprü diyot oluşturulur. Dolayısıylada 4 bacaklı olur. ~ işaretli bacaklar AC girişini, + ve - işaretli bacaklar ise DC çıkışını gösterir. Güç kaynaklarında kullanılır. Tam dalgalı doğrultuculardır.

Şekil 3: Köprü Diyot

4. Işık Yayan Diyotlar (LED)

Adındanda anlaşılacağı gibi elektriği ışığa çeviren diyotlardır. Kullanılan kimyasal maddenin türüne göre farklı renklere sahip olurlar. Kullanılan maddeye yani rengine göre voltajı değişebilir. Lambalara göre daha az enerji harcarlar. İkaz ışıklandırmasında ve efektli gösterimlerde kullanılır.

Şekil 4: Light Emitting Diode (LED)

5. Foto Diyotlar

Foto diyotlar ışık varlığında çalışır ve karanlıkta yalıtkan özelliği gösterirler. Zenerler gibi devreye ters polarize edilir. Ters bağlandığı için de akım katottan anota doğrudur. Ters polarma gerilimi altında PN birleşimine ışık şiddeti uygulandığında, birleşim yüzeyinde bir enerji ortaya çıkar. Meydana gelen enerji artışı ters akım değerini ve azınlık taşıyıcıların sayısını artırır. Böylelikle foto diyotlar birleşim yüzeyine düşen ışık şiddetine göre iletime veya kesime giderler. Genellikle televizyon ve müzik setleri gibi cihazlarda uzaktan alıcı olarak kullanılırlar.

Şekil 5: Foto Diyot

6. Ayarlanabilir Kapasiteli Diyotlar (Varikap Diyotlar)

Bu diyotlar kapasite değerlerini değiştirebilen diyotlardır ve ters bağlanırlar. İki yarı iletken maddenin arasına yalıtkan bir maddenin konulması ile kondansatörlere benzerler. İletkenler arasında ki uzaklığa göre kapasite değeri ayarlanır. Varikap diyotun uçlarına uygulanan ters gerilim değeri arttıkça kapasite değeri düşer. Bu diyotlar TV ve radyo frekans devrelerinde kullanılır.