‘Elektroteknik’ Kategorisi için ArÅŸiv

Yüksek Gerilim Hatları Neden Vızıldar?

Salı, 06 Kasım 2007

Yüksek Gerilim Hatları Neden Vızıldar? Yüksek gerilim taşıyan elektrik telleri devamlı bir vızıldama sesi çıkarırlar. Bunun sebebi nedir sizce? Pekala söylüyorum: Bunun sebebi sadece manyetik kuvvettir baÅŸka bir ÅŸey deÄŸil. Åžimdi diyebilirsiniz ki "-Kim koydu mıknatısı direÄŸe?!". Ben de derim ki sadece mıknatıs manyetik kuvvet üretmez; üzerinden akım geçen herhangi bir tel de manyetik alan oluÅŸturabilir… Bu meseleyi açıklamak için sadece üstte belirtilen olay yetmez; bunun yanında bir kaç kanununu da açıklamak gerek girizgah olarak: 1- Bir telden elektrik akımı geçerse bu tel etrafında dairesel bir manyetik alan oluÅŸturur. 2- Üstünden elektrik akımı geçen bir tel bir manyetik alana maruz bırakılırsa tele manyetik bir kuvvet etki eder. 3- Yüksek gerilim hatları 20-30,000 Volt arası bir enerji taşıyabilir. 4- Åžehir ÅŸebekelerimizde kullandığımız akım alternatif yani deÄŸiÅŸken akımdır. 5- Bir cismin üstüne deÄŸiÅŸken bir kuvvet etki ediyorsa o cisim salınım yapar. İşte bu beÅŸ fiziksel gerçek birleÅŸip Voltran’ı oluÅŸturarak (benim çocukluÄŸumun favori çizgi filmi idi. 5 robot aslan birleÅŸip büyük bir robot oluÅŸturuyordu!. Oradan kinaye iÅŸte…) meseleyi açıklamamız için gerekli fiziksel background’u saÄŸlayacaklar. Yüksek gerilim hatları bildiÄŸiniz gibi üstünden akım geçen 2 telden oluÅŸur(ÅŸekilde de görüldüğü gibi). İşte bu teller birbirlerinin üstünde manyetik alan oluÅŸtururlar (1. kanun). 2. Kanuna göre de bu manyetik alanlar tellere manyetik bir kuvvetin etki etmesine sebep olur. Geçen akım alternatif yani deÄŸiÅŸken olduÄŸundan (4. kanun) bu kuvvet de akımla beraber devamlı deÄŸiÅŸir. 5. Kanunumuza göre de bu deÄŸiÅŸken kuvvet tellerin bir salınım yapmasına sebep olur. İşte bizim duyduÄŸumuz vızıltı tellerin salınımından gelen vızıltıdır. Peki ÅŸehir içindeki elektrik telleri niye böyle vızıldamaz derseniz, o zaman 3. kanun iÅŸin içine girer. Åžehirdeki hatlarda 220 veya 380 volt’luk bir enerji vardır. Tabii bu yüzden oluÅŸan kuvvet azdır ve teli sallamaya yetmez. Bu yüzden de bu vızıltı sesi ÅŸehir içindeki kablolardan duyulmaz.

Pamukkale Üniversitesi

Salı, 06 Kasım 2007

PAMUKKALE ÜNİVERSİTESİ

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

DERS : MİKROİŞLEMCİLER ( PROJE-2 )

KONU : Z - 80

HAZIRLAYAN : Turgay ERDOÄžAN

97227034 Elektrik-Elektronik mühendisliği

4. Sınıf ( N.Ö )

KONTROL EDEN : Yrd. Doç. Dr. Ahmet ÖZEK

ZİLOG

Z80 – CPU

Transistörün icadından sonra, yarıiletken teknolojisinin ilerlemesiyle, tek çip üzerine çok fazla sayıda transistör yerleştirilmesine imkan tanıyan, LSI, VLSI, SLSI teknikleri ile bir çip üzerine yüz binlerce transistör yerleştirmek mümkün olmuştur.

Amerikan İntel ÅŸirketi tarafından geliÅŸtirilen, İntel 4004, öncelikle hesap makinelerinde kullanılmış olan, ilk 4-bitlik programlanabilir yarıiletken elemandır. Daha sonra, aynı ÅŸirket, 8-bitlik mikroiÅŸlemci olan İntel 8008’i geliÅŸtirdi. 1970’lerin ortalarına gelindiÄŸinde ise yine İntel ÅŸirketi 8080 mikroiÅŸlemcisini geliÅŸtirdi ve 8080’i CPU olarak kullanan ilk küçük bilgisayarlar ortaya çıktı ve bu yapılara mikrobilgisayar ismi verildi. Takip eden birkaç yıl içinde, 8-bitlik veri yoluna sahip, Motorola 6800, Zilog Z-80 ve İntel 8085 mikroiÅŸlemcileri geliÅŸtirildi. Daha sonraki yıllarda, geliÅŸen yarıiletken teknolojisi sayesinde, 16-bit, 32-bit ve 64-bitlik veri yollarına sahip, bellek kapasitesi daha geniÅŸ olan ve çok daha yüksek hızlarda çalışabilen mikroiÅŸlemciler geliÅŸtirilmiÅŸtir.

Zilog Z-80 mikroişlemcisi 1970 yılında Zilog firmasının ürettiği, 8-bitlik veri yoluna sahip bir mikroişlemcidir. Zilog Z80 üretim hattı, mikrobilgisayar parçaları, geliştirme sistemleri ve destekleme yazılımının olduğu tam bir settir. Z80 mikrobilgisayar parça seti yüksek performanslı mikrobilgisayar sistemlerini başka mantık elemanlarına gerek kalmadan ve en az sayıda ucuz ve standart bellek elemanları kullanarak imal etmek için gerekli bütün devreleri kapsamaktadır.

Z80 ve Z80A CPU’ları rakipsiz hesaplama gücüne sahip üçüncü nesil tek yongalı mikroiÅŸlemcilerdir. Hesaplama gücündeki artışlar ikinci nesil mikroiÅŸlemcilerle karşılaÅŸtırıldıklarında daha yüksek sistem performansına ve bellek kullanımının daha verimli olmasına yol açar. İlave olarak tek gerilim gereksinimlerinden dolayı ve bütün çıkış sinyalleri standart bellek veya çevrebirim devrelerini kontrol etmek için tamamen kodlanabildiÄŸi ve zamanlanabildiÄŸi için, Z80 ve Z80A CPU’ları sistemlerin içine kolaylıkla adapte edilebilir. Devre N-kanallı, iyon çoÄŸaltılmış, silikon kapılı MOS süreci kullanarak gerçekleÅŸtirilmiÅŸtir ( Teknoloji : NMOS ).

ÖZELLİKLERİ ·Tek yonga, N-kanal silikon kapı CPU

·Veri sözcük uzunluğu : 8-bit

·Adres yolu uzunluğu : 16-bit

·Doğrudan adresleme aralığı : 65536 sözcük ( 1-bayt )

·Komut sözcük uzunluÄŸu : 1’den 3 bayt’a kadar

·Temel komut sayısı : 158

·En kısa komut/süre ( kaydediciyi kaydediciye yükleme ) : 1ms

·En uzun komut/süre ( IX+d adresindeki biti kurma ) : 5.75 ms

·Saat frekansı ( min / max ) : 5 kHz / 4.5 MHz

·Saat fazı / gerilim salınımı : 1 / 5 V

·Özel G/Ç denetim hatları : 5

·Paket : 40-bacaklı DIP

·Güç gereksinimleri : 5V / 90 mA ( Z80A ) ; 5V / 60 mA ( Z80 )

·17 dahili kaydedici

·158 komut-tam yazılım uyumluluğu ( komutlar; dizinli, bit ve göreceli gibi daha faydalı adresleme modları ile 4, 8 ve 16-bitlik işlemleri içerir.)

·Hızlı kesme cevabının 3 modu ve bir maskelenemez kesme

·Hemen hemen hiç harici devre kullanmadan standart hızlı statik ve dinamik belleklerle doğrudan bağlanabilme

·Tek 5 V DC kaynak ve tek-fazlı 5 V saat

·4, 8 veya 16-bitlik işlemlerde diğer tek yonga mikroişlemcilerden daha iyidir.

·Bütün bacaklar TTL uyumlu

·İçinde dinamik RAM tazeleme devresi bulunmaktadır.

Osilatör devresi hariç bütün zamanlama üretimleri iÅŸlemci yongasının içerisindedir ve adres yolu öyle yapılmıştır ki dinamik RAM’ı tazelemek için gerekli olan tazeleme adresi, adres yolunun alt yarısında ortaya çıkar. En küçük sistem; iÅŸlemci, bir saat kaynağı ve bir bellekten oluÅŸur.

Toplam 158 komutta, 21 adet 8-bitlik yükleme komutları, 20 adet 16-bitlik yükleme komutları, 14 adet değiş-tokuş, blok aktarma ve arama komutları, 17 adet 8-bitlik aritmetik ve mantık komutları, 11 adet 16-bitlik aritmetik ve mantık işlemleri, 12 adet genel amaçlı aritmetik komutları, 16 adet kaydırma ve döndürme işlevleri, 9 adet bit kurma, sıfırlama ve test komutları, 11 adet atlama komutları, 7 adet çağırma/dönüş komutları ve 12 adet G/Ç işlemleri bulunur.

Yazılım desteği, yeri değiştirilebilir kodlar üreten bir makro-çevirici, program modüllerini birbirine bağlayan ve mutlak adresli yükleme modülü üreten bir bağlayıcıyı ve PL/M, PL/Z ve Basic gibi bazı yüksek düzeyli dilleri kapsar. Ayrıca bir metin düzenleyici, bir dosya bakımı ve disket tabanlı program geliştirme sistemini destekleyen hata ayıklama altyordamı mevcuttur.

DONANIM

MODEL TANIMI Z80 MİB ( Ticari ) Z80 MİB ( Askeri ) Z80A 8-bit ticari Z80-PIO 2-Port Paralel G/Ç Z80A-PIO Yüksek hızlı versiyon Z80-CTC 4 adet sayıcı / zamanlayıcı Z80A-CTC Yüksek hızlı versiyon Z80-DMA İki port doğrudan bellek erişimi Z80A-DMA Yüksek hızlı versiyon Z80-SIO İki tam-dubleks seri G/Ç kanalları Z80A-SIO Yüksek hızlı versiyon MK3886 RAM / zamanlayıcı ve G/Ç ( Mostek )

Z80 için donanım desteÄŸi, devre-içi emülasyon kapasiteli geliÅŸtirme sistemi, gerçek zaman hata ayıklama ve program saklama modüllerini içerir. Sistem iki disk iÅŸletim sisteme sahiptir ve RAM’i 64 Kbayt’a kadar kullanmak ve terminal ile yazıcılara bazı arabirim seçenekleri sunmak için geniÅŸletilebilir.

Şekil, CPU nun bir blok diyagramıdır.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image002.gif[/IMG]

Şekil, programcının erişebileceği 208 bitlik okuma / yazma belleğini içeren dahili kaydedici yapısını göstermektedir.

ANA KAYDEDİCİ TAKIMI

YEDEK KAYDEDİCİ TAKIMI

AKÜMÜLATÖR A

BAYRAKLAR F

AKÜMÜLATÖR A’

BAYRAKLAR F’

GENEL

AMAÇLI

KAYDEDİCİLER

B

C B’ C’ D

E D’ E’ H

L H’ L’

KESME VEKTÖRÜ I

BELLEK TAZELEME R

ÖZEL AMAÇLI KAYDEDİCİLER IX İNDEKS KAYDEDİCİLERİ IY İNDEKS KAYDEDİCİLERİ SP YIĞIN İŞARETÇİSİ PC PROGRAM SAYICISI Z80 CPU, programcı tarafından erişilmesi mümkün olan 208-bitlik R / W bellek içerir. Bu bellek, 18 tane 8-bitlik kaydedici ve 4 tane 16-bitlik kaydedici halinde düzenlenmiştir. Bu kaydediciler, 8-bitlik kaydedici olarak tek başlarına ya da 16-bitlik kaydedici olarak çiftler halinde kullanılabilecek olan 6 adet genel amaçlı kaydediciden oluşan iki takımı ( ana ve yedek kaydedici takımları ) içerir. Programcı bir grup değiştirme deyimini kullanarak ana ya da yedek kaydediciler takımından birine erişebilir. Yedek kaydedici takım, işlemlerin ön plan / arka plan modunda yapılmasına izin verir ya da çok hızlı kesme cevabı için kullanılabilir.

Genel amaçlı saklayıcılar; 8-bitlik saklayıcı olarak tek başlarına ( A,B,C,D,E,H,L ) veya 16-bitlik saklayıcı olarak çiftler halinde ( BC, DE, HL ) kullanılır.

Her CPU, çok seviyeli kesmelere, sınırsız iç içe yordamlara ve birçok veri tipi işlemesinin basitleşmesine izin veren 16-bitlik yığın göstericiye sahiptir. İki 16-bitlik dizin kaydedici, tablolu veri işlemeye ve yeniden yerleştirilebilir kodun kolay gerçekleştirilmesine imkan verir. Tazeleme kaydedici, harici dinamik belleklerin otomatik ve tamamen şeffaf olarak tazelenmesini sağlar. I kaydedici, bir güçlü kesme cevap modunda bir kesme servisi adres tablosunu gösteren göstericinin üst 8-bitini oluşturmak için kullanılır, göstericinin alt 8-biti kesmeyi yapan eleman tarafından sağlanır. Daha sonra bu servis adresine bir dolaylı çağırma yapılır.

Ayrıca, akümülatör ve bayrak kaydedicilerden oluşan iki takım daha mevcuttur. Tüm Z80 kaydedicileri statik RAM kullanılarak gerçeklenmiştir.

ÖZEL AMAÇLI KAYDEDİCİLER

1.PROGRAM SAYICISI ( PC – Program counter )

Program sayıcısı, 16 bitlik kaydedicidir ve bellekten getirilecek olan yürürlükteki komutun 16-bitlik adresini tutar. Böylece mikroiÅŸlemci o andaki komutu bitirdiÄŸi zaman, PC kaydedici bir sonraki komutun nerede olduÄŸunu gösterir. PC, içeriÄŸinin adres hatlarına aktarılmasından sonra kontrol birimi tarafından otomatik olarak artırılır veya azaltılır. Herhangi bir program atlama komutu yürütüldüğünde, artırıcı aşılarak, yeni deÄŸer PC’ye otomatik olarak yerleÅŸtirilir.

2.YIĞIN İŞARETÇİSİ ( SP- Stack Pointer ) KAYDEDİCİSİ

MikroiÅŸlemci içerisinde geçici veri saklamak, bazı komutlarla alt programlara dallanmak ( Örnek: Push, Pop, Call vs. ) gerekirse RAM üzerinde bulunan Stach ( Yığın ) bölgesinden faydalanılır. Bu bellek, yığın bellek ( stach memory ) olarak adlandırılır. Yığın iÅŸaretçisi, dış sistem RAM belleÄŸindeki herhangi bir yere yerleÅŸtirilmiÅŸ olan bir yığının yürürlükteki tepesinin 16-bitlik adresini tutar. Bu nedenle 64 K’lık belleÄŸin herhangi bir bölgesini adresleyebilir. İkinci olarak, yığının taban adresi ( Base adress ) bellekte herhangi bir yere sabitlenebilir ve Z80 yığını taban adresten aÅŸağıya doÄŸru büyür. Dış yığın belleÄŸi, son girenin ilk çıktığı ( LIFO- Last in / First out ) bir dosya gibi düzenlenir. PUSH ve POP komutlarının yürütülmesi yoluyla, yığına belirli MİB kaydedicilerinden veri itilebilir ya da yığından belirli MİB kaydedicilerine veri çekilebilir. Yığından çekilen veri, her zaman yığına daha önce basılmış olan son veridir. Yığın, çok düzeyli kesmelerin kolayca gerçeklenmesini, sınırsız sayıda alt yordamın iç içe geçirilebilmesini ve birçok veri iÅŸleme türlerinin basitleÅŸtirilmesini saÄŸlar.

3.İNDEKS KAYDEDİCİLERİ ( IX ve IY )

Birbirinden bağımsız iki adet indeks kaydedicisi, indekslenmiÅŸ adresleme modlarında kullanılan 16-bitlik bir taban adresini tutar. 16-bitlik bu kaydediciler 64K’dan daha büyük bellekler üzerinde indekslenmiÅŸ adreslemeye izin verir. Bu adresleme modunda indeks kaydedicilerinden biri, verinin bellekte saklanacağı ya da geri alınacağı bölgeyi iÅŸaret etmek için bir taban olarak kullanılır. Bu tabandan itibaren olan kaymayı belirtmek için, indekslenmiÅŸ komutlarda ilave bir bayt içerilir. Bu kayma, ikiye tümleyeni halindeki iÅŸaretli bir tamsayı olarak belirtilir. Bu adresleme modu, özellikle veri tablolarının kullanıldığı birçok program türlerini büyük ölçüde basitleÅŸtirir. İki 16-bitlik dizin kaydedici, tablolu veri iÅŸlemeye ve yeniden yerleÅŸtirilebilir kodun kolay gerçekleÅŸtirilmesine imkan verir.

İndekslenmiş adreslemenin ( indexed addressing ) temel amacı bellekteki tablo halinde olan verilerin işlenmesine imkan sağlamasıdır. İndekslenmiş komut hem indeks veya yer değiştirme ( displacement ) hem de adresi belirtir. Yer değiştirme adrese eklenerek son adres elde edilir.

Z80’de indekslenmiÅŸ adreslemeye ait örnek;

LD A, ( IX + d ) ÅŸeklindedir. Bu komut IX + d ile verilen mutlak adresin içeriÄŸini akümülatöre yükler. Burada d; 1-baytlık iÅŸaretli yer deÄŸiÅŸtirmeyi göstermektedir. ÖrneÄŸin; eÄŸer IX, D000H sayısını içeriyorsa ve d = 40H ise, yukarıdaki komut D040H adresli yerin içeriÄŸini akümülatöre yükleyecektir. Z80’de 1-baytlık yer deÄŸiÅŸtirme 256 sözcüğe kadar olan tabloların adreslenmesine izin verir, fakat kullanılan iÅŸaretli yer deÄŸiÅŸtirme IX kaydedici tarafından verilen adresin aÅŸağısındaki 127 ile yukarısındaki 127 yere ulaşılmasına olanak saÄŸlar. IX ( ve IY ) artırılıp eksiltilebildiÄŸinden, Z80’nin tüm 64Kbaytlık belleÄŸi indekslenmiÅŸ adresleme ile kolayca adreslenebilir.

4.KESME SAYFASI ADRES KAYDEDİCİSİ ( I- İnterrupt page address register )

Kesmeler, bir mikrobilgisayar sistemini, ona bağlı çevresel birimlere senkronize etmek ( eş zamanlamak ) için kullanılan sinyallerdir. ( mikroişlemci ile çevre birimleri arasındaki hız farklılıklarından dolayı ). Z80-MİB, herhangi bir kesmeye cevap olarak herhangi bir bellek gözüne dolaylı bir çağrının gerçekleştirilebileceği bir modda çalıştırılabilir. Kesme sayfası adres kaydedicisi I, bir kesme meydana geldiğinde program kontrolünün geçebileceği adresi oluşturmak için kullanılır. Bu amaçla I kaydedicisi, dolaylı adresin üst sıralı 8-bitini saklamak için kullanılır, adresin alt 8-bitini ise kesmeyi yapan birim sağlar. Bu özellik, kesme yordamlarının bellekteki herhangi bir yere dinamik olarak yerleştirilebilmesini sağlar. Ayrıca yordama erişim süresinin de mutlak minimum değerine indirilmesini sağlar.

Kesme alındı sırası ve kesme hizmet yordamı, mikroişlemcinin bir çevre birimin gereksinimine derhal cevap verebilmesini sağlar. Fakat bu gereksinim karşılandıktan sonra kesilen program sırası nasıl devam ettirilecektir?

Pek çok mikroişlemcinin benimsediği teknik, tüm kaydedicilerin ve program sayıcısının içeriğini kesme alındı çevrimi sırasında yığında saklamasıdır. Kesme hizmet yordamının sonunda, tüm kaydediciler ve program sayıcısı, değerleri yığından okunarak, kesme olmadan önceki değerlerine geri alınırlar.

5.BELLEK TAZELEME KAYDEDİCİSİ ( R- Refresh counter register )

Z80-MİB, statik belleklerle aynı kolaylıkla kullanılan dinamik bellekleri kullanıma açmak için bir bellek tazeleme sayıcısı içermektedir. Bu 7-bitlik kaydedici, her komut getirme saykılından sonra otomatik olarak artırılır. R, her mikroiÅŸlemci çevrimi sırasında bir artırılır. MİB, getirilen komutun kodunu çözerken ve yürütürken tazeleme sayıcısındaki veri, bir tazeleme denetim sinyali ile birlikte adres yolunun alt-yarısı üzerinden dışarıya gönderilir. Bu tazeleme modu, programcıya bütünüyle açıktır ve MİB’nin çalışmasını yavaÅŸlatmaz. Programcı R kaydedicisini, test etme amaçları için yükleyebilir, fakat bu kaydedici normal olarak programcı tarafından kullanılmaz. R kaydedicisinin amacı dinamik belleklerin otomatik olarak tazelenmesine izin vermesidir.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image003.gif[/IMG]

Dinamik RAM gözü ( hücresi ) minimum sayıda aktif aygıt gerektiren ve bekleme modunda çok az güç harcayan en basit haldeki MOS belleÄŸidir. Bu çeÅŸit göz kullanılarak çok büyük bellekler tek bir entegre devre üzerinde imal edilebilir. Dinamik RAM’ın en önemli dezavantajı Cs kapasitesinin T1’in kaçak Rc direnci üzerinden boÅŸalmasıdır.

Cs = 0.2pF, Rc = Rin = 1010 W tipik deÄŸerleri yaklaşık 2 ms’lik bir boÅŸalma zaman sabiti vermektedir. Bunun sonucu olarak dinamik bellek gözleri her 2 ms’de bir tazelenmelidir. (yani veri yeniden yazılmalıdır). Aksi taktirde depo edilen veri kaybedilecektir.

Sistem saatinden sürülen tazeleme sayaçları tek tek her bellek adresini dolaşır ve bellek girişinin yetkisiz kılındığı okuma / tazeleme çevrimini yerine getirir. Bu işlem genellikle ana işlemcinin bir komutun kodunu çözdüğü sırada yapılır. Böylece tazeleme işlemi ana işlemciye şeffaf durumdadır ve tazeleme için hiç işlemci zamanı kaybedilmez.

Z80 dinamik RAM’larla kolay bir baÄŸdaÅŸtırma saÄŸlamak için, bir iç tazeleme kaydedicisi ile ( R ) donatılmıştır. MikroiÅŸlemci bir komut kodunu çözüyorken, tazeleme kaydedicinin içeriÄŸi adres taşıtına konur ve tazeleme hattı ( RFSH hattı ) harekete geçirilir. Tazeleme kaydedicisi ( refresh register ) her getir-kodu çöz-yürüt ( fetch-decode-execute ) çevrimi sırasında otomatik olarak artırılır; bu ise mikroiÅŸlemciye ÅŸeffaf olan otomatik bir tazeleme sırası saÄŸlar.

6.AKÜMÜLATÖR ve BAYRAK KAYDEDİCİLERİ ( Flags Register )

Z80-MİB, birbirinden bağımsız 2 adet 8-bitlik akümülatörü ve bunlarla birleştirilmiş 8-bitlik bayrak kaydedicilerini içermektedir. Bayrak kaydedicisi 8 ya da 16-bitlik işlemler için, örneğin bir işlemin sonucunun sıfıra eşit olup olmadığının belirtilmesi gibi özel koşulları gösterirken, akümülatör 8-bitlik aritmetik ya da mantıksal işlemlerin sonuçlarını tutar. Programcı, çalışmak istediği akümülatör ve bayrak çiftini tek bir değiş-tokuş komutu ile seçer. Bu suretle, programcının çiftlerden herhangi biri ile kolaylıkla çalışması mümkündür.

Tüm mikroişlemciler sistemin veya işletim altında olan programın durumlarını kaydeden durum kaydedici veya bayrak kaydedicileri ile donatılmıştır. Şekil, Z80 mikroişlemcisine ait 1-baytlık durum kaydedicilerinin bit şeklini göstermektedir. 6 bayraktan 4 tanesi kullanıcıya açıktır, diğer ikisini sadece CPU kullanır.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image004.gif[/IMG]

Kabul edilen terminolojiye uyarak, eğer bir bayrağa karşılık olan bit 1 ise söz konusu bayrak set edildi, eğer bit 0 ise söz konusu bayrak silindi veya reset edildi denir.

·C : ( Carry flag ) Elde / Borç bayrağı; akümülatörün veya kaydedici ‘dokuzuncu ‘ biti olarak göz önüne alınabilir. Akümülatörün en yüksek bitinden çıkan eldedir. Toplama komutu sırasında elde oluÅŸursa yada çıkarma komutu sonunda borç oluÅŸursa bu bit kurulur. EÄŸer bir aritmetik iÅŸlem sırasında akümülatörün ( veya kaydedici ) sekizinci bitinden bir elde meydana geliyorsa, elde bayrağı set edilir. Set edilmiÅŸ elde bayrağı bir aritmetik çıkarma iÅŸlemi sırasında oluÅŸan ödünç alma iÅŸlemi tarafından silinir. Z80’e ait durum bayrağı mantıksal AND komutu ile silinir. ( Z80, eldeyi sil gibi bir komuta sahip deÄŸildir.)

·Z : ( Zero flag ) Sıfır bayrağı; aritmetik bir işlem sonucunda, akümülatörün veya kaydedici içeriği sıfır ise, Z = 1, set edilir. Aksi durumda silinir. Z = 0 olur.

·Negatif veya işaret ( N veya S ) bayrakları akümülatör veya kaydedicideki sayının işaretli ikilik ve ikilik tümleyen gösterilimlerinde negatif olduğunu gösterir. Uygulamada N ( veya S ) akümülatör veya kaydedicinin yedinci bitinin aynısıdır.

·S : ( Sign flag ) İşaret Bayrağı; dallanmalar yapmak ve bir yerlere atama yapmak için S biti kullanılır. Bir işlem sonucunda oluşan sayının 7. Biti buraya atanır. Yani sonucun negatif yada pozitif olduğunu gösterir. S = 1 ise sonuç negatif, S = 0 ise sonuç pozitiftir.

·N : ( Subtract flag) Negatif Bayrağı; en son yapılan işlemin çıkarmamı yoksa toplamamı olduğunu ifade eder. Kullanıcıya kapalıdır. Mikroişlemci kendisi test eder.

·P / V : ( Parity / Over Flow flag ); Bu işlem sonucunda oluşan sayının paritesine bakılır. Çift parite ise 1, tek parite ise 0 değerini alır. ( hata kontrolü yapar ).

·H : ( Half Carry flag ) Yarım Elde Bayrağı; BCD sayılarla işlem yapılırken çalışır. Kullanıcıya kapalıdır. MİB kendisi test edip, kullanıp, sonucu bildirir.

Z80-MİB BACAK TANIMLARI

Z80-MİB, 40-bacaklı bir endüstri standardı olan Çift-Sıralı ( DIL ) Paket içinde paketlenmiştir. G/Ç bacakları şekilde gösterilmiştir ve bu bacakların her birinin işlevleri şeklin altında tanımlanmıştır.

27 30

19

20

21

22

28

18

5

24

Z-80 MİB

16

17

26 14

25

23

13

6

11

29

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image005.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image006.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image007.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image008.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image006.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image009.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image006.gif[/IMG]SİSTEM M1 A0

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image010.gif[/IMG] MREQ ADRES

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image011.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image012.gif[/IMG]DENETİMİ YOLU

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image013.gif[/IMG] IORQ

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image006.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image012.gif[/IMG] RD

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image014.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image015.gif[/IMG] WR

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image016.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image013.gif[/IMG] RFSH

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image017.gif[/IMG]

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image018.gif[/IMG]

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image019.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image012.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image020.gif[/IMG]MİB HALT A15

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image017.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image021.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image022.gif[/IMG] WAIT

DENETİMİ

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image014.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image022.gif[/IMG] INT

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image023.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image024.gif[/IMG] NMI

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image025.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image023.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image023.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image026.gif[/IMG] RESET

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image027.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image028.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image029.gif[/IMG] D0

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image030.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image031.gif[/IMG] VERİ

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image032.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image022.gif[/IMG] MİB YOL BUSRQ

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image033.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image034.gif[/IMG] DENETİMİ BUSAK YOLU

D[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image035.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image036.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image037.gif[/IMG]7

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image023.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image038.gif[/IMG] Q

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image039.gif[/IMG] +5V

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image040.gif[/IMG] GND

A0 – A15 ( Adres Yolu ; Address Bus ) ;

3-durumlu, yüksekte-etkin çıkış. A0 – A15 , 16-bitlik bir adres yolu oluÅŸturur. Dışarıdan baÄŸlanacak bir bellek yada bellek grupları için 16-bitlik adres bilgisini saÄŸlar. Adreslenebilir bellek bölgesi ; 216 = 65536 = 64Kbayt’dır. Adres yolu, ( 64 Kbayta kadar ) bellek veri deÄŸiÅŸ-tokuÅŸları ve G/Ç birimleri veri deÄŸiÅŸ-tokuÅŸları için gerekli adresi saÄŸlar. G/Ç adreslemesi, kullanıcının 256 adete kadar giriÅŸ yada çıkış portunu doÄŸrudan seçebilmesini saÄŸlamak üzere alt sıralı 8 adres bitini kullanır. Adres yolunun düşük anlamlı 8-biti ( A0 – A7 ), çevre birimlerinin adreslenmesinde kullanılır. A0 , en düşük deÄŸerlikli adres bitidir. Tazeleme süresi sırasında, alt sıralı 7-bit geçerli bir tazeleme adresini içerir.

D0 – D7 ( Veri Yolu ; Data Bus );

3-durumlu,yüksekte-etkin giriÅŸ/çıkış.CPU, bellek elemanları ve çevre birimler arasında çift yönlü veri iletimi saÄŸlar. D0 – D7 , 8-bitlik bir 2 yönlü veri yolu oluÅŸturur. Veri yolu, bellek ve G/Ç birimleri ile veri deÄŸiÅŸ-tokuÅŸu için kullanılır.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image041.gif[/IMG]M1 ( Birinci Makine Saykılı );

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image021.gif[/IMG]Alçakta-etkin çıkış ( lojik 0’da etkin ). MikroiÅŸlemcinin o anda ne yaptığını gösteren bir uçtur. Yürütülmekte olan makine çevriminin bir komut kodu getirme çevrimi olduÄŸunu gösterir. M1, ÅŸu andaki makine çevriminin, bir komut yerine getirmenin, iÅŸlem kodunu bellekten getirme çevrimi olduÄŸunu belirtir. M1, yürürlükteki makine saykılının, bir komutun yürütümünün OP kodu getirme saykılı olduÄŸunu belirtir. 2-baytlık op-kodlarının yürütümü sırasında, . M1’in her iki op-kodu baytının getirilmesi sırasında da üretildiÄŸine dikkat ediniz. Bu 2-baytlık op-kodları her zaman CBH, DDH, EDH yada FDH ile baÅŸlar. M1 ayrıca, kesme alındı saykılını belirtmek için IORQ ile de ortaya çıkar.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image023.gif[/IMG]MREQ ( Memory Request : Bellek İsteği );

3-durumlu, alçakta-etkin çıkış ( lojik 0’da etkin ). Bellek isteÄŸi sinyali, adres yolunun bellek okuma yada bellek yazma iÅŸlemi için geçerli bir adresi tutmakta olduÄŸunu belirtir. CPU’nun bellek üzerinden bir okuma veya yazma yapmak istediÄŸini gösterir.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image021.gif[/IMG]

IORQ ( İnput / Output Request : Giriş / Çıkış İsteği );

3-durumlu alçakta-etkin çıkış ( lojik 0’da etkin ). CPU’nun bir giriÅŸ/çıkış çevre birimi üzerinden veri okumak veya yazmak istediÄŸini belirtir. IORQ sinyali, adres yolunun alt sıralı yarısının, G/Ç okuma yada yazma iÅŸlemi için geçerli bir G/Ç adresini tutmakta olduÄŸunu belirtir. IORQ sinyali, bir kesme cevabı vektörünün veri yoluna yerleÅŸtirilebileceÄŸini belirten bir kesme alındığı ve onaylandığı zamanda üretilebilir. IORQ sinyali ayrıca, herhangi bir kesme alındığında da, veri yoluna kesme yanıt vektörünün yerleÅŸtirilebileceÄŸini belirtmek için M1 sinyali ile birlikte üretilir. Kesme alındı iÅŸlemleri M1 süresi sırasında gerçekleÅŸir, G/Ç iÅŸlemleri ise hiçbir zaman M1 süresi sırasında gerçekleÅŸmez.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image042.gif[/IMG]RD ( Read : Bellekten Oku );

3-durumlu alçakta-etkin çıkış ( lojik 0’da etkin ). CPU’nun bir bellek yada bir giriÅŸ/çıkış biriminden veri okumak istediÄŸini gösterir. Dış dünyadan okumak istenen herhangi bir veri bu uçla saÄŸlanır. RD, MİB’nin bellek yada bir G/Ç biriminden veri okumak istediÄŸini belirtir. Adreslenen G/Ç birimi yada bellek, bu sinyali, veriyi MİB’nin veri yoluna kapılamak için kullanır.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image029.gif[/IMG]WR ( Write : BelleÄŸe Yaz );

3-durumlu alçakta-etkin çıkış ( lojik 0’da etkin ). CPU’nun 8-bitlik veriyi bir bellekte veya bir giriÅŸ/çıkış biriminde saklanmak üzere veri yoluna yazdığını gösterir. WR, MİB veri yolunun, adreslenen bellek yada G/Ç biriminde saklanacak olan geçerli bir veri tutmakta olduÄŸunu belirtir.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image043.gif[/IMG]

RFSH ( Refresh : Tazele );

Alçakta-etkin çıkış ( lojik 0’da etkin ). RFSH, adres yolunun alt-sıralı 7-bitinin, dinamik bellekler için bir tazeleme adresi içerdiÄŸini ve yürürlükteki MREQ sinyalinin, tüm dinamik bellekler için tazeleme amaçlı bir okuma iÅŸlemini yapmak amacıyla kullanılması gerektiÄŸini belirtir.

RFSH, adres yolunun alçak 7-bitinin dinamik bellekler için tazeleme adresini içerdiğini belirtir ve şu andaki MREQ sinyali bütün dinamik bellekleri tazeleme okuması yapmak için kullanmalıdır.

Ram’ler 2’ye ayrılır. Statik RAM ve Dinamik RAM

Statik RAM’a gerilim uygulandığı sürece bilgi saklanır. Dinamik RAM’da kapasite yapısı sayesinde bilgi devamlı saklanır ve bu bilgilerin devamlı tazelenmesi gerekir.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image044.gif[/IMG]

HALT ( Durdurma Durumu );

Alçakta-etkin çıkış ( lojik 0’da etkin ). Bu sinyal Z80 HALT komutunu yerine getirdikten sonra üretilir. CPU’nun bir HALT komutu icra ettiÄŸini ve baÅŸka komutları icra etmek için sıfırlama veya kesme sinyallerini beklediÄŸini gösterir. HALT, MİB’nin bir HALT yazılım komutunu yürütmüş olduÄŸunu ve iÅŸlemin geri alınabileceÄŸi hale gelinmeden önce, maskelenemez ( maske yetkilendirilmemiÅŸken ) yada maskelenebilir (yani yetkisiz kılınabilir, istek yerine getirilmeyebilir) bir kesme için hazır beklediÄŸini belirtir. Durdurma (tutma) durumuna alınmışken MİB, bellek tazeleme etkinliÄŸini sürdürmek için sürekli olarak NOP komutları yürütür.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image021.gif[/IMG] WAIT ( Bekle );

Alçakta-etkin giriÅŸ ( lojik 0’da etkin ). WAIT giriÅŸi Z80-MİB’ne, adreslenen bellek yada G/Ç biriminin veri aktarma için hazır olmadığını belirtir. MİB, bu sinyal etkin olduÄŸu sürece, bekleme durumları girmeye devam eder. Bu sinyal, herhangi bir hızdaki bellek yada G/Ç aygıtlarının MİB ile senkronize edilmesini saÄŸlar. CPU’nun, kendisinden daha yavaÅŸ hızdaki çevre elemanları ile senkronize çalışmasını saÄŸlar.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image042.gif[/IMG] INT ( İnterrupt : Kesme İsteği );

Alçakta-etkin giriÅŸ ( lojik 0’da etkin ). Bu uç aktif olduÄŸunda, kesme izni verilmiÅŸ ise, CPU icra ettiÄŸi komutu bitirip, kesme hizmet programına dallanır. Kesme istek sinyali, G/Ç aygıtları tarafından üretilir. Kesme isteÄŸi, eÄŸer yazılım denetimli iç kesme yetkilendirme flip-flobu ( IFF ) yetkilendirilmiÅŸse ve BUSRQ sinyali etkin deÄŸilse, yürürlükteki komutun sonunda dikkate alınır. MİB kesmeyi aldığında, bir sonraki komut saykılının baÅŸlangıcında, dışarıya bir alındı sinyali ( M1 süresi sırasındaki IORQ ) gönderilir. MİB, bir kesmeye 3 farklı modda yanıt verebilir.

·Mod 0 ; Bu modda kesmeyi üreten çevre cihazı, mikroiÅŸlemcinin yerine getireceÄŸi tek bir komutu veri yoluna koyar. Bu komut, genellikle belirli bir çevre cihazlarından gelen kesmenin istediÄŸi iÅŸleri yapmak için tasarlanmış bir yordamı çağırır. Bu düzenlemede her çevre aygıtı farklı bir yordamı çağırır ve çevre cihazı kesmenin kendisinden geldiÄŸini belirtebilir. Böylece, Z80’nin kesmenin hangi çevre cihazından geldiÄŸini tespit etmek için her bir çevre aygıtını kontrol etmeye ihtiyacı yoktur.

·Mod 1 ; Bu modda ( kesme alındığında ) Z80 o an yerine getirdiği komutu bitirir ve program sayıcısını 0038H adresindeki yığına ( stack ) depo eder. Mikroişlemci kesme işlemi ile olan işini bitirdikten sonra son kaldığı yerdeki işleme devam etmesi gerekeceğinden, program sayıcısının ve MİB kaydedicilerinin içeriğinin yığında depo edilmesi gereklidir. Mikroişlemci kesme altyordamını bitirdiği zaman, yığından program sayıcısının ve MİB kaydedicilerinin içeriğini bellekte 0038H adresine doğrudan atlayarak geri getirir ve onları daha önceki pozisyonlarına döndürür.

·Mod 2 ; Bu modda kesmeyi üreten çevre aygıtı 8-bitlik adresi veri taşıtına koyar. Z80 bu adresi kesme yordamının vektörünü içeren mutlak adresin alçak mertebeli baytı olarak kullanır. Yüksek mertebeli adres baytı kesme sayfa adres kaydediciden (I kaydedici) elde edilir ve bu programlayıcı tarafından set edilir.

Mod 0’da olduÄŸu gibi, mod 2 kesmeleri her bir çevre aygıtının farklı yordamları göstermesine olanak saÄŸlar. Bu ÅŸekildeki bir düzenleme programlama kolaylığı saÄŸlamakla kalmayıp, kesme isteminin nereden geldiÄŸini bulmada her çevre aygıtının teker teker kontrolü ( polling ) ihtiyacını da ortadan kaldırmaktadır.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image042.gif[/IMG] NMI ( Non-maskable İnterrupt : Maskelenemez kesme girişi );

Negatif kenar tetiklemeli giriÅŸ. Maskelenemez kesme isteÄŸi giriÅŸi, INT’den daha yüksek bir önceliÄŸe sahiptir ve kesme yetkilendirme flip-flobunun durumundan bağımsız olarak her zaman için yürürlükteki komutun sonunda tanınır. NMI, Z80-MİB’ni otomatik olarak 0066H gözünden yeniden baÅŸlatır. Bu uç aktif olduÄŸunda CPU, kesme izin flip-flobunun durumundan bağımsız olarak yürütmekte olduÄŸu komutun sonunda 0066H adresine dallanır. Program sayıcısı, kullanıcının kesilen programa geri dönebilmesi için otomatik olarak dış yığında saklanır. Ardarda girilen WAIT (bekleme) saykılları, yürürlükteki komutun sonlanmasını engelleyebilir ve herhangi bir BUSRQ, NMI’yı durdurarak kontrolü alabilir.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image033.gif[/IMG] RESET ( Sıfırlama );

Alçakta-etkin giriÅŸ ( lojik 0’da etkin ). RESET, program sayıcısına 0000H adresini yükler ve MİB’ni baÅŸlangıç durumuna getirir. MİB’ni baÅŸlangıç durumuna getirme iÅŸlemi aÅŸağıdaki aÅŸamaları kapsar;

·Kesme yetkilendirme flip-flobunun yetkisiz kılınması

·I kaydedicisinin 00H’e kurulması

·R kaydedicisinin 00H’e kurulması

·0’ıncı kesme modunun kurulması

Resetleme süresi sırasında, adres ve veri yolları yüksek empedans durumuna girerler ve tüm denetim çıkış sinyalleri de etkisiz duruma gider. Bu sırada, tazeleme işlemi de yapılmaz.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image045.gif[/IMG]

BUSRQ ( Bus Request : Yol İsteği );

Alçakta-etkin giriÅŸ ( lojik 0’da etkin ). Yol isteÄŸi sinyali, MİB’nin adres yolu, veri yolu ve 3-durumlu çıkış denetim sinyallerinin yüksek empedans durumuna geçmesini istemek için kullanılır. Böylece diÄŸer birimlerin bu yolları denetleyebilmesi mümkün olur. BUSRQ etkin duruma getirildiÄŸinde, MİB, yürürlükteki MİB makine saykılı sonlandırılır sonlandırılmaz bu yolları yüksek empedans durumuna getirir. Yol istek sinyali NMI’dan daha yüksek önceliÄŸe sahiptir ve her zaman ÅŸu andaki makine çevriminin bitiminde yerine getirilir ve diÄŸer elemanların kontrol edilmeleri için CPU adres yolu, veri yolu ve 3-durumlu çıkış kontrol sinyallerinin bir yüksek empedans durumuna gitmelerini ister.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image009.gif[/IMG]BUSAK ( Bus Acknowledge : Yol alındısı );

Alçakta-etkin çıkış ( lojik 0’da etkin ). Yol alındısı, istek yapan birime, MİB’nin adres yolu, veri yolu ve 3-durumlu denetim yolu sinyallerinin yüksek empedans durumlarına getirildiklerini ve artık dış birimin bu sinyalleri denetleyebileceÄŸini belirtmek için kullanılır. Bus Request sinyalini gönderen elemana CPU’nun yolları yüksek empedans durumuna aldığını ve istekte bulunan devrenin veya elemanın yolları kullanabileceÄŸini gösterir.

*Z80 MİB, WAIT (bekleme) yada BUSAK (yol alındısı) durumunda iken, Dinamik Bellek Tazeleme işlemi yapılmaz.

Z80-MİB KONTROL ( DENETİM ) BİRİMLERİ Eğer ALU bir mikroişlemcinin kalbi ise, komut kod çözücüsü de ( instruction decoder ) mikroişlemcinin beynidir.

Adından da anlaşılacağı gibi, komut kod çözücüsü o anda komut kaydedicisinde tutulan komutun kodunu çözer.( yani hangi işin yapılacağını belirler ). Ardından zamanlama ve kontrol mantık devresi ile birlikte iç kaydediciler, adres ve veri taşıtları üzerinde gerekli işlemleri yapar. Sonuçta komut yerine getirilmiş olur.

Bir mikroişlemci, belleğinde saklı bulunan programı her bir komutu sıra ile okuyarak yürütür. Her komut önce, onu yürütmek için gerekecek işlemleri belirlemek üzere yorumlanır ( kodu çözülür ) sonra da gereken işlemler uygulanır.

Programın yürütülmesi sırasında her bir program komutu ve programla ilgili ara (geçici) veri değerleri, mikroişlemcinin içinde, kaydedici adı verilen belli sayıdaki özel konumlarda saklanır. Bir mikroişlemci kaydedicisi, bellek birimindeki konumların bir benzeridir. Mikroişlemci, belleğinde saklı bulunan programı sırayla her program komutunu okuyarak yürütür. Bundan dolayı mikroişlemcinin, yürüteceği bir sonraki işlemin bellek birimindeki konumunun adresini anımsaması yada kaydını tutması gerekir. Bu nedenle mikroişlemcide bu işlevi yerine getirmek için kullanılan ve program sayıcısı (PC) denilen bir kaydedici bulunur. PC, bellek adresini tuttuğu için 16-bitliktir.

Bundan başka mikroişlemcide komut kaydedicisi (IR) denilen bir kaydedici vardır. Bu kaydedici, komutu yürütmek için gereken işlemleri belirleyebilmek için kodu çözülmekte olan komutu tutmak amacıyla kullanılır. Kod çözme işlemi komut kod çözücü birimi tarafından gerçekleştirilir. Temelde bu birim hangi komutun okunmuş olduğunu belirler ve sistem saatinden üretilen elektriksel zamanlama sinyalleriyle bağlantılı olarak zamanlama ve denetim sinyalleri üretir. Komut kaydedicisi, zamanlama ve kod çözme birimi hep birlikte mikroişlemcinin denetim birimi denilen birimini oluştururlar. Çünkü mikrobilgisayarda kullanılan tüm elektriksel sinyaller burada üretilir.

Toplama, çıkarma gibi temel aritmetik iÅŸlemlerinin yanı sıra, bir mikroiÅŸlemci iki veri deÄŸeri arasında ALU ( arytmetic logic unit ) sayesinde mantıksal iÅŸlemlerde yapar. Z80’inde dahil olduÄŸu modern 8-bitlik mikroiÅŸlemciler çarpma ve bölme gibi daha karışık aritmetik iÅŸlemleri yapmaz. Tabii olarak bu iÅŸlemler alt-yordamlar (sub-routines) kullanılarak yapılır. ALU tarafından yerine getirilen iÅŸlevlerin türleri şöyledir.

·İki tabanında toplama ve çıkarma

·Mantıksal VE, VEYA, XOR ve 2’nin tümleyeni

·Sağa yada sola kaydırma ve döndürme

·Bir artırma ve bir eksiltme

·Karşılaştırma

·Bit kurma, bit silme ve bit test etme

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image046.gif[/IMG]

ALU, iki değer üzerinde, (yürütülmekte olan komutta belirtilen) uygun aritmetik ve mantık işlemlerini yerine getirir. Bu iki değerden biri daima özel bir mikroişlemci kaydedicisi olan ve A kaydedicisi olarak adlandırılan kaydedicinin o an içerdiği değerdir. Öteki ise, ya belirli bir bellek konumunun, yada mikroişlemcinin bir bölümünü oluşturan kaydedici grubundaki bir başka kaydedicinin içeriğidir. Bu kaydediciler işlenmek üzere bekleyen geçici değerleri tutmak için kullanılırlar.

Aritmetik veya mantıksal işlemlerin sonucu, normal olarak A kaydedicisine yerleştirilir ve dolayısıyla bu yeni değer orada var olan değerin yerini alır yada diğer bir deyişle onun üzerine yazılır. Bu yüzden A kaydedicisi, içeriğinde belirli bir aritmetik işleminin sonucu biriktirildiğinden, akümülatör olarak adlandırılır.

Z80, 4 adet kesme hattına sahiptir. Bunlar; RESET, NMI, INT ve BUSRQ’dur. Bu sinyallerin hepsi alçak deÄŸerde aktif olan sinyallerdir.

Z80 saat sinyalleri ya iç ( Z80’nin içinde bulunan ) yada dış osilatörler ile üretilebilir. İç saat sinyalini kullanmak için 6 numaralı bacak ile +5 V besleme bacağı arasına 330 W’luk yukarı-çekme direnci (pull-up resistance) baÄŸlanır. EÄŸer bir dış saat sinyali kullanılacaksa (saat sinyali 4 MHz’in üzerinde ise) dış saat sinyali Æ giriÅŸi ve toprak yardımı ile verilir.

Z-80 MİKROİŞLEMCİSİNDE; OPCODE GETİR-KODU ÇÖZ-YÜRÜT (Fetch-Decode-Execute) ÇEVRİMİ Åžekil, Z80-MİB’de makine kodu programının bellekte saklanış ÅŸeklini göstermektedir.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image047.gif[/IMG]

Her komut, genellikle Op Kod (Op Code) olarak da adlandırılan, ‘genelleÅŸtirilmiÅŸ’ iÅŸlem kodu (operation code) ve bu kodu takip eden bir veya iki veri baytı içerir. Komut sadece iÅŸlem kodundan da oluÅŸabilir, yani op kod’dan sonra hiç veri baytı olmayabilir. Op kod yerine getirilince (iÅŸletilince) kendisini takip eden veri baytları üzerinde belirli bir iÅŸlem yapar.

Komutlar bellekte ardışıl bir şekilde saklanmaktadır. Birbiri ardına gelen komutlar yükselen bellek adreslerini işgal etmektedir. Kesmeler etkileyici birer faktör oldukları halde, ilk komutun bellekteki yeri büyük ölçüde sistemi tasarlayana ve programlayıcıya bağlıdır.

Temel mikroişlemci işleme çevrimi 3 aşamadan oluşur. Bunlar;

·Getir (fetch) komutu

·Kodu Çöz (decode) komutu

·Yürüt (execute) komutu

GETİR KOMUTU Birinci aÅŸamada, yerine getirilecek komut bellekten getirilir ve komut kaydedicisine konur. Program sayacının içeriÄŸi ( yerine getirilecek olan bir sonraki komutun adresini içerir ) adres yoluna konur ve bellekten oku sinyali kontrol yoluna konur.(Z80’de 21. bacak mantık 0 durumuna reset edilir). BelleÄŸin ulaşım zamanına baÄŸlı olarak kısa bir süre sonra, bellek komutun Op kodunu veri yoluna koyar, daha sonra mikroiÅŸlemci veri yolunu okur ve Op kodu komut yoluna koyar. MikroiÅŸlemci, komut kaydedicisine konan Op koda baÄŸlı olarak, program sayacının içeriÄŸini bir, iki veya üç artırır. Böylece program sayacı bir sonraki komutu gösterir duruma gelmiÅŸ olur. Getir çevrimi, daha sonra gelen kodu çöz ve yerine getir çevrimleri gibi mikroiÅŸlemci saat darbesi ile senkronize edilir.

Şekil, Z80 getir zamanlama sırasını göstermektedir.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image049.gif[/IMG]

Makine çevrimi 1 (M1) veya MC1 olarak da bilinen getir çevrimi 4 saat periyodu veya 4T durumunu gerektirir. İlk T-durumu T1 süresi içinde, program sayacının içeriÄŸi adres yoluna konur, bellek istemi (memory request) ve oku hatları aktif hale getirilir. Dış bellek buna PC’de adresi bulunan yerin içeriÄŸini veri yoluna koyarak cevap verir. Komut Op kodu olan veri üçüncü T-durumu T3’ün yükselen kenarında komut kaydedicisine konur. İkinci T-durumu T2 , diÄŸer amaçlarının yanında, verinin T3 süresinde okunmasından önce kararlı hale gelmesini saÄŸlayan gerekli gecikmeyi meydana getirmektedir. Son iki T- durumunda (T-state), Z80 tazeleme adresleri (refresh address) üretir ve adres yoluna koyar ve RFSH hattı harekete geçirilir.

KODU ÇÖZ ve YÜRÜT Op kod komut sayacına yerleştirildikten sonra, komut kod çözücüsü doğru iç ve dış sinyal dizileri üretir. Öyle ki söz konusu komut doğru bir şekilde yerine getirilmiş olur. Kodu çöz ve yürüt işleminin zamanlama sırası getir çevriminin zamanlama sırasına benzer. Bununla birlikte gerekli olan saat periyodu sayısı veya T-durumu sayısı olduğu gibi komuta bağlıdır. Örneğin tek-baytlık komutlar iki-baytlık ve üç-baytlık komutlardan daha hızlıdır. ( daha az saat periyodu gerektirir ). Bir komutun yerine getirilmesinden sonra, mikroişlemci bir sonraki komutun getir-kodu çöz-yürüt çevrimi aşamasına girer.

Sık sık ortaya çıkan soru; getir-kodu çöz-yürüt çevrimi verildiğinde, mikroişlemci ilk komutun belleğin neresinde olduğunu nasıl bilmektedir? sorusudur. Bu sorunun cevabı reset işleminin incelenmesi ile bulunur.

Bir çok sistemde reset hattı, kullanıcının reset hattını toprağa geçici olarak kısa devre eden bir tuşa basması ile harekete geçirilir. Reset hattı harekete geçirildikten sonra, mikroişlemci bir dizi başlama işlemi yapar, bütün iç kaydedicileri siler, sonra program sayacına ilk komutu bulmak için belirli bir adres yükler.

Z80 mikroişlemcisinde reset işleminden sonra, program sayacına 0000H sayısı yüklenir ( çok olağan bir seçim ) ve neticede ilk komut 0000H adresinde saklanmak zorundadır. Bununla birlikte bu ilk komut mikroişlemciyi ana programın saklandığı belleğin başka bir bölümüne atlatmak için kullanılmış olabilir. Daha sonra bu sayı program sayacına gönderilir.

ZAMANLAMA DALGA ÅžEKİLLERİ: KOMUT İŞLEME KODUNUN GETİRİLMESİ Program sayıcısı içeriÄŸi (PC), çevrimin hemen başında adres yoluna yerleÅŸtirilir. Yarım saat zamanı sonra MREQ aktif olur. MREQ’nun düşen kenarı dinamik bellekleri yonga yetkilendirme olarak doÄŸrudan kullanılabilir. RD aktif iken bellek verisinin CPU veri yoluna yetkilendirilmesini belirtir. CPU veriyi saat durumu T3’ün yükselen kenarında örnekler. CPU dahili olarak kodu çözerken ve komutu yerine getirirken, getirme çevriminin T3 ve T4 saat durumları dinamik bellekleri tazelemek için kullanılır. Tazeleme kontrol sinyali RFSH, bütün dinamik bellekleri tazeleme okuma iÅŸleminin yapılması gerektiÄŸini belirtir.

BELLEK OKUMA VEYA YAZMA ÇEVRİMLERİ Burada bellek okuma veya yazma çevrimlerinin işleme kodunun getirilmesi (M1 çevrimi) dışındaki zamanlaması gösterilmiştir. MREQ ve RD sinyalleri, getirme çevriminin tamamen aynısı olarak kullanılır. Belleğe yazma çevriminde, adres yolu kararlı olduğunda MREQ aktif olur. Böylece dinamik bellekler için yonga yetkilendirme olarak doğrudan kullanılabilir. Veri yolundaki veri kararlı olduğunda WR hattı aktif olur, böylece hemen hemen bütün yarıiletken belleklere R/W darbesi olarak kullanılabilir.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image051.gif[/IMG]

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image053.gif[/IMG]

GİRİŞ VEYA ÇIKIŞ ÇEVRİMLERİ Burada bir I/O okuma veya I/O yazma işleminin zamanlaması gösterilmektedir. I/O işlemleri sırasında bir bekleme durumunun otomatik olarak sokulduğuna (Tw*) dikkat ediniz. Bu fazladan zaman, I/O işlemi sırasında I/O portunun adresinin kodunu çözmesine ve bir bekleme gerekiyorsa WAIT hattının aktif duruma (senkronlama) gelmesine sebep olur.

KESME İSTEĞİ / ALINDI ÇEVRİMİ Kesme sinyali CPU tarafından herhangi bir deyimin sonundaki son saat darbesinin yükselen kenarıyla örneklenir. Bir kesme kabul edildiğinde özel bir M1 çevrimi üretilir. M1 çevrimi sırasında IORQ sinyali aktif olur. ( MREQ yerine ). Bu, kesmeyi yapan eleman 8-bitlik vektörü, veri yoluna yerleştirebileceğini belirtir. İki bekleme durumu (Tw*), bu çevrime otomatik olarak eklenir. Böylece Z80 çevre birim kontrolörlerinde kullanılan benzer salınma önceliği kesme planı kolaylıkla uygulanabilir.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image055.gif[/IMG]

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image057.gif[/IMG]

Z80-MİB KOMUT TAKIMI Z80-MİB’i 158 farklı komut türünü yürütebilir. Komutlar aÅŸağıdaki ana gruplara bölünebilir;

·Yükleme ve Karşılıklı Değiştirme ( 8 veya 16-bitlik )

·Blok Aktarım ( taşıma ) ve Arama

·Aritmetik ve Mantık

·Genel amaçlı akümülatör & bayrak işlemleri

·Karışık grup

·Döndürme ve Kaydırma

·Bit İşleme ( kurma, sıfırlama, test )

·Atlamalar, Çağırmalar, Yeniden Başlamalar ve Geriye Dönüşler

·Giriş / Çıkış

·Temel MİB denetimi

Yükleme komutları veriyi MİB kaydedicileri arasında veya MİB kaydedicileri ile dış bellek arasında taşır. Bu komutların tümü de verinin taşınmak üzere alınacağı bir kaynak konumu ve bir varış konumu belirtmelidir. Kaynak konumunun içeriği yükleme komutlarının kullanımı sonucu değişmez. Yükleme grubu komutlarına; veriyi B kaydedicisinden C kaydedicisine taşı gibi genel amaçlı kaydediciler arasındaki taşımalar örnektir. Bu grup aynı zamanda MİB kaydedicilerine veya harici bellek konumlarına dolaysız yüklemeyi de içerir. Diğer yükleme komutu türleri MİB kaydedicileri ile bellek konumları arasında aktarımı mümkün kılar. Karşılıklı değiştirme komutları, iki kaydedicinin içeriklerinin değiş-tokuş edilmesini sağlar.

Z80’de ayrı bir blok aktarma komutları grubu yer alır. Tek bir komutla herhangi bir büyüklükteki bellek bloÄŸu, bellekte baÅŸka bir konuma taşınabilir. Bu blok taşıma grubu büyük veri dizilerinin iÅŸlenmesi gerektiÄŸinde oldukça deÄŸerlidir. Z80 blok arama komutları da bu tür iÅŸlemler için çok faydalıdır. Tek bir komut ile istenen büyüklükteki bir harici bellek bloÄŸunda 8-bitlik bir karakter aranabilir. Karakter bulunduÄŸunda komut otomatik olarak sona erer. Hem blok transferi hem de blok arama komutları MİB’i uzun süre meÅŸgul etmemek için yürütülmeleri sırasında kesilebilir.

Aritmetik ve mantıksal komutlar, akümülatörle diğer genel MİB kaydedicilerinde veya harici bellek konumlarında saklı veri üzerinde çalışır. İşlemlerin sonucu akümülatöre konur ve işlemin sonucuna göre uygun bayraklar kurulur. Aritmetik işleme bir örnek; akümülatörü harici bir bellek konumunun değerine eklemektir. Toplamanın sonucu akümülatöre konur. Bu grup aynı zamanda 16-bit MİB kaydedicileri arasında 16-bit toplama ve çıkarma işlemlerini de içerir.

Bit işleme komutları; akümülatördeki, genel amaçlı kaydedicilerdeki veya harici bellek konumlarındaki bir bitin tek bir komutla kurulmasını, sıfırlanmasını veya test edilmesini sağlar. Örneğin, H kaydedicisinin en değerlikli biti sıfırlanabilir. Bu grup özellikle denetim uygulamalarında ve genel amaçlı programlamadaki yazılım bayraklarının denetlenmesinde faydalıdır.

Atla, çağır ve geri dön komutları kullanıcı programındaki çeÅŸitli konumlara transfer için kullanılır. Bu grup, yeni program sayıcısı adresini belli bir harici bellek konumundan almak için farklı birkaç teknik kullanır. Atlamanın ayrı bir türü yeniden baÅŸlatma komutudur. Bu komut yeni adresi aslında 8-bitlik iÅŸ kodunun bir bölümü olarak içerir. Bunun mümkün olmasının nedeni, harici belleÄŸin sıfırıncı sayfasında yerleÅŸtirilmiÅŸ 8 ayrı adresin belirtilebilmesidir. Program atlamaları aynı zamanda HL, IX veya IY kaydedicilerini doÄŸrudan PC’ye yükleyerek de gerçekleÅŸtirilebilir. Böylece atlama adresinin yürütülmekte olan yordamın kompleks bir fonksiyonu olması saÄŸlanmış olur.

Z-80 komut takımı tablosunda aşağıdaki terminoloji kullanılmıştır.

b = Herhangi bir 8-bitlik kaydedici veya bellek yerinde bit numarası

cc = Bayrak koÅŸul kodu

NZ = Sıfır değil

Z = Sıfır

NC = Elde deÄŸil

C = Elde

PO = Tek eÅŸlik veya taÅŸma yok

PE = Çift eşlik veya taşma

P = Pozitif

M = Negatif

d = Herhangi bir 8-bitlik hedef kaydedicisi veya bellek yeri

dd = Herhangi bir 16-bitlik hedef kaydedicisi veya bellek yeri

e = Bağıl atlamalar ve dizinli adreslemede kullanılan, 8-bitlik 2’nin tümleyeni uzaklık

L = Sayfa sıfırda 8 özel çağırma yeri. Ondalık gösterimde bunlar 0, 8, 16, 24, 32, 40, 48 ve 56’dır.

n = 8-bitlik ikilik sayı

nn = 16-bitlik ikilik sayı

r = Herhangi bir 8-bitlik genel amaçlı kaydedici ( A,B,C,D,E,H veya L )

s = Bir 8-bitlik kaynak kaydedicisi veya bellek yeri

ss = 16-bitlik kaynak kaydedicisi veya bellek yeri

8-bitlik kaydediciler : A, B, C, D, E, H, L, I ve R’dir.

16-bitlik kaydedici çiftleri : AF, BC, DE ve HL’dir.

16-bitlik kaydediciler : SP, PC, IX ve IY’dir.

Z-80 KOMUT TAKIMI ADC HL,ss = ss kaydedici çiftini elde ile HL’ye ekle

ADC A,s = s işlenenini elde ile Akümülatöre ekle

ADD A,(IX+d) = (IX+d) konumunu Akümülatöre ekle

BIT b,(HL) = (HL) konumunun b bitini test et

BIT b, (IY+d) = (IY+d) konumunun b bitini test et

CALL cc, nn = Eğer cc koşulu doğruysa nn konumundaki alt yordamı çağır

CALL nn = nn konumundaki alt yordama koşulsuz çağrı

CCF = Elde bayrağını tümle

DEC m = m iÅŸlenenini azalt

DEC IX = IX’i azalt

EX (SP),HL = (SP) konumu ile HL’nin deÄŸerlerini deÄŸiÅŸtir

HALT = Bekle ( kesme ve sıfırlanana dek bekle )

IM 0 = Kesme modunu sıfıra kur

IN A,(n) = Akümülatöre n biriminden gelen girişi yükle

INC r = r kaydedicisini artır

INC (IY+d) = (IY+d) konumunu artır

JP (HL) = (HL)’ye koÅŸulsuz atla

JP nn = nn konumuna koÅŸulsuz atla

LD A,(BC) = (BC) konumunu akümülatöre yükle

LD dd, nn = dd kaydedici çiftine nn değerini yükle

LD (IX+d), r = (IX+d) konumuna r kaydedicisini yükle

NOP = İşlem yok

OUT (C),r = ( C ) çıkış portuna r kaydedicisini yükle

OUT (n),A = (n) çıkış portuna akümülatörü yükle

POP IX = IX’e yığının tepesini yükle

POP qq = qq kaydedici çiftine yığının tepesini yükle

PUSH IY = IY’yi yığına yükle

RETN = maskelenemez kesmeden dönüş

SET b,r = r kaydedici b bitini kur

SLA m = m işlenenini aritmetik olarak sola döndür

SUB s = s işlenenini akümülatörden çıkar

XOR s = s iÅŸleneni ile akümülatörü özel VEYA’la

Çıkışlar

Salı, 06 Kasım 2007

ÇIKIŞLAR 1-ARKA ÇIKIŞ (YANKILI BİR SES VERMEKTEDİR)

2-NORMAL MERKEZ ÇIKIŞ

3-SURROUND TABAN ÇIKIŞ

4-SURROUND TAVAN ÇIKIŞ

5-SURROUND MERKEZ(CENTER) ÇIKIŞ

6-SURROUND GERİ(BACK) ÇIKIŞ

7-SURROUND 3D SAĞ ÇIKIŞ

8-SURROUND 3D SOL ÇIKIŞ

9-SURROUND SOL ÇIKIŞ

10-SURROUND SAĞ ÇIKIŞ

11-SAĞ NORMAL ÇIKIŞ AYNI ZAMANDA SAĞ GİRİŞTİR

12-SOL NORMAL ÇIKIŞ AYNI ZAMANDA SOL GİRİŞTİR

ÇALIÅžTIRMA BİLGİLERİ: BESLEME GERİLİMİ: SİMETRİK 12 VOLT BÜTÜN KONDANSATÖRLER: 10mf / 25 Volt BÜTÜN DİRENÇLER: 1KOHM Bu görmüş olduÄŸunuz devre kodlu bir ÅŸekilde gelen sesi çeÅŸitli kanallara ayıran bir devre. Kısaca açıklamak gerekirse her çıkıştan farklı ses alınmakla beraber Dolby-Nr uygulamalarında sinemadaki ses kalitesini saÄŸlayacak bir kanal ayırıcı(decoder). Umarım yakın zamanlarda sinemaya gitmiÅŸsinizdir. Bu aralar hep dillerde dolaÅŸan surround ses sistemlerinin ana kaynağı olan bu devre en önemli parçası decoderidir. Bu devre ise Enginar25 aracılığıyla 5+1′likten çıkmış 10+2 surround ses sistemleri decoderi haline gelmiÅŸtir …….POWERED BY ENGİNAR25 ………. Bu devre equalizer ile amfi arasında kullanılmasından müthiÅŸ sonuç alınır. Hele hoparlör düzenine de uydurursanız keyfinize diyecek yok …… Gerçek ölçeÄŸe göre 50W güç hoplatır. 100Wgüç camları indirir. 200W güç çıldırtır. 500W yıkar, kulak zarlarını patlatır …….. SIRADA İSE YERLEÅžTİRİLMESİNDE : …..1.Çıkıştan elde edilen hoparlörü arkadaki duvarın tam zemininin ile arka duvarın kesiÅŸtiÄŸi yerin tam ortasına ve hoparlör yayvan normal hoparlör olmalıdır …..2.Çıkıştan elde edilen hoparlörü öndeki duvarın tam zemininin ile ön duvarın kesiÅŸtiÄŸi yerin tam ortasına ve hoparlör yayvan, normal hoparlör olmalıdır …3.Çıkıştan elde edilen hoparlörü oturduÄŸunuz zeminin tam ortasına ve hoparlör subwoofer yuvarlak hoparlör olmalıdır …..4.Çıkıştan elde edilen hoparlörü oturduÄŸunuz odanın tavanının tam ortasına ve hoparlör subwoofer yuvarlak hoparlör olmalıdır ….5.Çıkıştan elde edilen hoparlörü öndeki duvarın tam tavanı ile ön duvarın kesiÅŸtiÄŸi yerin tam ortasına ve hoparlör yayvan woofer hoparlör olmalıdır ….6.Çıkıştan elde edilen hoparlörü arkadaki duvarın tam tavanı ile arka duvarın kesiÅŸtiÄŸi yerin tam ortasına ve hoparlör yayvan woofer hoparlör olmalıdır … 7.Çıkıştan elde edilen hoparlörü saÄŸ duvarın tam ortasına yerleÅŸtirip normal yuvarlak hoparlör kullanılmalıdır …8.Çıkıştan elde edilen hoparlörü sol duvarın tam ortasına yerleÅŸtirip normal yuvarlak hoparlör kullanılmalıdır … 9.Çıkıştan elde edilen hoparlörü arka sol köşeye yerleÅŸtirilmelidir ve normal yuvarlak hoparlör kullanılmalıdır …10.Çıkıştan elde edilen hoparlörü arka saÄŸ köşeye yerleÅŸtirilmelidir ve normal yuvarlak hoparlör kullanılmalıdır …11.Çıkıştan elde edilen hoparlörü ön sol köşeye yerleÅŸtirilmelidir ve normal yuvarlak hoparlör kullanılmalıdır …12.Çıkıştan elde edilen hoparlörü ön saÄŸ köşeye yerleÅŸtirilmelidir ve normal yuvarlak hopalör kullanılmalıdır …

#ifndef Team_h

Salı, 06 Kasım 2007

#ifndef Team_H

#define Team_H

#include "PNode.h"

//class Team declaration…

class Team

{

private:

char TeamName[MAX_NAME_LENGTH]; //to store the name

char TeamColors1[30], TeamColors2[30];

US TeamNumber;

US Points, Plays, Wins, Loses, Draws, LeaguePosition;

short int Average; //may be negative so not declared US i.e. unsigned short

float TeamDefence, TeamMidfield, TeamAttack;

PNode *pPList; //head pointer for linked list of players

short int NumberOfPlayers; //a necessary member for searching and control

public:

//default constructors for normal and loading issues…

Team();

Team(const char* tName, const char* tColors1, const char* tColors2);

//destructor to deallocate memory

~Team();

//accessors and modifiers… inline…

const char* GetTeamName() const { return TeamName;}

const char* GetBanner1() const { return TeamColors1;}

const char* GetBanner2() const { return TeamColors2;}

void SetTeamNumber(US tno) { TeamNumber = tno; }

US GetTeamNumber() const { return TeamNumber; }

short int GetNOP() const { return NumberOfPlayers ;}

US GetPoints() const { return Points; }

void SetPoints(US pnts) { Points = pnts; }

US GetPlays() const { return Plays; }

void SetPlays(US plys) { Plays = plys; }

US GetWins() const { return Wins; }

void SetWins(US wns) { Wins = wns; }

US GetLoses() const { return Loses; }

void SetLoses(US lss) { Loses = lss; }

US GetDraws() const { return Draws; }

void SetDraws(US drws) { Draws = drws; }

US GetLP() const { return LeaguePosition; }

void SetLP(US lps) { LeaguePosition = lps; }

short int GetAverage() const { return Average; }

void SetAverage(short int avg) { Average = avg; }

float GetDefence() const { return TeamDefence; }

float GetMidfield() const { return TeamMidfield; }

float GetAttack() const { return TeamAttack; }

PNode* Getp() const { return pPList;}

//other methods…

//overloaded one is necessary for loading issues

void AddPlayer() ;

void AddPlayer(const char* theName,US pos,US ag,US nmb,US tack,US sk,US agl,US acc);

void RemovePlayer();

void ModifyTeam();

void ModifyTeamPlayer();

void DisplayTeamPlayer();

void DisplayTeam() const;

void PrintPlayerList() const;

void TeamAvg();

//a method to get the shirt number of player and returns the pointer

//that points to it

PNode* Search(US shirt_no);

void SetTeam(); //default constructor calls this

}; //end of declaration

#endif

İçindekiler

Salı, 06 Kasım 2007

içindekiler

1. giriÅŸ. 2

sıfır direnç.. 2

3. I. Tip süperiletkenlerin bazı özellikleri7

3. 1. Kritik sıcaklık.. 7

3.2. Manyetik özellikleri ve Kritik Manyetik alan.. 7

Meıssner olayı8

3.3 nüfuz derinliği12

3.4 mıknatıslanma.. 17

4. II. Tip Süperiletken.. 17

5. süperiletkenlik geçişinin termodinamiği21

6.süperiletkenlik teorisi (bcs teorisi)24

7. tek parçacık tünellemesi28

8. josephson tünellemesi30

8.1. Dc Josephson Olayı31

8.2. Ac Josephson Olayı32

9. oksitli süperiletkenler.. 33

10. süperiletkenler uygulamaları34

10.1. Bilgisayarlar34

10.2. Elektrik Güç Nakli34

10.3. Magnetik Ayırma. 34

10.4. Motorlar35

10.5. Magnetik Enerji Depolama (SMES)35

10.6. Güç Transformerları35

1. giriÅŸ

Temel bilimle olan ilgisi ve pek çok teknik uygulamaya sahip olması bakımından süperiletkenlik olayı her zaman çok heyecan verici bir konu olmuştur. Kısa bir süre önce, bazı metal oksitlerde yüksek-sıcaklık süperiletkenliğin keşfi, bilim ve iş çevrelerinde büyük bir heyecan doğmasına neden olmuştur.

Bir çok metal alaşımın elektriksel dirençlerinin yeteri kadar düşük sıcaklığa, daha çok sıvı helyum sıcaklık ([IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image002.gif[/IMG]» 4 0K) bölgesine girildiğinde sıfır olduğu görülür. Bu özelliğin görüldüğü kritik sıcaklık maddeye bağlıdır. Bu sıfır direnç (veya sonsuz iletkenlik) süperiletken olarak bilinir. Bu çarpıcı özellik metallerin özellikle düşük sıcaklık bölgesinde özelliklerinin anlaşılmasına büyük katkıda bulunmuştur. Süperiletkenlik, süperiletken magnet yapımında, bilgisayar swiçlerinin yapımında ve birçok diğer teknik araç yapımında kullanılmıştır. Bunlara ek olarak, mühendisler süperiletkenliği taşımada ve güç iletiminde kaybı ortadan kaldırma çalışmalarında kullanmayı amaçlamaktadırlar.

Tartışmalarımıza süperiletkenlerin elektriksel özellikleri başlayacağız. Ardından I. tip süperiletkenlerin özellikleri ve II. tip süperiletkenleri, daha sonra süperiletkenlik geçişinin termodinamiğini ve süperiletkenliğin mikroskobik teorisinin ele alındığı BCS teorisini inceleyeceğiz. Bunları tek parçacık türellemesi ve Josephsen tünellemesi izleyecek. Son olarak da oksitli süperiletkenler ve süperiletkenlik uygulamaları ele alınacak.

sıfır direnç

Düşük sıcaklık fiziÄŸinin tarihi, 1980 yılında Hollandalı fizikçi Heike Kamerlingh Onnes’in kaynama sıcaklığı 42 0K olan helyumu sıvılaÅŸtırmasıyla baÅŸlamıştır. Üç yıl sonra 1911’de, Onnes ve yardımcılarından birisi metallerin düşük sıcaklık dirençlerini incelerken süperiletkenlik olayını keÅŸfettiler. İlk olarak platini incelediler. Platinin 00 K e uzatılan (ekstrapole edilen) özdirencinin numunenin saflığına baÄŸlı olduÄŸunu buldular. Daha sonra, damıtma yolu ile elde edilen çok saf sıvıyı incelemeye karar verdiler. Ancak onları bir sürpriz bekliyordu. Hg nın direncinin 4,150 K de çok keskin bir ÅŸekilde düşerek ölçülemeyecek kadar küçük deÄŸerlere ulaÅŸtığını gördüler. (Åžekil 2.1)

ρ

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image004.jpg[/IMG]

Åžekil 2.1 T ≤ Tc için direnç sıfıra gitmektedir.

Bu sıcaklığın üzerinde civanın sonlu bir direnci vardır. Hemen altında ise direnç sıfırdır. Bu faz geçiÅŸinin olduÄŸu sıcaklığa, Kritik Sıcaklık (Tc) denir. Tc’nin altındaki bu duruma süperiletkenlik fazı denilmektedir. Bu faz geçiÅŸi buharlaÅŸma noktasındaki sıvı-buhar ve Curi noktasındaki Ferromagnetik faz geçiÅŸlerine eklenebilir.

Onnes süperiletkenlik geçişinin dönüşümlü olduğunu buldu. Maddeyi ısıttığı zaman Tc sıcaklığının hemen üzerinde normal halini aldığını gördü.

Süperiletkenliğe serbest elektron teorisi ile yaklaşılarak bazı bilgiler kazanabiliriz. Metalin direnci;

ρ =[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image006.gif[/IMG] J =[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image008.gif[/IMG]……………………………..(1) E= [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image010.gif[/IMG]…………………………….(2)

R= ρ[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image012.gif[/IMG]……………………………(3)

ρ =[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image014.gif[/IMG]……………………………(4)

olduğuna göre

J = σ.E…………………………(5)dir.

m.[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image016.gif[/IMG] = -e. E - [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image018.gif[/IMG]m. ….(6)

Vd = - [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image020.gif[/IMG]……………………(7)

Birim hacmindeki yük (-N.e) olduğundan

J = (-N.e) Vd ………………….(8)

olur. (8), (5) de yerine yazılırsa,

σ = [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image022.gif[/IMG]……………………(9)

olur. (4) deki bağıntıya göre

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image024.gif[/IMG] …………………….(10)

ÅŸeklinde yazılır. Burada m elektronun kütlesi, e elektronun yükü, N birim hacimdeki elektron sayısı ve τ çarpışma zamanıdır. T sıcaklığı azaldığında örgü titreÅŸimleri donacak ve elektronların saçılması azalacaktır. Bu sonuç büyük τ ve dolayısıyla küçük ρ demektir. EÄŸer yeteri kadar düşük sıcaklıkta τ sonsuz olursa, bu da direncin sıfır olduÄŸu süperiletkenliÄŸe götürür. Bu düşük sıcaklıkta maddenin içinde safsızlıklar ve yapı bozuklukları olsa bile elektronlar çarpışmaya uÄŸramayacaklar.

Süperiletkenlerin dirençleri genellikle halka ÅŸeklindeki süperiletken bir numunenin içinden akım geçirmek ve zamanın fonksiyonu olarak akımı gözlemlemekle ölçülür. EÄŸer numune normal halde ise, sonlu direnç nedeni ile akım çabukça sönecektir. Fakat, eÄŸer sıfır direnci var ise, akım bir kez kuruldumu, herhangi bir kayba uÄŸramadan sonsuza kadar akacaktır. Fizikçiler bunu test etmek için birçok deneyler yaptılar ve birkaç yıldan sonra bile akımın sabit kaldığını söyleyebildiler. Süperiletken kurÅŸun için direncin üst deÄŸeri 10-25 Ω m civarında idi ve oda sıcaklığındaki deÄŸerin 1 / 1017 si idi.

Süperiletkenlik geçişi daima keskin değildir. Eğer örneğimiz metalik element ve yapısal kusursuz ve saf ise, geçiş daima keskindir. Metalik alaşımlar 0,10 K ve daha yüksek geçiş aralığına sahiptirler (Şekil 2.2).

ρ

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image026.jpg[/IMG]

Şekil 2.2 Safsızlıkların kolayda süperiletkenlik geçişine etkisi

Süperiletkenlik çok nadir rastlanan bir olay değildir. Önemli miktarda (bilinen 27) element ve alaşımda bu özellik görülmektedir (Tablo 2.1).

Element Tc, 0K BileÅŸik Tc, 0K Al Cd Ga In Ir La (α) La (b) Pb Hg(α) Hg(b) Mo Nb Os Rh Ry Ta Tc Tl Th Sn Ti W U(α) U(b) V Zn Zr 1,2 0,5 1,1 3,4 0,1 4,8 4,9 7,2 4,2 4,0 0,9 9,3 0,7 1,7 0,5 4,5 8,2 7,4 1,4 3,7 0,4 0,01 0,6 1,8 5,3 0,9 0,8 Nb3 Al0,8 Ge0,2 Nb3 Sn Nb3 Al Nb3 Au Nb3 N Mo N V3 Ga 20,1 18,1 17,5 17,5 16,0 12,0 16,5 Tablo 2.1. Süperiletkenlerin geçiÅŸ sıcaklıkları

Süperiletkenlerin özellikle oda sıcaklığında elde edilmesi amaçlanmakta, fakat yapılan çalışmalar başarısızlıkla sonuçlanmaktadır. Günümüzde normal atmosfer basıncında ulaşılan en yüksek kritik sıcaklık, civa içeren, bakır oksit süperiletkenleri için Tc = 1380 K dir. Bu durum bir hayli anlamlıdır. Bu nedenle bilim adamları daha yüksek kritik sıcaklıklı maddeler bulma konusunda umutludurlar.

3. I. Tip süperiletkenlerin bazı özellikleri

3. 1. Kritik Sıcaklık

SüperiletkenliÄŸin 1911’deki keÅŸfinden sonra, pek çok metalin direncinin, her metale özgü kritik bir Tc sıcaklığının altında, sıfıra gittiÄŸi gözlenmiÅŸtir.

Çok iyi iletken olan bakır, gümüş ve altın süperiletkenlik göstermezler.

3.2. Manyetik özellikleri ve Kritik Manyetik alan

Süperiletken, sıfır dc (doğru akım) direncine sahip olma gibi önemli bir özelliğe sahiptir. [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image028.gif[/IMG]

Ohm kanununa göre, bir iletken içindeki elktrik alan, o iletkenin direnci ile orantılıdır. Dolayısı ile, bir süperiletken için R=0 olduÄŸundan, süperiletkenin içinde elektrik alan sıfır olmak zorundadır. Faraday’ın Indüksiyon Kanunu

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image030.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image032.gif[/IMG]—————–(11)

Åžeklinde yazılabilir. Yani, E nin kapalı bir ilmek (halka) boyunca çizgi integrali, kapalı ilmek düzleminden geçen Φm manyetik akışının zamana göre deÄŸiÅŸiminin eksi iÅŸaretlerine eÅŸittir. Bir süperiletken içindeki her nokta E=0 olduÄŸundan, kapalı yol boyunca alınan integral yani [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image032.gif[/IMG] = 0 olur. Bu da, süperiletken içindeki manyetik akının deÄŸiÅŸmeyeceÄŸini ifade eder. Buradan B (= [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image035.gif[/IMG]m /A) nin, süperiletken içinde sabit kalması gerektiÄŸi soncuna varılır.

1933′den öncelerde; süperiletkenlik, mükemmel iletkenliÄŸin bir görünümü olarak kabul ediliyordu. Mükemmel bir iletken, manyetik alan uygulanmışken kritik sıcaklığının altına kadar soÄŸutulursa, alan söndürüldükten sonra bile iletkenin içinde manyetik alan tuzaklanır. Mükemmel bir iletken için denge termodinamiÄŸi uygulamaz. Çünkü, maddenin manyetik alandaki son hali, önce alan uygulanıp sonra alan uygulandığına mı baÄŸlıdır. Maddenin son hali bu iÅŸlemlerin yapılışı sırasına baÄŸlı olduÄŸundan, alan Tc nin altına soÄŸutulduktan sonra uygulanırsa, alanın süperiletken dışarılanması gerekir. DiÄŸer taraftan önce alan uygulanıp, sonra Tc nin altına soÄŸutulursa, alanın süperiletkenden dışarılanması gerekir.

1930’larda süperiletkenlerin manyetik özelliklerinin anlaşılması için yapılan deneyler farklı sonuçlar vermiÅŸtir. 1933 yılında Meissner ve Ochsenfeld zayıf bir manyetik alanda soÄŸuktan bir metal, süperiletken olduÄŸunda, madde içinde her noktada B=0 olacak ÅŸekilde alanın dışarılandığını keÅŸfettiler. Böylece alan, ister madde kritik sıcaklığın altına soÄŸutulmadan önce, ister soÄŸutulduktan sonra uygulanmış olsun, aynı B=0 durumuna eriÅŸildiÄŸi bulunmuÅŸ olur.

Meıssner olayı

1933’de iki Alman fizikçi Meissner ve Ochsenfeld, süperiletkenlerin manyetik alan çizgilerini ittiklerini ve içlerine sokmadıklarını gözlediler. Bu olaya Meissner Olayı denir. Silindir ÅŸeklindeki süperiletkenlerle yaptıkları bir seri deneyde, kritik sıcaklığın hemen altına gelince numunenin manyetik alan çizgilerini iterek tam olarak içlerinden kovdukları ve süperiletken olduklarını göstermiÅŸlerdir. (Åžekil 3.1).

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image037.jpg[/IMG]

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image039.jpg[/IMG]

Şekil 3.2.1. Meissner Olayı: T<Tc sıcaklığında süperiletken tarafından itilen manyetik alan çizgileri

Adı geçen araştırmacılar bu olayın dönüşümlü olduğunu da göstermişlerdir. Numune içinde manyetik alan

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image041.gif[/IMG]= μ 0 ([IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image043.gif[/IMG] + [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image045.gif[/IMG]) = μ0 (1+c ) [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image047.gif[/IMG]————-(12)

ile verilir. Burada H, dışarıdan uygulanan manyetik alan, M ortamın magnetizasyonu, χ ise ortamın manyetik duygunluÄŸudur. Süperiletkenlik durumunda B=0 olduÄŸundan

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image028.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image049.gif[/IMG]= - [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image051.gif[/IMG] ———————–(13)

olur. Bu nedenle ortam diyamagnetiktir ve duygunluk

c= -1————————–(14)[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image028.gif[/IMG]

dir. Bu durumda magnetizasyon dış alanın etkisini ortadan kaldırmaktadır. Bu bizi tam diyamagnetizme götürür (Şekil 3.2)

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image053.jpg[/IMG] Şekil 3.2.2. Süperiletkende magnetizasyon eğrisi

Bu davranışı normal bir metalle karşılaştıralım. Diyamagnetik bir metalde eğer spin duygunluğu ihmal edilirse c = -10-5 mertbesindedir ve (14) te verilen çok küçüktür. Bu durumun süperiletkende elde edilişine bazı yeni mekanizmalar neden olmaktadır. Meissner Olayı süperiletkenlik halinin anlaşılması için kuvvetli bir tekniktir.

Onnes’in süperiletkenliÄŸi keÅŸfinden çok kısa bir süre sonra, magnetik alanın süperiletkenliÄŸi bozduÄŸu bulundu. Hc kritik alanı denilen yeteri kadar büyük bir magnetik alan uygulandığı zaman, süperiletken, normal hale gelmekte ve T<Tc olmasına raÄŸmen direnç göstermektedir.

Kritik alan sıcaklığa bağlıdır. Sıcaklık T=0 0K den T=Tc sıcaklığına yükselirken Hc azalmaktadır. Ampirik olarak değişim bağıntısı

Hc (T)= Hc (0) [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image055.gif[/IMG]1- [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image057.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image059.gif[/IMG] [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image061.gif[/IMG] 2 [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image063.gif[/IMG]———————–(15)

yazılır. T = 0 0K de Hc (0) Maksimum değerdir, T = Tc de ise sıfırdır. Tipik Hc değerleri birkaç yüz gauss kadardır.

I. tip süperiletkenlerde Hc (T) nin sıcaklıkla olan değişimi aşağıdaki gibidir.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image065.jpg[/IMG]

Şekil 3.2.3 Birkaç I. tip süperiletken için Hc (T) nin sıcaklıkla olan değişimi

I.tip süperiletkenler için üst kritik olan değerler Tablo 3.1 de verilmiştir.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image028.gif[/IMG] Süperiletken

Hc (0) (Tesla) Al

Ga

Hg

In

Nb

Pb

Sn

Ta

Ti

V

W

Zn

0,0105

0,0058

0,041

0,0281

0,1991

0,0803

0,0305

0,0829

0,010

0,1023

0,000115

0,0054

Tablo 3.2.1. Bazı I tip süperiletkenlerin T = 0 0K de ölçülen kritik magnetik alanları.

Magnetik alan dışardan uygulamaya ihtiyaç yoktur. Halka şeklindeki süperiletkenden akım geçirilirse kendi magnetik alanını oluşturur. Akım yeteri kadar büyük ise alan kritik değere ulaşacak ve süperiletkenlik bozulacaktır. Bu durum, süperiletkenden geçirilecek akımın değerini sınırlar, bu da yüksek alanlı süperiletken magnet yapımının sınırlamasını oluşturur.

Süperiletken halde ve kritik alandan küçük alanlarda, magnetik alan I. tip süperiletkene nüfuz edemez, fakat yüzey akımları mevcut olur. Neticede I. tip süperiletken mükemmel bir diyamagnet gibi davranır. Uygulanan alan kritik alanı aştığında, numune normal hale döner. Bu durumda alan tam olarak nüfuz eder, numunenin direnci sıfırdan farklı olur ve normal bir metal için beklenen değere erişir.

3.3 nüfuz derinliği

I. tip süperiletkenlerde oluşan yüzey akımları, magnetik alanların maddelerin iç noktalarından dışarılanması sonucunu doğurur. Gerçekte bu akımlar yalnızca numunesinin yüzeyindeki çok ince tabasından oluşmazlar. Tersine bu akımlar yüzeyde maddeye nüfuz ederek, sonlu kalınlıktaki bir et tabakası üzerine dağılır.

Bu olayı F. ve H. London kardeÅŸler 1935’de süperiletkenliÄŸin ElektrodinamiÄŸin Teorisi olarak geliÅŸtirdiler. F. London tarafından geniÅŸletildi ve 1950’deki kitabında yayınlandı.

İki akışkan modelini kullanalım:

e elektrik alanı varlığında süperelektronlar için hareket denklemi

m.[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image067.gif[/IMG]=-e [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image069.gif[/IMG] ……………………………(16)

Elektron üzerine etki eden yegane kuvvetin alan tarafından uygulanan kuvvet olması nedeni ile yazılır. Çarpışma kuvveti yoktur çünkü bu tip elektronlar çarpışmazlar. Süper akım yoğunluğu [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image071.gif[/IMG],

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image028.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image071.gif[/IMG]=[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image073.gif[/IMG](-e).[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image075.gif[/IMG] …………………………….(17)

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image077.gif[/IMG]= [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image079.gif[/IMG]. [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image069.gif[/IMG]………………………………..(18)

(16) ile kombinasyon sonucu yazılır. [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image071.gif[/IMG] üzerindeki nokta zaman türevini belirtir.

Kararlı durumda [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image071.gif[/IMG] süperiletken içinde sabittir. Bu da [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image081.gif[/IMG] ve dolayısıyla

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image083.gif[/IMG]= 0…………………………………(19)

olmasını gerektirir. Kararlı durumda, süperiletken içinde elektrik alanın sıfır olduğu sonucunu elde etmiş oluruz. Diğer bir deyişle süperiletken boyunca voltaj düşmesi sıfırdır.

(19) bağıntısını hemen yeni bir sonuca götürür.

(19) ile [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image085.gif[/IMG]= [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image028.gif[/IMG]-[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image087.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image089.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image083.gif[/IMG]……………….(20)[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image028.gif[/IMG]

Maxwel denkleminin kombinasyonu

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image085.gif[/IMG]= 0 ………………………………………(21)

sonucu çıkar.

Kararlı durumda magnetik alanın sabit olduğu sonucu çıkar. Bu ise Meissner Olayı ile ters düşer.

Bu eşitlik, sıcaklığa bakılmaksızın [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image085.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image028.gif[/IMG]nin sabit olduğunu belirtir. Sıcaklığın Tc ye doğru yükseldikçe Tc de aniden magnetin alan çizgilerinin numuneden geçeceğini hatırlarsak yukarıdaki yaklaşım bazı değişiklikler gerektirir.

(18)i, (20) de yerine koyarsak [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image091.gif[/IMG]

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image093.gif[/IMG] = [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image095.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image087.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image089.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image097.gif[/IMG]……….. (22)

elde edilir. Açıklandığı gibi [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image093.gif[/IMG] = 0 olduğunu belirtmesi nedeniyle geçerli değildir.

London, bu durumu ortadan kaldırmak için (22) ye benzeyen

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image085.gif[/IMG]= -[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image095.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image087.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image089.gif[/IMG] [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image099.gif[/IMG]………….. (23)

şeklinde bağıntıyı postülasında önerdi. Bu bağıntı London denklemi olarak bilinir ve deneylerde uyumlu sonuçlar verir. Bu denklem [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image085.gif[/IMG] ile [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image099.gif[/IMG]ilişkili olup, maxwell denklemleri ile de,

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image087.gif[/IMG] [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image089.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image085.gif[/IMG]=μ0.[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image099.gif[/IMG]………………….(24)

şeklide bağlıdır.

(24) ün rotasyonelini alır ve

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image087.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image089.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image087.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image089.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image085.gif[/IMG]=[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image087.gif[/IMG]. ([IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image087.gif[/IMG].[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image085.gif[/IMG])-[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image101.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image085.gif[/IMG]=-[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image101.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image085.gif[/IMG],[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image087.gif[/IMG].[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image085.gif[/IMG]= 0

özdeşliğini kullanırsak (23) ve (24) ten [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image099.gif[/IMG] yok edilirse,

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image101.gif[/IMG] [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image103.gif[/IMG]= [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image105.gif[/IMG] .[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image085.gif[/IMG]………………. (25)

bulunur. Bu denklemi basit bir geometri için uygulayalım;

λ

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image107.jpg[/IMG] Örneğimizin yüzeyi y-z düzleminde yarısonsuz uzunlukta olsun ve alan y yönünde uygulansın. Bütün nicelikler x yönünde değişeceğinden (25) denklemi

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image109.gif[/IMG]. By = [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image111.gif[/IMG]. By………………………..(26)

yazılır. Bu basit diferansiyel denklemin çözümü;

By (x) = By (0) . e-x/λ…………………………..(27)

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image113.gif[/IMG]=[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image115.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image117.gif[/IMG]……………………………..(28)

olur. (27) numaralı denklemin sonuçları

1. Süperiletken yüzeyinden içine doğru gidildiğinde alan exponansiyel olarak azalmaktadır. Böylece magnetik alan, Meissner Olayı ile uyumlu olarak numunenin içinde sıfır olmaktadır. Bu da London deklemine destek vermektedir.

Alan numuneye belli bir miktar nüfuz etmekte λ , nüfuz derinliÄŸi olarak adlandırılır.

Alan süperiletken tarafından bütünüyle itilmektedir daha önce düşünüldğü gibi ancak yüzeye yakın küçük bir bölge vardır ki burada alan belli bir miktar da vardır.

Bu durum deneysel olarak açıklandı ve London Teorisi önemli bir ilgi topladı. (28) de nümetrik deÄŸerler yerine konursa λ[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image119.gif[/IMG]500 Ã… bulunur ki deneyle uyumlu deÄŸerdir.

Element λ(0) , Ã… Al Cd Hg In Nb Pb Sn 500 1300 380-450 640 470 390 510

2. London denkleminin önemli diğer bir tesbiti ise, l nın sıcaklıkla değişmesidir.

ns = n. [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image121.gif[/IMG] ifadesi (28) de yerine konursa

λ= λ(0). [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image123.gif[/IMG]……………………………..(29) elde edilir. Burada λ(0)= [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image125.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image127.gif[/IMG]…………………………….(30)

olup, T=0 0K de nüfuz derinliğidir.

(29) a göre λ, sıcaklık 0 0K den itibaren artarken artar ve T= Tc de sonsuz olur.

3. London teorisinden çıkarılan üçüncü sonuç ise, yüzey yakınlarında elektrik akımının varlığıdır.

(27) de London denklemini ([IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image085.gif[/IMG] yi) koyar ve akım için çözülürse

Jz (x)= -[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image129.gif[/IMG]. By(x) = - Js.(0). E –x/l………..(31)

Elde edilir. Bu akım negatif ve z yönünde akan bir akımdır. Bu akım expononsiyel olarak azaldığından, yüzeyden içe doğru girildiğinde gerçekten yüzey akımının olduğu görülr.

Bu nedenle Meissener Olayına bir yüzey akımı eşlik eder ve bu akım süperiletkenin iç kısımlarını dış alana karşı koruyuculuk yapar ve engel olur. Sonuç olarak da süperiletken numune kusursuz bir diyamagnet olur. Diğer bir deyişle, yüzey akımları nedeni ile oluşan magnetik alan, numune içinde dış alanın etkisini bütünüyle yok eder. Buradan enteresan bir durum ortaya çıkar. Akım taşıyan süperiletkendeki akım, yüzeye yakın bölgeye sınırlandırılmış.

3.4 mıknatıslanma

H gibi bir dış magnetik alana konulan bir numune M mıknatıslanması kazanır.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image131.jpg[/IMG]

Şekil 3.4.1 İç alana uygulanan alanla değişimi, burada Hiç< Hc için Hiç =0 olur.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image133.jpg[/IMG]

Şekil 3.4.2 Mıknatıslanmanın uygulanan alana bağlılığı, H>Hc için M [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image135.gif[/IMG] 0 olduğuna dikkat ediniz.

4. II. Tip Süperiletken

1950’lere kadar, II. tip süperiletkenler olarak bilinen baÅŸka bir grup maddenin varlığı tespit edilmiÅŸtir. Bu maddeler, Åžekil 4.1 de Hc1 ve Hc2 olarak gösterilen iki kritik alan tarafından belirlenmektedir. Uygulanan alan, Hc1 alt kritik alanından küçükse, madde tam olarak süperiletkendir ve I. tip süperiletkenlerde olduÄŸu gibi hiçbir akı maddeye nüfuz edemez. Uygulanan alan, Hc2 üst kritik alanı aÅŸtığında, akı numunenin tamamına nüfuz eder ve süperiletken hal ortadan kalkar. Fakat Hc1 ile Hc2 arasındaki alanlar için malzeme “Girdaplı hal” (Vorteks hali) olarak bilinen karışık halde bulunur.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image137.jpg[/IMG]

Şekil 4.1 II. tip süperiletkenler için, kritik alanların sıcaklığın fonksiyonu olarak değişimi

Alt kritik alan Hc1 in altında numune, I. tip süperiletken gibi davranır. Üst kritik alan Hc2 nin üzerinde, madde normal bir iletken gibi davranır. İki alan arasında, süperiletken karışık haldedir.

Girdaplı halde madde sıfır dirence sahip olabilir ve akı kısmen nüfuz edebilir. Uygulanan alan alt kritik alanı geçtiğinde, girdaplı bölgeler, Şekil 4.2 de görüldüğü gibi normal kısımlardan oluşan fitiller şeklinde olur. Uygulanan alana ulaştığında; numune normal hale geçer.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image139.jpg[/IMG]

Şekil 4.2 Karışık haldeki II. tip süperiletkenin şematik çizimi.

Girdaplı hali, gözümüzde, silindirik normal bir metal çekirdekle sarılmış, süperiletkenlerin silindirik anatoru olarak adlandırabiliriz. Bu çekirdekler, akının II.tip süperiletkenlere nüfuz etmesini saÄŸlar. Magnetik alan, girdap fitillerinin merkezinde maksimum olup, çekirdeÄŸin dışına doÄŸru belirli bir nüfuz derinliÄŸi (λ) ile üstel olarak azalır. Her girdap için H nin “kaynağı” üstünakımlardır. II.tip süperiletkenlerde, normal, metal çekirdeÄŸinin yarıçapı, nüfuz derinliÄŸinden daha küçüktür.

-μ0M

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image141.jpg[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image143.gif[/IMG]

Şekil 4.3 II. tip süperiletkenin magnetik davranışı (a) Hiç alanın uygulanan alanla değişimi (b) mıknatıslanmanın uygulanan alanda değişimi

Şekil 4.3.a, II. tip süperiletken için iç alanın uygulanan alanla nasıl değiştiğini; şekil 4.3.b ise buna karşı gelen mıknatıslanmanın uygulanan alanla nasıl değiştiğini göstermektedir. Yani madde, H< Hc, için akı dışarılayan süperiletken halde , Hc <H<Hc2 için karışık halde ve H> Hc2 için ise normal haldedir.

II.tip süperiletkenler karışık halde iken, yeterince büyük bir akım, girdapların akıma dik olarak hareketine neden olabilir. Bu girdap hareketi, akının zamanla değişimi anlamına gelir ve madde içinde direnç meydana getirir. Safsızlıklar ekleyerek, girdapları bir yere çivilemek (Puining) ve hareketlerini engellemek; dolayısıyla karışık bir haldeki bir süperiletken için sıfır direnç oluşturmak mümkün olabilir. II. tip bir süperiletken için kritik akım şu şekilde elde edilebilir: bu akım değeri de, girdaptaki akının çarpımı, girdapları bir yara çivileyen kuvveti yenecek bir Lorentz kuvveti vermelidir. Bu olgu kritik akının değeri belirler.

II. tip süperiletkenler için üst kritik alan değerleri Tablo 4.1 de verilmiştir.

Süperiletken

Hc (0) (Tesla) Nb3 Al

Nb3 Sn

Nb3 Ge

Nb N

Nb Ti

Nb3 (Al Ge)

V3 Si

V3 Ga

Pb MoS

32,4

24,5

38

15,3

15

44

23,5

20,8

60

Tablo 4.1. I. tip süperiletkenler için T = O 0K de ölçülen üst kritik magnetik alanları

5. süperiletkenlik geçişinin termodinamiği

Bu bölümde termodinamiğin tartışılması, farklı deneylerle bulunmuş sonuçları birleştirmektedir. Bu tartışma, mikroskobik kuvvetler hakkında kesin sonuçlar vermemekle birlikte geçişin doğasını anlatacaktır.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image145.jpg[/IMG]

Şekil 5.1 Molar m kapasitesinin sıcaklığa göre grafiği (Kalay için).

Noktalı Eğri, T<Tc için normal haldeki m kapasitesinin alacağı değerin ne olacağını göstermek için extrapolasyon eğrisi

Şekil 5.1 de süperiletkenin m kapasitesinin sıcaklığa göre değişim grafiği görülmektedir. Tc nin altındaki Cv piki entropide düzensizlik ulaşılabilecek artışı belirtmektedir. (T[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image147.gif[/IMG]Tc ye artarken). Böylece, süperiletken hal, normal halden daha fazla düzenlilik derecesine sahiptir.

Yapılan deneysel çalışmalar, düşük sıcaklıkta elektronların ısı kapasitesinin

Cv = a.e –b(T/Tc) ………………….(32)

Exponansiyel ifadesi ile verilebileceğini göstermiştir. Bu exponent, elektronun enerjisinde bir enerji aralığının varlığını ifade edecek şekilde davranır. Bu enerji aralığı tam Fermi seviyesinin üzerinde olup, elektronun kolayca uyarılmasını önler. Bu da küçük ısı kapasitesi değerine götürür. Enerji aralığının genişliği mertebesinde olmalıdır, çünkü numune Tc sıcaklığına yükseldikçe normal hale gelmekte ve elektron kolayca uyarılmaktadır.( D» kTc)

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image028.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image149.jpg[/IMG]

Åžekil 5.2 Süperiletkende yörüngeler yoÄŸunluÄŸu D (ε)nin enerjiye karşı grafiÄŸi

Tc = 5 0K tipik değerini yerine koyarsak D@ 10-4 ev değerini elde ederiz. Bu enerji aralığının değeri daha önce tanıttığımız enerji aralıklarının yanına çok küçüktür. Bu nedenle süperiletkenlik düşük sıcaklıklarda görülür.

Süperiletkenlik halini normal hale nazaran daha düzenli durumu olan sıvı hale yoğunlaşması olarak düşünebiliriz. Benzer olarak geçiş sonucu enerjide azalma beklenir. Süperiletkenlik yoğunlaşma enerjisini hesaplayalım.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image151.jpg[/IMG]

Şekil 5.3 süperiletkenlik yoğunlaşma enerjisi hesabı

Numunenin T1<Tc sıcaklığında olduğunu varsayalım. Alnın arttığını düşünürsek N noktasında normal hale gelecektir. Buradan yoğunlaşma enerjisi

DE = EN - EA ……………………………..(33)

olur. Bu enerji kolaylıkla hesaplanabilir. Numune AN yolu boyunca tam diyomagnet olduğundan DE, diyomagnetizasyonu bozma enerjisi olacaktır.

DE @ [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image153.gif[/IMG] B.dM =- μo [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image153.gif[/IMG]H.(-dH) = [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image155.gif[/IMG] μo. Hc2……..(34)

Birim hacim başına DE = [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image155.gif[/IMG] Mo. Hc2 olacaktır. Bu enerji süperiletken bir halden normal hale dönmek için gerekli enerjidir. Tersini söyleyecek olursak; sistemin normal halden süperiletken hale geçmek için kaybettiği enerjidir. Sistemin mümkün en düşük enerjili durumda olmayı istediğinden, süperiletken hal T<Tc için kararlı bir durumdur. Maksimum yoğunlaşma enerjisi;

DE = [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image155.gif[/IMG] μo. Hc2 (o) ……………………..(35)

dir ve 0 0K de olur.

Tipik Hc (0) = 500 Gauss kullanılırsa, DE = 103 J /m3 elde edilir.

Şimdi kritik sıcaklık ile kritik alan arasında yararlı bir bağıntı kuralım. Yoğunlaşma enerjisi Tc cinsinden bulmak istiyoruz. Bunu yapmak için Fermi yüzeyinin kTc kabuğundaki elektron sayısı hesaplamalıyız. Çünkü bunlar süperiletkenlik geçişi etkiler. Fermi küresinin derinliklerinde bulunan elektronlar, 5 eV mertebesinde enerji ile uyarılabilirler. Bundan dolayı etkin elektronların yoğunlaşmasını kestirebiliriz.

neff » n. [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image157.gif[/IMG]………………………..(36)

burada n, iletkenlik elektronların toplam yoğunluğudur. Herbir elektron enerji aralığı boyunca uyarılması için kTc mertebesinde ek bir enerjiye ihtiyaçları vardır.

DE » neff k.Tc = n(kTc)2 /Ef …….(37)

olur. Bu (35) te bulduğumuzla aynıdır. Buradan,

Hc (o) = [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image159.gif[/IMG].Tc ……………(38)

yazılır. Kritik alan, kritik sıcaklık ile orantılıdır. Yani, geçiş sıcaklığının yükselmesi, süperiletkenliği bozmak için daha büyük enerjiye ihtiyaç duyar.

6.süperiletkenlik teorisi (bcs teorisi)

SüperiletkenliÄŸin modern teorisi, Cooper, Barden ve Schrieffer tarafından 1957 de “Phys. Rev. 106,162 (1957)” yayınladı. Süperiletken ile ilgili gözlenen tüm olayları açıklaması dolayısıyla milletlerarası bir kabul görmüştür. İlk prensibinden baÅŸlayarak ve kuantum yöntemleri kullanarak sıfır direnç ve Meissner Olayı gibi bir takım gözlenen olayları açıklamıştır. Adı geçen teori, kuantum mekaniÄŸin içine o kadar girmiÅŸtir ki bu teori kuantum kavramları ve matematik teknikler kullanılmadan tam olarak anlaşılmaz. Bu nedenle BCS teorisini ayrıntısına dalmadan anlatmaya çalışacağız.

İletim elektronları Fermi küresinin içinde bulunana bir metal düşünelim. Fermi yüzeyinin hemen içinde bulunan iki elektronu düşünecek olursak, bunlar birbirlerini Coulomb kuvveti ile iteceklerdir. Fermi küresinin içindeki diğer elektronların perdelenmesi nedeni ile bu kuvvet azalacaktır. Perdelenmeyi de dikkate aldıktan sonra iki elektron arasında mevcut kuvvet, itici küçük bir kuvvettir.

Bunun yanında, bazı nedenlerden dolayı iki elektron birbirini çeker. Cooper, bu elektronların Fermi yüzeyine yakın, bağlı halde olacağını göstermiştir. Bu durum çok önemlidir. Bağlı durumdaki iki elektron tek bir sistem oluşturacak şekilde çiftlenirler ve hareketleri ortaktır. Bu çiftleme, sisteme bağlanma enerjisine eşit miktarda enerji uygulayınca ancak bozulabilir. Bu elektronlara Cooper çifti denir. Bu elektronlar zıt mement ve zıt spine sahip oldukları zaman bağlanma enerjileri en kuvvetlidir. Bu nedenle, elektronlar arasında herhangi bir çekim olursa Fermi yüzeyinin komşuluğunda tüm elektronlar Cooper çifti olarak sisteme yığılır. Bu çiftler süperlektronlardır.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image161.jpg[/IMG]

Şekil 6.1. Metalde Fermi Yüzeyi yakınındaki 1 ve 2 elektronları arasındaki etkileşme.

Åžekil 6.1’de görülen ve birbirinin yanında geçen iki elektron düşünelim. 1 nolu elektron negatif yüklü dolayısıyla (+) yüklü iyonları kendine doÄŸru çeker (elektron-örgü etkileÅŸmesi). Bu nedenle 2 nolu elektron 1’den etkilenmez. 1 nolu elektron iyonlarla perdelenmiÅŸtir denir. Perdelenme dolayısıyla bu elektronun net yükü azalır hatta net pozitif yük oluÅŸur. Bu olunca, 2 nolu elektron 1’e doÄŸru çekilir. Bu da Cooper çiftlerinin oluÅŸması için gerekli olan net çekim etkileÅŸmesine götürür.

1 numaralı elektron fermi enerjisi seviyesine yakın olduğundan hızı büyüktür. Ağır kütlesinden dolayı iyonun cevabı daha yavaştır. Buna rağmen 1 nolu elektronu hissederek ona cevap verir ve sonuç olarak 1 yerini değiştirir. Teknik yayınlarda her bir elektronun fonon bulutuyla sarıldığını ve herbir elektronun fonon değişimi ile birbirlerine çekici kuvvet uyguladıkları söylenebilir. Mesela 1 tarafından yayılan fonon 2 tarafından çabukça soğurulur.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image163.jpg[/IMG]

Şekil 6.2. 1 ve 2 elektronları arasında çekici etkileşmeden sorumlu olan fonon değişimi

1 ve 2 elektronları arasındaki bağlanmanın bir sonu olarak elektronun spektrumunda enerji aralığı görülür.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image165.jpg[/IMG]

Şekil 6.3. Yörüngeler yoğunluğu D (E) süperiletkenler için enerji aralığını da gösterecek şekilde, şekilde gösterilmiştir. Taralı alan T = O 0K de dondurulmuş yörüngelerdir.

( EF - [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image167.gif[/IMG] D0 , EF + [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image167.gif[/IMG] D0) enerji aralığındaki durumlar şimdilik yasaktır. Buradaki durumlar bu enerji aralığının hemen altına veya üstüne çekilmiştir. Süperiletkenler için Fermi enerjisinden uzakta durumlar yoğunluğu normal metallerde olduğu gibidir. Teori, sıfır derece sıcaklıkta enerji aralığının

D0 = 4. ħ WD.e - (2/ D(Ef)[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image169.gif[/IMG]) ………………(39)

ile verildiÄŸi gösterir. Burada WD, Debye Frekansı, D (Ef) Fermi enerji seviyesindeki normal metalde durumlar yoÄŸunluÄŸu ve V1 elektron–örgü etkileÅŸmesinin gücünü gösterir. (39) bağıntısında WD nin yer almasının nedeni, elektron çiftleri arasında Fonon deÄŸiÅŸiminin olmasıdır. (39) bağıntısından elde edilen birkaç yararlı sonuç aÅŸağıda sıralanmıştır.

1. Kabaca D0 @ ħWD dir ve tipik Fonon enerjisidir. Bu bağıntı doÄŸru genlikte sonuç verir.

ħWD @ 10–27 x 10 13 @ 10-14 erg @ 10-2 eV

(39)daki expononsiyel terim de dikkate alınırsa 10-4 eV elde edilir ki deneysel sonuçlarla uyuşmaktadır.

2. WD » M-1/2, burada M titreşen iyonun kütlesidir. Buradan D0 @ M-1/2 olur. Böylece enerji aralığı ve kritik sıcaklık M artarken azalır. Bu durum, metal içindeki izotop oranını değiştirmek suretiyle gözlenebilir. Bu olaya izotop etkisi denir.

3. Enerji aralığı ve dolayısıyla Tc, elektron–örgü etkileÅŸmesi arttıkça artar. DiÄŸer bir deyiÅŸle kuvvetli V1 ler süperiletkenliÄŸi destekler. Bu doÄŸru ve akla uygun gibi görünür. Çünkü iyonlar elektrona daha kuvvetle çekilerek üzerine yığılma ÅŸansını artırırlar. Bu garip bir durumdur. Normal durumda büyük V1, yüksek direnç demektir. Burada çeliÅŸkili karışık bir sonuç çıkarılır: zayıf normal bir iletkenden iyi bir süperiletken, iyi bir normal iletkenden kötü bir süperiletken yapılır. Bu durum deneysel sonuçlarla uyum halindedir. Birinci grup Pb ve Nb içerir. İkinci grup alkali ve asil metalleri içerir ki bunlar ulaşılabilecek en düşük sıcaklıkta bile hiç süperiletkenlik göstermez.

BCS teorisi, kritik sıcaklığın aşağıdaki şekilde verilebileceğini göstermiştir.

D0 = 3,52 kTc ………….. (40)

Bu sonuç, D0 kTc ve Tc nin deneyde bağımsız olarak ölçülmesinden yararlanarak test edilebilir. Deneylerde D0 = 4kTc bulunarak bu bağıntıyı doğrular.

Enerji aralığı birkaç farklı yöntemle deneysel olarak tayin edilebilir. Bunlardan bir tanesi Infrared soğurmadır. Infrared demeti süperiletken üzerine düşürüldüğünde (alçak sıcaklıkta) radyasyon frekansı, Cooper çiftini enerji aralığı boyunca uyarmaya yetecek kadar büyük olduğu zaman radyasyon soğurulması olur. Yani,

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image171.gif[/IMG]W » 2D0 ……………..(41)

dır. Dolayısıyla ışığın frekanslarından D0 bulunur.

Cooper çiftlerinin uyarılması için gerekli minimum enerji 2D0 dır. Elektron çiftinin birisini uyarmak olanaksızdır. Çünkü çift bir bütün halde olup birbirinden ayrılmazlar. Eğer herhangi bir şekilde Cooper çifti bozulursa iki tane normal elektron oluşur ve enerji aralığı boyunca uyarılırlar.

D0 » 10-4ev olduğundan karşılık gelen frekans kırmızı ötesi bölgededir.

BCS teorisi sıfır direnci şöyle açıklar: Bir kere sürüklenme hareketi kuruldu mu, Cooper çiftlerine çarpışma mekanizması ile 2D0 dan daha büyük enerji verilmelidir ki, cooper çiftleri saçılsın. Mevcut düşük sıcaklıkta, düşük enerjili fononlar uyarıldığından, fononlar bu enerjiyi temin edemezler. Cooper çiftleri de sonsuz olarak sürüklenme hareketine devam ederler.

7. tek parçacık tünellemesi

Süperiletkenlerde enerji aralığı, tek parçacık tünellemesi deneyleri ile çok duyarlıklı olarak ölçülebilir. Bu yöntem ilk defa 1960 yılında Giaver tarafından yayınlanmıştır.

Bir yalıtkanla ayrılmış iki metal gözönüne alalım. Yalıtkan tabaka, bir metalden diğerine iletkenlik elektronları geçişine bir engel gibi davranır. Bu engel yeterince (10 veya 20 Å dan daha az) ince ise, yalıtkan üzerine düşen bir elektronun engeli aşarak bir metalden diğerine geçme olasılığı yüksek olur. Bu olaya tünelleme denir.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image173.jpg[/IMG] [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image175.jpg[/IMG] Şekil 7.1. İki metal arasındaki ince bir yalıtkandan tünellenen elektronlar için Akım-Voltaj ilişkisi

İlk olarak Şekil 7.1 de görüldüğü gibi, ince bir yalıtkan engele ayrılmış iki normal metal göz önüne alalım. İki metal arasına bir V potansiyel fark uygulandığında, elektronlar bir metalden diğerine geçebilir ve bir akım oluşur. Uygulanan küçük potansiyel farkları için akım-gerilim bağıntısı doğrusaldır ve eklem için Ohm kanunu geçerlidir.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image177.jpg[/IMG] [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image179.jpg[/IMG] Şekil 7.2. Süperiletken-normal metal arasındaki ince bir yalıtkandan elektron tünellemesinde Akım-Voltaj ilişkisi.

Ancak Åžekil 7.2’de görüldüğü gibi metallerden birisi yerine Tc den daha düşük sıcaklıklarda tutulan süperiletken konulacak olursa, hiç de olaÄŸan olmayan bir durum ortaya çıkar. Uygulanan potansiyel farkı, eÅŸik deÄŸer olarak bilinen bir Ve deÄŸerine eriÅŸinceye kadar her hangi bir akım geçmez. Bu eÅŸik deÄŸer,D enerji aralığının yarısı olmak üzere

Ve = [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image181.gif[/IMG] = [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image183.gif[/IMG] ………………….(42)

Bağıntısı sağlar. Buradaki 1/2 çarpanı, tek parçacık tünellemesi ile ilgilenilmesinden ve kullanılan enerjinin, bir çifti kırmak için gereken 2D nın yarısı olmasından kaynaklanmaktadır. Yani eV çarpımı, enerji aralığının deneysel olarak doğrudan ölçülmesini sağlamaktadır. Bu tür deneylerden elde edilen D değeri, düşük sıcaklık ısı kapasitesi ölçümlerinden elde edilen değerlerle uyum içindedir.

8. josephson tünellemesi

1961 yılında Brion Josephson, tek parçacık tünellemesine ek olarak, Cooper çiftlerinin de tünellenebileceği fikrini ortaya attı. Josephson, çiftlerin hiçbir dirençle karşılaşmadan tünellenerek bir dc akımı oluşturacağını öngörmüştür. Üstelik bu akım hiçbir gerilim farkı uygulanmadan da vardır. Josephson ayrıca, ekleme bir de gerilim uygulandığında; ikinci bir olay olarak bir ac akımının ortaya çıkacağını öngörmüştür.

8.1. Dc Josephson Olayı

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image185.jpg[/IMG] Şekil 8.1.1 Çok ince bir yalıtkanla ayrılan iki süperiletkenden Josephson eklemi.

Şekil 8.1.1 de görüldüğü gibi, 1-2 nm kalınlığında ince bir oksit tabakası ile ayrılan iki süperiletken gözönüne alalım. Böyle bir yapı Josephson eklemi olarak bilinir. Bir süperiletkende çiftler Y = Y0 . eifdalga fonksiyonu ile temsil edilebilir. Burada f, her çift için aynı olan fazı göstermektedir. Bir eklemdeki süperiletkenden birinin fazı f1, diğerinin ki f2 olmak üzere Josephson, sıfır gerilim farkı altında eklemden;

Is = Im . Sin (f1, f2) = Im. Sin δ …. (43)

İle verilen bir süperakım geçtiÄŸini göstermiÅŸtir. Burada Im sıfır gerilim farkı altında eklemden geçen maksimum akımı göstermektedir. Im in deÄŸeri, süperiletkenlerin temas yönlerine baÄŸlıdır ve oksit tabakasının kalınlığı ile üstel olarak azalır. Jesephson etkisinin ilk doÄŸrulanması 1963 yılında Rowell ve Anderson’dan geldi. O zamandan beri Jesephon’un tüm teorik öngörüleri kanıtlanmıştır. Bir Josephson eklemi için akım-voltaj grafiÄŸi ÅŸekil 8.12 de görülmektedir.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image187.jpg[/IMG]

Åžekil 8.1.2. Josephson ekleminin Akım – Voltaj eÄŸrisi

8.2. Ac Josephson Olayı

Bir josephson eklemine bir de voltajı uygulandığında çok dikkat çekici bir olay ortaya çıkar. Bu dc voltaj

I = Im Sin (d-2pft) …….(44)

İle verilen bir ac akımı üretir. Burada d bir sabt olup t=0 daki faz, F de Josephson akımının

f = [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image189.gif[/IMG]……… (45)

ile verilen frekansıdır. 1 mV lik bir gerilim fark 483,6 MHz lik bir frekans doğrunun Frekans ve voltajın duyarlı ölçümleri, fizikçilerin e/h oranını daha önce düşünemeyecekleri bir doğrulukla tayin etmelerini mümkün kılmıştır.

Ac Josepson olayı deÄŸiÅŸik yollarla gösterilebilir. Bu yöntem, bir dc gerilim farkı uygulamak ve eklem tarafından üretilen elektromanyetik ışımayı algılamaktadır. BaÅŸka bir yöntem de eklemi, frekansı f olan bir dış ışınım ile ışınlamaktır. Bu yöntemde Josephson frekansı f, dış frekans f’nin tam katlarına eÅŸit olduÄŸunda; f’ye karşılık gelen voltaj deÄŸeri için I-V grafiklerinde basamaklar meydana gelir. Yani V=fh/ze=nfh/2e deÄŸerinde basamaklar oluÅŸur.(Åžekil 8.2.1). Eklemin iki tarafı farklı kuantum durumunda bulunduÄŸundan; eklem, enerji soÄŸutarak yada yayarak iki durum arasında geçiÅŸ yapan bir alan gibi davranır. Sonuç olarak bir Cooper çifti eklemi geçtiÄŸinde, frekansı f=2eV/h olan birr foton yayılır ve soÄŸurulur.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image191.gif[/IMG]

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image192.gif[/IMG]

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image193.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image195.jpg[/IMG] Şekil 8.2.1. Josephson ekleminde akımının beslem voltajı ve değişimi

9. oksitli süperiletkenler

Oksit süperiletkenlik çalışmaları 1960 ların baÅŸlarında baÅŸladı. Oksitler, ReO3 ve RuO2 gibi çok iyi metalik özelliklere sahip olanları da olmasına raÄŸmen genellikle iyi metalik özelliÄŸe sahip deÄŸillerdir. DiÄŸer taraftan süperiletkenler Tc nin üstünde iyi metalik özelliklerden geçmezler. İlk oksitli süperiletkenlik Nb0 ve T[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image197.gif[/IMG]O ile bulundu. Bu oksitler, içinde bir miktar oksijen çözünmüş metaller olarak düşünülebilir. Bunlar NaCl’a benzer bir yapıya sahiptirler fakat direkt metal-metal etkileÅŸmesi metalik özellik oluÅŸturacak kadar kuvvetlidir. DiÄŸer bazı oksitli süperiletkenlerde direkt metal-metal etkileÅŸmesi yüksek iletkenlik gibi metalik özellik vermekten çok uzak olup çok zayıftır. Bunun yerine, iletkenlik bandı oksijen ve metal arasındaki kuvvetli kovalent band üzerine kurulmuÅŸtur.

Müller ve Bednorz, 1986’nın ortalarında kritik sıcaklığı 35 0K e kadar çıkardılar. 1987’nin başında Paul Chu 90 0K in biraz üzerine çıkarmıştır. Bu, süperiletkente ilk defa sıvı azot sıcaklığında süperiletkenlik elde edildiÄŸinden devrim olarak nitelendirilir.

10. süperiletkenler uygulamaları

Yüksek Tc süperiletken teknolojisinin tesiri transistör veya Laserinkine eşit veya onu geçecektir.

10.1. Bilgisayarlar

Süperiletkenler kullanılarak daha hızlı ve küçük bilgisayarlar yapılabilir. Süperiletken ısı yaymadığından devreler daha yakın paketlenebilir. Sonuç, daha komplex ve daha küçük hacime yerleştirilmiş hızlı devreler olacaktır. SC lerin bilgisayarda bir uygulaması yarıiletken araçları bağlamak için kullanılan SC bağlantı hatlarıdır. Diğer bir uygulama Josepson eklemleridir. Bunlar SC elektroniğinde açma-kapama zamanları 6 pikosaniye mertebesindedir. Yarıiletken swiçlerden 10 defa daha hızlıdır. 770 MHz de çalışan 4 bit SC mikroişlemci deneysel olarak geliştirilmiştir.

10.2. Elektrik Güç Nakli

SC iletim hatlarının alışılmış bakır kablolarına göre birçok avantajı vardır. Ana yararı çok önemli miktarda daha fazla akım taşıma kabiliyetidir. Deneysel sıvı helyum çok önemli miktarda daha fazla akım taşıma kabiliyetidir. Deneysel sıvı helyum sıcaklığına kadar soÄŸutulmuÅŸ bakır kablodan aynı boyutlar ve voltajdaki bakır kablodan üç kat daha fazla akım taşıyabileceÄŸini göstermiÅŸtir. SC nin diÄŸer yararı direnç nedeni ile olan güç kaybının yokluÄŸudur. Bu, çok uzun mesafeerden güç kaybını ekonomik yapar. Jeotermal, hidroelektrik ve güneÅŸ enerjileri santrallerin olduÄŸu bölgelerden nüfus yoÄŸunluÄŸu olan bölgelere verimli olarak enerji nakli yapılır. Kirletici olan nükleer ve kömür santralleri yerleÅŸim bölgelerinin dışına inÅŸa edilebilir (Tokyo’da SC iletim hattı inÅŸaatı vardır.)

10.3. Magnetik Ayırma

Magnetik ayırma bir karışım içinden bilinen bazı bileşenleri ayırma metodudur. Değişik bileşenlerin magnetik özellikleri farklı olduğundan bazıları çekilip alınırken bazıları karışımda kalır. HTSC magnetler bir çok uygulamalar sunacaktır; kömürden kükürt ayırma, madenlerden safsızlıkların ayrılması, artık suyun arıtılması, kimyasalların saflaştırılması ve gazların ayrılması gibi düşük maliyet, küçük boyut ve daha yüksek magnetik alan ile HTSC ler bu uygulamalar için çok çekici olacaktır.

10.4. Motorlar

Meissner olayına dayanan SC motorlar, magnetik alan çizgilerini iterler. SC motorlar akım kaybını %50 civarında azaltır. SC motorlar, arabalarda, pompalarda, dönen millerde vs. kullanılır.

10.5. Magnetik Enerji Depolama (SMES)

Magnetik enerji depolamada enerji toprağa gömülen büyük SC magnet ile oluşturulur. Enerji bobinde depolanır ve güç kaybı olmadan sonsuza kadar dolandırılır. Depolamak için enerjiden başka formlara çevrilmesine gerek yoktur. Enerjiye ihtiyaç olduğu zaman çabukça boşaltılır. Bu ise magnetik alanda ve dolayısıyla depolanan enerjide azalmaya neden olur. SMES sistemi % 90 verimle çalışır.

10.6. Güç Transformerları

Bilimadamları, transformerların verimsiz çalışması nedeniyle elektrik güç nakli sırasında enerjinin 1/6 sının kaybedildiğini tahmin etmektedirler. Eğer transformerlarda SC sarımlar kullanılsa verim artacak ve maliyet düşecektir.

#ifndef Tnode_h

Salı, 06 Kasım 2007

#ifndef TNode_H

#define TNode_H

#include "DefinedValues.h"

#include "Team.h"

//class TNode declaration

class TNode

{ private:

Team* pT;

public:

TNode();

TNode(const char* tNamei, const char* tColors1i, const char* tColors2i) ;

TNode* nxt;

Team* GetpT() const {return pT; }

~TNode();

}; //end of class TNode declaration

#endif

Soru

Salı, 06 Kasım 2007

SORU

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image002.jpg[/IMG]

a) I1=?

b) I2=?

c) I3=?

d) VR1=?

e) VR2=?

f) VR3=?

Çözüm= İlk önce kirşof kanunu kullanarak devreden geçen I1 ve I2 akımlarını bulalımikkat edersen E1 ve E2 gerilimleri ,devreyi (-) negatif yönden (+) pozitif yöne doğru tamamlıyor. Bu yüzden E1 ve E2 gerilimleri (-) değer alır.Dolayısıyla dirençler(R) (+) değer alır.

-E1+R1.I1+R3.I1+R3.I2=0

-E2+R2.I2+R3.I2+R3.I1=0

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image003.gif[/IMG]

I1.(R1+R3)+I2.R3=E1

I2.(R2+R3)+I1.R3=E2

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image003.gif[/IMG]

I1.(100+300)+I2.300=10

I2.(200+300)+I1.300=20

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image003.gif[/IMG]

-5/ 400.I1+300.I2=10 *Payda eşitleyerek I1 akımını bulalım.

3/ 500.I2+300.I1=20

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image004.gif[/IMG]

- 2000.I1 – 1500.I2 = - 50

1500.I2 + 900.I1 = 60 * I2’ler birbirini götürür.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image004.gif[/IMG]

-1100.I1 = 10

a) I1= - 0,00909 A = I1= - 9,09 mA

1500.I2 + 900.(-0,00909) = 60

1500.I2 - 8,181 = 60

1500.I2 = 68.18

b) I2 =0,04545 A = yaklaşık ( I2= 45,5 mA )

I3 = I1 + I2

I3 = (- 0,00909 )+ 0,04545

c) I3 = 0,03636 A = yaklaşık (I3= 36,4 mA )

* Dirençlerdeki gerilimi bulmak için V = I . R formülünü kullanıyoruz.

VR1 = R1.I1

VR1 = 100 . 0,00909

d) VR1= 0,909 V = VR1=909 mV

VR2 = R2.I2

VR2 = 200 . 0,04545

e) VR2= 9,09 V

VR3 = R3.I3

VR3 = 300 . 0,03636

e) VR3= 10,9 V

********* WORK BENCH programında cevapların ispatı*********

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image006.jpg[/IMG]

Türev Alıcı Ve İntegre Edici Devreler

Salı, 06 Kasım 2007

TÜREV ALICI VE İNTEGRE EDİCİ DEVRELER

Teoriksel İspatı:

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image002.jpg[/IMG] Yukarıdaki devrede Kirchoff’un Gerilim kanunu uygulanır.

1-a) Vc (t) + VR (t) = VG (t)

1-b) 1/C∫i(t)dt + Ri (t) = VG (t)

1-c) i(t) = VG (t) / R . e-t/RC

1-d) VR = VG . e-t/RC

1-e) Vc = VG ( 1- e-t/RC )

Sonuçları elde edilir.

T<<RC veya T>>L/R ise (1-c,d,e) denklemlerinden i→VG /R, VR→ VG, VC→0, (2-c,d,e) denklemlerinden i→0, VR→0, VL→VG elde edilir. O halde; VR>>VC, VL>>VR olur. Bu sonuçlar Denklem 1-b) ve 2-b) de kullanılırsa;

İ = VG/R veya i = VG/L.dt elde edilir. Buradan;

VC = 1/RC VG dt ve VR = R/L VG dt bulunur.

Bu ÅŸartlar altında bu gerilimler, giriÅŸ gerilimlerinin integrali ile orantılıdır. Çıkış olarak bu gerilimler alınırsa matematikteki integral almaya benzetilerek, bu devreler “İNTEGRE EDİCİ” devre adını alır.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image004.jpg[/IMG] Yukarıdaki devrede Kirchoff’un Gerilim kanunu uygulanır.

2-a) VR (t) + VL (t) = VG (t)

2-b) Ri (t) + L.di(t) / dt = VG (t)

2-c) i(t) = VG(t) / R. (1-e-tR/L)

2-d) VR (t) = VG (1- e-tR/L)

2-e) Vc (t) = VG e-tR/L

Sonuçları elde edilir.

T>>RC veya t >>L/R ise (1-c,d,e) denklemlerinden i→0, VR→0, VC→VG (2-c,d,e) denklemlerinden; i→VG / R, VR→ VG, VL→0 elde edilir. O halde : VR<<VC, VL<<VR olur.Bu sonuçlar denklem 1-a) ve 2-b) kullanılırsa;

VR = Ri = RC.dVG/dt , VL = L.di/dt = L/R.dVG/dt bulunur.

Bu ÅŸartlar altında bu VR ve VL gerilimleri giriÅŸ gerilimi VG’nin türevi ile orantılıdır.Çıkış olarak bu gerilimler matematikteki türev almaya benzetilerek bu devreler “TÜREV ALICI” devre adını alır.

·Bu teorik ispatta önemli olan birkaç husus şudur;

·RL devresi için çıkış gerilimi Bobin ( L ) üzerinden alınır ise bu devre Türev alıcı olarak, Direnç ( R ) üzerinden alınırsa İntegre edici olarak davranır.

·RC devresi için bu durum tam tersidir; çıkış gerilimi Kapasitör ( C ) üzerinden alınırsa İntegre edici, Direnç ( R ) üzerinden alınırsa Türev alıcı olarak davranır

·Devrelerin yazılanlar gibi davranması için tek ve olur ÅŸart zaman sabitinin “T” deÄŸerinden çok, çok ufak (RL için) zaman sabitinin “T” deÄŸerinden çok, çok büyük olması (RC için) gerekir.

Deneysel İspatı:

Teorik olarak kavradığımız konumuzu çeÅŸitli malzemeler yardımıyla deneysel olarak da kavrayıp anlayabiliriz. Bunun için öncelikle “Devre 1” ve “Devre 2” devrelerini deney setimizde kurmalıyız.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image006.gif[/IMG] Devre 1[i]

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image008.gif[/IMG] Devre 2[ii]

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image009.gif[/IMG]

V

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image010.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image011.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image011.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image010.gif[/IMG] 2V

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image012.gif[/IMG]

t

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image013.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image010.gif[/IMG] -2V

Grafik 1

Deney setimize kurmuş olduğumuz devrelerimizin Girişlerine sinyal jeneratörü yardımıyla 1 kHz. frekansında 4V değerinde kare dalga (Grafik 1) tatbik ederiz. RC devresi için RPOT değerleri sırası ile 1,2,4 kOhm değerlerine getirilerek Kapasitör ve direnç üzerlerindeki gerilimler Osiloskop yardımıyla Grafiksel (Tablo 1) olarak kaydedilir. RL devresi için RPOT değerlerini sırasıyla 50,150,1150 Ohm değerlerine getirip Bobin ve Direnç üzerindeki gerilimleri Osiloskop yardımıyla Grafiksel (Tablo 2) olarak kaydedilir.

Tablo 1

1k 2k 4k

Kapasit.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image012.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image012.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image012.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image012.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image014.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image012.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image009.gif[/IMG]

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image015.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image016.gif[/IMG]

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image017.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image018.gif[/IMG]

Direnç

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image019.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image020.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image009.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image009.gif[/IMG]

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image021.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image022.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image023.gif[/IMG]

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image024.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image025.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image023.gif[/IMG]

Tablo 2

50 150 1150

Bobin

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image026.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image012.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image012.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image012.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image012.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image012.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image009.gif[/IMG]

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image027.gif[/IMG]

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image028.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image029.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image015.gif[/IMG]

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image030.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image031.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image018.gif[/IMG]

Direnç

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image032.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image033.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image034.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image035.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image009.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image009.gif[/IMG]

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image036.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image037.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image038.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image039.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image040.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image023.gif[/IMG]

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image041.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image042.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image023.gif[/IMG]

·Grafikler yorumlandığında Türev alıcı ve İntegre edici devre Grafiklerinde Matematikteki tanımlarına uygun olarak “sıfıra” yaklaÅŸma gibi davrandıklarını tespit edebiliriz…

[i] Devre Çizimlerinde Orcad Capture V.9.2 Kullanılmıştır

[ii] Devre Çizimlerinde Orcad Capture V.9.2 Kullanılmıştır

Tristörlerin Ujt Ve Triyakla Çalıştırılması

Salı, 06 Kasım 2007

TRİSTÖRLERİN UJT VE TRİYAKLA ÇALIŞTIRILMASI

1.Tristör

Tristör, gazlı lambaların thayratron ve civa buharlı redresörlerin yerini alan yarı iletkendir. İlk yapıldığı 1957 yılından ber büyük gelişme göstererek 600 amper 1800 voltluk tristörler yapılmıştır. Tristörler elektrik ve elektronikte çok geniş bir kullanma alanına sahiptirler. Örneğin, kumandalı redresörler, elektronik kontaktörler, zaman röleleri, DC ve AC motorların hızlarının ayarlanması ve dönüş yönlerinin değiştirilmesi gibi.

Tristörler sırasıyla birbirini takip eden “P” ve “N” tipi silisyumdan yapılmış dört tabaka yarı iletkenden meydana gelmiÅŸtir. Bu dört tabakanın en dışındaki “P” tabakası anaot diÄŸer dıştaki “N” tabakası katod görevi yapar. Bu uçlardan geçecek akım kontrol elektrodu (geyt, kapı) denen üçüncü uç ile kontrol edilir. Åžekil:1’ de tristörün sembolü, ÅŸekil:2’ de yapısı, ÅŸekil:3’ te ise üç diyota denk eÅŸdeÄŸer devresi görülmektedir.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image001.gif[/IMG]

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image002.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image003.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image004.gif[/IMG] P1

N2

P2

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image005.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image006.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image007.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image007.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image007.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image007.gif[/IMG] N1

Åžekil:1a Åžekil:1b-c

Åžekil :1 de görüldüğü gibi anot-katod arasına uygulanan gerilimin kutupları ne olursa her durumda tristör içinde bulunan PN birleÅŸimlerinden biri ters yönde polarılmıştır. Bu sebepten kapı devresine uygun ateÅŸleme gerilimi uygulanmadığı sürece normal çalışma geriliminde tristör her zaman yalıtkandır. Anot pozitif, katod negatif olacak ÅŸekilde tristöre gerilim uygulanacak olursa ÅŸekil:1c’ de. 1 ve 3 nolu diyotlar ileri yönde, 2 nolu diyot ters yönde olur. Buna göre 1 ve 3 nolu diyotlar iletken, 2 nolu diyot yalıtkan duruma geçer. Polarma deÄŸiÅŸirse yani anot negatif, katod pozitif olursa 1 ve 3 nolu diyotlar yalıtkan 3 nolu diyot iletken duruma geçer. Tristörün iletken olabilmesi için “G” nin pozitif olarak edilmesi gerekir. Åžekil 2’ de tristörün birbirine paralel baÄŸlı iki transistöre benzetiliÅŸi görülmektedir.

Åžekil:2

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image008.gif[/IMG]

DoÄŸru akımı kaynağının pozitif ucu anoda negatif ucu katoda baÄŸlanır. EÄŸer “G” pozitif olarak ÅŸekilde katod ile kapı arasına bir iÅŸaret uygulanırsa “B” den “E” ye doÄŸru küçük bir I1 akımı akar. Bu taban akımından dolayı T1 transistörünün kollektöründen I2 akımı akar. Bu akım T2 transistörünün taban akımı olacağından T2 iletken durumuna geçer. T2 transistörünün I3 toplayıcı akımı geri besleme yaparak T1 transistörünün taban akımını saÄŸlar. Böylece her iki transistör dolayısıyla tristör iletime geçmiÅŸ olur. EÄŸer “G” ye uygulanan pozitif iÅŸaret kaldırılacak olursa transistörler yani, tristör yalıtkan olmaz. Çünkü transistör diÄŸer transistörün taban akımını saÄŸlayarak her iki transistör de iletimde kalır. Böylece büyük bir anot akımı çok küçük (birkaç miliamper) bir kapı akımıyla kontrol edilmiÅŸtir. Tristörün bu özelliÄŸi aynen thayratrona benzer. Yalnız thayratrona iÅŸaret gerilimi uygulandığı halde tristöre iÅŸaret akımı uygulanır.

Tristör yalıtkan iken devresinden küçük bir sızıntı akımı akar. Eğer tristöre uygulanan düz gerilim yavaş yavaş arttırılırsa belirli bir değerde (VBO ) tristör iletime geçer. Genel olarak tristör bu gerilimin çok altında çalıştırılır. Bu durumda küçük bir kapı akımı tristörü iletime geçerir. Tristörün iletim durumunda kalabilmesi için içinden geçen akımın IH değerinin altına düşmemesi gerekir. Tristör akımı IH değerinin altına düşerse, tristör kesime gider. Tristöre uygulanan gerilimin kutupları değiştirilirse yani tristörün anoduna akım kaynağının negatif ucu katoda pozitif ucu bağlanırsa tristör ters polarize edilmiş olur. Ters gerilim sıfır iken devreden akım geçmez. Gerilim arttırılmaya başlanırsa tristörden bir sızıntı akımı geçer. Gerilim artışı VRMS değerine gelince akım aniden yükselir. Buna tristörün ters gerilimi denir. Tristörün ters gerilimi hiçbir zaman bunun üzerine çıkmamalıdır. Tristör düz polarmada iletime geçtiği zaman üzerinde 1V. kadar bir gerilim düşümü olur. Bu gerilim aynı özellikteki thayraton lambaya göre hayli küçüktür. İletimdeki tristöre ters bir anot gerilimi uygulanırsa.10 mikrosaniye içinde tristör kesime gider. Bu değer thayratonunkine göre çok küçüktür. Bu sebebten tristörler daha yüksek frekanslarda da kullanılırlar.

DoÄŸru akım devresine baÄŸlanmış düz polarmalı bir tristör iletime geçtikten sonra “G” ucunun akımı kesilirse, tristörün iletkenliÄŸi devam eder. Tristörün iletimini kesmek için devreden geçen akımı IH akımının altına düşürmek yani, anot devresini kesmek gerekir.

2. Tristörlerin DC devrelerin de çalıştırılması:

Åžekil: 3b deki baÄŸlantı yapılır. Burada U1 doÄŸru akım yük gerilimi U2 doÄŸru akım kaynağı kapı gerilimi R ayarlı direnç. R ayarlı dirençten ötürü kapı gerilimi sıfır iken tristör, düz polarize edildiÄŸi halde yalıtkandır. R direnci yavaÅŸ yavaÅŸ devreden çıkarırsak “G” gerilimi 1 volt ve akımı 20 miliamper olunca tristör iletime geçer. Kapı gerilimi sıfıra düşürülürse tristörün iletime devam ettiÄŸi görülür.

Doğru akım kaynağına bağlı bir tristör iletime geçtikten sonra şu yollarla yalıtkanlık durumuna geçebilir.

Åžekil:3a Åžekil:3b

a.Seri anahtarla durdurma:

Åžekil:3a’ da görüldüğü gibi “S” anahtarı açılarak devreye uygulanan gerilim kesilir. Bu durumda tristörün uçlarındaki gerilim sıfırdır. “S” anahtarı kapatılırsa, tristörün yalıtkan duruma geçtiÄŸi görülecektir. Tekrar iletken duruma geçmesi için “G”ucuna kontrol geriliminin uygulanması gerekir.

R

C

+

-

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image010.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image011.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image012.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image013.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image014.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image015.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image016.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image017.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image016.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image018.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image019.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image020.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image021.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image022.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image023.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image023.gif[/IMG] -

+

S

yük

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image024.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image025.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image026.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image027.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image028.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image029.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image030.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image031.gif[/IMG][IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image032.gif[/IMG]b. Paralel anahtarla durdurulma:

Åžekil:4a’ da devrede tristöre paralel olarak konan bir anahtar çalışmayı durdurmak için kullanılır. Tristör iletimde iken anahtara basıldığı zaman bütün akım anahtar üzerinden geçer. Tristör üzerindeki akım ve gerilim sıfır olur. Tristörde gerilim olmadığı için tristör yalıtkanlık durumuna geçer. Tristörün yalıtkanlık durumuna geçmesi için en az anahtarı 100 mikrosaniye kapalı tutmak gerekir.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image033.gif[/IMG]

Åžekil:4a Åžekil:4b

c. Kapasitif durdurma:

Åžekil:4b’ de bir DC devresini kontrol eden tristörün bir kapasitif devre ve anahtar yardımı ile durdurulması görülmektedir. Devre normal çalışırken “R” ÅŸarj dirençi üzerinden “C” kondansatörü dolar. Bu anda “S” anahtarı açık durumdadır. “S” anahtarı kapatıldığı zaman kondansatör tristör üzerine ters yönde bir gerilim uygular. 10 mikro saniye gibi kısa bir zaman içinde tristörün çalışması durur. Anahtar açılıp tristör tekrar ateÅŸlendiÄŸi zaman çalışma tekrar ateÅŸlendiÄŸi zaman çalışma tekrar baÅŸlar ve devam eder.

3. AC devrelerinde tristörlerin çalıştırılması ve durdurulması:

a. Dirençli bir devre ile çalıştırmak:

Åžekil :5’teki baÄŸlantı yapılır. Devreye alternatif akım verilir. Birinci durumda anot pozitif katod negatiftir. Düz polarma olduÄŸu için tristör iletime hazırdır. Anottan alınan pozitif gerilim “R” direncinde kapı gerilimi deÄŸerine düşürüldükten sonra “d” diyotuna doÄŸrultularak “S” anahtarına gelir. Tristörün tetiklenmesi için “S” anahtarı kapatılır. “D” diyodundan gelen kapı gerilimi tristörün “G” ucuna uygulanır. Tristör iletime geçer. Tristörün iletkenlik durumu pozitif alternansın sıfır olmasına devam eder. Alternans sıfır olunca devre akımı kesilir. Tristör yalıtkan duruma geçer. Alternans yön deÄŸiÅŸtirince yani ikinci durumda anot negatif, katod pozitif olacaktır. Tristör ters polarmalı olduÄŸu için yalıtkanlığı devam eder. Ayrıca”G” ucuna baÄŸlı “D” diyodu ters yönde akımı geçirmeyeceÄŸi için tristöre kapı gerilimide uygulanmaz ve ateÅŸleme (tekikleme) akımı akmaz. Alternans yön deÄŸiÅŸtirince tristör tekrar birinci duruma geçerek düz polarıze olur ve “G” akımı ile iletime geçer. Bu devrede yükten sadece pozitif alternanslar geçer. DiÄŸer alternanslar geçmez. Tristörü durdurmak için “S” anahtarını açmak gerekir.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image034.gif[/IMG]

Åžekil:5

b. Faz değiştirme devresi ile çalıştırma:

Bunun için ÅŸekil:6’ daki baÄŸlantı yapılır. ÅŸekil:5’ teki devrede faz deÄŸiÅŸtirme devresi olmadığı için anot ile kapı aynı fazdadır. Anot pozitif iken kapıda pozitifdir. Anot negatif iken kapıda negatifdir.. Bu durumda fazın alternansını bir kısmının kesilmesi çok zordur. Direnç deÄŸeri biraz büyültülerek tristörün gecikmeli ateÅŸlenmesi saÄŸlanabilir. Yalnız burada yapılan faz kesmesi çok sınırlıdır. Bu sebepten faz kesmesinin çeÅŸitli ve istenilen açılarda gerçeklemesi için thayraton lambalarda olduÄŸu gibi faz deÄŸiÅŸtirme devresi ile çalıştırılır. Faz kaydırma devresi kapı ucuna baÄŸlanır anot pozitif olduÄŸu halde kapı negatif ve sıfır gerilimde ise tristör yalıtkan durumdadır. Kapı pozitif olur olmaz tristör iletime geçer ve iletkenliÄŸi alternansın sonuna kadar devam eder. Alternansın kesilmesiyle çıkan gerilimin ortalama deÄŸeri düşer dolayısıyla tristörler gerilimi kademeli düşürmek veya yükseltmek için kullanılırlar. Tristörler radyo,televizyon vb. devrelerde kullanıldığı gibi endüstiriyel elektronikte ÅŸu devrelerde de kullanılır: Elektronik kontaktör ayarlı redresör, alternatif akımda faz ayarı konvertisör vb.

Åžekil:6

c. Tekbileşimli UJT (unijonctıon) transistör:

Tristörlerin kısa süreli bir pals ile ateÅŸlenmesi için genellikle tek bileÅŸimli transistör kullanılır. UJT de biri “P” tipi diÄŸeri “N” tipi olmak üzere iki yarı iletken kristal vardır. Bu sebepten buna iki taban da denir. “N” tipi silisyumdan yapılan yarı iletken kristal çubuÄŸun iki ucunda dışarıya iki baÄŸlantı iletkeni çıkarılmıştır. Bunlara 1. nci taban (B1) ve ikinci taban (B2) adları verilir. “N” tipi kristal çubuÄŸun ortasına yakın bir yere “p”tipi yarıiletken birleÅŸtirilmiÅŸtir. “P” tipi yarı iletkene yayıcı (emiter) “E” denir. Åžekil 2-57 deki prensip ÅŸemasında görüldüğü gibi E1 ve E2 uçlarına VBB gerilimi uygulanırsa,”N”den çok bir akım geçer.Bu akım nedeniyle “E” ile B1 arasında “VE “ gerilim düşümü olur. EÄŸer “E” ile “B1” arasına “E”pozitif B1 negatif olmak üzere dışardan bir gerilim uygulanırsa “VE “ den küçük kaldıkça UJT nin içinde hiçbir elektriksel olay olmaz. Dışardan uygulanan gerilim “VE “ geriliminin bir miktar üzerine çıkarsa “E” ile “B1” arası doÄŸru yönde polarize edilir. DoÄŸru polaramada “E” ile “B1” arasındaki direnç çok küçülür. “E” den “B” ye büyük bir akım akar.

Yukarıda çalışma prensipi açıklanan UJT ile bir tristörün tetiklenmesine ait bir devre ÅŸekil:7’ de görülmektedir. Bu devrede “S” anahtarı kapatıldığında 20 voltluk bir gerilim “R3” potansiyometresi ile “C1” kodansatörüne uygulanır. “C1” doldukça uçlarındaki gerilim büyür.

Bu gerilim deÄŸeri UJT nin yayıcısı ile birinci tabanı “B1” arasındaki gerilim deÄŸerinin üzerine çıktığı zaman “E” ile “B1” arasındaki direnç küçülür “C1” kondansatörü ”E” den “B1”re doÄŸru hemen boÅŸalır. Bu boÅŸalma akımı “B1” direnci üzerinden kısa süreli bir gerilim düşümüne sebep olur. Bu gerilim kapı ucuna baÄŸlı olduÄŸu için tristörü iletime geçirir.

UJT ile tetiklemede kumanda devresi ile tristör devresinin senkronize olması istenir. Bunun için AC gerilimi bir transformatör ile düşürüldükten sonra diyotlarla doÄŸrultulur. DoÄŸrultulan bu gerilim sinüs eÄŸrilerinin tepeleri zener diyot ile kırpılır. Sonra bu gerilimi “R3” ile ”C1” devresine, oradan da UJT ye uygulanır. UJT ten bu gerilim daha öncede açıklandığı gibi pals ÅŸeklinde çıkarak tristörün kapı ucuna verilir. Ve tristörün tetiklenmesi saÄŸlanır. Dolayısıyla tristörün iletimi boyunca kapısından akım geçmesine gerek kalmaz kapının ısınması bu ÅŸekilde önlenmiÅŸ olur. “R3” ayarlı direnci ile faz farkı yaratılarak gecikmeli ateÅŸleme yapılır.

Åžekil:7

Özel Tristörler

Salı, 06 Kasım 2007

ÖZEL TRİSTÖRLER

Tristör tanımının dışında kalan bazı tristörler bulunmaktadır.Bunların bazı özellikleri normal tristörlerdekine benzemekle beraber yeni yetenekler eklenmiştir. Bunlar iki yönlü iletebilme veya tıkama , ters kapı akımıyla tıkamaya sokulabilme , ışıkla iletime geçirilebilme gibi özelliklerdir.

TRİYAK

TANIM VE ÖZELLİKLERİ:

Tristörün sadece bir yönde akım iletimini gerçekleştirmesi özellikle AC güç kontrol devrelerinde çoğunlukla dezavantajdır.Her iki yönde de iletime geçirilebilen bir eleman mevcuttur.Bu eleman triyaktır.

Triyak (TRIAC),”Triode (three electrode) AC” [üç elektrotlu] yarı iletken anahtar olarak anılabilir fakat genel kullanımı bu kelimelerin baÅŸ harflerinin kullanılmasıyla kısaltılmıştır. AC devrelerinde, tristörler gibi bir kapı sinyali kontrolüyle akım anahtarlamalarında kullanılırlar.

Akımı her iki polariteyi de geçirebilme ya da tıkama özelliÄŸi bulunur ki bu özelliÄŸinden dolayı , triyak -genel olarak– iki yönlü triyot tristör olarak adlandırılır. İki tek yönlü tristörün ters paralel baÄŸlanmış ÅŸekli gibi davranırlar. Böylece , uygulanmış olan gerilimin her iki polaritesini de iletme ya da tıkama yeteneÄŸine sahiptir. Bir pozitif veya negatif kapı akımı kullanarak her iki yönde akım geçiÅŸi saÄŸlanabilir. Özellikle ÅŸebeke frekanslı AC kontrolü için kullanılırlar. Triyağın kullanışlılığı ve güç tutabilme özelliÄŸinin artması nedeniyle AC , DC motor hız kontrolü (ve çalıştırılması) ; ışık ayarı (dimmer) ;AC statik anahtarlama ve ısıtıcı kontrolü gibi tam dalga kontrol uygulamaları için aranan ve çok elveriÅŸli bir elemandır. Bir kristal yapı içinde iki ters paralel p-n-p-n zincirini saÄŸlamak zor olduÄŸun için trisrörler kadar büyük akım ve gerilim deÄŸerleri için üretilmezler.Triyağın kullanımı , normal bir tristöre göre,bir soÄŸutucu ve bir tetikleme devresi yeterli olduÄŸundan daha ekonomiktir.

Anot gerilimi UA ve kapı gerilimi UG ‘nin yönüne baÄŸlı olarak triyağın 4 tetikleme bölgesi vardır(1.,2.,3.,4. Bölgeler).

Triyaklar , 200 A akım deÄŸeri ve 1000 V gerilim deÄŸerlerine kadar kullanılabilir. 400 Hz’e kadar ve özellikle 50-60 Hz’de kullanılabilir.Tipik tetikleme seviyeleri ve büyüklükleri tristörünkilere benzerdir.Mesela , 10-2 mertebesindeki akımlar ve 1 veya 2 voltluk kapı tetikleme sinyali ; 1 ve 2 V iletimdeki gerilimini kapsayan bir sahadadır.

Triyak ve normal tristör arasındaki yön kavramından kaynaklanan farklılığı görmezlikten gelirsek, aralarında birçok benzerliğin olduğunu görebiliriz.Bunlar , ilgili kullanılan terimler (terminoloji) ; tetikleme metotları , uygulamaları ; 1. Bölge karakteristikleri ve üretim teknikleridir. Triyaklarda kapı akımına hassasiyet normal tristörlere nazaran daha azdır , serbest kalma süreleri daha uzundur.Kritik gerilim yükselme hızları da daha küçüktür.Bu nedenle endüktif yüklü uygulamalarda kullanımları zordur çünkü kapı kontrolleri tekrar elde edilemez

Åžekil 1.1‘de bir tipik düşük akımlı triyağın deÄŸerleri verilmiÅŸtir.Birçok triyak açıklaması , sembolü , ve büyüklükleri tristördekilerle aynıdır.Bu tablodaki veriler genellikle en kötü haldir, bu nedenle ana uç ve kapı polaritesi durumlarından en zorlusunu yansıtır.Triyak kapı nicelikleri tepe deÄŸerleri ile en düşük kapı tetikleme seviyeleri deÄŸerleri karıştırılmamalıdır.Kapı nicelikleri tepe deÄŸeri , maksimum izin verilen kapı kaybı ve düşük kapı tetikleme seviyeleri deÄŸerleri de , tetiklenme için gerekli olan minimum seviyeyle ilgilidir.Åžekil 1.1.(a) ve (b). Tipik triyak verileri , geçirme akımı ve maksimum sıcaklık ile ilgili olan grafikleri içerir.

40485

40486

Kapama Durumunda Periyodik Gerilimin Tepe DeÄŸeri ,VDROM

200 V

400 V

Kapı Tetikleme Akımı Tepe DeÄŸeri , IGTM , (Max.1μs için)

4 A

4 A

Kapı Güç Kaybı, PGM (tepe) (Max 1μs ve IGTM ≤ 4 A (tepe) için)

16 W

16 W

Ortalama PGAV

0,2 W

0,2 W

Geçirme Akımı RMS Değeri, It(RMS) ,

TC =+75°C ve 360°’lik iletme açısı için

6A

6A

Şekil 1.1.(a) MT ve Kapı Geriliminin Her İki Polaritesine Ait Bazı Büyüklükler

Karakteristik

Sembol

Sınırlar

Birim

40485

40486

Min

Tİpik

Max

Min

Tipik

Max

Kapamadaki Akım Tepe Değeri ,

TJ=+100°C için

IDROM

0,1

4

0,2

44

mA

Maksimum İletim Gerilimi,

İT = 30 A(tepe) ve TC =+25°C için

vT

1,6

4

1,6

2,25

V

DC Tutma Akımı , TC =+25°C için

IH0

15

2,25

15

30

mA

Komutasyon Gerilimi Kritik YükselmeHızı, VDROM=VD, It(RMS)=6A,

di/dt=3,2A/ms ,TC =+75°C için

3

10

30

3

10

V/μs

Kapama Gerilimi Kritik Yükselme Hızı , TC =+100°C

dv/dt

30

150

20

100

DC Kapı Tetikleme Akımı,VD=12V(dc),RL=12Ω,TC=+25°C için

I.Bölge

III.Bölge

IV.Bölge

II.Bölge

IGT

mA

15

25

15

25

15

25

15

25

25

40

25

40

25

40

25

40

DC Kapı Tetikleme Gerilimi , RL=12Ω VD=12V(dc), TC=+25°C için ve VDROM=VD, RL=125Ω , TJ=+100°C için

VGT

1

2,2

1

2,2

V

0,2

0,2

Kapı Kontrollü İletime Geçme Zamanı

(Gecikme Zamanı + Yükselme Zamanı)

tGT

2,2

2,2

μs

Termik Direnç (Jonksiyon-Gövde)

4

4

°C/W

Åžekil 1.1.(b).Karakteristikler.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image002.jpg[/IMG]

ANA UÇ KARAKTERİSTİKLERİ:

Şekil 1. 2.Ana Triyak Yapısı ve Devre Sembolü

Ana triyak yapısı ÅŸekil 2‘de gösterilmiÅŸtir.Triyakda iki yönlü akım geçiÅŸi olabildiÄŸinden dolayı ana uçlar , anot ve katot yerine MT1 ve MT2 olarak adlandırılır.MT1 ucu , kapı ucundaki ve MT2 ucundaki akım gerilim ölçümündeki referans noktasıdır.Her iki ana ucun da ,hem n –tipi hem de p- tipi emiter ile omik kontakları vardır.MT2’deki n-tipi emiter ,MT1 ‘deki p- tipi emiterin direk olarak tersindedir ve MT2’deki p-tipi emiter , MT1’deki n-tipi emiterin direk olarak tersindedir.Bu da, MT1 ve MT2 uçları arasındaki bölgenin p-n-p-n ve n-p-n-p zincirlerinin paralel baÄŸlantısından oluÅŸtuÄŸunu gösterir.Kapı bölgesi daha karmaşık bir yapıdadır.

Bu eleman bir kısa devre emiter yapısına sahiptir.n emiterleri ,komÅŸu p bölgelerine kısa devre edilmiÅŸtir.Bu nedenle ,bu jonksiyonların gerilimleri sıfırdır.EÄŸer kapıya bir darbe uygulanırsa , elektronlar n3 ‘den p2 ‘ye doÄŸru hareket eder.Elektronlar n2 ‘ye birikir ve iletime geçme oluÅŸur.EÄŸer kapıya negatif bir darbe uygulanırsa ,elektronlar n4 ‘den p2 ‘ye hareket eder ve sonuçta yine tetiklenme gerçekleÅŸmiÅŸ olur.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image004.jpg[/IMG]

Anot gerilimi UA ve kapı gerilimi UG ‘nin yönüne baÄŸlı olarak triyağın 4 tetiklenme bölgesi bulunmaktadır(Åžekil 1.3.).Triyak 1 ve 3. bölgelerde en hassastır ,tetiklenmesi en kolaydır.Daha sonraki hassasiyet sırası 4 ve 2 .bölgelerdir .Modern triyaklar bu 4 bölgede de tetiklenebilecek yapıdadır.

Şekil 1. 3. (a) Anot Akım-Gerilim Karakteristiği , (b)Tetiklenme Bölgeleri

Åžekil 1.3.(a)‘da AC akım-gerilim karakteristiÄŸi gösterilmiÅŸtir. Referans noktası olarak MT1 alınmıştır . 4 tetiklenme bölgesini inceleyecek olursak , 1. bölge MT2’ nin MT1‘e göre pozitif olduÄŸu bölge ve 3. bölge de MT2 ’nin MT1 ‘e göre negatif olduÄŸu bölgedir.Normal tristördeki gibi triyak da kapamadan iletime devrilme gerilimi V B0 ‘da geçer.İletimde, ana akım, IH tutma akımı altına düşene kadar kapı kontrolünü kaybetmiÅŸtir. Devrilme noktasına kapı ucuna pozitif veya negatif bir darbe uygulanarak daha düşük bir ana uç geriliminde ulaşılabilir . Devrilme geriliminin (VB0 ‘ın) ,her iki bölgede de , kapı kontrolünü yitirmemek için , uygulanan normal AC dalga ÅŸeklinden büyük olması gerekir . Böylece her iki polaritede, belirtilmiÅŸ genlikteki bir kapı akımı , her iki bölgede triyağı iletime sokacaktır . EÄŸer VB0 aşılırsa (kısa süreli de olsa) , triyak iletime geçer ve akımı ,tutma akımı IH‘ın altına düşene kadar iletimde kalır . Bu hareket triyakta aşırı süreksiz gerilimler için doÄŸal bir bağışıklık saÄŸlar ve genelde yardımcı koruyucu elemanlar için duyulan ihtiyacı yok eder . Bazı uygulamalarda ,triyağı süreksiz sinyalle iletime sokmak , kontrol edilen devrede bazı istenmeyen ve tehlikeli sonuçlar doÄŸurabilir . Triyağın kendisi bu geçici sinyallerden zarar görmese bile , iletime geçmesini önlemek için geçici sinyal bastırması gereklidir.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image006.jpg[/IMG]

Şekil 1.4. Triyak Kesit Görünüşü ve Farklı Çalışma Durumlarında Akım Geçişi

Åžekil 1.4 ‘de MT2 ve kapının durumuna göre jonksiyonlar arası akım geçiÅŸi gösterilmiÅŸtir. Åžeklin üst yarısı , MT2 pozitifken (MT1 referans alınmıştır) negatif ve pozitif kapı tetiklemesi olasılığını gösterir.Pozitif kapı gerilimi ile , kapı akımı , gösterilmiÅŸ iletimdeki (forward biased) p-n jonksiyonundan geçerek kapıdan MT1’e akar.

Negatif kapı sinyalleri de triyağı tetikleyebilir.Tek fark , asimetri ve ana akım etkilerinden dolayı ihtiyaç duyulan IG akımı seviyesindeki bazı farklılıklar ve kapı akım yoludur.

Tristörlerin kapamaya geçmesi için tam bir negatif yarım periyodu vardır fakat triyak , her iki yarım periyotta da iletir ve bu nedenle ana gerilim sıfırdan geçerken triyak kısa bir sürede kapamaya geçmelidir.

Tristörlerdekine benzer olarak , triyak akım büyüklükleri maksimum jonksiyon sıcaklığına baÄŸlıdır . Akım büyüklüğü –uygun soÄŸutma ÅŸartlarında -, güç kaybı , (RThJC ) (iç termik direnç) jonksiyon gövde termik direnci ile belirlenir . EÄŸer gövde sıcaklığının belirlenmiÅŸ deÄŸerinin üstüne çıkmasına izin verilirse,triyağın belirlenmiÅŸ gerilimini tıkaması ya da ana uç akımı sıfır deÄŸerine düştüğünde emniyetli (güvenilir) bir iletimden çıkma olayı garanti edilemez.

Endüktif yükler için , hat akımı ve hat gerilimi arasındaki faz kayması triyağın iletimden çıkması anlamına gelir ve daha sonra triyak uçlarında oluÅŸması gereken belirli bir hat gerilimi meydana gelir. EÄŸer bu gerilim çok hızlı bir ÅŸekilde oluÅŸursa , yük taşıyıcılarında çığ oluÅŸabilir ve bu çığ sonucu triyak hemen tekrar iletime girer . Belirli endüktif yüklerle uygun bir komutasyon elde etmek için dv/dt deÄŸeri , triyaÄŸa paralel baÄŸlı RC devresiyle ya da akım – gerilim faz kayması veya jonksiyon sıcaklığının azaltılmasıyla sınırlandırılmalıdır.

KAPI TETİKLEME KARAKTERİSTİKLERİ:

Triyak , 1. ve 3. bölgelerde , düşük enerjili pozitif veya negatif kapı akımlarıyla tetiklenebileceği için devre tasarımcısı kontrol elemanlarını seçebilmesi için geniş bir alana sahiptir.Tetikleme , DC ,doğrultulmuş AC, AC , veya UJT , neon lamba ,anahtarlama diyotları [(ST2)diyak,SBS, asimetrik tetikleme anahtarı(ST-4)] gibi darbe kaynaklarından elde edilebilir .Burada önemli olan , iki yönlü karakteristik sergileyen tetikleme elemanları kullanmaktır . Bu olay , tetikleme elemanı sinyali , AC hattan elde edildiğinde önem kazanır ve bazı belirli pozitif ve negatif gerilimlerde tetikleme elemanının devrilmesi veya iletmesi istenilir bir olaydır.

TRİYAK TETİKLEME DURUMLARI

MT1’e göre

MT2 GERİLİMİ

MT1’e göre

KAPI GERİLİMİ

Çalışma

Bölgesi

Pozitif

Pozitif

Negatif

Negatif

Pozitif

Negatif

Pozitif

Negatif

I (+) I

I (-) IV

III (+) II

III (-)III

Not+) ve (-) işaretleri kapı tetikleme akımı veya geriliminin polaritesini gösterir. MT1 ucu referans noktasıdır.

Şekil 1.5. Triyak Tetikleme Durumları

Triyağın hassasiyeti II. ve IV. bölgelerde biraz daha düşük olduğundan özel durumlar oluşmadıkça bu bölgelerde (özellikle II. bölgede) kullanılmaz.Böyle bir durumda, bu uygulama için özel olarak seçilmiş triyaklar kullanılabilir.

Triyağın V-I karakteristiğini incelenirse , kapı ve MT1 uçları arasında düşük non-lineer empedansın bulunduğu görülür . Karakteristik , bir çift diyodun ters paralel biçimde bağlanmasıyla oluşan karakteristikle benzerdir.

Triyak çalışma teorisi hakkında temel sağlayan 4 ana tristör kavramı vardır:

a)Temel Geri Tıkamalı Triyot Tristör(The Basic Reverse Blocking Triode Thyristor or SCR)

b)Kısa Devre Emiterli Tristör(The Shorted Emitter Thyristor)

c)Jonksiyon Kapı Tristörü(Junction Gate Thyristor)

d)Uzak Kapı Tristörü(Remote Gate Thyristor)

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image008.jpg[/IMG]

c)Jonksiyon Kapı Tristörü ÅŸekil 1.6‘da gösterilmiÅŸtir.

Şekil 1.6. Jonksiyon Kapı Tristörü

BaÅŸlangıçta , IG kapı akımı , yardımcı p1–n1–p2–n3 yapısının p2–n3 kapı jonksiyonunu iletime sokar ve p1–n1–p2–n3 yapısının iletime geçmesiyle bu yapıdaki gerilim düşümü azalır . p2 bölgesinin saÄŸ tarafı anot potansiyeline eriÅŸmeye baÅŸlar . p2 ‘den yanal bir akım geçer . p2-n2 ‘nin saÄŸ köşesi iletime geçtiÄŸinde elektronlar bu noktaya gelir ve ana yapı iletime geçer.

d)Uzak Kapı Tristörü ÅŸekil 1.7 ‘de gösterilmiÅŸtir.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image008.jpg[/IMG]

Şekil 1.7. Uzak Kapı Tristörü

Dış kapı akımı , IG , p1-n3 ‘ ün iletime girmesine neden olur ve ÅŸekilde gösterildiÄŸi gibi elektronlar hareket eder . Bu elektronlar , p1 bölgesinde yayılır ve p1–n1 jonksiyonu tarafından toplanır . p1–n1 iletime geçse bile hala bir kollektör gibi hareket eder . n3 ‘deki elektronlar , p1–n1 tarafından toplanır ve p1–n1 ‘de bir akım artışı meydana gelir.Eleman tekrar iletime geçer.

Yukarıdaki 4 elemanın belirgin özellikleri tek bir elemanda birleştirilebilir.Bu eleman triyaktır.

Aşağıda tipik bir triyağın yapısı gösterilmiştir (Şekil 1.8).Çalışma şekli şu şekildedir:

a)Ana uç 2 (MT2) pozitif , pozitif kapı akımı ;

Bu durumda ,triyak ,tam olarak sıradan bir tristör gibi davranır.Aktif bölümler p1–n1–p2–n2 ‘dir.

b) Ana uç 2 (MT2) pozitif , negatif kapı akımı;

Çalışma , jonksiyon kapı tristörününkine benzedir. p1–n1–p2–n2 ana yapıdır. n3 de jonksiyon kapı bölgesi olarak davranır.

c) Ana uç 2 (MT2) negatif , negatif kapı akımı;

Uzak kapı durumudur. p2–n1–p1–n4 ana yapıdır.

d) Ana uç 2 (MT2) negatif , pozitif kapı akımı;

p2-n2 iletimdedir ve p2–n1 tarafından toplanan elektronları enjekte eder . p2–n1 daha çok ileri ön gerilime sahip olur. p2–n1–p1–n4 ‘den geçen akım oranı artar ve bu bölüm iletime geçer.Bu durum da , uzak kapı çalışmasına benzerdir.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image010.jpg[/IMG]

Şekil 1.8. Tipik Triyak Yapısı

TRİYAĞIN KULLANIMI:

Triyağın basitliği ve çok yönlü olması , AC güç kontrolünü içeren uygulamalarda geniş bir çeşitlilik sağlayarak onu ideal yapar.

Triyağın kapısına tetikleme darbesinin sağlanmasında iki yönlü tetikleme gereksinimleri için ideal olarak uygun olan 3 eleman vardır. Bunlar , neon lamba , diyak , ve silisyumlu iki yönlü anahtar tristördür (SBS).

a)STATİK ANAHTARLAMA:

AC devrelerde triyağın bir statik anahtar olarak kullanılması , mekanik anahtarlama hakkında belirli avantajlar verir . Denk bir röleyle karşılaÅŸtırırsak çok düşük bir güç kontrol kaynağıyla oldukça büyük akımların kontrol edilmesine izin verir.Triyak her yarım dalgada kilitlendiÄŸinde (latching) , bir kontak sıçraması olmaz . Triyak , daima sıfır akımda açıldığından , herhangi bir ark veya güç ya da yük hattında depolanmış endüktif enerjiden dolayı güçlenen geçici gerilim oluÅŸmaz . Ayrıca , bileÅŸen sayısında – diÄŸer yarı iletken statik anahtarlarla karşılaÅŸtırıldığında- etkileyici bir azalma vardır . Bunun nedeni , kapı tetikleme sinyali ve ana gerilimin her iki polaritesini de iletme yeteneÄŸindendir . Devre basitliÄŸinin en dikkat çeken örneÄŸi ÅŸekil 1.9’da gösterilen temel statik anahtardır.

Triyağın tetiklenmesi için gerekli olan sadece birkaç mikrosaniye süresince kontaklar akım tuttuğu için , şekildeki (şekil 1.9.(a)) anahtar yerine (reed switch) , röleler , termostatlar , basınç anahtarları , program / timer anahtarları gibi geniş çeşitlilikteki küçük anahtarlama elemanları kullanılabilir. Bu devre , [MT2+ ,kapı+] ve [MT2- , kapı-] , kapı tetikleme durumlarını kullanır. Şekil 1.9(b), basit 3 pozisyonlu güç kontrolü elde etmek için , dalgalanma sınırlayıcı direnci ile seri olan düşük akım diyodu ve bir 3 pozisyonlu anahtarın kullanımını gösterir . 1.pozisyonda herhangi bir kapı bağlantısı yoktur ve güç verilmez . 2.pozisyonda , kapı akımına sadece bir yarım periyotta izin verilir ve yükteki güç yarım dalgadır.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image012.jpg[/IMG]

Şekil 1.9.Triyağın Statik AC Anahtarlama Uygulamaları

3.pozisyonda , her iki yarım periyotta da kapı akımı vardır ve güç tam olarak bulunur.Åžekil 1.9 (c)’de gösterildiÄŸi gibi , bu anahtar yerine trafo da kullanılabilir.Burada, R direnci , primerden topraÄŸa mıknatıslanma akımını şönt etmek için seçilir . Bu devre , yalıtılmış düşük gerilim kontaklarıyla kontrolü saÄŸlar.

Çok kanallı çalışmalardaki iÅŸitsel (audio) kodlanmış giriÅŸ sinyallerinde tam frekans seçilebilirlik anahtarlamaları saÄŸlamak için ÅŸekil 1.9(a) ’ daki gibi devredeki triyakla birlikte rezonant-reed röleler kullanılır.Daha düşük frekanslarda , bazı tetikleme noktası modulasyonu hat frekansı darbesinden meydana gelir.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image014.jpg[/IMG]

Åžekil 1.10. (a)DC Kontrol (b) AC Kontrol

DiÄŸer yararlı anahtarlama devreleri , ÅŸekil 1.10 ’ da gösterilmiÅŸtir ve triyak AC ve DC tetiklemesini gösterir . S1 anahtarı , termistör , fotosel veya ÅŸekil 1.11 ’ de gösterildiÄŸi gibi elektriksel sinyal ile kontrol edilen bir transistör ile yer deÄŸiÅŸtirebilir. 600 Hz’in üstündeki daha yüksek frekanslar da etkilidir . Kumanda kontrol çalışması veya bir sistemin teyp kayıt programlanması için diÄŸer statik veya dinamik filtre devreleri kullanımıyla frekans seçiciliÄŸi elde edilebilir . Ne olursa olsun , triyak tetikleme hassasiyetinin her iki polaritede veya her bölgede (I,II,III,IV) tümüyle aynı olmadığı,bu nedenle bir eÅŸik dedektörü olarak kullanılmadığı için tetikleme sinyali ON ya da OFF biçiminde olmalıdır.

Düşük seviye DC lojik kaynağı gözönünde tutulursa, ÅŸekil 1.11’deki transistör baÄŸlantıları bir triyak veya bir dizi triyağın sürülmesi için idealdir . Bunun bir örneÄŸi ÅŸekil 1.12 ’ de gösterilmiÅŸtir ve burada bir AC güç flaşör düzenlemesinde bir transistör flip-flop devresiyle iki triyağın tetiklenmesi gösterilmiÅŸtir.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image016.jpg[/IMG]

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image018.jpg[/IMG]

Şekil 1.11 Transistörlü Kapı Kontrolü

Åžekil 1.12. AC Güç Flaşörü.(R2’nin ayarlanmasıyla, belirtilen frekansta triyak 1 ve 2 birbirini takip ederek ardarda iletime girer.)

Triyak 1-2: GE SCI51B (1kw yük için) / GE SCI46B (600 kw yük için)

CR1-CR 4 : GE AI4F

Q1: GE 2N26 46 / Q2-Q3: GE2N3416

C1 :500μF 25 V Elektrolitik / C2 :0,2 μF / C3 ,C 4: 0,05 μF

R1:56Ω 2W

R2:2 MEG TRİMMER / R3:1 MEG / R4 :100 Ω / R7-R8-R9 : 680 Ω / R10 R11 R12 R13:10 kΩ

b)TETİKLEYİCİ DİYOT İLE ATEŞLEME:

Åžekil 1.13 ’ te gösterildiÄŸi gibi , temel tam dalga triyak faz kontrol devresi oluÅŸturmak için sadece 4 bileÅŸene ihtiyaç duyulur . Bunlar , ayarlanabilir R1 direnci ve C1 kapasitesi , diyak ve triyaktır . Diyak karakteristiÄŸi , ileri veya geri yönde olmak üzere benzer simetride yaklaşık olarak ±32 V’ta diyağın devrilmesini gösterir.Ayrıca ,bir negatif direnç karakteristiÄŸi ve düşük tetikleme - akım gereksinimlerini sergiler . C1 üzerindeki gerilim diyağın (iki yönlü tetikleyici diyot) VBO devrilme gerilimine ulaÅŸtığında , C1 , diyak üzerinden triyağın kapısına kısmen boÅŸalır . Åžekilde diyak , C1 kapasitesi yaklaşık olarak ±32 V’ a kadar ÅŸarj olduÄŸunda devrilir ve bu deÄŸer de 115 veya 230 V ’ luk hat için uygun bir seviyedir. Bu yarım periyodun kalanında , bu darbe triyağı iletim durumuna tetikler . Dalga ÅŸeklinde gösterildiÄŸi gibi yarım periyodun geri kalanında hat gerilimi yüke taşınır. R1 direnci oldukça düşük bir direnç deÄŸerine ayarlandığında ,tetikleme her alternansta erken gerçekleÅŸir ve yük gücü artar . R1 direnci arttırıldığında , C1 ‘in diyak devrilme gerilimine ulaÅŸması için gerekli olan zaman da büyüyecek ve hat geriliminin küçük bir yüzdesi yüke uygulanacaktır.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image020.jpg[/IMG]

Şekil 1.13.Temel Diyak-Triyak Faz Kontrolü

Åžekildeki kapasite-gerilim dalga ÅŸekli , kapasite gerilimindeki istenmeyen etkileri gösterir. İlk diyak tetiklenmesinde kapasite gerilimi, diyak ileri gerilimi seviyesine kadar azalır.Böylece, C1 gerilimi öncekinden daha düşük bir gerilimden ÅŸarj olmaya baÅŸlar ve devrilme gerilimi bir sonraki periyotta daha sonra oluÅŸur . VC1 ‘ deki bu azalma istenmeyen bir histeresis etkisine neden olur .Yükü baÅŸlatma ve durdurma ayarı aynı olmayacaktır.Bu ,bir lamba ayarlayıcısında (lamp dimmer) ,lambanın geçirmeye geçmesi ve ayarların %40 kadar aynı zamana rastlamadığı anlamına gelir.Böylece potansiyometre kontrol sahası %60 ‘a sınırlandırılmış olur.Bunun için ÅŸekilde kesikli çizgiyle gösterilmiÅŸ olan ikinci bir R-C faz kayma ağının eklenmesiyle histeresis azaltılır ve saha da arttırılır .İkinci R-C zaman sabiti ilkinden daha büyük yapılır. Böylece ikinci kapasite C1 ‘i tekrar doldurur ve onun tetiklemeden sonraki normal ÅŸarjını korumasına yardımcı olur . Bu tek veya çift R-C ‘ li devre , akkor lambaların parlaklık kontrolünde kullanılabilir.Burada yük bir lamba veya lamba grubu ÅŸeklindedir.Akkor lambanın ışık ÅŸiddeti , uygulanmış gücün lineer fonksiyonu deÄŸildir . Bu nedenle , ışıklandırma , R1’in ayarlanmasıyla oldukça hızlı bir ÅŸekilde deÄŸiÅŸir . Lamba kontrolüne özgü problemlerden biri , oldukça düşük soÄŸuk flaman direnci nedeniyle oluÅŸan yüksek baÅŸlama akımıdır . Bu direnç , normal çalışma sıcaklığındaki flaman dirençten birkaç kat daha düşüktür . Bununla beraber , genelde birkaç yüz milisaniye içinde normal dirence ulaşılır.Yüksek akım sadece bir çift devir için akacaktır. Bu devrede , tetikleme I ve III bölgelerindedir . Bu devrenin sınırlı bir kontrol sahası olmasına raÄŸmen ve bu sahanın sonunda düşük-çıkışta büyük histeresis etkileri olmasına raÄŸmen , lamba , ısıtıcı , fan hız kontrolleri gibi küçük uygulamaların birçoÄŸunda devrenin basitliÄŸinden dolayı çok uygun bir devredir.Bu basit devredeki bazı problemleri yok etmek için , tam bir kontrol sahasının gerektiÄŸi yerlerde , çok daha karmaşık devreler (dv/dt bastırma , RFI bastırma , endüktif yükler için bir paralel R-C devresi , bir mekanik ana güç anahtarı vb.) genelde kullanılır. Asimetrik tetikleyici anahtar (ST-4) gibi iki yönlü tetikleyici diyotların diÄŸer tipleri de kullanılabilir.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image023.jpg[/IMG]

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image024.jpg[/IMG]

Şekil 1.14.Resistif Bir Yükün Gerilimi

(a) R değeri düşükken,

(b) R deÄŸeri makul bir deÄŸerde,

(c) R değeri yüksekken . Şekil 1.15.Triyak Faz Kontrol Devresinde Dalga Şekilleri

Åžekil 1.14‘de gösterildiÄŸi gibi ,triyak yük gücünü kontrol ederken her alternansta tetiklenir. Bu nedenle ,kapı ,her alternans sonunda kontrolü elde edemez.Anot akımı IA sıfırdan geçerken, triyak iletimden çıkma eÄŸilimindedir ve kontrolü kapıya verir.Åžekil 1.15 (a)’daki dalga ÅŸekilleri ,yük endüktifken triyak akımı ve kaynak gerilimi E arasındaki faz iliÅŸkisini gösterir . IA akımı sıfıra yaklaÅŸtığı ve triyağın iletimden çıkması için elektron delik çiftleri birleÅŸtiÄŸi zaman aralığı Δt ‘dir(çizimde abartılmıştır).

Åžekil (b)’de triyak kapamaya geçmeye meylettiÄŸindeki triyak gerilimi deÄŸiÅŸimi gösterilmiÅŸtir.

Åžekil (c) ’de ise de/dt etkisinin triyağı periyodik olarak tekrar tetiklediÄŸindeki yük gerilim deÄŸiÅŸimini gösterir.

Bu devrede gösterilmemesine raÄŸmen , neon lamba ve SBS de iki yönlü karakteristiÄŸe sahip olduÄŸu için triyak tetiklenmesi için kullanılabilir . Neon lambalar , 50 V ’ tan 100 V ’ a kadar olan devrilme gerilimleriyle kullanılabilir ve SBS anahtarlama gerilimi yaklaşık olarak 8 V’tur. SBS , düşük gerilim anahtarlaması istendiÄŸinde tercih edilir.

DİĞER TRİYAK DEVRELERİ :

Åžekil 1.16 ,birkaç triyak motor kontrol devresini gösterir.Endüksiyon motor hız kontrolünün basitleÅŸtirilmiÅŸ bir ÅŸeması (a) ’ da gösterilmiÅŸtir . Bu devre , çamaşır makinesi gibi 3 hızlı motorlarda kullanılabilir ve 2/1 oranında sürekli hız kontrolüne ek bir avantaj sunar.Bu devrede , triyak , sürme sarımı ile seridir ve bu nedenle , motor hızını ve bu bobinin gücünü kontrol eder . Böyle bir motorun kontrolü ve regülasyonu , küçük bir takometreden elde edilen UJT kaynağı ile bir UJT darbe devresi ile saÄŸlanır . Takometre bobini motorun ucuna ( sonuna ) yerleÅŸtirilmiÅŸtir. Bunun AC çıkışı , motor hızı ile orantılıdır ve motorun hızını istenen ayarda korumak için geri beslenmiÅŸtir.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image026.jpg[/IMG]

Åžekil 1.16.Triyak Motor Kontrol Devreleri

(a)Endüksiyon Motoru Hız Kontrolü,

(b)Santrifüj Anahtar Yerine Triyağın Bağlanması,

(c)Triyak Ters Yön Motor Kontrolü.

Endüksiyon motorlarının diÄŸer bir gereksinimi,motora hız kazandırmak için baÅŸlama sarımını enerjilendirmek ve onun baÄŸlantısını kesmek gibi yollardır . Bu görev genelde röle veya santrifüj anahtar gibi elektromekanik elemanlarla yerine getirilir.DiÄŸer bir durumda,ilk geçirme süresince gücün baÅŸlama sarımı üzerinden akmasına izin verilir ve daha sonra elektromekanik birim ,motorun sarımını açmasına neden olur.Åžekil 1.16 (c)’ de gösterildiÄŸi gibi , bir triyak , bu elektromekanik elemanın yerine kullanılabilir.Güç uygulandığında,ilk akım baskını (yığılması) süresince ,trafo kapı tetikleme gerilimini üretir ve akım kesilince gerilimi VGT altına düşer. Bu noktada , triyak iletimi durdurur ve baÅŸlama sarımı açılır.

DiÄŸer bir triyak uygulaması , ÅŸekil 1.16 (c) ’deki basitleÅŸtirilmiÅŸ ÅŸemada gösterilen ters yönde çalışan motorların kontrolüdür.Bu gibi uygulamalarda,triyaklar ,hem ileri hem de geri bobinleri enerjilendiren statik anahtarlar gibi davranır.Kontrol anahtarları , radyo frekansı veya ışık bağı yolu ile uzaktan veya normal olarak tetiklenen solid-state ya da mekanik anahtarlar olabilir. Motoru ,istenilen limitlerde durdurmak için genelde bir limit anahtarı birleÅŸtirilir. Komutasyon kapasitesi, triyak ana uç gerilimlerini tersine çevirir . Bir triyağın hala iletimde , diÄŸerinin ise tetiklenmiÅŸ olduÄŸu gibi bir durumda,R1 direnci, kapasite akımını sınırlandırmak için gereklidir.

EÄŸer kapı devresi dirençlerinden biri termistörse veya buna benzer ısıya duyarlı bir bileÅŸense , ÅŸekil 1.13 (a) ’ daki devre, rezistans ısıtıcıya uygulanmış gücü kontrol edecektir . Bununla birlikte , ısıtıcıların genelde çok yüksek güçte olmasından , RFI aşırı olacaktır ve elveriÅŸli bir bastırma ağı büyük ve pahalı olacaktır . Bu nedenle , bir sıfır – gerilim anahtarlama devresi , ısıtıcı uygulamalarında en sık kullanılan devredir . Bu devreler , sıfır gerilim geçiÅŸleri yakınlarında meydana gelen bir anahtarlama ile yüke , yarım veya tam dalga periyotlarını uygular. Tristörde olduÄŸu gibi, tetiklemenin sıfır bölgesinde meydana gelmesini saÄŸlamak için en basit ve en etkili araçlardan biri , ana gerilimle 90 ° faz farkı (önde) olan bir kapı akımını saÄŸlamak için kapı devresinde bir kapasite kullanmaktır . Ana gerilim minimumdayken , kapı tetikleme sinyali maksimumdur , ve tetikleme , ana gerilim birkaç volta ulaşınca oluÅŸur.

TRİYAKLARIN KOMUTASYONU:

AC devrelerinde , triyağın kullanımı ve bir çift tristörün kullanımı arasında bir önemli fark vardır .Tristörlerden her biri kapamaya geçmek için tam bir yarım dalgaya sahiptir.Oysa ki yük akımı sıfırdan geçerken triyağın komutasyonu oldukça kısa bir an içinde gerçekleÅŸmelidir . Bu problem , 3 ve 10 V/ms deÄŸerleri arasında ortadadır (ÅŸekil 1.1 (b)’de belirtilmiÅŸ olan “kritik komutasyon gerilim hızı). Endüktif yükler ile triyağın komutasyonu zorlaşır.

Triyağın kapamaya sokulmasındaki problem , elemanın her iki yönde de iletmesinden kaynaklanır . Bu nedenle , uygulanan gerilimin tersi , ters yöndeki iletime geçme olayını başlatabilecek bir algılama akımına neden olur. Bu problemi ortadan kaldırmak için , triyak ana akımı , IH ( tutma akımı ) değerinin altına düşürülmelidir . Akımın sıfırdan geçişinde var olan gerilim değişme hızına yaklaşık olarak denk olan bir zaman aralığı için ana gerilim tekrar uygulanmamalıdır . Bu zaman aralığı depolanmış taşıyıcıların tekrar birleşmesi için yeterli bir süredir.Böylece triyak tekrar iletime geçmeye hazır duruma gelmiş olacaktır.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image028.jpg[/IMG]

Şekil 1.17. Endüktif Yük Dalga Şekilleri

Åžekil 1.17 , tipik endüktif yük devresi için triyak akım ve gerilim dalga ÅŸekillerini gösterir. Endüktif yük ile , endüktans üzerindeki gerilim hemen deÄŸiÅŸebilir ve triyak gerilimi , akımının sıfıra düşmesinden sonra bir anda yükselir . EÄŸer sıfır akımdaki ( kapama noktasındaki ) dalga ÅŸekillerini incelersek , ÅŸekil 1.18’deki gibi bir dalga ÅŸekli bulunur . Burada da , algılama akımı fiili bir kapı akımı gibi davranır ve elemanı tekrar iletime sokmaya çalışır . Bundan baÅŸka, jonksiyon kapasitesi ve tekrar uygulanan dv/dt ‘ den dolayı geri akıma bir bileÅŸen vardır . Bu bileÅŸen direk olarak algılama akımına eklenir fakat triyak,ters polariteyi tıkamaya baÅŸlayana kadar bu bileÅŸen ortaya çıkmaz . Akım deÄŸiÅŸme hızı (-di/dt ) azalınca , algılama akımı da azalır.Bu da ,verilen bir komutasyon yeteneÄŸi için düşük di/dt deÄŸerleri için ,tekrar uygulanmış yüksek dv/dt ‘lerin izin verilebilir olduÄŸunu gösterir.

Yükselme hızı dv /dt , endüktif yükteki akım sıfır olduÄŸundan sadece triyak kapasitesi ile sınırlandırılır . EÄŸer dv/dt belirli bir deÄŸeri aÅŸarsa , yeni ek koruma devreleri eklenmelidir. Standart metot , ÅŸekil 1.17’deki R1C1 gibi bir R-C bastırma devresikullanılarak gerçekleÅŸtirilir. R1 ve C1 deÄŸerleri , kullanılan triyak , hat gerilimi ve yükün bir fonksiyonudur.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image030.jpg[/IMG]

Şekil 1.18. Komutasyonda Triyak Akım ve Gerilimi

TRİYAK TERMİK DİRENÇLERİ:

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image032.jpg[/IMG]

Bütün yarı iletken elemanlarında olduğu gibi , sıcaklık , izin verilen çalışma gücünü etkiler. Yüksek sıcaklıklarda ( genelde 125° ) sızıntı akımlar yüksektir ve istenmeyen tetiklenme tehlikesi olasılığı yüksektir .Yüksek çevre sıcaklıkları ve akımlarda düşük seviyeli triyakların çalışması için bazı soğutma şekilleri gereklidir(triyağın soğutucu plaka üzerine monte edilmesi) . Özel bir uygulama için triyağın seçiminde elverişli emniyet sınırı sağlanmalıdır . Böylece eleman aşırı değerdeki TJMAX , PGM vs. gibi değerlerle karşı karşıya bırakılmamış olur.

Şekil 1.19. İki Farklı Triyak Termik Direnci

GE triyak kataloglarında , aynı eleman için 2 farklı termik direnç belirtilmiştir.

1)JEDEC Termik Direnci:

Elemanların , birbirinin yerine geçebilme yeteneğine kanıtlamak amacıyla JEDEC tarafından belirtilmiş bir termal karakteristiktir.Bir tek yönlü DC gücünün elemanda kaybı sonucu oluşan, gövde referans noktasındaki jonksiyon sıcaklık artışının ölçülmesiyle elde edilmiş bir değerdir. Termik karakteristik her iki iletim yönü için tamamıyla aynı değildir.

2)Görünür Termik Direnç:

Triyak genelde AC uygulamalarda kullanılır ve sonuç olarak , JEDEC tek yönlü termik direnç değeri,maksimum gövde sıcaklığında akım büyüklüğü hesaplamalarında kullanılırken AC akım büyüklüklerinde çok az koruyucu eleman sağlar.Bunu yenmek için ,GE , görünür termik direnç değeri yerleştirmiştir ki bu da ,belirtilen bir frekanstaki akımının tam sinüs dalgası tarafından üretilen bir ortalama güç tarafından arttırıldığında , akım iletiminin her yarım dalgasının onlarında bir anlık oluşan bir jonksiyon sıcaklığı sağlar. Akım büyüklüğü , bu anlık jonksiyon sıcaklığı değerinin eleman için maksimum değer olmasıyla saptanır. Bu da herhangi bir yarım dalga akım iletim zaman aralıklarını takip eden kapama gerilimlerini ( dv/dt sınırlamaları ile birlikte) elemanın tıkamasına hazır hale gelmesini temin eder.

Åžekil 1.19 (b)’de gösterildiÄŸi gibi ,triyağın görünür termik direnci “Y” modeli ile gösterilir . ”Y”nin kollarından herbiri (RUA ,R UB) , silisyum elemanın yaklaşık olarak yarısının termik direncini gösterir (bir polaritedeki devre akımı için çalışma) . ”Y” nin ana ayağı ise silisyum eleman baÄŸlantı noktasından referans noktasına (TC ) kadar kılıfın termik direncidir.Ayrıca GE , fazla yüklenmiÅŸ AC akım hesaplamalarında kullanılmak üzere bir görünür süreksiz termik empedans eÄŸrisi belirtmiÅŸtir.

GTO TRİSTÖR

TANIM VE ÖZELLİKLERİ:

Normal tristörler güç elektroniği uygulamalarında hemen hemen ideal şalterler olarak kullanılır . Kapama yönünde birkaç bin volt değerindeki gerilimleri ve iletim yönünde ise birkaç bin ampere kadar çıkan akım değerlerini birkaç voltluk gerilim düşümü ile iletirler . En çok kullanımları , tristörün kapısına bir kontrol sinyali uygulayarak istenildiği anda iletime geçirilmeleridir . Bununla birlikte tristörlerin anahtarlama uygulamalarındaki kullanımlarını önleyen ciddi bir eksikliği vardır.Bir kontrol sinyali uygulayarak tıkamaya geçirilemezler . Bu tıkamaya geçirilme özelliğinin kazandırılması için eleman yapısında bazı değişiklikler yapılmalıdır.

GTO tristör (Gate Turn-Off thyristor) , normal bir tristörde olduğu gibi p-n-p-n yapıya sahiptir fakat katot bölgesi , kapıya uygulanan pozitif bir akımın elemanı iletime sokacak ve kapıya uygulanan negatif bir akımın elemanı iletimden çıkaracak şekilde tasarlanmıştır. Sonuç olarak , sıradan bir tristörle karşılaştırırsak , GTO tristör iki yolla iletimden çıkarılabilir:

a) Sıradan bir tristördeki gibi , ileri akımını tutma akımı IH0 ’ dan düşük bir deÄŸere azaltılmasıyla ,

b)Kapıya negatif kapama akımının uygulanmasıyla .

Geriye kalan işlevler, özellikler , karakteristiği ,normal tristör ile aynıdır.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image034.jpg[/IMG]

Şekil 2.1.GTO Tristörün Çalışması.

Åžekil 2.1 (a)’da tetikleme için , pozitif akım uygulanışı ; (b)’de GTO’dan geçen ileri akım IA ve J3 jonksiyon bölgesinde IA ‘den çıkarılan negatif kapama akımı – IG ; c’ de ise sonuç olarak , IA–IG sonucunda I<IH0 olması gereken I akımı J3 jonksiyonundan geçer . Bu durum olursa , tristör iletimden çıkar.EÄŸer p-n-p-n yapısı alanı yeteri derecede büyükse , yanal elektrik alanları ve yanal taşıyıcı konsantrasyon iniÅŸ çıkışları oluÅŸur . Bu nedenle , açıklanan IA–IG çıkartması sadece kapı çevresinde uygulanabilir. Daha uzak bölgelerde bu unsur uygulanamaz ve GTO , negatif kapı akımı ile ( IG ) iletimden çıkarılamaz . İletimden çıkarılma mekanizmasının iÅŸlemesini saÄŸlamak için p-n-p-n yapısının katot bölgesi için özel bir tasarım uygulanmalıdır.

GTO tristör inverterlerde , chopper devrelerinde , elektronik anahtarlama ve diÄŸer uygulamalarda kullanılmaktadır. GTO’nun avantajları , sıradan bir tristörü iletimden çıkarmayı kolaylaÅŸtıran komutasyon zamanını elde etmek için gerekli olan chopper devrelerinde yardımcı endüktanslar ve kapasitelerin atılması olayına baÄŸlıdır.

İletimden çıkma kazancı , anot akımının kapamaya yol açan kapı akımına oranına eşittir ve tipik değeri 3 - 5 mertebesindedir . Tam yük durumları altında , uygunsuz ısınma ve kapı bağlantısında olası erime meydana gelebilir. Tetikleme darbesi , darbe şeklinde başlamalı ve tGD ( maksimum kapı kontrolü gecikme zamanı) zamanına uygun olarak bir biçimde devam etmelidir.

Bir büyük sınırlama vardır ki , yüksek kapama kazancı elde etmek için geri tıkama gerilimi etkili bir şekilde azaltılmıştır ve eğer bir devrede kullanılıyorsa tristörü korumak için seri bir diyot bağlanmalıdır.

İletime girme ve serbest kalma süreleri bu elemanlar için genelde bir mikrosaniye mertebesindedir . GTO ‘ nun iletimdeki gerilim düşümü aynı büyüklükteki normal bir tristörle karşılaÅŸtırılırsa – GTO ’ nun eÅŸdeÄŸer direncinin büyük olmasından dolayı – daha fazladır ve nominal akımdaki tipik deÄŸeri 3 volt mertebesindedir.Kilitleme ve tutma akımları da yüksek deÄŸerdedir . İletimde iken anot akımı tutma akımı seviyesine kadar azalırsa , kristal yapıda akımın geçmediÄŸi izole adalar oluÅŸabilir . Anot akımı tekrar arttırıldığında ve kapı akımı bulunmaması halinde , akımın tekrar tüm yüzeye yayılmaması ihtimali vardır . Sonuçta , bölgesel ısınma sonucu eleman tahrip olabilir . Böyle bir sorunun meydana gelme olasılığı bulunan uygulamalarda , GTO’nun iletim süresince kapı akımının sürekli olarak geçirilmesi gerekir.

GTO tristörün mevcut akım deÄŸeri 3500 A , gerilimi 6000 V’tur.

TEMEL YAPISI VE I-V KARAKTERİSTİĞİ:

GTO ’nun geçirme mekanizması normal tristörle benzerlik taşır. 4 katmanlı eleman , iki transistörün baÄŸlanması ile düşünülebilir fakat elemanın iletimdeki ve aşırı akımdaki davranışı için iyi bir örnek deÄŸildir . Anot katot uçlarına ileri gerilim uygulandığında geri gerilimli merkez jonksiyonu bulunduÄŸundan akım geçmez . EÄŸer bir pozitif akım geçirilirse , akım taşıyıcılar jonksiyon merkezinde oluÅŸur ve eleman iletime geçer. Akım taşıyıcıların oluÅŸumuna göre jonksiyon merkezindeki akım aÅŸağıdaki gibidir:

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image036.gif[/IMG]

Burada , IC0 , tristördeki sızıntı akımdır ve α , transistör ortak baz kazancına eÅŸittir.

Buradan , taşıyıcıların artış oranı “C” , p bölgesinin içlerinde:

C = IL.( αnpn – 1 +α pnp ).

EÄŸer C > 0 ise , taşıyıcı sayısı artar ve bu da iletime neden olur. αnpn+α pnp , IL akımına baÄŸlıdır.

Eğer C < 0 olduğunda , taşıyıcılar taşınır fakat ikinci jonksiyonundaki boşaltma tabakasının artması , bu taşınma oranına karşı koyar .Bu da bir potansiyel tepe oluşturur ki bu da iletime karşı koyar . Bu durum , kapıdan akımı geri çekme ile oluşturulabilir . Böylece yeni oran:

C = IG.αnpn +IL( αnpn + α pnp-1 ) olur.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image038.gif[/IMG]

Kapı akımı negatiftir ve böylece , taşıyıcı oranı “C” nin negatif olmasına neden olabilir.

Uygun bir geri devrilme gerilimine uygun olarak αnpn ve α pnp ‘ nin seçimiyle , iletimden çıkma oranı IL/IG , 2–10 oranındaki deÄŸerlere sahip olabilir.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image040.jpg[/IMG]

Maksimum periyodik frekans yaklaşık olarak 100 kc/s ‘ dir ve yüksek frekanslar büyük anahtarlama kayıpları anlamına gelir.

Åžekil 2.2.GTO ‘nun Düşey Kesit Perspektif Görünüşü ve GTO ‘nun Devre Sembolü

Åžekil 2.2 (a) ’ da , kapı katot yapısının birbiriyle çoÄŸalan bölmeleriyle GTO ’ nun dikey kesiti gösterilmiÅŸtir . GTO ‘ da p2 baz tabakasının kalınlığı , sıradan bir tristöre oranla biraz daha küçüktür . GTO ve sıradan bir tristör yapıları arasında üç önemli fark vardır . İlk fark , kapı ve katot yapılarının , karmaşık kıvrımlı yapıları içeren çeÅŸitli tipteki geometrik formlarla birçok bölmelere ayrılmış olmasıdır . Temel amaç , katot çevresini büyütmek ve kapıdan katot bölgesi merkezine olan uzaklığın azaltılmasıdır.

İkinci fark , katodu çevreleyen silisyumun asitle aşındırılarak uzaklaştırılması ile katot bölgelerinin oluşturulmasıdır. Böylece ,katot bölgeleri , şekilde de gösterildiği gibi adalar veya yükseltiler olarak görünür. Bu katot adaları , direk olarak metal soğutucu plakasına bağlıdır ve bu da katot bağlantısının dışarıya verilmesini sağlar.

Üçüncü daha önemli fark ise ,GTO’nun anot bölgesiyle ilgilidir.Düzenli aralıklarda , n1 baz tabakasını biçimlendiren n- bölgesiyle teması saÄŸlamak için n+ bölgesi , p tipi anoda (p1 tabakası) sızar. n+ bölgeleri ,aynı maden kaplama üzerindedir ve p tipi anotla temas halindedir ve kısa devre anot oluÅŸur.Kısa devre anot yapısı GTO’ nun kapamaya geçmesini hızlandırmak için kullanılır.Eleman geri gerilimleri tıkasın diye,bazı GTO ‘lar kısa devre anotsuz yapılırlar. GTO ‘nun ileri yöndeki I-V karakteristiÄŸi sıradan bir tristörünkiyle aynıdır . Bununla beraber ,geri yönde ,kısa devre anot yapısından dolayı GTO aslında tıkama yeteneÄŸine sahip deÄŸildir. Geri yönde tıkama yapan tek jonksiyon J3 ’tür ve oldukça düşük bir devrilme gerilimine (tipik olarak 20-30 V) sahiptir.GTO ‘nun devre sembolü ÅŸekil 2.2 (b)‘de gösterilmiÅŸtir.

KAPAMA ÇALIŞMASI FİZİĞİ:

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image042.jpg[/IMG]

a)KAPAMA KAZANCI:

Şekil 2.3. Bir Tristörün Basitleştirilmiş Modeli

GTO ‘nun temel iÅŸleyiÅŸi , sıradan bir tristörle aynıdır. İki eleman arasındaki baÅŸlıca farklar , kapıdan kapamaya sokulabilme özelliÄŸinin kazandırılması için ana tristör yapısında yapılan deÄŸiÅŸikliklere dayanır . GTO yapısının sıradan bir tristörle neden farklılıklar taşıdığı ve hangi uzlaÅŸmaların yapılması gerektiÄŸinin anlaşılması iki transistör eÅŸdeÄŸer devresinde kapama durumlarının incelenmesiyle mümkün olur (ÅŸekil 2.3) . Kapı devresine gelen pozitif bir darbe ile Q1 transistörü ve ardından Q2 iletime geçer . Devre kilitlenir ve kapıdaki darbe kesildiÄŸi halde transistörler hala iletimde kalır.GTO ‘nun iletimden çıkabilmesi için uygulanacak negatif bir akımın Q2 transistörünün IC2 akımını kesmesi gerekir. EÅŸdeÄŸer devredeki Q1 , Q2 tristör geçirmedeyken doymuÅŸtur.Bununla beraber ,eÄŸer Q2 ‘ ye doÄŸru baz akımı , doymayı korumak için (Iβ2< I C2 /β2) , gerekli olan deÄŸerden az yapılmalıdır.Daha sonra , Q2 aktif olur ve bir veya her iki transistör aktif olunca , devrede mevcut olan yenileyici hareketten dolayı tristör kapamaya geçer.

Åžekil 2.3 (b)’deki eÅŸdeÄŸer devreyi kullanarak ,tristör uç akımlarına göre Iβ2 ‘yi yazabiliriz:

Iβ2= α1 . IA -IG’ Burada IG’ ,normal kapı akımının negatifidir.EÅŸdeÄŸer devreden, Q2 ‘yi doymadan çıkarmanın tek yolunun bir negatif kapı akımı IG’ olduÄŸu görülebilir.Kollektör akımı IC2 ÅŸu ÅŸekildedir:

IC2 = (1-α1).IA

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image044.gif[/IMG]

Iβ2< I C2 /β2 eÅŸitsizliÄŸini , β2= α2 / (1-α2) ve yukarıdaki iki denklemi kullanarak düzenlersek:

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image046.gif[/IMG]

βOFF parametresi ,kapama kazancıdır ve ÅŸu ÅŸekilde verilir:

b)GEREKLİ YAPISAL DEĞİŞİKLİKLER :

Normal bir tristörü GTO ‘ya deÄŸiÅŸtirmek için ilk adım , kapama kazancını uygulanabilir kadar büyük yapmaktır.Böylece negatif kapı akımının çok yüksek deÄŸerlerinin önüne geçilmiÅŸ olur. Bu durumda α1 küçüktür ve α2 de bir yakınındadır . α2 ‘ yi bu durumda yapmak , n-p-n transistörü Q2 için dar bir p2 tabakasının kullanımını ister . Bu adımlar , bir BJT ‘de büyük bir beta deÄŸeri elde etmek için gerekli olan ve sıradan bir tristörün fabrikasyonunda kullanılan normal adımlardır.

α1 ‘i küçük yapmak için , n1 tristör tabakası (Q1 transistörünün bazı) mümkün olduÄŸunca kalın olmalıdır ve taşıyıcı ömrü bu katmanda kısa olacaktır . Kalın bir n1 tabakası , bir tristör fabrikasyonunda standarttır çünkü bu katman , ileri tıkama durumundaki eleman çalışması sırasında J2 jonksiyonunun boÅŸaltma tabakasını barındırmalıdır . Bununla birlikte , kısa ömürlü taşıyıcılara duyulan ihtiyaçla , bu bölgede geçirmedeki güç kayıplarını en aza indirmek için uzun ömürlü taşıyıcılara duyulan ihtiyaç arasında uyuÅŸmazlık vardır . Kapıdan tıkamaya sokulabilme özelliÄŸinin elde edilmesi için taşıyıcı ömürlerindeki bazı azalmalar kabul edilmelidir ve sonuç olarak GTO’nun sıradan bir tristöre göre,verilen bir akım deÄŸerinde,daha yüksek bir geçirme gerilim düşümü vardır.

Yukarıda anlatılan , taşıyıcı ömürlerdeki uyuÅŸmazlık ihtiyaçları ,ÅŸekil 2.2’de gösterildiÄŸi gibi kısa devre anot yapısıyla büyük ölçüde ortadan kaldırılmıştır . GTO’nun kapamaya sokulması için,aşırı miktardaki taşıyıcıların özellikle deliklerin n1 tabakasından taşınması (kaldırılması) gerekir.Kısa devre anot yapısından dolayı,hiç geri anot katot gerilimi olamaz ve böylece aşırı miktardaki taşıyıcıların temizlenmesi (taşınması) için gereken geri anot akımları da olamaz . Aşırı miktardaki bu taşıyıcıların taşınması için tek yol , difüzyon ve iç tekrar birleÅŸmelidir.

Bununla beraber,GTO’daki n+ bölgeleri ,delik difuzyonu duvarını (engelini) kaldırır . Bu , delik difüzyonunun büyük bir oranda olmasına izin verir . Böylece n1 tabakasındaki aşırı miktardaki delikler en azından difüzyonla olduÄŸu kadar iç tekrar birleÅŸme ile de taşınır . Net sonuç , elemanın kapanması sırasında toplam depolanmış yükün daha hızlı taşınmasıdır ve böylece iletimdeki kayıplar dışında sıradan bir tristörle karşılaÅŸtırıldığında GTO’nun istenilir her iki daha kısa serbest kalma (turn off) ve ileri algılama zamanları vardır. Bu kısa devre anot yapısı , serbest kalma ve algılama zamanlarının azaltılmasında çok etkilidir ve bazen RCT denilen özel tristör yapılarında da kullanılır.RCT’lerin GTO’da olduÄŸu gibi kısa serbest kalma ve algılama zamanları vardır fakat bir negatif kapı akımıyla tıkamaya geçirilemez çünkü gerekli bazı yapısal deÄŸiÅŸiklikleri içermez.

Kapıdan tıkamaya sokulma yeteneği için gerekli çoğalan bölmeli bir yapıya sahip olan kapı ve katot yapısının kullanımıdır.Bu , (çoğalan bölmeli kapı ve katot yapısının kullanımı) da geçirme ve kapama sırasında p2 tabakasındaki yanal gerilim düşümlerini en aza indirir. Bu yanal gerilim düşümleri , özellikle sıradan tristörlerde göze çarpar . Bu gibi yanal gerilim düşümleri , akım yığılması problemleri ve di/dt sınırlamalarına neden olur. Bununla birlikte , çoğalan bölmeli kapı - katot yapısının kullanımı - ki bu yapılar , kapı kontakları ve katot bölgesi ortası arasında oldukça kısa mesafelere sahiptir - bu problemleri en az indirir. Büyük kapı kapama akımları ile kapı metal kaplamasında önemli gerilim düşümlerinin önüne geçmek için kapı metaline gelen kontaklar , ince yüzeyde aralıklı dizilmiştir.

GTO ANAHTARLAMA KARAKTERİSTİKLERİ :

a)BASTIRMA VE SÜRME DEVRELERİNİN DAHİL EDİLMESİ:

GTO ’ lar , normalde bastırma devreleriyle birlikte kullanılmalıdır . GTO anahtarlama davranışının gerçekçi bir açıklaması bastırma devrelerinin etkilerini de içermelidir.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image048.jpg[/IMG]

Åžekil 2.4. Kapama ve Geçirme Bastırmalarıyla Birlikte GTO’nun Kullanıldığı Bir Konverter Devresi

Åžekil 2.4 ’ de gösterilen gerilim azaltıcı konverter devresi (bu devre anahtarlama elemanı olarak GTO’yu kullanır.) anahtarlama dalga ÅŸekillerinin açıklanmasında kullanacaktır. GTO sadece akım gerilim seviyelerinin büyük olduÄŸu yerlerde deÄŸil, ayrıca GTO ile birleÅŸtirilen diÄŸer yarı iletken bileÅŸenlerin yavaÅŸ olduÄŸu , sadece orta-yüksek güç uygulamalarında kullanılır. Bu nedenle , ÅŸekil 2.4’deki Df diyodu , çok hızlı bir algılama diyodu olmayacaktır.

DiÄŸer taraftan , -GTO ’ nun çoÄŸalan bölmeli kapı katot yapısından dolayı – diyodun geri algılama zamanıyla karşılaÅŸtırıldığında GTO’nun daha hızlı akım yükselme zamanı vardır. Bunun sonucu , koruyucu devreler olmadan ,diyodun oldukça yavaÅŸ geri algılaması nedeniyle çok büyük aşırı akımlar hem GTO hem de diyottan geçebilecektir.Bastırma devresi ,GTO’nun uçlarına uygulanabilecek gerilim yükselme hızını arttırır ve iletimden çıkma kabiliyetini iyileÅŸtirir .Bir pozitif kapı akımı darbesiyle GTO iletime sokulur . İletime geçmeden önce CS bastırma devresi kondansatörü , UD kaynak gerilimi ile ÅŸarjlıdır . İletime geçerken CS , RS ve GTO üzerinden boÅŸalır . Enerjisinin büyük bir bölümü RS ‘ de harcanır . Negatif kapı akımı darbesi ile GTO kesime geçirildiÄŸinde CS , DS diyodu üzerinden salınarak dolar.Seri baÄŸlı olan kaçak endüktanslar ,GTO ‘nun uçlarındaki gerilim yükselme hızını sınırlar.Bastırma devresinin güç kaybı yaklaşık olarak :

PS = (½).CS.UD2.f ‘dir.Burada f iÅŸletme (darbe) frekansıdır.

Åžekil 2.4’deki bastırma indüktörü , devrede bir geçirme bastırması olarak davranması için devrede bulunmaktadır.

GTO ‘nun iletime geçmedeki davranışı normal tristörünkine benzerdir fakat iletimden çıkma karakteristikleri farklıdır (ÅŸekil 2.7).Negatif kapı akımı oluÅŸtuÄŸunda , anot akımı (IA) belirli bir gecikmeden sonra düşmeye baÅŸlar . Bu süre çok kısadır (yaklaşık olarak <1μs ) . Geçirme yönünde pozitif bir anot gerilim oluÅŸmaya baÅŸladığında ve anot akımı bastırma devresi üzerinden geçmeye çalıştığında , LS kaçak endüktansı bir gerilim sıçramasına neden olur. EÄŸer bu gerilim tepesi büyükse zararlıdır ve akım yoÄŸunluÄŸu bölgesel ısınmalar sonucu , sekonder devrilmeye sebep olabilir . Bu da arıza durumudur . Bu problem , bastırma devresi kaçak endüktansının minimuma indirilmesiyle giderilebilir.Sıçrama geriliminden sonra anot gerilimi normal UD deÄŸerini almadan önce bastırma devresi rezonansından dolayı büyük bir deÄŸerden geçerek salınır. Bu sırada , anot akımında , bir sapma akımı oluÅŸur . Bu akıma kuyruk akımı denir . Bastırma devresi kondansatörünü arttırarak , kuyruk akımı ve bu gerilim darbesi küçültülebilir fakat bu da bastırma devresi kayıplarının artmasına neden olur.Normalde GTO ‘nun bastırma kondansatörü , normal tristörünküne göre birkaç kat daha büyüktür.

GTO , kapamaya sokulduÄŸunda , anot-katot gerilim büyüme oranı ,dv/dt belirli seviyelere sınırlandırılmalıdır . Yoksa , GTO’nun tekrar geçirmeye tetiklenmesi meydana gelir .

Bu sebepten , ÅŸekil 2.4’de gösterildiÄŸi gibi , anahtarlama devresinin bir parçası olan kapama bastırması bulunmaktadır . Tavsiye edilen kapı durumlarını karşılayan bir kapı sürme devresi ÅŸekil 2.5’de gösterildiÄŸi gibi-GTO tristör üreticileri tarafından önerilmiÅŸtir.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image050.jpg[/IMG]

Şekil 2. 5. Bir GTO İçin Kapı Sürme Devresi

b)İLETİME GEÇMEDEKİ GEÇİCİ REJİM:

Åžekil 2.4‘deki konverter devresinde,GTO kapamadayken,akım Df diyodu serbest döngüdedir. Åžekil 2.6’da gösterildiÄŸi gibi bir kapı akımı darbesi iletime geçmeyi baÅŸlatır .

Geçirmeye girme süresince , hem kapı akımı artış oranı , diG/dt, ve hem de kapı akımı tepe deÄŸeri , IGM , bütün katot adalarının iletime geçmesini ve anot akımının uygun dinamik bir paylaşımı olmasını saÄŸlamak için büyük olmalıdır . Yoksa , çok az bir miktarda olan adalar toplam akımı taşıyacak ve yerel termik kaçış olayı meydana gelecek ve GTO da zarar görecektir . İletime geçme iÅŸleminin tamamlanmasını saÄŸlamak için yeterli bir zaman için ,mesela 10μs , büyük bir IGM deÄŸeri saÄŸlanır . İletime girmenin tamamlanmasının ardından , istenmeyen kapamayı önlemek için bütün bir geçirme periyodu süresince bir minimum sürekli kapı akımı IGT‘nin akması gereklidir. Kapı akımı sıfırsa ve anot akımı çok düşük bir deÄŸere inerse , bazı katot adaları iletimi kesebilirler . EÄŸer anot akımı sonradan artarsa , geri kalan iletimdeki adalar akımı tutamayabileceklerdir ve sonuç olarak ortaya çıkan bir termik kaçış sonucu GTO tahrip olabilecektir.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image052.jpg[/IMG]

Åžekil 2.6.Geçirme ve Kapama Bastırma Devreli bir Konverterdeki GTO ‘nun Geçirme Dalga Åžekilleri

TG1 ve TG2 transistörlerinin her ikisinin de iletime geçmesiyle ,ilk kapı akımı büyük darbesi ÅŸekil 2.5’deki kapı sürme devresi tarafından saÄŸlanır. Pozitif kapı sürme devresindeki kaçak endüktans , iletimde büyük bir diG/dt deÄŸeri elde etmek için minimum deÄŸerde tutulmalıdır. Bir süre sonra (tw1) , TG1 ‘ in kapamaya geçmesiyle kapı akımı IGM deÄŸerinden IGT ’ ye azaltılacaktır.

Anot akımının büyümesi süresince , giriÅŸ gerilimi , GTO ve geçirme bastırma endüktansı arasında paylaşılır . EÄŸer anot akımının di/dt ‘ si , büyük deÄŸerinden dolayı bu endüktans tarafından sınırlandırılırsa , daha sonra (ÅŸekil 2.6) GTO üzerindeki gerilim aniden oldukça düşük bir deÄŸere düşecektir.Anot akımındaki darbe, DF diyodunun geri algılamasından gelir.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image054.jpg[/IMG]

c)KESİME GEÇMEDEKİ GEÇİCİ REJİM:

Åžekil 2.7. Geçirme ve Kapama Bastırma Devreli bir Konverterdeki GTO ‘nun Kapama Dalga Åžekilleri

Åžekil 2.7 ’de gösterildiÄŸi gibi , GTO , büyük bir negatif kapı akımının uygulanmasıyla kapamaya sokulur.Meydana gelen akım ve gerilim dalga ÅŸekilleri ÅŸekil 2.4 ’ deki devredeki GTO için yukarıda gösterilmiÅŸtir.Kapama sırasında birkaç farklı zaman aralığı vardır.Åžekil2.5 kapı sürme devresi , TG3 transistörünün iletime geçmesiyle negatif kapı akımı saÄŸlar . Kapı akımı (iletimden çıkma kazancı 3-5 deÄŸerine karşılık olarak ) anot akımının 1/5 –1/3 ‘ ü gibi çok büyük bir deÄŸerde olmalıdır.Bu büyük negatif akım sadece oldukça kısa bir zaman için istenir . Düşük gerilimli MOSFET ’ ler , TG3 için hemen hemen ideal bir seçimdir . Kısa bir depolama (storage time) zamanı ve kısa bir anot akımı düşüş zamanına sahip olmak için ve kapı güç kaybını azaltmak için , negatif diG/dt büyük bir deÄŸerde olmalıdır . Bununla birlikte , çok büyük deÄŸerdeki negatif diG/dt , anot kuyruk akımının daha kısa tanımlanması sonucunu doÄŸurur.Bu nedenle, diG/dt , eleman üreticisi tarafından belirtilmiÅŸ sınırda tutulmalıdır.

Negatif diG/dt , kapı sürme devresinin negatif kapı sürme parçasındaki LG ve VGG- ile kontrol edilir.Burada VGG- , kapı-katot jonksiyon devrilme geriliminden daha küçük seçilmelidir. VGG- ‘nin bilinmesiyle , belirtilmiÅŸ diG/dt ‘ yi verecek ÅŸekilde LG seçilir . Büyük GTO için negatif kapı sürme devresindeki kaçak endüktans , gereken LG deÄŸerine eÅŸit olabilir.

İlk zaman aralığı süresince , depolama zamanı tS süresince , büyüyen negatif kapı akımı (şekil 2.8) katot adalarının çevresindeki p2 ve n2 tabakalarındaki depolanmış yükleri taşır.

Depolanmış yük , çevreden taşınmaya devam ederken , boÅŸ plazma bölgesi büyüklüğü ( katot adalarının ortalarına doÄŸru yanal bir yönde yayılma hızı denilen bir hızla geniÅŸleyerek) artar. Depolanmış yükün yeterli bir miktarı taşınmışsa ,GTO ‘daki yenileyici hareket durdurulmuÅŸtur ve anot akımı düşmeye baÅŸlar.Bu da, depolanma zamanının sonunu belirtir.

GTO’nun yenileyici hareketi durdurulduÄŸunda , anot akımı hızla düşmeye baÅŸlar. IO - iA akımı , GTO uygulamalarında oldukça büyük olan kapama bastırma kapasitesi CS’i söndürür. Kapama bastırma devresi çevrimindeki kaçak endüktanstan dolayı , GTO üzerindeki gerilimde eÅŸzamanlı hızlı bir yükselme vardır. Anot akımı düşüş zaman aralığı süresince gerilim tepesi tepe deÄŸerini belirtilmiÅŸ bir deÄŸerde tutmak için , bu kaçak endüktans (ÅŸekil 2.4 ‘de Lσ ) minimumda tutulmalıdır . Kapı katot jonksiyonundaki aşırı miktardaki taşıyıcılar dışarı taşındığında ve jonksiyon geri tıkama yeteneÄŸini tekrar elde ettiÄŸinde , anot akım düşüş zamanı (t f i ) sona erer.

Kapı katot jonksiyonunun geri tıkama yeteneğini tekrar elde etmesiyle birlikte , kapı- katot gerilimi negatif değerlere artmaya başlar ve böylece negatif kapı akımı hızla azalmaya başlar (şekil 2.7). LG endüktansında endüklenen gerilim kapı akımının azalmasına izin vermez (akımı akmaya zorlar) ve kapı katot jonksiyonu primer devrilmeye (çığ olayı sonucu meydana gelen devrilme ) girer.Daha sonra , kapı-katot jonksiyonu bir zener diyot gibi çalışmaktadır.Bu süre içinde , diG/dt şöyle verilir:

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image056.gif[/IMG]

Bu primer devrilme kısa bir süre için düşünüldüğünde istenilir bir olaydır.Bu süre, tw2 , kapı-katot jonks


Destekliyoruz arkadaþ - arkadas - partner - partner - arkadaþ - yemek tarifi - powermta - powermta administrator - wordpress - wordpress tema - seo - backlink - video izle - jinekolog - kadýn dogum doktoru - kadýn doðum uzmaný -