Diyot Termometre Olarak Nasıl Kullanılır?

Bir diyot ve bir BJT ile sıcaklık ölçmemize izin veren basit bir devre kurabiliriz. Bu da diyotu termometre olarak kullanmamızı sağlayabilir. Peki, bir diyot termometre olarak nasıl kullanılır?

A- A+

12.03.2018 tarihli yazı 12690 kez okunmuştur.

Standart bir silikon diyotta, ileri voltaj ve sıcaklık arasında doğrusal bir ilişki vardır. Örneğin, Vishay tarafından üretilen bir 1N4148 diyot için bakacak olursak grafikte de bu ilişkiyi görebiliriz.

Eğer ileri akım sabit tutulursa, sıcaklık arttıkça ileri gerilim lineer olarak azalır. İleri akım biraz değişse bile, yine de iyi bir termometre yapabilirsiniz. Ancak gerilim ve sıcaklık arasındaki ilişki daha az doğrusallık gösterir. Bir diğer önemli ayrıntıda ileri akım azaldığında eğimin büyüklüğünün artması yani başka bir deyişle ileri gerilim, düşük ileri akım sıcaklık değişimlerine karşı daha hassastır.

►İlginizi Çekebilir: Diyotlarla İlgili İpuçları

Diyelim ki ileriye dönük akımın çok fazla değişmeyeceği şekilde bağlanmış bir diyotunuz var. Devre, ileri gerilimde sıcaklığın indüklediği oldukça düşük sıcaklık dalgalanmalarını diyotun çoğaltan aktif bir bileşenine sahip. Hatta şu ana kadar bu devreyi, bu yükseltilmiş ileri gerilim değişimlerini bir çeşit görünür değişim haline dönüştürecek bir şeye bağladığınızı söyleyelim. Bütün bunlar gerçekleşecek olsaydı, elimizde ne olurdu?

Sahip olabileceğimiz bir diyotlu termometre.

Devre Şeması

LTspice programı ile yapılan devre şemasına bakacak olursak;

► İlginizi Çekebilir: Diyot Nedir?

Ders kitaplarında bulunan basit bir devrenin amplifikatör çıkışına karşı sıcaklık diyagramını uygun olarak gerçekleştirmeyeceği için devreye R4 direncini ekleyerek diyotun anodundaki voltajı, BJT'nin taban-emitör birleşiminin ileri doğru bastırılması için daha etkili bir düzeye yükseltilmesini sağlarız. Sonrasında BJT'yi ve diyotu farklı parçalarla değiştirerek sonunda R2'nin bağlantı düzenini değiştiririz. Direnç değerlerinin nasıl seçildiğine ilişkin tam, kesin bir bilgi yok çünkü yinelenen simülasyonlar ile yukarıda gösterilen son versiyona ulaşılıyoruz. Simülasyon tüm devrenin sıcaklığını değiştirirken aynı zamanda sadece diyotun sıcaklık değişimlerine tepki vermesini düşünülürken, BJT de aynı şekilde sıcaklıktan etkilenir.

Sonuç Olarak:

Bir diyot ortam sıcaklığındaki değişimlere tepki olarak voltaj değişiklikleri üretir. Eğer bu durum yeterli olsaydı, BJT devresine gerek duymazdık. Buradaki amaç, diyotun gerilim değişimlerini güçlendiren ve dolayısıyla bir tür göstergeyi doğrudan daha fazla sürdürebilen bir termometre sinyali üreten bir devre kurmaktır.

O halde ilk olarak, diyot voltajı ile sıcaklık arasındaki ilişkiye bakacak olursak;

Gördüğünüz gibi voltaj ve sıcaklık arasında güzel bir doğrusal ilişki var. Bununla birlikte, gerilim tepkisinin genliği oldukça küçüktür. Aynı zamanda 60°C'lik bir aralıkta gerilim yalnızca yaklaşık 70 mV ile değişir.

Bu durumu, çıkış gerilimi sıcaklığına göre karşılaştırırsak;

Çıkış gerilimi, aynı aralıkta yaklaşık 1.7 V kadar değişir, bu da önemli bir değişimdir ve devrenin başarılı olduğunu gösterir. Ancak, geniş uygulamalarda yüksek akım tüketimi getirebilir.

► İlginizi Çekebilir: Serbest Geçiş Diyotları | ElektrikPort Akademi

Son olarak, Q1’in kollektör akımını ve sıcaklığını gösteren grafiğe bakacak olursak;

Ne yazık ki, 50 mA bu günlerde düşük bir güç olarak tam olarak uygun olmasa da muhtemelen çok daha iyi performans sunan ve aynı zamanda düşük mikroamperlerde akım tüketimine sahip olan IC sıcaklık sensörleri için çalışılabilir.

Bu devre sıcaklık algılamaya yönelik pratik bir çözümden çok entelektüel bir egzersizdir. İleride makul güç tüketimi ve basitleştirilmiş özelleştirme teknikleri ile birlikte yeterli performans sağlayan optimize edilmiş bir uygulamalarda bulunabilir.