Direnç (elektrik)

Vikipedi, özgür ansiklopedi
Atla: kullan, ara
Sabit direnç
Potentiometer symbol.png
Resistor symbol.png Variable resistor symbol.png
Direnç Ayarlı
Direnç
Direnç sembolleri
Battery.svg
Elektrik - Elektronik
Devre Elemanları
Pasif Elemanlar
Direnç
Kondansatör
Endüktans
Aktif Elemanlar
Diyot | Tristör | Transistör
Mosfet | LED | LCD
Entegre Devre | Mikroişlemci

Potansiyel enerjisi yüksek elektronların iletken (demir, bakır, alüminyum v.b.) üzerinden bir ortamdan farklı bir ortama hareket ederken iletkenin bu kuvvete karşı koymasına Direnç denir. İletkenin bu elektrik akımına karşı koyması farklı bir enerji formunu açığa çıkarır bu enerji formu hepimizin bildiği ısı'dır. Bu nedenle bilgisayarların mikroişlemci ve CPU (central prossesin unit...merkezi işlem birimi) optimum düzeyde çalışabilmesi için soğutulmak zorundadır. Ohm kanununa göre uçları arasında gerilim düşümüne sebep olan devre elemanıdır. Elektriksel direnç, devrenin uçlarındaki gerilim değerinin üzerinden geçen elektriksel akıma bölünmesiyle bulunur. Dirençlerin hammaddesi seramik'tir. Bunun nedeni seramiğin elektiriksel yalıtkanlığa ve dirence çok dayanıklı olmasıdır. İki iletken bir miktar seramik ile birleştirilerek istenilen elektron akımı sınırlanmış olur. Yani iletkenin bir ucundan gelen akım diğer ucunda bir miktar güç kaybeder bu güç kaybı elektronik devrelerin optimum düzeyde çalışabilmesi için mutlak bir fizik yasasıdır.

"R" veya "r" harfi ile gösterilir ve birimi Ohm(Ω)'dur. Direnç, iletken yolun yüzeydirenci, ısıl direnç gibi yönlere ayrılır. Teoride direnç ısıyla doğru orantılıdır.

Dikkesit alanı S (metrekare), uzunluğu L (metre) ve özdirenci ρ (ohm.metre) olan bir iletkenin direnci,

R = {L \cdot \rho \over S} \, ile hesaplanır.

Bir V (Volt) gerilimi R (Ohm) büyüklüğündeki bir dirence uygulanırsa, direnç üzerinden geçen I (Amper) akımı, Ohm kanununa göre;

 I = \frac{V}{R} olur.

Bir direncin üzerinde harcanan güç ise, "P" (Watt) olmak üzere:

 {P} = {V} . I ya da  P = R . I^2 olarak hesaplanır.

Direnç türleri[değiştir | kaynağı değiştir]

Elektrik güçlerine göre dirençler ikiye ayrılır:

  1. Büyük güç: (2 W'ın üzerindeki dirençler)
  2. Küçük güç: (2 W’ın altındaki dirençler)

Kullanım gereksinimlerine göre dirençler farklı biçim yapı ve güçlerde üretilirler.

  • Sabit direnç: Sabit direnç değerleri gerektiren uygulamalarda kullanılır. Bu tür dirençlerin değer hassasiyetleri yüksektir.
  • Ayarlı direnç: Değişken direnç değerlerinin gerekli olduğu, hassasiyetin çok önemli olmadığı durumlarda kullanılır.
  • Termistör: Isı etkisi ile değeri değişen direnç.
    • PTC direnç (İng: Positive Temperature Coefficient): Pozitif ısıl katsayılı direnç. Isı etkisi ile değeri artan direnç.
    • NTC direnç (İng: Negative Temperature Coefficient): Negatif ısıl katsayılı direnç. Isı etkisi ile değeri düşen direnç.
  • Foto direnç : Işık etkisi ile değeri değişen direnç.

Sabit dirençler[değiştir | kaynağı değiştir]

Sabit dirençler kullanılan malzeme cinsine göre üçe ayrılır:

  • Karbon dirençler
  • Telli dirençler
  • Film dirençler
    • İnce film dirençler
    • Kalın film ve metal film dirençler

Karbon karışımı dirençler[değiştir | kaynağı değiştir]

Karbon karışımı veya karbon direnç, toz halindeki karbon ve reçinenin ısıtılarak eritilmesi yolu ile elde edilir. Karışımdaki karbon oranı direncin değerini belirler. Büyüklüklerine göre ¼, ½, 1, 2, 3 W / 1Ω dan 22 MΩ'a kadar değerlerde üretilirler. Bu tür dirençlerin değer hassasiyetleri %5-%20 aralığındadır. Halen en yaygın kullanılan türdür.

Nikel-krom, nikel-gümüş gibi alaşımlardan tellerin genellikle seramik gövde üzerine bir veya iki katlı olarak sarılması ve üzerlerinin yalıtkan bir malzeme ile kaplanması sureti ile üretilirler. Sabit veya ayarlanabilen biçimlerde olabilirler. Ayarlı tiplerde bir hat boyunca tellerin üzerindeki yalıtkan kazınır. Genellikle 10 Ω ile 100 kΩ arasında 30 W'a kadar güçlerde üretilirler.

Telli dirençler yüksek güç gerektiren uygulamalarda kullanılırlar. Tellerin çift katlı sarılmasıyla endüksiyon etkisi yokedilebildiğinden yüksek frekans devrelerinde de tercih edilirler.

Küçük güçlüleri ısınmayla çok az direnç değişimi gösterdiğinden, ölçü aletlerinin ayarında örnek direnç olarak da kullanılırlar. Maliyetlerinin yüksek olması, çok yer kaplamaları ve büyük güçlü olanlarının ısınması gibi olumsuz yönleri vardır.

Film dirençler[değiştir | kaynağı değiştir]

Film dirençler; cam veya seramik gibi yalıtkan bir taşıyıcı üzerine ince bir tabaka direnç malzemesi olarak üretilirler. Film kalınlığına göre: İnce ve kalın film dirençler olarak sınıflandırılırlar.

İnce film dirençler[değiştir | kaynağı değiştir]

Porselen veya seramik vb. silindirik taşıyıcı çubuk üzerine; karbon, nikel-krom, tantal nitrit, metal oksitler gibi direnç malzemeleri ve cam tozu karışımı püskürtme yoluyla kaplanır. Püskürtülen bu direnç maddesi, çok ince bir elmas uçla veya lazer ışınıyla ya da foto-litografik yöntemler belirli bir genişlikte, spiral şeklinde kesilerek şerit sargılar haline dönüştürülür. Şerit sargıdan biri çıkarılarak diğer sargının sarımları arası izole edilir. Şerit genişliği istenilen şekilde ayarlanarak istenilen direnç değeri elde edilir.

Toleransları %1'den daha küçük olabilir. Yüksek ısıl kararlılıkları ve düşük toleransları ile birçok uygulamada kullanılabilir.

Kalın film (cermet) dirençler[değiştir | kaynağı değiştir]

Kalın film dirençler, seramik ve metal tozları karıştırılarak yapılır. Seramik ve metal tozu karışımı bir yapıştırıcı ile hamur haline getirildikten sonra, seramik bir gövdeye şerit halinde yapıştırılır fırında yüksek sıcaklıkta pişirilir. Bu yöntemle, hem sabit hem de ayarlı dirençler yapılmaktadır. Film dirençlerin toleransları %1-5 civarındadır.

Ayarlı dirençler[değiştir | kaynağı değiştir]

Ayarlı dirençler, direnç değerinde duruma göre değişiklik yapılması veya istenilen bir değere ayarlanması gereken devrelerde kullanılırlar. Karbon, telli ve kalın film yapıda olanları vardır.

Ayarlı dirençler iki ana gruba ayrılır:

  1. Reostalar
  2. Potansiyometreler

Reostalar[değiştir | kaynağı değiştir]

Reostalar,iki uçlu ayarlanabilen(değişken direnç) dirençlerdir. Bu iki uçtan birine bağlı olan kayıcı uç, direnç üzerinde gezdirilerek, direnç değeri değiştirilir.

Reostaların da karbon tipi ve telli tipleri vardır. Sürekli direnç değişimi yapan reostalar olduğu gibi, kademeli değişim yapan reostalarda vardır.

Laboratuvarlarda etalon direnç olarak, yani direnç değerlerinin ayarlanmasında ve köprü metodunda direnç ölçümlerinde, değişken direnç gerektiren devre deneylerinde, örneğin diyot ve transistor karakteristik eğrileri çıkarılırken giriş, çıkış gerilim ve akımlarının değiştirilmesinde ve benzeri değişken direnç gerektiren pek çok işlemde kullanılır. Ve reostalar yukarı da da belirttiğimiz gibi ayarlı dirençlere dahildir.

Potansiyometreler[değiştir | kaynağı değiştir]

Potansiyometreler üç uçlu ayarlı orta uç, direnç üzerinde gezinebilir. Direnç değerinin değiştirilmesi yoluyla gerilim bölme, diğer bir deyimle çıkış gerilimini ayarlama işlemini yapar. Devre direncinin çok sık değiştirilmesi istenen yerlerde kullanılır. Potansiyometreler radyo gibi cihazlarda sesin açılıp kapanması için kullanılır.

Potansiyometreler aşağıdaki üç grup altında toplanabilir.

  1. Karbon potansiyometreler
  2. Telli potansiyometreler
  3. Vidalı potansiyometreler
Karbon potansiyometreler[değiştir | kaynağı değiştir]

Karbon potansiyometreler, mil kumandalı veya bir kez ön ayar yapılıp, bırakılacak şekilde üretilmektedir. Ayar için tornavida kullanılır. Bu türdeki potansiyometreye "Trimmer potansiyometre" (Trimpot) denmektedir

A: Lineer potansiyometre çıkış gerilimindeki değişim
B: Logaritmik potansiyometre çıkış gerilimindeki değişim

Şekil 1.10 'da gösterilmiş olduğu gibi karbon potansiyometreler. Lineer (doğrusal) veya logaritmik (eğrisel) gerilim ayarı yapacak şekilde üretilir.

Şeklin köşesinde karakteristik eğrileri çıkarılan potansiyometre görülmektedir.

Yatay koordinat ekseni, potansiyometre fırçasının "a" ucuna göre dönüş açısını, gösteriyor.

Düşey koordinat ekseni ise, a-s uçlarından alınan Vas geriliminin , a-e uçları arasındaki Vae gerilimine oranını (Vas/Vae) göstermektedir.

Aynı şeyleri direnç değerleri üzerinde de söylemek mümkündür.

Şekilde, noktalı olarak çizilmiş olan A doğrusu, lineer (doğrusal) potansiyometreye, B eğrisi ise logaritmik potansiyometreye aittir.

Potansiyometre fırçası "a" ucunda iken Vas çıkış gerilimi sıfır 'dır.

Fırçanın 90° döndürülmüş olduğunu kabul edelim:

Potansiyometre lineer ise; Vas = 32/100*Vae = 0,32Vae olur.
Potansiyometre logaritmik ise; Vas = 8/100*Vae = 0,08Vae olur.
Yükselteçlerde volüm ve ton kontrolünde logaritmik potansiyometrelerin kullanılması uygun olur.

Dirençlerin hangi türden olduğunun anlaşılmasını sağlamak için, omaj değerinden sonra "lin" veya "log" kelimeleri yazılır.

2. Telli potansiyometreler[değiştir | kaynağı değiştir]

Telli potansiyometreler, bir yalıtkan çember üzerine sarılan teller ile bağlantı kuran fırça düzeninden oluşmaktadır. Bu tür potansiyometrelerin üzeri genellikle açıktır. Tel olarak Nikel-Krom veya başka rezistans telleri kullanılır.

3. Vidalı potansiyometreler[değiştir | kaynağı değiştir]

Vidalı potansiyometrede, sonsuz vida ile oluşturulan direnci taramaktadır. Üzerinde hareket eden bir fırça, kalın film (Cermet) yöntemiyle oluşturulan direnci taramaktadır. Fırça potansiyometrenin orta ayağına bağlıdır. Böylece orta ayak üzerinden istenilen değerde ve çok hassas ayarlanabilen bir çıkış alınabilir.

Potansiyometrelerin başlıca kullanım alanları: Potansiyometreler elektronikte başlıca üç amaç için kullanılırlar;

  • Ön ayar için
  • Genel amaçlı kontrol için
  • İnce ayarlı kontrol için

Standart direnç renk kodları, EIA[değiştir | kaynağı değiştir]

Dirençlerin değer ve toleransları büyük çoğunlukla üzerlerine çizilen renk şeritleri ile belirtilir.

Renk kodlarını okumak için şu formül uygulanır: AB*10^C

Renk 1. band 2. band 3. band (çarpan) 4. band (tolerans) Isıl katsayısı
Siyah 0 0 ×100    
Kahverengi 1 1 ×101 ±1% (F) 100 ppm
Kırmızı 2 2 ×102 ±2% (G) 50 ppm
Turuncu 3 3 ×103   15 ppm
Sarı 4 4 ×104   25 ppm
Yeşil 5 5 ×105 ±0.5% (D)  
Mavi 6 6 ×106 ±0.25% (C)  
Mor 7 7 ×107 ±0.1% (B)  
Gri 8 8 ×108 ±0.05% (A)  
Beyaz 9 9 ×109    
Altın     ×0.1 ±5% (J)  
Gümüş     ×0.01 ±10% (K)  
Boş       ±20% (M)  

Not: Renkler kırmızıdan mora, kırmızı düşük enerji, mor yüksek enerji olmak üzere temsil etmektedir.

Dış bağlantılar[değiştir | kaynağı değiştir]

Commons-logo.svg
Wikimedia Commons'ta
Direnç (elektrik) ile ilgili çoklu ortam belgeleri bulunmaktadır.