Büyük Buluslar --> (Kauçuk)

**_KASIRGA_** · 04.09.08

Sülfürik Asit

Toprak, insana hayatının iki temeli olan ekmek ve sudan başka gerekli bir maddeyi daha, tuzu da sağlar. Bu maddenin öteden beri beslenmede önemli bir yer tuttuğunu ve uzun zaman tuzdan yoksun kalmanın organizmada ne gibi düzensizliklere yol açtığını biliyoruz. Tuzun, yalnız beslenmede değil toplumsal hayatta da büyük rol oynadığını gösteren olaylar çoktur. Sözgelişi Fransızca’daki Salaire, İngilizce’deki Salary kelimesini bir göz önüne alalım: Bu kelime Roma lejyonerlerinin ücretlerinin bir kısmını tuz (sel) olarak almalarından gelmektedir. Bu madde gerçekten birçok ülkede para yerine geçiyordu ve en uzak çağlardan beri devletin tekelinde olup birçok yerlerde 'tuz vergileri' konmuştu. Tuz, bazen buharlaştırma yoluyla deniz suyundan bazen tuz kayalarından çıkartılır.

XIX. yüzyıla kadar tuz, mutfaklarda ya da et ve balık tuzlama işinde kullanılırdı. Ama Leblanc'ın sodyum karbonatı hammadde olarak kullanmaya başlaması üzerine, yeni doğmakta olan kimya sanayinin temel maddesi haline geldi.

Kimya sanayii böylece Leblanc yönteminin gerektirdiği ikinci elemanı, yani sülfürik asidi de imal etmeye koyuldu. Bu madde Arap simyacıları tarafından bulunmuştu ve Fransa'da Devrim sırasında biliniyordu. Ancak kullanıldığı yerler sınırlıydı. Kemirici bir madde olduğundan, yalnız boyacılıkta yararlanılan bazı maddelerin hazırlanmasında, altın ve gümüşü arıtmada, bazen de organik kalıntıları yok etmekte kullanılmaktaydı. Belli sanayi dallarında kullanılan sülfürik asit içi kurşunla kaplanmış odalarda imal edilirdi. Bu odalarda kükürdü yakarlar ve elde edilen kükürtlü anidriti sudan geçirerek sülfürik asit elde ederlerdi.

Bu imal şekli uzun süre İngilizlerin sırrı olarak kaldı. Ama şiddetle ihtiyaç duyulan bu madde elbetteki günün birinde öteki ülkelere de sızacaktı. Halk dilinde zaçyağı diye bilinen bu maddeyi imal eden ilk fabrika 1766'da Rouen'de kuruldu. Kullanma yerleri gittikçe artıyordu. Demire dökerek balonlar için gereken hidrojeni elde ediyorlar ve kibrit imalinde kullanıyorlardı. Derken imparatorluk döneminin ablukası gelip çatınca, Sicilya'dan gelen bir ithal malı olması nedeniyle görülmemiş bir fiyat yükselişi oldu. Bunun üzerine, kükürdün yerini tutabilecek başka bir madde bulma zorunluluğu başgösterdi.

1810'da Peregrine Phillips adlı bir İngiliz, kükürtlü anidriti, İspanya'dan getirilen ve tabii demir sülfüründen başka bir şey olmayan piriti platinde ısıtmak yoluyla elde etti. Pirit bol bir hammaddeydi; kurşun odalar da artık yeterince geliştirilmiş olduğundan, 1838'den başla***** bütün sodyum karbonat ve süper fosfotlar talepleri karşılayacak miktarda sülfürik asit imal edilmeye başlandı.

Kaldı ki, bu maddeyi arayanlar yalnız Leblanc yöntemiyle sodyum karbonat ve suni gübre imalcileri ya da boyacılar ve değerli madenleri işleyenler değillerdi. Güçlü ve ucuz bir kimyasal etken olduğundan sayısı gittikçe artan alanlarda bir reaksiyon etkeni olarak da aranmaktaydı. Henüz emekleme döneminde bulunan organik kimyada bile belli başlı rol oynamaya başlamıştı.

Şeker, eritilmiş domuz yağı, alkol, üre gibi organik maddelerin esrarlı bir "hayat gücüne" sahip oklukları sanıldığından bunlar organik olmayan maddelerden ayrı tutulmaktaydılar. Bununla birlikte, kimyacılar bu maddeleri de her türlü analize tabi tutmaktan geri kalmadılar. Genç bir Fransız kimyacısı "Recherches chimiques sur leş corps gras" "Yağlı Maddeler Üzerinde Araştırmalar" adlı eserinde (1823) hayvansal ve bitkisel yağların, yağlı asitlerle gliserin bileşiminden meydana gelen kimyasal maddeler olduklarını kanıtladı.

Eugene Chevreuil (1786-1889) adlı bu genç kimyacı Charlemagne Lisesinde kimya öğretmeniydi ve Vauquelin'in yönetimindeki kimyasal maddeler fabrikasında çalışmaktaydı. 1823'te eserinin yayınlanması üzerine profesör olarak Gobelins Fabrikasına atandı ve orada yeteneklerinin ürünlerini verme imkânlarını buldu.

Yağlı asiti bir bazın üzerine uygula***** sabun elde ediliyordu. Böylece bilimsel bir temel kazanan sabun sanayii, randımanını olduğu kadar ürünlerinin niteliğini ve çeşitlerini de artırdı. Baz olarak potası alındığında yumuşak, sodyumu alındığında sert sabun elde ediliyordu. İşte bundan sonradır ki, tuvalet sabunları ev ya da sanayi sabunları gibi özel kullanışlı sabunlar imal edilmeye başlandı.

Bu çalışmaların ikinci önemli sonucu mumların kalıplanmasında asitstearikin kullanılabilmesi oldu. Bu işi gerçekleştirme hevesine kapılan bilgin Paris'te bir fabrika açtı. Herkes, beyaz ve saydam bir ışık veren o hem süslü, hem ucuz mumlan kapışmaya başladı. Gariptir; tatsız bir konu olarak kabul edilen kimya bilimi insanları doyurma işinden sonra öteki alanlara da elini uzatacak kadar yararlı bir bilim dalı haline gelmeye başlamıştı.

Ya fotoğrafı? Onu insanlara armağan eden de kimya bilimi olmadı mı? Bu teknik objektifine kadar her şeyini kimya bilimine borçludur. Önce her işe elverişli adi camı gerçekleştirmiş, bundan sonra kullandığı maddelerin bileşimlerini ve oranlarını değiştirmek yoluyla çeşitli niteliklerde camlar meydana getirmiştir. Fotoğraf objektifleri, astronomik dürbünler, gözlükler, mikroskoplar, spektroskoplar, jeodezik ve topografik camlar gibi cam ve şişeden çok farklı niteliklerde ve kullanışta gereçler yaratmıştı.

Bunların yaratıcıları modern optik camların bulucusu İsviçreli Pierre-Louis Guinand (1748-1824), Alman Cari Zeiss (1816-1888) ve Ernest Abbe (1846-1907) oldular. Bunlardan birincisinin torunları Paris'te optik araçlar fabrikası kurdu, ikincisi de bilimsel kaliteyi ve üretimi geliştirdi.

Fotokopi

Fotokopi makinesi, çeşitli belgeleri ve diğer görsel materyalleri hızlı ve ucuz bir şekilde çoğaltmak için kullanılan bir cihazdır. İlk defa 1960'lı yıllarda Amerikan Xerox firması tarafından bulunmuştur. Günümüzde pek çok fotokopi makinesi Karbon elementinden oluşantonerler yardımıyla belgeyi kopyalama işlemi yapmaktadır.Bu sistemden daha önce;elektrostatik kağıdabaskı baskı yapan,sıvı mürekkeple çalışan makinalar vardı.Bugün üretilen dijital makinaların,Analog makinalardan farkı:Esas olarak görüntüyü tarama yöntemidir.

Sayı Boncuğu (Abaküs)

Sayı boncuğu veya abaküs, basit toplama ve çarpma işlemleri için kullanılan bir aletir. Boncukların sayılması şeklinde çalışır.

M.Ö. 2600 yıllarında Çin’de geliştirilen abaküs, denizaşırı ticaret yapan tüccarlar sayesinde Girit ve Miken bölgelerinden Avrupa ve Amerika'ya yayılmıştır. Abaküs, hareketli parçalara sahip olduğu bilinen ilk hesap makinesidir. Arap sayılarının ve sıfır kavramının abaküs yardımıyla geliştirilmesi tarih öncelerine gitmekle beraber, halen dünyanın değişik bölgelerinde özellikle okul öncesi çağdaki ***********n matematiksel zekasını geliştirmek amacıyla kullanılmaktadır.

Çağdaş hesap makinelerinin ve bilgisayarların atası sayılan hesap aygıtı olan Abaküs'te amaç 4 ana matematiksel işlem olan toplama, çıkarma, çarpma ve bölme yapmaktır. Babilliler'in buluşu olan abaküs, yüzyıllar boyunca ticarette büyük önem taşımıştır. Abaküsün temeli Girit ve Miken'e dayanmakta ve ilk abaküs örneklerinin hemen hepsinde Girit ve Miken süsleme sanatından örnekler da bulumaktadır.

İlköğretim sınıflarında matematik dersine yardımcı olması amacıyla da kullanılır. Abak (Abaküs), Aritmetik hesaplamaları yapmaya yardımcı bir alet.

En iyi bilinen biçimi (Çinlilerin Suan Pan'ı) dikdörtgen bir çerçevenin içine gerilmiş teller üstüne inciler dizilmesiyle oluşturulan abak, başlangıçta toprağın içine açılan sıra sıra oluklara dizilen taşlardan oluşmaktaydı. Daha sonraları, yuvarlık bilye büyüklüğünde metal top ya da boncukların paralel çubuklar ya da teller üstünde hareket ettiklerini biçimini almıştır.

Her boncuk ya da metal topçuğun değeri, büyüklüğüne değil konumuna bağlıdır; belirli bir çizgi üstündeki taşın ya da belirli bir tel üstündeki incinin (boncuğun,topçuğun, vb.) değeri 1, iki tanesi birlikte olunca 2 olur. Bundan bir sonraki tel 10, üçüncü sıradaki tel 100 olarak değerlendirilir. Böylece ikisi 1 değerinde ve biri 10 değerinde üç dizi taş 12'yi, 100 değerindeki bir dördüncü topçuk eklenince de 112'yi gösterir. Yani topçuk ya da boncuğun yeri, değerini belirler ve çok büyük sayılar bile birkaç topçu ya da boncukla gösterilebilir. Topçuklar bir yöne kaydırılarak işlem yapılır; elde edilen değeri silmek, yani topçuğu bir sonraki kullanıma hazırlanmak istenirse, tersi yönünde kaydırmak gerekir. Abak, görünüşte basitliğine karşın, toplama makineleri, elektronik hesap makineleri ve bilgisayarların hazırlanmasına katkı bulunmuştur

Lokomotif

Lokomotifi ilk düşünen, daha doğrusu ilk gerçekleştiren Trevithick oldu. 1801'de inşa ettiği ve kendinden öncekilerden daha başarılı bir sonuç alamadığı buharlı arabası hatırlardadır. Bu başarısızlık buharlı lokomotifin mucitini sarstı; sabırsız, ama hünerli bir kişi olduğundan başka şeyler üzerinde çalışmaya başladı. Ancak, emeklerinin büsbütün boşa gitmesini de istemediğinden, bir süre sonra makinesinin ray üzerinde giden arabaya bağlanmasını madencilere teklif etti.

İcadını yalnız Merthyr-Tydvil Firması kabul etti (1804), fakat bu büyük bir yarar sağlamadı. Araç, beygirin yerini tutmasına tutuyordu ama, ne ondan daha hızlı gidebiliyor, ne de güven verebiliyordu. Perdahlı bir yüzey üzerinde tekerlekli araçla taşıma, ancak hafif yükler için mümkündü. Çünkü belli bir ağırlık aşılınca, kayma yapıyordu. Mühendisler bu sakıncayı giderici çareler aramaya koyuldular. Bu yoğun çalışmalar, kömürün buharlı araçla taşınması işinin gerçek bir ihtiyaç halini aldığını ispatlamaktadır.

Trevithick ve Vivian, artık rahatça lokomotif diyebileceğimiz bu makinenin tekerleklerine çıkıntılar işlemeyi önerdiler. 1811'de John Blenkinsop (1783-1831), ray ve tekerlekleri bir dişli bindirmelik şeklinde imal etmenin gerektiğini ileri sürdü. 1812'de William Chapman (1749-1832), lokomotifi bir yana koyup yol boyunca sabit makineler kurmak, böylece yükü kablolarla ve bu makineler aracılığıyla çekmek gerektiği fikrini ortaya attı. 1813'te Brunton daha da saçma bir fikri, tekerleği bir yana atıp lokomotife atınki gibi ayaklar takılması gerektiğini savunmaya koyuldu. İşin garibi bunları dinleyenler hatta taraftar olanlar da çıktı.

Sonunda havadan sözler etmektense rayda kayma işinin ne olduğunu anlamak için deneyler yapmayı düşünen biri ortaya çıktı: Bu Wylam maden ocaklarında mühendis olan William Hedley idi. Lokomotife belli bir ağırlık verildiğinde tekerleğin raya yapıştığını ve kayma yapmadığını gözlemledi. Bunun üzerine Hedley, bütün ağırlığın yük çekmeye harcanması için çift dingilli bir lokomotif inşa ederek, bu aracın ağır yük taşımaya elverişli olduğunu ispatladı.

Hedley'in lokomotifinin Wylam'da, Blenkinsop'unki Middleton'da başarıyla işleyince yeni yük taşıma aracı dikkati çekmeye başladı. Makineyi görmek için koşanlardan çoğu mühendis ve teknisyenlerdi Bunlardan biri de Killing-worth taşkömürü ocaklarında teknisyen olan Stephenson idi.

Wylam'da 9 Haziran 1781'de doğan George Stephenson'un çocukluğu yoksulluk içinde geçmişti, önce çobanlık yapmış yedi ile on bir yaşları arasında, tarım işçisi olmuştu. Bir süre sonra da babasının çalıştığı maden ocağına kazancı olarak girdi. Görevi, başka birkaç işçiyle birlikte ocağa kömür atmaktan başka bir şey değildi. Buharlı makineye karşı büyük ilgi duymuş ve işleyişini incelemişti. Bu arada aracın değerini takdir etmekle kalmayıp kusurlarını bulmuş, bunları gidermenin çarelerini araştırmaya koyulmuştu, işte çalışmaları bu safhaya vardığında bu konuyla ilgili bilgisinin çok yetersiz olduğunu anladı.

Sıfırdan başlaması ve çok şey öğrenmesi gerektiğini itiraf etmek cahil kişilerde büyük bir zekâ belirtisidir. Bu tekniğin temeli olan bilimi iyice incelemeden ve sindirmeden en o ıfoV Kir teknik aelisme yöntemi ya da bir yenilik ileri sürmenin doğru olmayacağını düşünmesi mucit için takdire değer bir davranıştır.

Stephenson 18 yaşında okuma "yazma öğrenmeye koyuldu. Sonra da gece kurslarına yazılarak matematik, fizik ve mekanik öğrenmeye başladı. Böylece kendi kendini yetiştiren mucitlerin en önemlilerinden birisi oldu. Halk diliyle yazılmış birkaç bilim kitabı okuyup bir konu hakkında az çok bilgi edindiler mi bilgiçlik taslayan insanlara günümüzde de rastlarız.

Stephenson da bu kuralın dışında kalmadı, ama çok zeki bir insan olduğundan Newton mekaniğini yıkmaya varan tasarıları hakkında hayallere kapılmadan önce, yıkmayı kurduğu mekaniği köklü bir şekilde bilmesi gerektiğini anladı. Hemen oğlunun okul kitaplarına sarıldı. Onu, kendisi gibi cahil kalmaması için koleje göndermişti. Kendisi de onun aracılığıyla kolej derslerini izlemeye koyuldu. Newcastle'daki Felsefe ve Edebiyat Derneğinin seminerlerine de katılıyordu. 1820'den başlayarak Edinburg Üniversitesine giden oğlunun teşvikiyle de onunla birlikte üniversitenin kurslarını izlemeye koyuldu.

Bilimsel eğitimi, teknik yeteneklerinin düzeyine yükseldikçe mucit dehası meydana çıkmakta ve şeflerinin dikkatini çekmekteydi. O kadar ki, 1814'te Hedley'in makinesiyle ilgilenip bir benzerini Killingworth'da imal etmeyi önerdiğinde, madende artık bir işçiden çok bir mühendis olarak çalışmaktaydı. Stephenson ilk lokomotifini aynı yıl imal etti. Bu, 4 tekerleğin üzerinde monte edilmiş yatay duran bir silindirdi, iki yanında, bir manivela aracılığıyla tekerlekleri çeviren pistonların işleticisi iki ufak silindir daha bulunmaktaydı.

1816'da Stephenson bu prototipi geliştirdi. Tekerleklerin uyumlu gidişini sağlamak için bunları, birleştirici bir devrim koluna bağladı ve ocağın çekimini artırmak için silindirden çıkan buharın bir bacayla dışarıya atılmasını sağladı. 1817'de yeni bir model sundu. Bunda kazan, bir basmatulumba aracılığıyla sürekli olarak su almaktaydı. 70 ton yükle dolu vagonları 8-10 km. hızla götüren bu son lokomotif Killing-worth demiryolunda on yıl hizmet gördü. Bu başarı Stephenson'un madenden ayrılıp bir lokomotif fabrikası kurmasına yetecek kadar büyüktü ve mucit 1822'de Newcastle'da fabrika açtı.

İlk önemli siparişini 1825'te aldı: Newcastle'ın güneyinde, birbirinden 39 km. uzakta bulunan Stockton-Darlington şehirleri arasındaki demiryolu için üç lokomotif... Hat büyük bir törenle açıldı. 90 ton yük alıp saatte 20 km. hızla gidecek olan lokomotife 'resmi zevatı' ve müzikçileri taşıması için bir de vagon bağlandı. İlk yolcu treniydi bu. Treni atlıların izlemesine karar verilmişti, ama o dönemde 40 km. gibi inanılmayacak bir hızla bayırı inerek atları pes ettirdi.

Kauçuk

Şimdi 1745'e XV. Louis'in saltanat yıllarına gideceğiz.

Paris çalkalanıyor: Kâşif La Condamine, Güney Amerika'ya yaptığı bilimsel inceleme gezisinden dönmüş... On yıl süren bu gezinin bastıca amacı meridyenin bir derecesini ölçmekti. Daha önce Maupertuis tarafından Laponya'da yapılan benzeri bir incelemenin sonuçlarının karşılaştırılması, Cassini ve Newton taraftarlarının arasındaki mücadeleye son vermişti: Dünya ekvatorda değil kutuplarda basık bir küre idi.

Aydın tabaka, Maupertuis'in Cassini'ye La Condamine'in Bourguer'ye karşı sürdürdüğü ve Voltaire'in kışkırtıp körüklediği polemiği yıllarca ilgiyle izlemişti. Halkın gözüyse kâşifin Peru'dan getirdiği ve Akademi'ye sunduğu bir keşifteydi. Bu, yerlilerin bir ağacın özsuyundan elde ettikleri esnek bir maddeydi. Ağacın kabuğu hafifçe yarılınca özsuyu akıveriyor ve bu su hemen donduğu halde yumuşaklığını kaybetmiyordu. Yerliler hem kırılmaz, hem de su geçirmez bu maddeyle çanta, ayakkabı, elbise ve kaplar imal edebiliyorlarmış. Bu madde aynı zamanda yay gibi uzayabildiği için çok güzel zıplayan toplar ve cam şırıngaların yerine kullanılan armut biçiminde esnek şırıngalar yapılabiliyormuş. Halk buluşu sevinçle karşılıyordu. Ne var ki Akademi üyeleri. La Condamine'in, erdemlerini sayıp tüketemediği bu maddeyi küçümseyerek bir yana ittiler.

Bunun hevea ağacının özsuyu, yani kauçuk olduğunu anlamışsınızdır. Kauçuk! Yüzyılın en önemli keşfi diyebileceğimiz madde Avrupa'ya böyle getirilmişti. Gerçekten bebeklerin biberonundan tutun da, tekerleklere, okul silgilerinden çiklete kadar günlük yaşantımızın en ufak ayrıntılarına girebildiğinden, kauçuğun uygarlığımızdaki yeri, bir benzeri daha bulunamayacak kadar büyük ve önemlidir. Kauçuktan elde edilen sayısız yararları da La Condamine'e borçluyuz. Ancak mucidin çağdaşları bunu hiç mi, hiç akıllarından geçinmiyorlardı. Şırınga ağacı deyip kahkahayı basıyor ve her biçime kolayca girebilen bu uysal maddeyi parmaklarının arasına alıp oynamakla yetiniyorlardı. Hammaddeyi ilk değerlendirme alanı ancak 1770'te bulunabildi: Okul silgisi...

Gerçek şu; kauçuğa karşı gösterilen anlayışsızlık pek de haksız değildi. Bu olağanüstü madde erdemlerine karşılık büyük kusurlara da sahipti. Amerika'dan Avrupa'ya gelinceye kadar mayalanması yetmiyormuş gibi her tarafı kirletiyor, pis kokuyor, üstelik kolay kalıplanmadığı gibi hava, ışık ve sıcağın etkisiyle bozuluyordu.

Kimyacılar bu güçlüğün çözümünü bulmakta gecikmediler: Madde, gerekli bir solüsyon (eriyik) içinde eritilip kalıba döküldükten sonra buharlaşmaya bırakıldığı takdirde kalıbın sekilini alırdı elbet. Ancak bu eritici maddenin ne olduğunu bulmak gerekiyordu. Terebentin özü, eter, petrol gibi birkaç solüsyon birden bulundu ama yalnız sonuncusuyla pratik bir sonuca ulaşıldı. 1823'te İskoçyalı kimyacı Charles Macintosh kauçuğu petrolün içinde erittikten sonra kumaşları bu solüsyonun içine batırarak su geçirmez hale getirdi.

Kısa zaman sonra daha iyi bir solüsyon bulunabileceği düşünülerek yeniden araştırmalar başladı. Çünkü bu türlü işlenmiş şekliyle kauçuk hâlâ pis kokulu, üstelik tahta gibi sertti. Kimyacılar bu maddeyi her ne pahasına olursa olsun uygarlığa kazandırmak için harıl harıl çatışmaya koyuldular.

Amaca ilk ulaşan Amerikalı Charles Goodyear oldu (1800-1860). Goodyear, Macinthos gibi bir bilim adamı değildi. Tersine kendini yeteneklerinin esinlemesine bırakan bu amatör araştırmacı, kauçuğu eline geçen her türlü kimyasal maddeyle işlemeye koyuldu. Deneme yordamı ona olumlu yolu açtıysa da kendinin ve ailesinin servetini ve sonunda hayatını bu uğurda kurban etti.

Evet, bir rastlantıyla bir gece kauçuğu ve kükürdü sobanın yanında unutması sonucu "vulkanizasyonu" (kauçuğu belli miktarda kükürtle karıştırarak soğuk ve sıcaktan etkilenmez duruma getirme işlemine "vulkanize etmek" denir.) keşfetti. AL bir oranda kükürtle karıştırdığında (2-5/100), kauçuk tam istenilen yani kalıplanmaya elverişli, dirençli ve sağlam bir madde haline geliyor, lastik dediğimiz şekli alıyordu. Baş döndürücü bir gelişmenin ve dev servetlerin kaynağı olan kauçuk sanayii doğmuştu. Ama ne yazık ki mucite kimse inanmamış, onu desteklemeyi göze alabilecek önsezisi güçlü bir tek kapitalist çıkıp elinden tutmamıştı. O kadar ki, Goodyear, 1844'te icadının beratını alabildiği zaman karşısında daha şanslı bir rakip buldu: İngiliz Thomas Hancock maddeyi bir yıldan beri imal etmekteydi.

Goodyear, dul karısına ve artı çocuğuna 200.000 dolar borç bırakarak bir otel odasında öldü. Buna karşılık Britanyalı rakibinin elinde vulkanizasyon, yaygın bir teknik haline girmiş ve 1839'da 300 ton olan dünya kauçuk üretimi 1850' de 1.000 tona yükselmişti. Ve yüzyılın sonunda da 40.000 tona varacaktı. Hancock daha da ileri gitti: Kauçuğu kükürdün etkisinde daha uzun zaman tutmak yoluyla sert bir madde olan "ebonit"i buldu. 1849'da vatandaşı F. Walton keten yağını oksitlemek ve bunu talaş ya da mantarla karıştırmak yoluyla bir tür yerli kauçuk meydana getirdi. "Linolyum" denen bu madde çabuk yaygınlaştı ve üretimi günümüzde 170 kilometre kareye kadar yükseldi.

Direncin küçük olduğu yöne "doğru yön" veya "iletim yönü", büyük olduğu yöne "ters yön" veya "tıkama yönü" denir. Diyot sembolü, aşağıda görüldüğü gibi, akım geçiş yönünü gösteren bir ok şeklindedir.

Ayrıca, diyodun uçları pozitif (+) ve negatif (-) işaretleri ile de belirlenir. "+" uca anot, "-" uca katot denir. Diyodun anoduna, gerilim kaynağının pozitif (+) kutbu, katoduna kaynağın negatif (-) kutbu gelecek şekilde gerilim uygulandığında diyot iletime geçer.

Türkçesi için ikiz kıvıluç, ikiz uç önerilmiştir. Kıvıluç, Oktay Sinanoğlu'nun elektrot için 1978'de yayımladığı bir öneridir.

Kullanım alanları

Diyotlardan, elektrik alanında redresör (doğrultucu), elektronikte ise doğrultucu, detektör, modülatör, limitör, anahtar olarak çeşitli amaçlar için yararlanılmaktadır.

Çeşitleri

* Kristal diyot
* Zener diyot
* Tünel diyot
* Işık Yayan Diyot (LED)
* Foto diyot
* Ayarlanabilir Kapasiteli Diyot (Varaktör - Varikap)
* Mikrodalga diyot
* Gunn diyot
* IMPATT diyot (Avalanş)
* Baritt (Schottky) Diyot
* Ani Toparlanmalı Diyot
* Pin Diyot

Diyotlar başlıca üç ana gruba ayrılır:

1. Lamba diyotlar
2. Metal diyotlar
3. Yarı iletken diyotlar

Lamba Diyotlar

Lamba diyotlar en yaygın biçimde redresör ve detektör olarak kullanılmıştır. Sıcak katotlu lamba, civa buharlı ve tungar lambalar bu gruptandır. Sıcak katotlu lamba diyodun iç görünüşü ve çalışma şekli verilmiştir. Şekilde görüldüğü gibi ısınan katotdan fırlayan elektronlar atom tarafından çekilmekte ve devreden tek yönlü bir akım akışı sağlanmaktadır. Eskiden kalanların dışında bu tür diyotlar artık kullanılmamaktadır.

Metal Diyotlar

Bakır oksit (CuO) ve selenyumlu diyotlar bu gruba girmektedirler.

Bakır oksitli diyotlar ölçü aletleri ve telekominikasyon devreleri gibi küçük gerilim ve küçük güçle çalışan devrelerde, selenyum diyotlar ise birkaç kilowatt 'a kadar çıkan güçlü devrelerde kullanılır

Yarı İletken Diyotlar

Yarı iletken diyotları, P ve N tipi germanyum veya Silikon yarı iletken kristallerinin bazı işlemler uygulanarak bir araya getirilmesiyle elde edilen diyotlardır. Hem elektrikte hemde elektronikte kullanılmaktadır. tipik bir örnek olarak kuvvetli akımda kullanılan bir silikon diyot verilmiştir.Yarı iletken diyotlar, tıpkı öbür diyotlar gibi elektronik malzemelerdir.

Yapıları

Kristal Diyot

Nokta temaslı diyot elektronik alanında ilk kullanılan diyottur. 1900-1940 tarihleri arasında özellikle radyo alanında kullanılan galenli ve pritli detektörler kristal diyotların ilk örnekleridir.galen veya prit kristali üzerinde gezdirilen ince fosfor-bronz tel ile değişik istasyonlar bulunabiliyordu. Günlük hayatta bunlara, kristal detektör veya diğer adıyla kristal diyot denmiştir.nokta temaslı germanyum veya silikon diyotlar geliştirilmiştir.

Germanyum veya silikon nokta temaslı diyodun esası; 0.5 mm çapında ve 0.2 mm kalınlığındaki N tipi kristal parçacığı ile "fosfor-bronz" veya "berilyum bakır" bir telin temasını sağlamaktan ibarettir.

Bu tür diyotta, N tipi kristale noktasal olarak büyük bir pozitif gerilim uygulanır. Pozitif gerilim temas noktasındaki bir kısım kovalan bağı kırarak elektronları alır. Böylece, çok küçük çapta bir P tipi kristal ve dolayısıyla da PN diyot oluşur. Bu oluşum şekil 3.12 (b) 'de gösterilmiştir.

Bugün nokta temaslı diyotların yerini her ne kadar jonksiyon diyotlar almış ise de, yinede elektrotları arasındaki kapasitenin çok küçük olması nedeniyle yüksek frekanslı devrelerde kullanılma alanları bulunmaktadır. Ters yön dayanma gerilimleri düşük olup dikkatli kullanılması gerekir.

Böyle bir diyodun elektrotlar arası kapasitesi 1 pF 'ın altına kadar düşmektedir. Dolayısıyla yüksek frekanslar için diğer diyotlara göre daha uygun olmaktadır.

Nokta temaslı diyotların kullanım alanları [değiştir]

Nokta temaslı silikon diyotlar en çok mikro dalga karıştırıcısında, televizyon, video dedeksiyonunda, germanyum diyotlar ise radyofrekans ölçü aletlerinde (voltmetre, dalgametre, rediktör vs...) kullanılır.

Zener diyot

Üzerinden geçen voltajın sabitlenmesine yarayan bir diottur. Mesela 5,6V değerinde bir zenere 10V girerse çıkışta 5,6V oluşur. Fazla voltajı geçirmez...

Tünel Diyot

Tünel diyotlar, özellikle mikro dalga alanında yükselteç ve osilatör olarak yararlanılmak üzere üretilmektedir. Tünel diyoda, esaslarını 1958 'de ilk ortaya koyan Japon Dr. Lee Esaki 'nin adından esinlenerek "Esaki Diyodu" dan denmektedir.

P-N birleşme yüzeyi çok ince olup, küçük gerilim uygulamalarında bile çok hızlı ve yoğun bir elektron geçişi sağlanmaktadır. Bu nedenledir ki Tünel Diyot, 10.000 MHz 'e kadar ki çok yüksek frekans devrelerinde en çok yükselteç ve osilatör elemanı olarak kullanılır.

Tünel diyoda uygulanan gerilim Vt1 değerine gelinceye kadar gerilim büyüdükçe akım da artıyor. Gerilim büyümeye devam edince, akım A noktasındaki It değerinden düşmeye başlıyor. Gerilim büyümeye devam ettikçe, akım B noktasında bir müddet IV değerinde sabit kalıp sonra C noktasına doğru artıyor. C noktası gerilimi Vt2, akımı yine It 'dir. Bu akıma "Tepe değeri akımı" denilmektedir.

Gerilimi, Vt2 değerinden daha fazla arttırmamak gerekir. Aksi halde geçen akım, It tepe değeri akımını aşacağından diyot bozulacaktır.

I = f(V) eğrisinin A-B noktaları arasındaki eğimi negatif olup, -1/R ile ifade edilmekte ve diyodun bu bölgedeki direnci de negatif direnç olmaktadır. Tünel diyot A-B bölgesinde çalıştırılarak negatif direnç özelliğinden yararlanılır.

Tünel Diyodun üstünlükleri:

* Çok yüksek frekansta çalışabilir.
* Güç sarfiyatı çok düşüktür. 1mW 'ı geçmemektedir.

Tünel Diyodun dezavantajları:

* Stabil değildir. Negatif dirençli olması nedeniyle kontrolü zordur.
* Arzu edilmeyen işaretlere de kaynaklık yapmaktadır.

Tünel Diyodun kullanım alanları [değiştir]

Yükselteç Olarak: Tünel diyot, negatif direnci nedeniyle, uygun bir bağlantı devresinde kaynaktan çekilen akımı arttırmakta, dolayısıyla bu akımın harcandığı devredeki gücün yükselmesini sağlamaktadır.

Osilatör Olarak: Tünel diyotlardan MHz mertebesinde osilatör olarak yararlanılabilmektedir. Bir tünel diyot ile osilasyon sağlayabilmek için negatif direncinin diğer rezonans elemanlarının pozitif direncinden daha büyük olması gerekir. Tünel diyoda Şekil 3.20 'de görüldüğü gibi seri bir rezonans devresi bağlanabilecektir. Tünel diyodun negatif direnci - R=80 Ohm olsun. Rezonans devresinin direnci 80 Ohm 'dan küçük ise tünel diyot bu devrenin dengesini bozacağından osilasyon doğacaktır.

Anahtar Olarak: Tünel diyodun önemli fonksiyonlarından biri de elektronik beyinlerde multivibratörlerde, gecikmeli osilatörlerde, flip-flop devrelerinde ve benzeri elektronik sistemlerde anahtar görevi yapar

Işık Yayan Diyot (Led)

Işık yayan diyotlar, doğru yönde gerilim uygulandığı zaman ışıyan, diğer bir deyimle elektriksel enerjiyi ışık enerjisi haline dönüştüren özel katkı maddeli PN diyotlardır.

Bu diyotlara, aşağıda yazılmış olduğu gibi, İngilizce adındaki kelimelerin ilk harfleri bir araya getirilerek LED (Light Emitting Diode; Işık yayan diyot) veya SSL (Solid State Lamps; Katı hal lambası) denir.

Özellikleri

* Çalışma gerilimi 1.5-2.5V arasındadır. (Kataloğunda belirtilmiştir.)
* Çalışma akımı 10-20mA arasındadır. (Kataloğunda belirtilmiştir.)
* Uzun ömürlüdür. (ortalama 100.000 - 200.000 saat)
* Darbeye ve titreşime karşı dayanıklıdır.
* Kullanılacağı yere göre çubuk şeklinde veya dairesel yapılabilir.
* Çalışma zamanı çok kısadır. (nanosaniye)
* Diğer diyotlara göre doğru yöndeki direnci çok daha küçüktür.
* Işık yayan diyotların gövdeleri tamamen plastikten yapıldığı gibi, ışık çıkan kısmı optik mercek, diğer kısımları metal olarak ta yapılır.

Bir LED 'in üretimi sırasında kullanılan değişik katkı maddesine göre verdiği ışığın rengi değişmektedir.

Katkı maddesinin cinsine göre şu ışıklar oluşur:

* GaAs (Galliyum Arsenid): Kırmızı ötesi (görülmeyen ışık)
* GaAsP (Galliyum Arsenid Fosfat): Kırmızıdan - yeşile kadar (görülür)
* GaP (Galliyum Fosfat): Kırmızı (görülür)
* GaP (Nitrojenli): Yeşil ve sarı (görülür)

Diyot kristali, iki parçalı yapıldığında uygulanacak gerilimin büyüklüğüne göre kırmızı, yeşil veya sarı renklerden birini vermektedir.

Işık yayan diyot ısındıkça, ışık yayma özelliği azalmaktadır. Bu hal etkinlik eğrisi olarak gösterilmiştir. Bazı hallerde fazla ısınmayı önlemek için bir soğutucu üzerine monte edilir.

Ayrıca LED 'in aşırı ısınmasına yol açmamak için kataloğunda belirtilen akımı aşmamak gerekir. Bunun için gösterilmiş olduğu gibi devresine seri olarak bir R direnci konur. Bu direncin büyüklüğü LED 'in dayanma gerilimi ile besleme kaynağı gerilimine göre hesaplanır.

Kirşof kanununa göre: 9=I*R+2 'dir. I=0.05A olup

R=9-2/0.05 = 7/0.05 = 140 Ohm olarak bulunur.

140 Ohm 'luk standart direnç olmadığından en yakın standart üst direnci olan 150 Ohm 'luk direnç kullanılır.

Foto Diyot

Foto diyot ışık enerjisiyle iletime geçen diyottur. Foto diyotlara polarma geriliminin uygulanışı normal diyotlara göre ters yöndedir. Yani anoduna negatif (-), katoduna pozitif (+) gerilim uygulanır.

Başlıca foto diyotlar şöyle sıralanır:

* Germanyum foto diyot
* Simetrik foto diyot
* Schockley (4D) foto diyodu

Germanyum FotoDiyot

Aslı alaşım yoluyla yapılan bir NP jonksiyon diyotudur. Cam veya metal bir koruyucu içerisine konularak iki ucu dışarıya çıkartılır. (Şekil 3.26).

Koruyucunun bir tarafı, ışığın jonksiyon üzerinde toplanmasını sağlayacak şekilde bir mercek ile kapatılmıştır.

Diyodun devreye bağlanması sırasında firmasınca uçlarına konulan işarete dikkat etmek gerekir. Hassas yüzeyi çok küçük olduğundan, 1.-3mA 'den daha fazla ters akıma dayanamaz.

Aşırı yüklemeyi önlemek için, bir direnç ile koruyucu önlem alınır. Işık şiddeti arttırıldıkça ters yön akımı da artar Foto diyot ters polarmalı bağlandığından üzerine ışık gelmediği müddetçe çalışmaz. Bilindiği gibi ters polarma nedeniyle P-N birleşme yüzeyinin iki tarafında "+" ve "-" yükü bulunmayan bir nötr

birleşme yüzeyine ışık gelince, bu ışığın verdiği enerji ile kovalan bağlarını kıran P bölgesi elektronları, gerilim kaynağının pozitif kutbunun çekme etkisi nedeniyle N bölgesine ve oradan da N bölgesi serbest elektronları ile birlikte kaynağa doğru akmaya başlar.

Diğer taraftan, kaynağın negatif kutbundan kopan elektronlar, diyodun P bölgesine doğru akar.

Simetrik FotoDiyotlar

Alternatif akım devrelerinde kullanılmak üzere NPN veya PNP yapılı simetrik fotodiyotlar da üretilmektedir.

Işığa Duyarlı Diyotların Kullanım Alanları: Uzaktan kumanda, alarm sistemi, sayma devreleri, yangın ihbar sistemleri, elektronik hesap makineleri, gibi çeşitli konuları kapsamaktadır.

Ayarlanabilir Kapasiteli Diyot (Varaktör - Varikap)

Bir P-N jonksiyon diyoda ters yönde gerilim uygulandığında, temas yüzeyinin iki tarafında bir boşluk (nötr bölge) oluştuğu ve aynen bir kondansatör gibi etki gösterdiği, kondansatörler bölümünde de açıklanmıştı.

Varaktör diyotta da P ve N bölgeleri kondansatörün plakası görevi yapmaktadır.

C = A/d = *Plaka Yüzeyi / Plakalar Arası Açıklık kuralına göre:

Küçük ters gerilimlerde "d" boşluk bölgesi dar olduğundan varaktör kapasitesi ("C") büyük olur. Gerilim arttırıldıkça d boşluk bölgesi genişleyeceğinden, "C" de küçülmektedir.

Varaktör değişken kondansatör yerine kullanılabilmekte ve onlara göre hem ucuz olmakta, hem de çok daha az yer kaplamaktadır. Kaçak akımının çok küçük olması nedeniyle varaktör olarak kullanılmaya en uygun diyotlar silikon diyotlardır.

Varaktörün Tipik Özellikleri:

* Koaksiyel cam koruyuculu, mikrojonksiyon varaktör 200GHz 'e kadar görev

yapabilmektedir.

* Kapasitesi 3-100pF arasında değiştirilebilmektedir.
* 0-100V gerilim altında çalışabilmektedir.
* Varaktöre uygulana gerilim 0 ile 100V arasında büyütüldüğünde, kapasitesi 10 misli küçülmektedir.

Yüksek frekanslarda L selfi birkaç nanohenri (nH), Rs birkaç Ohm olmaktadır.

Varaktörün başlıca kullanım alanları: Ayarlı devrelerin uzaktan kontrolü, TV ve FM alıcı lokal osilatörlerinde otomatik frekans kontrolü ve benzeri devrelerde kullanılır.

Telekominikasyonda basit frekans modülatörleri, arama ayar devreleri, frekans çoğaltıcılarda, frekansın 2-3 kat büyütülmesi gibi kullanım alanları vardır.

Diğer Diyotlar

Mikrodalga Diyotları

Mikrodalga frekansları; uzay haberleşmesi, kıtalar arası televizyon yayını, radar, tıp, endüstri gibi çok geniş kullanım alanları vardır. Giga Hertz (GHz) mertebesindeki frekanslardır.

Mikro dalga diyotlarının ortak özelliği, çok yüksek frekanslarda dahi, yani devre akımının çok hızlı yön değiştirmesi durumunda da bir yönde küçük direnç gösterecek hıza sahip olmasıdır.

Mikrodalga bölgelerinde kullanılabilen başlıca diyotlar şunlardır: Gunn (Gan) diyotları Impatt (Avalanş) diyotları Baritt (Schottky)(Şotki) diyotları Ani toparlanmalı diyotlar P-I-N diyotları

Gunn Diyotları

İlk defa 1963 'te J.B. Gunn tarafından yapıldığı için bu ad verilmiştir. Gunn diyodu bir osilatör elemanı olarak kullanılmaktadır.

Yapısı, N tipi Galliyum arsenid (GaAs) veya İndiyum fosfat (InP) 'den yapılacak ince çubukların kısa kısa kesilmesiyle elde edilir.

Gunn diyoda gerilim uygulandığında, gerilimin belirli bir değerinden sonra diyot belirli bir zaman için akım geçirip belirli bir zamanda kesimde kalmaktadır. Böylece bir osilasyon oluşmaktadır.

Örnek: 10µm boyundaki bir gunn diyodunun osilasyon periyodu yaklaşık 0,1 nanosaniye tutar. Yani osilasyon frekansı 10GHz 'dir.

Impatt (Avalans) Diyot

Impatt veya avalanş (çığ) diyotlar Gunn diyotlara göre daha güçlüdürler ve çalışma gerilimi daha büyüktür. Mikrodalga sistemlerinin osilatör ve güç katlarında yararlanılır.

1958 'de Read (Rid) tarafından geliştirilmiştir.Bu nedenle Read diyodu da denir. P+ - N - I - N+ veya N+ - P - I - P+ yapıya sahiptir. Ters polarmalı olarak çalışır.

Yapımında ana elemanlar olarak Slikon ve Galliyum arsenid (GaAs) kullanılır. Diyot içerisindeki P+ ve N+ tipi kristaller, içerisindeki katkı maddeleri normal haldekinden çok daha fazla olan P,N kristalleridir.

"I" tabakası ise iyonlaşmanın olmadığı bir bölgedir. Taşıyıcılar buradan sürüklenerek geçer ve etrafına enerji

Baritt (Schottky) Diyot

Baritt Diyotlar 'da nokta temaslı diyotlar gibi metal ve yarı iletken kristalinin birleştirilmesi ile elde edilmektedir. Ancak bunlar jonksiyon diyot tipindedir. Değme düzeyi (jonksiyon) direnci çok küçük olduğundan doğru yön beslemesinde 0.25V 'ta dahi kolaylıkla ve hızla iletim sağlamaktadır.Ters yöne doğru akan azınlık taşıyıcıları çok az olduğundan ters yön akımı küçüktür. Bu nedenle de gürültü seviyeleri düşük ve verimleri yüksektir.

Farklı iki ayrı gruptaki elemandan oluşması nedeniyle baritt diyotların dirençleri (lineer) değildir.

Dirençlerin düzgün olmaması nedeniyle daha çok mikrodalga alıcılarında karıştırıcı olarak kullanılır. Ayrıca, modülatör, demodülatör, detektör olarak ta yararlanılır.

Ani Toplamalı Diyot

Ani toparlanmalı (Step-Recovery) diyotlar varaktör diyotların daha da geliştirilmişlerdir. Varaktör diyotlar ile frekansların iki ve üç kat büyütülmeleri mümkün olabildiği halde, ani toparlanmalı diyotlar ile 4 ve daha fazla katları elde edilebilmektedir.

Pin Diyot

P-I-N diyotları P+-I-N+ yapıya sahip diyotlardır. P+ ve N+ bölgelerinin katkı maddesi oranları yüksek ve I bölgesi büyük dirençlidir.

Alçak frekanslarda diyot bir P-N doğrultucu gibi çalışır. Frekans yükseldikçe I bölgesi de etkinliğini gösterir. Yüksek frekanslarda I bölgesinin doğru yöndeki direnci küçük ters yöndeki direnci ise büyüktür.

Diyodun direnci uygulama yerine göre iki limit arasında sürekli olarak veya kademeli olarak değiştirilebilmektedir.

P-I-N diyotlar değişken dirençli eleman olarak, mikrodalga devrelerinde, zayıflatıcı, faz kaydırıcı, modülatör, anahtar, limitör gibi çeşitli amaçlar için kullanılmaktadır.

Büyük Güçlü Diyotlar

2W 'ın üzerindeki diyotlar Büyük Güçlü Diyotlar olarak tanımlanır. Bu tür diyotlar, büyük değerli DC akıma ihtiyaç duyulan galvano-plasti, ark kaynakları gibi devrelere ait doğrultucularda kullanılmaktadır.

Seçenekler
Yazdırılabilir şekli göster Sayfayı E-Mail olarak gönder