Elektronika va sxemalar fanidan tayyorlagan mustaqil ishi

Ko‘chkisimon teshilish nisbatan keng p-n o‘tishlarda sodir bo‘ladi. Bunday o‘tishda teskari kuchlanishda elektron va kovaklar zarba ionizatsiyasi uchun yetarli bo‘lgan energiya oladilar va natijada qo‘shimcha elektron-kovak juftlar hosil bo‘ladi. Bu juftliklarning har bir tashkil etuvchisi, o‘z navbatida, elektr maydonida tezlashib, yana yangi juftlikni yuzaga keltiradi va h.k Zaryad tashuvchilarning bunday ko‘chkisimon ko‘payishi natijasida o‘tishdagi tok keskin ortadi.
Tor p-n o‘tishga ega bo‘lgan yarim o‘tkazgichlarda tunnel effektiga asoslangan tunnel teshilish sodir bo‘ladi. U_TYeS ^ U_ChYeG yetganda zaryad tashuvchilarning bir sohadan ikkinchisiga energiya sarf qilmasdan o‘tishiga imkon yaratiladi (tunnel effekti). U_ChYeGning yanada ortishi bilan shuncha ko‘p zaryad tashuvchilar tunnel o‘tishi sodir etadilar va teskari tok keskin ortib boradi.


P-n o‘tishda issiqlik teshilishi teskari tok o‘tish natijasida o‘tishning qizishi hisobiga sodir bo‘ladi. Teskari tok, issiqlik toki bo‘lib, u ortgan sari qizish ham ortadi. Bu holat tokning ko‘chkisimon ortishiga olib keladi, natijada p-n o‘tishda issiqlik teshilishi yuz beradi va u ishdan chiqadi.

II Bob. Yarim o‘tkazgichli diodlar, ularning tuzilishi va ishlash printsipi

1. Yarim o‘tkazgichli diodlar to‘g‘risida umumiy ma’lumotlar

p-n o‘tish hodisasi asosida ishlaydigan eng sodda yarim o‘tkazgichli asbob yarim o‘tkazgichli diod deb ataladi. Uning shakli ko‘p faktorlarga bog‘liqdir. Masalan, tashqi temperaturaga kontakt sohasining geometrik o‘lchamlariga, tok tashuvchilar miqdoriga teskari kuchlanish kattaligiga va h.k.
Amaliy jihatdan bu faktorlarinning teskari tokka bo‘lgan ta‘siri katta ahamiyatga ega. Masalan muhit haroratining ko‘tarilishi yoki teskari kuchlanishi biror qiymatgacha oshirilishi teskari tokning birdan ko‘payib ketishiga, natijada p-n o‘tishning buzilishiga,sabab bo‘ladi. Shulardan issiqlik va elektr buzilishini ko‘raylik 12-rasmda yarim o‘tkazgichli diodning sxemada belgilanishi va to‘lqin volt-amper xarakteristikasi ko‘rsatilgan. Unda 1-chiziq issiqlik bo‘lishi, 2-chiziq esa, elektr buzilishini ko‘rsatadi.

Kontakt sohasining kengligiga qarab yarim o‘tkazgichli diodlar nuqtaviy va yassi diodlarga ajratiladi.

a) b)

12-rasm. a) yarim o‘tkazgichli diodning sxemada belgilanishi; b) Volt-amper xarakteristikasi

Bu asbobda p-n utish mavjud bulib, uning r va n soxalaridan ulanish uchi chikarilgan bo‘ladi. Yarim o‘tkazgichli diodning tuzilishi va volt – amper
xarakteristikasi quyidagicha bo‘ladi.

13-rasm.

p-n utish hosil kiluvchi soxalarning birida asosiy tok tashuvchi zarrachalarning kontsentratsiyasi ko‘p bulib, u emitter deb ataladi.
Ikkinchisi esa baza deb ataladi. Harakteristikaning tugri p-n o‘tishiga tugri kelgan qismidan diodning differentsial qarshiligi hisoblanadi:


^Rd ^{= U / I}
Volt – amper xarakteristikasidan ko’rinib turibdiki yarim o‘tkazgichli diod ham nochiziqli elementlar qatoriga kiradi Diodlardan signallarni to’g’irlash, detektorlash, modulyatsiyalash ishlarida foydalaniladi.
To’g’rilagich diodlar past chastotali (  <50 kGts ) o‘zgaruvchan toklarni to’g’irlashda ishlatiladi. Tayyorlanish texnalogiyasiga ko’ra diodlar yassi diodlarda p- n o’tishning yuzini belgilovchi o’lchamlar uning qalinligiga nisbatan katta bo‘ladi.
To’g’rilagich diodlar sifatida asosan yassi diodlar ishlatiladi To’g’ri yo’nalishda o’tuvchi to’g’irlangan tok kuchi.
1600 A gacha, teskari yo’nalishda 1000V gacha kuchlanishga mo’ljallangan diodlar ishlab chiqariladi.Bunday katta tokni o’tkazuvchi diodlar ish jarayonida qiziydi. Shu sababli diodlarga issiqlikni sochuvchi radiatorlar kiydirilib montaj qilinadi. Kremniyli to’g’irlagich diodlarning ishchi temperaturasi 125⁰ C gacha bo’lishi mumkin.
Yuqori chastotali diodlar signallarni detektorlash, o‘zgartirish, modulyatsiyalash kabi ishlarda kullaniladi. Bu ishlarni bajarishda diodning xususiy sig‘imi pikofaradaning o’ndan bir ulushlarida bo’lishi muxim ahamiyatga ega. Bunday
diodlarda sig‘im kichik bo’lishi talab qilinganligi tufayli asosan nuktaviy diodlar ishlatiladi. Bunday diodlarning sig‘imi pikofaradaning o’ndan bir ulushlarida bo’lishi mumkin. Xozirgi kunda ishchi chastotasi 1000 MGts gacha bo’lgan yuqori chastotali diodlar mavjud. Yuqori chastotali diodlar kichik teskari kuchlanishda va kichik to’g’ri toklar rejimida ishlaydi. Masalan germaniyli nuktaviy diodning ishchi teskari ^{kuchlanishi 350V gacha to’g’ri yo’nalishdagi tok kuchi 100mA (U}tug ^{= 1,28) gacha} bo’lishi mumkin.
Impuls rejimida ishlaydigan diodlar radio sxemalarda kalit vazifasini bajaradi. Bu rejimda asosan nuktaviy va kichik yassi diodlar ishlatiladi. Diod ikki xil holatda bo‘ladi: «ochiq» yoki «yopiq». Ochiq holda diod qarshiligi kam yopiq holda katta bo‘ladi. Impuls sxemalarida diodning bir holatdan ikkinchi holatga qanchalik tez o‘tishi ahamiyatlidir.
Yarim o‘tkazgichli kuchlanish stabilizatori . (stabilitron, stabistor) . Bu yarim o‘tkazgichli diod zanjirga teskari p-n o’tish hosil bo‘ladigan qilib ulanadi. Ish rejimi diod xarakteristikasini teskari yo’nalishda yorib(teshib) utuvchi tok utadigan kismiga tugri keladi.Yorib o’tish deyilganda, diodga teskari p-n o’tishga tug’ri keladigan kuchlanish qo’yilib, uning ma’lum qiymatida teskari tokning keskin ortib ketishi tushuniladi. Diodda ko’chkili, tunnel va issiqlik ta’sirida yorib o’tishlar kuzatilishi mumkin.
Yarim o‘tkazgichda aralashma miqdori juda kichik bo‘lganda, katta teskari kuchlanish ta’sirida bo’lgan elektronlar va kovaklar neytral yarim o‘tkazgich atomining yana bitta kovalent bog’langan elektronini urib chiqarishi mumkin. Natijada zaryad tashuvchi zarrachalarning yangi jufti hosil bo‘ladi. Yetarli miqdordagi teskari kuchlanishda bunday urib chiqarish ko’chkisimon ko’rinishda namoyon bo‘ladi.
Tunnel orqali yorib o’tishda kuchli elektr maydon ta’sirida (210⁵ V/sm, germaniy uchun va 410³ V/sm ) elektr soxalarining chegarasi siljiydi va chegara yaqinida kichik potensial to’siqqa ega bo’lgan tuynuk ochiladi. Qarshiligi kichik yarim
o‘tkazgichlarda tunnel orqali tok o’tish ko’chkisimon o’tish kuzatiladigan kuchlanishdan kichikroq kuchlanishlarda ro’y beradi. Qarshiligi katta bo’lgan yarim o‘tkazgichlarda esa, aksincha.
Issikliq ta’sirida yorib o’tishda p-n o’tish soxasi qizib, unda asosiy bo‘lmagan tok tashuvchilarning ko‘payishi va natijada teskari yo’nalishdagi tokning ortib ketishi kuzatiladi.
Ko’chkisimon va tunnel orqali yorib o’tishlar diodni ishdan chiqarmaydi. Shu sababli bu o’tishda elektron qurilmalarda qo’llaniladi. Issiqlik ta’sirida yorib o’tish esa, p-n o’tishni buzadi.
4-Mavzu:BT tuzilmalarining energetik diagrammalari
Reja:
1.BT tuzilmalari haqida.
2.Energetik muhit.
Zamonaviy elektronika qurilmalari yarim o‘tkazgichli materiallardan tayyorlanadi. Yarim o‘tkazichlar kristall, amorf va suyuq bo‘ladi. Yarim o‘tkazgichli texnikada asosan kristall yarim o‘tkazgichlar (10¹⁰ asosiy modda tarkibida bir atomdan ortiq bo‘lmagan kiritma monokristallari) qo‘llaniladi. Odatda yarim o‘tkazgichlarga solishtirma elektr o‘tkazuvchanligi  metallar va dielektriklar oralig‘ida bo‘lgan yarim o‘tkazgichlar kiradi (ularning nomi ham shundan kelib chiqadi). Xona temperaturasida ularning solishtirma elektr o‘tkazuvchanligi 10^-8dan 10⁵gacha Sm/m (metrga Simens)ni tashkil etadi. Metallarda  =10⁶-10⁸ Sm/m, dielektriklarda esa

=10^-8-10^-13 Sm/m. Yarim o‘tkazgichlarning asosiy xususiyati shundaki, temperatura ortgan sari ularning solishtirma elektr o‘tkazuchanligi ham ortib boradi, metallarda esa kamayadi. Yarim o‘tkazgichlarning elektr o‘tkazuvchanligi yorug‘lik bilan nurlantirish va hatto juda kichik kiritma miqdoriga bog‘liq. Yarim o‘tkazgichlarning xossalari qattiq jism zona nazariyasi bilan tushuntiriladi.
Har bir qattiq jism ko‘p sonli bir-biri bilan kuchli o‘zaro ta’sirlashayotgan atomlardan tarkib topgan. Shu sababli bir bo‘lak qattiq jism tarkibidagi atomlar majmuasi yagona tuzilma deb qaraladi. Qattiq jismda atomlar bog‘liqligi atomning tashqi qobig‘idagi elektronlarni juft bo‘lib birlashishlari (valent elektronlar) natijasida yuzaga keladi. Bunday bog‘lanish kovalent bog‘lanish deb ataladi.
Atomdagi biror elektron kabi valent elektron energiyasi W ham diskret yoki kvantlangan bo‘ladi, ya’ni elektron energetik sath deb ataluvchi biror ruxsat etilgan energiya qiymatiga ega bo‘ladi. Energetik sathlar elektronlar uchun ta’qiqlangan energiyalar bilan ajratilgan. Ular ta’qiqlangan zonalar deb ataladi. Qattiq jismlarda qo‘shni elektronlar bir-biriga juda yaqin joylashganligi uchun, energetik sathlarni siljishi va ajralishiga olib keladi va natijada ruxsat etilgan energetik zonalar yuzaga keladi. Energetik zonada ruxsat etilgan sathlar soni kristaldagi atomlar soniga teng bo‘ladi. Ruxsat etilgan zonalar kengligi odatda bir necha elektron – voltga teng (elektron – volt – bu 1V ga teng bo‘lgan potensiallar farqini yengib o‘tgan elektronning olgan energiyasi). Ruxsat etilgan zonadagi minimal energiya sathi tubi (Wc), maksimal energiya esa shipi (Wv) deb ataladi.
7-rasmda yarim o‘tkazgichning zona diagrammasi keltirilgan. Ta’qiqlangan zona kengligi Wt yarim o‘tkazgichning asosiy parametri bo‘lib hisoblanadi.



7 – rasm. Yarim o’tkazgichlarni zona diagrammasi.

Elektronikada keng qo‘llaniladigan yarim o‘tkazgichlarning ta’qiqlangan zona kengliklari Wt (eV) quyidagiga teng: germaniy uchun – 0,67, kremniy uchun – 1,12 va galliy arsenidi uchun -1,38.

Dielektriklarda ta’qiqlangan zona kengligi Wt 2 eV, metallarda esa ruxsat etilgan zonalar bir – biriga kirib ketgan bo‘ladi, ya’ni mavjud emas.
Yuqoridagi ruxsat etilgan zona o‘tkazuvchanlik zonasi deb ataladi, ya’ni mos energiyaga ega bo‘lgan elektronlar, tashqi elektr maydoni ta’sirida yarim o‘tkazgich hajmida harakatlanishlari mumkin, bunda ular elektr o‘tkazuvchanlik yuzaga keltiradilar. O‘tkazuvchanlik zonasidagi biror energiyaga mos keladigan elektronlar o‘tkazuvchanlik elektronlari yoki erkin zaryad tashuvchilar deb ataladilar. Quyidagi ruxsat etilgan zona valent zona deb ataladi.
Absolyut nol temperaturada (0 K) yarim o‘tkazgichning valent zonasidagi barcha sathlar elektronlar bilan to‘lgan, o‘tkazuvchanlik zonasidagi sathlar esa elektronlardan xoli bo‘ladi.