Gann effekti va ko’chkili ko’payish. Reja

3-rasm. Gann diodi tuzilmasi (a), unda elektr maydon kuchlanganligi (b) va konsentratsiyaning (d) taqsimlanishi.
Gann diodi asosidagi generatoming sodda sxemasi 4-rasmda keltirilgan. Rezonator sig'imli, induktivlikli va qarshilikli ekvivalent kontur bilan almashtirilgan. Generator ning kichik qiymatlarida o‘z-o‘zini uyg'otadi va uchib o'tish rejimi amalga oshadi. Ushbu rejimda yuklamadagi quvvat domen hosil qiladi, diodning qolgan qismi passivdir. Shuning uchun diodning FIK bir necha foizdan oshmaydi.

4-rasm. Gann diodi asosidagi sodda generator sxemasi.
Gann diodi asosidagi generatorning ko'rib chiqilgan rejimi bir necha GGs chamasidagi chastotalar uchun o'rinli bo'lib, tranzistorlar asosidagi anchagina yuqori FIK ga ega bo'lgan generatorlar bilan raqobatlasha olmaydi. 10 GGs dan yuqori chastotalarda Gann diodilari hajmiy zaryad to'planishini chegaralash (XZTCH) rejimida ishlatiladi. Diod RE qarshiligi katta rezonatorga joylashtiriladi. Bunda statsionar domen
hosil bo'lm aydi va u diod anodiga yetguncha so'nib ketadi. Generatsiyalanayotgan tebranishlar chastotasi rezonator chastotasi bilan aniqlanadi. XZTCH rejimida 160 GGs ni tashkil etuvchi ishchi chastotalarga erishiladi. Gann diodi asosidagi santimetrli diapazonda qayta generatsiyalovchi kuchaytirgichlarning kuchaytirish koeffitsienti 6— 10 dB, chiqish quwati 1 Vt gacha va FIK 5 % gacha bo'ladi. Ularning
shovqin koeffitsienti maydonli tranzistorlar asosidagi kuchaytirgichlarning shovqin koeffitsientidan yuqori. Shuning uchun ular oraliq kuchaytirgich kaskadlarda ishlatiladi.


II.3.Ko’chkili ko’payish va uning sodir bo’lish jarayoni.
Elektron yoki kovak yarimo'tkazgich atomi bilan to'qnashib uni ionlashtiradi. Buning uchun u elektr maydon ta’sirida erkin yugurish uzunligida yarimo'tkazgichning taqiqlangan zonasi energiyasidan katta energiya olib ulgurgan bo‘lishi lozim. Zaryad tashuvchi elektr maydon ta'sirida yetarli kinetik energiya to’plagandan so‘ng, atom bilan to'qnashadi va undan valent elektronni urib chiqarib o'tkazuvchanlik zonasiga o‘tkazadi. Zarba natijasida
generatsiyalangan elektron-kovak juftlik ham maydon ta’sirida to'qnashganda ionlashtirish jarayonida ishtirok etadi. Jarayon ko‘chkisimon ortadi va teskari tokning keskin ortishiga olib keladi. p-n o‘tishdan ketayotgan zaryad tashuvchilarni o‘tishga kirayotgan zaryad tashuvchilar soniga nisbati ko'chkili ko'payish koeffitsienti M = deb ataladi. Uni baholash uchun quyidagi
approksimatsiyadan foydalaniladi:

Bu yerda: m — yarimo'tkazgich materialiga va baza soha turiga bog‘liq parametr, n — kremniy va p — germaniy uchun m =5, p — kremniy va n —germaniy uchun m =3. Amalda teshilish rejimida p-n o'tish teskari tokining teskari kuchlanish bilan quyidagi empiric bog'liqligidan foydalaniladi:

Turli yarimo'tkazgich materiallar uchun
Ko'chkili teshilishda M va larning ga bog'liqligi 5 -
rasmda keltirilgan.

5-rasm. Ko‘chkili teshilishda M va larning ga bog‘liqligi.
Zaryadlarning ko‘chkili ko‘payishi, kollektorga berilgan teskari kuchlanish qiymati, bo‘sag‘aviy kuchlanishdan katta bo‘lganda boshlanadi. Teshilishning rivojlanishiga kollektoming xususiy toki bilan emitter toki orasida musbat teskari aloqa mavjudligi yordam beradi. KO‘da kuchlanish (kollektor zanjiridagi qarshilikda kuchlanish tushishi natijasida) kam ayishiga qaram asdan kollektor toki (chiqish xarakteristikalarda manfiy differensial qarshilikli sohalar) ortib boradi.

6-rasm. Tranzistorning chiqish xarakteristikalarida birlamchi va
ikkilamchi teshilish sohalari.
UB ulangan sxemani ko‘rib chiqamiz va boshida emitter kirish uzilgan ( =0) deb faraz qilamiz. Bu holatda KO‘ izolatsiyalangan bo‘lib qoladi va uning teshilishi, sharoitiga muvofiq, alohida olingan teskari siljitilgan p-n o'tishning teshilishiga o‘xshaydi. p-n o‘tishda zaryad tashuvchilar ko‘payish koeffitsientini M bilan
belgilaymiz. Unda ko‘chkili ko‘payish sharoitida KO‘ xususiy toki qiymati quyidagicha bo'ladi:
bu yerda: —berilgan kuchlanishda zaryad tashuvchilaming faqat termik generatsiyasi va ekstraksiyasi bilan belgilangan xususiy toki qiymati. Elektr teshilish ∞ ni bildiradi. Demak, elektr teshilishi ning shunday qiymatida yuzaga keladiki, unda M >∞. Ushbu qiymatni deb belgilaymiz. Ko'payish koeffitsienti M ning o‘tishdagi kuchlanishga bog‘liqligi quyidagi empirik ifoda bilan yetarlicha aniqlikda ifodalanadi:

bu yerda: k — yarim o‘tkazgich kimyoviy tabiatiga va o‘tish turiga (n-p yoki p-n) bog‘liq holda, 2 dan 6 gacha qiymatlami qabul qilishi mumkin.
Emitter toki bilan boshqarilganda ( ), ko‘chkili ko‘payish rejimida kollektor toki =M .
shart, xuddi ilgaridek, M bo‘lishini talab qiladi, bu esa bo‘lganda birlamchi teshilish qiymati dan kam farq qilishini anglatadi. Bu mutlaqo tushunarli, chunki = const bo‘lib, kollektor toki oshganda ushbu tokning o ‘zgarishi avtomatik holda to‘xtatiladi (musbat teskari aloqa so‘ndiriladi). U E ulangan sxema baza toki bilan boshqarilishini ko'rib chiqishga o‘tamiz. Ko‘chkili ko‘payish rejimida emitter tokini uzatish koeffitsienti bo’lgani uchun, o‘sha rejimda baza tokini uzatish koeffitsienti

ifoda bilan aniqlanadi.
N atijada, ko‘chkili ko‘payish rejim ida U E ulangan sxem a kollektor
toki .
Teshilish yani sodi bo’ladi. Ushbu qiymatni ga qo’yib, UE sxema uchun teshilish kuchlanishini topamiz:
.
UE ulangan sxema baza toki boshqarilganda birlamchi teshilish kuchlanishi UB ulangan sxemadagi teshilish kuchlanishiga nisbatan 2÷3 marta kichik bo’ladi. Ushbu kuchlanish 1 = 0 bo'lganda (baza elektrodi uzilganda) minimal qiymatga ega bo'ladi. Shu sababli U E ulangan sxema, kirish zarjirining uzilishiga, ayniqsa, katta quvvatli tranzisto rlar ishlatilganda, mutlaqo yo‘l qo‘yib bo‘lmaydi. Baza elektrodiga ballast qarshiliklar ulanishi maqsadga muvofiq emas, chunki u kollektor va emitter toklari orasidagi musbat teskarialoqa koeffitsientini oshiradi va tranzistorning barqaror ishlash sohasi qisqaradi. Demak, barqaror ishlash sohasi kengligiga yuqori talablar qo‘yilgan funksional (impuls va kalit) qurilm alarni ishlab chiqishda baza toki bilan boshqariluvchi UE ulangan sxem alardan foydalanmaslik kerak. Kirish kuchlanishi bilan boshqarilganda yoki emitter zanjirida teskari manfiy aloqani shakllantirish yoki tarkibiy tranzistorlar qo‘llash kerak. Oxirgi holda tarkibiy tranzistorning chiqish tranzistori em itter toki bilan boshqariluvchi rejimga qo'yiladi. Bunda em itter toki qiym ati ikkinchi (ishga tushiruvchi) tranzistor orqali beriladi va unda kollektor toki kollektor-baza kuchlanishiga juda sust bog‘liq bo‘ladigan yoki bog‘liq bo‘lmaydigan rejimga qo‘yiladi. Masalan, to‘yinish rejim ining boshlang‘ich sohasi (injeksiya — voltaik rejimda) ishlatiladi. Yuqorida keltirilgan ko‘rsatm alard an foydalanishning amaliy natijalari quyida keltirilgan.