Yarim o’tkazgichli diyod tuzilishi ishlashi chastotaviy xususiyati

Yarim o’tkazgichli diyod tuzilishi ishlashi chastotaviy xususiyati

REJA:

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

   
   

2. Yuqori chastotali yarim o‘tkazuvchi diodlar va fotodiodlar

   
   

3. Tranzistorlar haqida umumiy ma’lumot

   
   

4. Xulosa
   

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

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-no‘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.

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.
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 pn 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 125C 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 (Utug = 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. 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. Yarim o‘tkazgichli diodlarning ishlash harorat oralig‘iHar bir tipik guruhni ta’riflaydigan o‘ziga xos parametrlaridan tashqari ularning maxsus belgilanishiga bog‘liq bo‘lmagan barcha YO’Dlar uchun umumiy parametrlari mavjud. Ularga quyidagilar kiradi: ishlash harorat oralig‘i, ruxsat beriladigan teskari kuchlanish, ruxsat beriladigan to‘g‘rilangan tok, ruxsat beriladigan sochish quvvati.Harorat oshgan sari o‘tkazuvchini o‘zining elektr-o‘tkazuvchanligi oshib boradi, to‘yinish toki va n-p o‘tishning buzilish ehtimoli oshadi.Yarim o‘tkazgichning taqiqlangan zonasi qanchalik keng bo‘lsa, o‘tishni yo‘l
qo‘yiladigan maksimal harorati shunchalik katta bo‘ladi. Masalan, germaniy diodlari

uchun atrof muhitni ruxsat etilgan harorati (-60...+70)C chegaradada, kremniy

diodlari uchun esa (-60...+125)С chegarasidadir. Harorat pasaygan sari to‘g‘ri va teskari qarshiligi oshib boradi, shuningdek kristallning mo‘rtligi oshish tufayli mexanik shikastlanish ehtimoli paydo bo‘ladi.
Ruxsat etiladigan teskari kuchlanish Utes.p. odatda ruxsat etiladigan teskari kuchlanishdir.Buning tushuntirilishi shundaki n-p o‘tish maydonining kuchlanganligi,
demak, buzulish kuchlanishi ham o‘tish eniga bog‘liq, u o‘z navbatida aralashmalarning konsentratsiyasiga bog‘liq, ya’ni yarim o‘tkazgichni solishtirma qarshiligiga. n-p o‘tish qanchalik keng bo‘lsa, yarim o‘tkazgichni solishtirma qarshiligi shunchalik katta bo‘ladi va dastlabki materialni solishtirma qarshiligi qanchalik katta bo‘lsa U
ham katta bo‘ladi.Agar katta to‘g‘rilangan kuchlanishni olish kerak bo‘lsa, bunda ruxsat etilganga
qaraganda kattaroq teskari kuchlanish diodga berilgan bo‘ladi, buning uchun diodlarni ketma-ket ulanishi qo‘llaniladi. Diodlarni teskari qarshilik miqdorlari bir xilbo‘lmaganligi uchun, bunda ketma-ket ulanganda teskari kuchlanishlari diodlar orasida notekis taqsimlanadi va kattaroq teskari qarshilikka bo‘lgan diod buzilishi mumkin. Bunday bo‘lmasligi uchun har bir ketma-ket ulangan diodni shunday miqdordagi qarshilik bilan shuntlantiriladiki, diodlardagi taqismlangan kuchlanish shu qarshiliklar bilan aniqlangan bo‘lishi kerak.
Tok o‘tganda o‘tish harorati oshishi sababli, bunda ruxsat etilgan tok miqdori
ruxsat etilgan o‘tish harorati bilan cheklanadi. To‘g‘ril angan tokni ruxsat etilgan miqdoridan kattarog‘ini olish uchun, birnechta diodlarni paralel ulash mumkin.
Diodlar har xil to‘g‘ri qarshilikka ega bo‘lganlari uchun bunda toklar bir tekisda
taqsimlanadilar va shunda bo‘lishi mumkin -ki, eng kam qarshilikka ega bo‘lgan diod orqali yuradigan tok, ruxsat etilgan miqdoridan oshib ketishi mumkin. Shunday bo‘lmasligi uchun diodlarni har biri bilan ketma-ket qarshilik ulanadi.
Eng yuqori ruxsat etiladigan sochish quvvati Rr.e diodning konstruksiyasiga ham,
atrof muhitni haroratiga ham bog‘liq, ya’ni sovutish sharoitiga bog‘liq.
Shemalardagi ishchi rejimlarini tanlanganda IU  Rr.e bo‘lishi kerak.
Bu yerda I – diod orqali o‘tadigan tok, U –diodgа ulangan kuchlanish.
To‘g‘rilovchi diodlar (kuchli diodlar, ventillar) to‘g‘rilolvchi YO’Dlar past chastotali (50 kGts gacha) o‘zgaruvchan tokni bir yo‘nalishdagi tokka (o‘zgaruvchi tokni to‘g‘rilash) o‘zgartirish uchun qo‘llaniladi. Odatda kichik va o‘rta quvvatli to‘g‘rilovchi YO’Dni ishchi chastotalari 20 kGts dan, katta quvvatli diodlarni esa – 50 Gts dan oshmaydi. n-p o‘tishni to‘g‘rilash maqsadlari uchun ishlatish imkoniyatlari tokni bir
tomonlama o‘tkazish uning xususiyatlari bilan shartlangan (to‘yinish toki juda kam). To‘g‘irlovchi diodlarning tavsif va parametrlarga quyidagi talablar qo‘yiladi:
a) juda kichik bo‘lgan teskari tok;
b) katta bo‘lgan teskari kuchlanish;
v) katta bo‘lgan to‘g‘ri tok;
g) to‘g‘ri tok oqqanda kuchlanishni ham kamayishi.
Bu talablarni ta’minlash uchun to‘g‘irlovchi diodlar yarim o‘tkazuvchi
materiallarning taqiqlangan zonani katta kengliklaridan tayyorlanadi, bu esa teskari
tokni kamaytiradi va katta solishtirma qarshiliklardan, bu esa ruxsat etilgan teksari
kuchlanishni oshiradi. To‘g‘ri yo‘nalishda katta toklarni va kuchlanishni kam
tushushini olish uchun n-p o‘tish maydonini oshirish va baza qalinligini oshirish
kerak.
To‘g‘rilovchi diodlar katta solishtirma qarshilikka ega bo‘lgan germaniy (Ge) va
kremniy (Si) dan tayyorlanadi, bunda Si – eng istiqbolli materialdir. Si taqiqlangan
sohasi katta bo‘lgani uchun, kremniy diodlari ancha marotaba kam teskari toklarga
ega, ammo to‘g‘ri kuchlanishni kamayishi kattaroq, ya’ni teng quvvatda yuklanishga
beradigan kremniy diodlarni energiya yo‘qotishi ko‘proq bo‘ladi. Kremniy diodlar
katta teskari kuchlanishlarga va to‘g‘ri yo‘nalishda katta tok zichligiga ega.

2. Yuqori chastotali yarim o‘tkazuvchi diodlar

To‘g‘rilovchi diodlarga o‘xshab, yuqori chastotali YO’D larda ham n-p o‘tishning
nosimmetrik o‘tkazuvchanligi ishlatiladi. Ular to‘g‘rilovchi diodlarga qaraganda
ancha yuqori chastotalarda ishlaydi (yuzlab MGs gacha), universal va impulslilarga
bo‘linadi. Universal yuqori chastotali diodlar tokning bir yo‘nalishdagi yuqori
chastotali tebranishlarni olish uchun modulyatsiyalashgan yuqori chastotali
tebranishlarni amplitudasi bo‘yicha – chastotali modulyatsiya tebranishlarni
(detektorlash) chastotasini o‘zgartirish uchun qo‘llaniladi. Impulsli diodlar impulsli
shemalarda almashib ulagich elementi sifatida ishlatiladi.
YO’D yuqori chastotada ishlaganda diodning inersiyaligiga sababchi bo‘lib, o‘tish
sig‘imi katta ro’l o‘ynaydi. Agar diod to‘g‘rilovchi sxemaga ulansa, bunda sig‘imni
ta’siri to‘g‘rilash jarayonini yomonlashuviga olib keladi.
Bundan tashqari, n-p o‘tishga keltirilgan tashqi kuchlanishni bir qismi diodning
baza qarshiligida qolishi tufayli, to‘g‘rilash samaradorligi pasayadi. Shundan kelib
chiqadiki, yuqori chastotada ishlaydigan YO’Dni n-p o‘tishlari kichik sig‘imli va
bazaning kichik qarshiligiga ega bo‘lishi kerak.
Sig‘imni kamaytirish uchun o‘tish maydonini kamaytirishadi, bazanig qarshiligini kamaytirish uchun bazaning qalinligini kamaytirishadi. Yuqori chastotali diodni inersion hususiyatlarini kamaytirish talabi va shu sababli o‘tish maydonini kamaytirish, bir xil asosiy bo‘lmagan zaryad tashuvchilarning xayot vaqti va baza qalinligi o‘ta muhim bo‘lishi mumkin, shundanki, agar diod impuls shemada qayta
ulagich sifatida ishlasa. Qayta ulagich ikki xolatga ega: ochiq va yopiq. Ideal holatda qayta ulagich ochiq bo‘lganida qarshiligi nolga teng, qarshiligi cheksiz katta bo‘lishi – yopiq bo‘lganida va bir onda bir holatdan ikkinchi holatga o‘tishi lozim. Amalda yuqori chastotali diodni yopiq holatidan ochiq holatiga va teskarisi qayta ulashlarda
turg‘un (statsionar) holat bir muncha vaqtdan keyin o‘rnatiladi, uni qayta ula sh vaqti deb ataladi va diodning inersion xususiyatlarini ta’riflaydi. Tez qayta ulaganda
inersion xususiyatlari bo‘lishi qayta ulanadigan impulslar shaklini buzulishiga olib keladi. Impulsli diodlarni tayyorlashda dastlabki yarim o‘tkazgichga rekombinatsiyani
(Au, Cu, Ni) unumli markazi bo‘lgan elementlar kiritiladi, bu esa og‘irligi bir xil bo‘lmagan zaryad tashuvchilarni hayot vaqtini kamaytiradi. P-xududini (bazasini) qalinligi Np teshiklarni chopish diffuzion uzunligi miqdoriga qaraganda kam miqdorigacha kamayadi. Bu bir vaqtda og‘irligi bir xil bo‘lmagan tashuvchilar hayot vaqtini va baza qarshiligini kamaytiradi. Yuqori chastotali diodlar konstruksiyasi bo‘yicha nuqtaviy konstruksiya ko‘rinishida yoki juda kichik maydonli o‘tish yupqa konstruksiyada bajariladi.
Fotodiodlar.
Ayrim moddalarga yorug’lik tushganda, energiya modda atomlari tomonidan
yutilib, elektron – kovak juftini hosil kiladi. Bu moddadan yasalgan material uchlariga kuchlanish berilsa, elektronlar bir tomonga, kovaklar ikkinchi tomonga xarakat kiladi. Yoruglik intencivligi ortishi bilan tok kuchi ham ortib boradi.
Fotoelektrik kurilmalar yoruglik ta’sirida kuchlanish hosil kiladi. Odatda ular po’tishga ega bo’lib, hosil bo’lgan kuchlanishning musbat qutbi n-soxada bo‘ladi. Bu kuchlanish tashqi zanjirga ulansa tok hosil qilishmumkin. Tok yo‘nalishi o’tish yo‘nalishiga qarama-qarshi bo‘ladi.Fotodiodlar–yorug’lik ta’sirida elektr tokini o’tkazuvchi qurilma sifatida ishlatilishi mumkin.
Yoruglik diodlar–bu bir yoki bir necha p-n o’tishga ega bo’lgan diod bo’lib,
undan tok o’tganda o‘zidan yorug’lik chiqaradi.(17-rasm). Bu diodda tok tashuvchi zarrachalar elektronlar va kovaklardan iborat bo’lsada, elektronlarning miqdori kovaklarga nisbatan ko‘proq bo‘ladi. Elektronlar n soxadan p- soxaga o’tish davomida, bir energetik satxdan ikkinchisiga o’tadi. Elektronlar p- soxada kovaklar bilan rekombinatsiyalanib o’zlarining ortiqcha energiyalarini yo’qotadi. Bu energiya nur sifatida chiqadi. Tok ortishi bilan yorug’lik intensevligi ham ortadi. Chiqayotgan nur kengroq fazoga taqsimlanishi uchun diodning nur chiqayotgan soxasiga ixcham linza ham o’rnatiladi. Diod materialiga qarab undan ixcham nurning rangi ham bo’ladi.