Жартылай өткізгіш диодтары

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 17 бет
Таңдаулыға:

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
СӘТБАЕВ УНИВЕРСИТЕТІ

Автоматика және ақпараттық технология институты
Электроника, телекоммуникация және ғарыштық технология кафедрасы

РЕФЕРАТ

Тақырыбы: Жартылай өткізгіш диодтары

№
Жұмысты орындау сапасы
Баға диапазоны
Орындалған
%
1
Орындалған жоқ
0%

2
Орындалды
0-50%

3
Материялдық өзіндік жүйелендіру
0-10%

4
Талап етілген көлемде және көрсетілген мерзімде орындау
0-5%

5
Қосымша ғылыми әдебиеттерді пайдалану
0-5%

6
Орындаған тапсырманың ерекшелігі
0-10%

7
СӨЖ-ді қорғау
0-20%

Қорытынды:
0-100%

Оқытушы: Абдықадыров Асқар
Студент: Шәріпбек Диас
Мамандығы: Телекоммуникация
Тобы: Дүйсенбі 11:05

Алматы 2022 ж
МАЗМҰНЫ
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .1
Жартылай өткізгіштер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 4
Жартылай өткізгіш диодтары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .5
Жартылай өткізгіштік материалдардағы өткізу қабілеті ... ... ... ... ..7
Электронды - кемтіктік p - n ауысу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 11
Тура және кері ығысулар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...13
Жартылай өткізгіштік диодтар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...15
Сипаттама белгілері мен максималды мәндер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..16
Кернеуді және токты түзету. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...17
Қорытынды ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 18
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ...19

Кіріспе
Бұл реферат жартылай өткізгіштерге қатысты негізгі мәліметтерді қамтыған. Реферат мазмұны 8-тараудан тұрады. Әр тарауда жартылай өткізгіштердің қасиеттері мен сипаттамалары, жасалу жолдары мен жұмыс принціптері сияқты негізгі сұрақтардың жауаптары мен теорияны қысқыша мазмұндама түрінде қарастырады. Жартылай өткізгіш диод деген не? Диод деп бір р-n - ауысудан тұратын жартылай өткізгішті приборларды айтады. Диодтың құрылысын арнайы дайындалған кесте көмегімен түсіндіріп, оның жұмысын тәжірибе жасап көрсеткен тиімді. Әрі қарай диодтың вольт-амперлік сипаттамасы қарастырылады. Токты өткізу бағытында кернеуге байланысты ток жылдам өседі де, жапқыш бағытта ток аз және кернеуге айтарлықтай тәуелді емес. Графиктен р-n - ауысудағы токтың Ом заңына бағынбайтығын байқауға болады. Жартылай өткізгішті диодтардың айнымалы токты түзету үшін қолданылатындығы айтылады. Сонымен қатар әр түрлі мақсаттарда диодтардың радио - техникада, автоматикада, телемеханикада, кеңінен қолдалынып келе жатқандығын айту керек.

1.Жартылай өткізгіштер
Жартылай өткізгіштер деп өзінің меншікті электрлік кедергісінің шамасы бойынша металлдар мен изоляторлардың ортасында орын алатын заттардың тобын айтады. Жартылай өткізгіштерге германий, кремний, селен элементтері жатады. Қазіргі заттың құрылысы туралы теория бойынша әрбір атом электрондар бұлтына оранған ядродан тұрады. Энергиялары белгілі қабаттарда, ядродан біршама қашықтықта электрондар айналып жүреді. Бұл көзге көрінбейтін атомды қатпар - қатпар қабаттардан тұратын пияздай құрылысы бар деп ойша көзге елестетуге болады. Әрбір энергиясының шамасы белгілі қабат энергетикалық деңгей немесе энергия деп аталады. Атомның барлық энергетикалық деңгейде екі электроннан артық басқа электрон орналасуы мүмкін емес. Электрон рұқсат етілген бір деңгейден алыстау орналасқан энергиясы үлкен басқа деңгейге ауысқан кезде энергияның жұтылу процесі жүреді де, ал егерде электрон энергиясы жоғары деңгейден энергиясы төмен деңгейге көшсе энергия сыртқа бөлініп шығады. Энергия тура анықталған кішкентай бөліктермен (порциялармен) - кванттармен жұтылып және бөлініп отырады. Энергетикалық деңгейлердің энергия шамасымен өлшенетін арақашықтықтары энергия шамасы өскен сайын кішірейеді. Энергетикалық спектрдің төбесі болып, электрон атомдық байланыстан босанып, атомды тастап кететіндей энергия мәнін қабылдаған кез, яғни позиция процесі жүретін энергия деңгейі есептелінеді. Егерде әртүрлі элементтердің атомдарының құрылысын қарастыратын болсақ, электрондармен тегіс толықтырылған қабаттар(ішкі қабаттар) мен жете толтырылмаған қабаттарды(сыртқы қабаттар) айыруға болады. Соңғы айтылған қабаттар ядромен әлсіз байланысқан, сондықтан да олар басқа атомдармен жеңіл қарым - қатынасқа түсе алады. Осы себептен сыртқы толықпаған қабатта орналасқан электрондар валенттік электрондар деп аталады. Заттардың молекулулардан, ал молекулалардың атомдардан құалатыны белгілі. Осындай молекулалар құрылған кезде оның жеке атомдарының арасында бірнеше байланыс түрі болады. Жартылай өткізгіштер үшін көп таралған байланыстың түрі көрші атомдардың валенттік электрондарының қосарлануынан туған коваленттік байланыс.

2.Жартылай өткізгіш диодтары

Жартылайөткiзгiштi диодтар (ЖӨ) - бiр түзеткiш электрлiк ауысуы және екi шықпасы бар жартылайөткiзгiштi аспап. Түзеткiш элетрлiк ауысу ретiнде жартылайөткiзгiш кристалының р- және n- аймақтарын бөлiп тұратын электронды-кемтiктiк (p-n) ауысуы қолданылады. Кристалдың р- және n- аймақтарына металдық шықпалар дәнекерленедi де, жүйе толығымен металлокерамикалық, шыны (шыны) немесе пластмассалық корпусқа бекiтiлiп жабылады. Қоспалар жоғары концентрацияланған кристалдың жартылайөткiзгiш аймағы (яғни, негiзгi заряд тасымалдағыштар концентрацияланған) эмиттер (Э), ал төмен концентрацияланған аймақ - база (Б) деп аталады. Егер Э негiзгi заряд тасымалдағыштары Рр кемтiгi болып табылатын р- аймағы, ал база n- аймақ (негiзгi заряд тасымалдағыштары - nn) болса6 онда ppnn шарты орындалады. Жартылай өткізгіштер электр тогын өткізу қасиеті бойынша өткізгіштер мен диэлектриктердің аралығында жатады. Жартылай өткізгіштерде еркін электрондардың саны аз болуына байланысты олардың меншікті өткізгіштігі де онша үлкен болмайды, мәселен, қалыпты жағдайда германийдің 1см3 көлемінде атомның саны 1022 болғанымен еркін электрондар саны Ne=3*1013 1cm3 Жартылай өткізгіштерге: кремний, германий, селен, сондай-ақ химиялық элементтердің периодтықкестесінің 3-ші және 4-ші қатарының кейбір элементтерінің қоспалары: арсенид-галид, мырыш-кремний, т.б. және кейбір органикалық қоспалар жатады. Жартылай өткізгіштерді қыздырған кезде немесе электромагнитті өріс әсер еткенде атомдардың байланысы үзіліп, валенттік электрондар еркін электрондар болып өзгереді.
Атомның электрондары белгілі энергия мәндеріне ие болады немесе белгілі (рұқсат етілген) энергетикалық деңгейлерде орналасады (1.1 сурет). Оқшауланған атомда энергетикалық деңгейлердің шекті саны бар, әрбір деңгей екі электрондардан артық болмайды.

1.1 сурет - Оқшауланған атомның энергетикалық диаграммасы

Төменгі деңгейлердегі электрондар атоммен қатты байланысқан. Электрон орналасқан деңгейдің энергиясы үлкейген сайын байланыс әлсірейді. Электрондардың энергияларын үлкейтетін сыртқы әсерлер жоқ кезде, атом қоздырылмаған жайда болады. Бұл жағдайда барлық төменгі энергетикалық деңгейлер электрондармен толтырылған, ал жоғары деңгейлер бос. Сыртқы әсерлер бар кезде (фотондар, электр немесе магнит өріс) атомның электрондары қосымша энергияға ие болады да жоғары энергетикалық деңгейге өтеді (атом қоздырылады) немесе атомнан босанып, еркін электрон болады (атомның иондануы). Сыртқы әсерге жоғары энергетикалық деңгейдегі электрондар ұшырайды.
Жақын орналасқан біртекті атомдардың тобының энергетикалық диаграммасы, оқшауланған атомға қарай, өзгереді (1.2 сурет).

1.2 сурет - Жақын орналасқан атом тобының диаграммасы.
Атомдардың бір-бірімен өзара әрекет себебімен көршілес атомдардың электрондарының рұқсат етілген энергия деңгейлері ығысып жақын орналасқан ығысқан энергия деңгейлерін құрады. Сонымен, рұқсат етілген энергия деңгейлерінің аймағы құрылады, ортасында рұқсат етілмеген аймақтар құрылады.
Диод - екі электроды бар бір жаққа ток өткізумен ие болатын жартылай өткізгіш элемент. Айнымалы токты түзетілген токқа түрлендіруге қолданады.

а) б) в)
1.7 сурет - Жартылай өткізгіш диод: а) диодтың жартылай өткізгіш құрылымы; б) диодтың шартты сызықты белгісі; в) диодтың өте жақсы вольт-амперлі сипаттамасы
Диодтың екі қабаты бар: біреуінің кемтікті өткізгіштігі бар (p), екіншінің электронды өткізгіштігі бар (n).
Диодтың әрекет принципі p және n қабаттардың шекарасында (p - n өткелде) өтетін үрдістермен негізделген.
Сыртқы кернеу жоқ кездегі p - n өткелдегі электр үрдістер
Негізгі заряд тасушылармен бірге негізгі емес тасушылар әрбір қабатта бар. Олар негізгі материалдың электрондары валенттік аймақтан еркін деңгейлердің аймағына өтумен құрылады.

1.8 сурет - Өткізгіштің p - n құрылымында p - n өткелдің құрылуы:
а) өткізгіштің p - n құрылымы;
б) заряд тасушылардың шоғырлануының тарауы;
в) p - n өткельде токтың құраушылары;
г) зарядтың таралуы;
д) өрістің кернеулігінің диаграммасы;
е) p - n өткелдегі потенциалдық тосқауыл.
Бейорганикалық жартылай өткізгіштер электроникада кеңінен қолданылады (1-сурет).

Қазіргі уақытта материалдардың бірде-бір түрі жартылай өткізгіштер сияқты технологияның дамуына əсер етіп жатқан жоқ. Алайда кремний, германий, AIIIBV, AIVBVI қосылыстары, КCT (кадмий-сынапты-теллурий), ҚТТ (қорғасын-тин-токсурий) жəне басқалары сияқты бірнеше ондаған жартылай өткізгіш материалдар ғана жаппай қолданылады. Жартылай өткізгіштердің температурамен, жарық, электр өрісі жəне механикалық күштер арқылы электр өткізгіштігінің басқарылуы сəйкесінше, термисторлардың (термисторлардың), фоторезисторлардың, сызықтық емес резисторлардың (варисторлардың), қарсыласудың жəне т.б. əрекет ету қағидаларының негізіне салынған. Практикада пайдаланылатын жартылай өткізгіш материалдарды қарапайым жартылай өткізгіштерге (элементтерге); жартылай өткізгіш химиялық қосылыстар жəне жартылай өткізгіш кешендер (мысалы, керамикалық жартылай өткізгіштер); шыны тəріздес жəне сұйық жартылай өткізгіштерге бөлуге болады. Жартылай өткізгіштердің олардың құрамына жəне қасиеттеріне сəйкес жіктелуі 2-суретте көрсетілген.

Жартылай өткізгіштердің өз жəне қоспалы өткізгіштігі бар. Құрамында қоспалары бар жартылай өткізгіштер өзіндік өткізгіштігі деп аталады (3- сурет).

3-сурет. Жартылай өткізгіштердің өзіндік өткізгіштігі
Өткізгіштерде электр өткізгіштіктің екі түрінің - электрондық (n) жəне кемтікті (p) болуы pn-түйісімен жартылай өткізгішті өнімдерді алуға мүмкіндік береді. Жартылай өткізгіштегі pn-түйіні болған кезде, ауыспалы тоққа түзеткіштің əсері шартталатын тыйым салынатын қабат пайда болады. Жартылай өткізгіштердің қоспалы өткізгіштігі - жартылай өткізгіште донордың немесе акцепторлардың қоспаларының болуымен шартталатын электрөткізгіштігі, олардың қалдықтары қоспалардың атомдарының əрекеттеріне əсер етеді. Өткізу жолағына электрондарды беретін қоспалар өткізгіштің төменгі жағында тыйым салынған аймақта деңгейлерді алады. Олар донор деп аталады. Валенттілігі диапазонындағы электрондарды түсіретін қоспалар валенттің жоғарғы жағындағы тыйым салынған жолақ деңгейлерінде орналасады жəне акцептор деп аталады. 4-топтың жартылай 97 өткізгіштері үшін (Si, Ge) донорлық қоспалар 5-топтың кейбір элементтері (P, As), акцепторлар 3-топтың кейбір элементтері (B, Al, Ga).
Жартылай өткізгіш материалдардан жасалған құрылғыларда бірқатар артықшылықтар бар:
1) ұзақ қызмет мерзімі;
2) кішігірім өлшемдер мен салмақ;
3) конструкцияның қарапайымдылығы мен сенімділігі, жоғары механикалық күші (шайқаудан жəне соққыдан қорықпайды);
4) электронды шамдарды ауыстыратын жартылай өткізгіш аспаптардың қыздыру тізбектері жоқ, шамалы энергияны тұтынады жəне төмен инерцияны қамтиды;
5) электронды түтікшелерді ауыстыру үшін жіп өткізгіштік құрылғылары, жартылай өткізгіш құрылғылар жоқ
6) экономикалық тұрғыдан тиімді.
Ескерту. Кейбір модификацияларда қалайы (сұр), сурьма жəне көміртекті жартылай өткізгіштердің қасиеттері бар.
Электронды-кемтікті ауысу деп өткізгіштігі әр типтес екі шала өткізгіштің тиісу шекарасындағы аймақты айтады. n және р типті шала өткізгіштер бір кристалдың өзінде қоспалардың көмегімен жасалады. Бұл шала өткізгіштердің тиіскен шекарасы арқылы кристалдың п аймағынанр аймағына электрондар, ал кері бағытта кемтіктер етеді (диффундирлейді). Кемтікті шала өткізгіште, электр зарядтарын негізгі тасушылар -- кемтіктерден басқа қосалқы (негізгі емес) тасушылар -- n және р аймақтарының бөліну шекарасьшда -- электрондар пайда болады; электронды шала еткізгіште негізгі тасушылар -- электрондардан басқа, шекаралас қабатта қосалқы тасушылар -- кемтіктер пайда болады (22-сурет).
n және р шала өткізгіштердің бөліну шекарасында рекомбинация: кемтіктерді электрондардың толтыруы жүріп жатады. Осының салдарынан шала өткізгіштердің шекаралас кабатында негізгі тасушылардың концентрациясы азаяды, ал қабаттардың кедергісі артады. Кедергінің арту аймағы жаппалы қабат деп аталады. Оның қалыңдығы ете аз: 10~5 -- 10^6 м шамасында.
Шекаралас қабаттар арасында қосалқы заряд та-сушылар потенциалдардың контактлік айырымын және соған сәйкес электр өрісін түғызалы (22-суретте осы өрісті Ео кескінделген). Ео өрісі заряд тасушылардың электронды-кемтікті ауысуы арқылы орың ауыстыруына бөгет жасайтын кернеүлік векторы.

Егер электронды шала еткізгіштің потенциалын ноль деп алсақ, онда жаппалы қабаттағы потенциалдардың бөліну графигі 22-суретте көрсетілген қисықпен кескінделеді. Одан көргеніміздей, потенциалдардың контактілік айырымы потенциалдық барьер туғызады.
Ео өрісінің әсерінен қосалқы заряд тасушылар бір шекаралас қабаттан екіншіге жөнкіп көшеді. Сондықтан электронды-кемтікті ауысу динамикалық тепе-теңдік күйде болады, яғни әрбір уақыт бірлігі ішінде n және р шала еткізгіштердің беліну шекарасы арқылы қарама-қарсы бағытқа белгілі бір мөлшерде негізгі заряд тасушылар диффузияланады және сондай мөлшерде қарсы бағытқа қосалқы заряд тасушылар жөңкиді.
Сыртқы ток көзін қосқанда, 23д-суретте көрсетілгендей, сыртқы электр өрісі бағыт жағынан ішкімен бағыттас болады да, потенциалдық барьердің шамасы артады. Сыртқы өрістің әсерінен шала өткізгіштердің шекаралас аймағынан негізгі заряд тасушылар қашықтайды да, жаппалы қабат қалыңдайды, сөйтіп, оның кедергісі артады. Тізбектен тек аздаған кері ток жүреді (Ео өрісінің әсерінен қосалқы заряд тасушылар қозғалады).
Егер ток көзінің полярлылығын өзгертетін болсақ (23,6-сурет), онда сыртқы epic Eo өрісіне қарсы бағытталады да, потенциалдық барьер төмендейді, ал жаппалы қабат жұқарады, яғни оның ені кемиді, сөйтіп, тізбектен айтарлықтай ток жүреді (былайша айтқанда, бұл р -- n ауысудың тура немесе өткізуші бағыты болады).
Сөйтіп, электронды-кемтікті ауысу іс жүзінде бір бағытты өткізгіштік қасиетке ие. Оның бұл қасиеті шала өткізгіштікте қолданылады. р типтес шала өткізгіш анод, ал n типтесі катод болады.

Енді электронды-кемтікті ауысудың вольтамперлік характерястикасын қа-растырайық (24-сурет). Токтың тура бағытында вольттің оннан біріндей кернеу тізбекте айтарлықтай ток туғызады. Ең алғаш тура токтың характеристикасы түзу сызықты болмай, иілмелі болады, өйткені ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.