Жартылай өткізгіштер туралы жалпы сипаттама


I КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 3
II Негізгі бөлім ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...4
1 ЖАРТЫЛАЙ ӨТКІЗГІШТЕР ТУРАЛЫ ЖАЛПЫ СИПАТТАМА ... ... ...4
1.1 Жартылай өткізгіштер жөнінде түсінік ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..4
1.2 p.n ауысуының қасиеттері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .6
1.3 Жартылай өткізгіштердің металдардан және диэлектриктерден айырмашылығы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 15
2 ЖАРТЫЛАЙ ӨТКІЗГІШТІК ҚҰРАЛДАР ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 15
2.1 Жартылай өткізгіштік диод ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...19
2.2 Транзисторлар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .27
III ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..30
IV ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 31
Екі өткізгішті бір-біріне түйістірген кезде жылулық қозғалыстың әсерінен электрондар бір өткізгіштен басқа өткізгішке өтеді. Егер түйісетін өткізгіштер әртүрлі материалды болып келсе немесе олардың әртүрлі нүктелеріндегі температуралары бірдей болмаса, онда электрондар диффузиясының екі жақты ағындары бірдей болмайды, осының нәтижесінде бір өткізгіш оң, ал екіншісі – теріс зарядталып қалады. Сондықтан өткізгіштің ішінде және өткізгіштер арасындағы сыртқы кеңістікте электр өрісі пайда болады. Тепе-теңдік күйінде өткізгіштің ішінде диффузия ағындарының айырмашылығын дәл компенсациялайтын өріс тұрақталанады. Осы электр өрістерінің болуына өткізгіш-өткізгіш, өткізгіш-жартылай өткізгіш, жартылай өткізгіш – жартылай өткізгіш түйісулерінде пайда болатын бірқатар құбылыстар негізделінген.
Жасанды жолмен жартылай өткізгіштегі еркін электрондардың санын не кемтіктердің санын көбейтуге болады. Ол үшін кремний кристалына бес валентті мышьяк атомдарын, болмаса үш валентті индий атомдарын ендіреді. Бірінші жағдайда кемтіктеріне қарағанда электрондары өте көп жартылай өткізгіш қоспа алынады, оны n –типті (negativus – теріс сөзінің бас әріпі) жартылай өткізгіш деп атайды. Ал, екінші жағдайда – кемтік саны көп болады, мұндай қоспаны р –типті (positivus – оң сөзінің бас әріпі) жартылай өткізгіш деп атайды. Ондай жағдайда n –типті жартылай өткізгіштердегі негізгі заряд тасымалдаушы – электрондар, ал р –типті жартылай өткізгіштерде – кемтіктер болып қалады.
1. Рывкин С.М. Фотоэлектрические явления в полупроводниках. – М.: Физматгиз,1963.
2. Роуз А. Основы теории фотопроводимости. – М.: Мир, 1966.
3. Элементарный учебник физики. Т. 2. Электричество и магнетизм/Под ред. Г.С.Ландсберга.–М.:Наука 1967.
4. Сахаров Д.И., Блудов М.И. Физика для техникумов. – М.: Наука, 1967.
5. Маделунг О. Физика полупроводниковых соединений элементов ІІІ и V групп. – М.: Мир, 1967.
6. Жданов Л.С., Маранджян В.А. Курс физики для средних специальных
учебных заведений. Ч. 2. Электричество. Оптика. Атомная физика. –М.: Наука, 1968.
7. Блудов М.И. Физика жайлы әңгімелер. 2 бөлім. – Алматы: Мектеп, 1969.
8. Цидильковский И.М. Электроны и дырки в полупроводниках. – М.:
Наука, 1972.
9. Тамм И.Е. Основы теории электричества. – М.: Наука, 1976.

Пән: Автоматтандыру, Техника
Жұмыс түрі:  Курстық жұмыс
Көлемі: 30 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 2500 теңге
Таңдаулыға:   




МАЗМҰНЫ

I КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..3
II Негізгі бөлім ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..4
1 ЖАРТЫЛАЙ ӨТКІЗГІШТЕР ТУРАЛЫ ЖАЛПЫ СИПАТТАМА ... ... ...4
1.1 Жартылай өткізгіштер жөнінде түсінік ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..4
1.2 p-n ауысуының қасиеттері ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .6
1.3 Жартылай өткізгіштердің металдардан және диэлектриктерден айырмашылығы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..1 5
2 ЖАРТЫЛАЙ ӨТКІЗГІШТІК ҚҰРАЛДАР ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .15
2.1 Жартылай өткізгіштік диод ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 19
2.2 Транзисторлар ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 27
III ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..30
IV ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ...31

КІРІСПЕ

Екі өткізгішті бір-біріне түйістірген кезде жылулық қозғалыстың әсерінен электрондар бір өткізгіштен басқа өткізгішке өтеді. Егер түйісетін өткізгіштер әртүрлі материалды болып келсе немесе олардың әртүрлі нүктелеріндегі температуралары бірдей болмаса, онда электрондар диффузиясының екі жақты ағындары бірдей болмайды, осының нәтижесінде бір өткізгіш оң, ал екіншісі - теріс зарядталып қалады. Сондықтан өткізгіштің ішінде және өткізгіштер арасындағы сыртқы кеңістікте электр өрісі пайда болады. Тепе-теңдік күйінде өткізгіштің ішінде диффузия ағындарының айырмашылығын дәл компенсациялайтын өріс тұрақталанады. Осы электр өрістерінің болуына өткізгіш-өткізгіш, өткізгіш-жартылай өткізгіш, жартылай өткізгіш - жартылай өткізгіш түйісулерінде пайда болатын бірқатар құбылыстар негізделінген.
Жасанды жолмен жартылай өткізгіштегі еркін электрондардың санын не кемтіктердің санын көбейтуге болады. Ол үшін кремний кристалына бес валентті мышьяк атомдарын, болмаса үш валентті индий атомдарын ендіреді. Бірінші жағдайда кемтіктеріне қарағанда электрондары өте көп жартылай өткізгіш қоспа алынады, оны n - типті (negativus - теріс сөзінің бас әріпі) жартылай өткізгіш деп атайды. Ал, екінші жағдайда - кемтік саны көп болады, мұндай қоспаны р - типті (positivus - оң сөзінің бас әріпі) жартылай өткізгіш деп атайды. Ондай жағдайда n - типті жартылай өткізгіштердегі негізгі заряд тасымалдаушы - электрондар, ал р - типті жартылай өткізгіштерде - кемтіктер болып қалады.
1 ЖАРТЫЛАЙ ӨТКІЗГІШТЕР ТУРАЛЫ ЖАЛПЫ СИПАТТАМА

0.1 Жартылай өткізгіштер жөнінде түсінік

Жартылайөткізгіштер деп өзінің меншікті электрлік кедергісі өкізгіштер мен диэлектриктердің аралығында болатын материалдардың кең тараған тобын айтамыз. Негізінде жартылайөткізгішті материалдарға меншікті кедергісі ρ = (10-3... 109) Ом·см, өткізгіштерге(материалдарға) меншікті кедергісі ρ 10-4 Ом·см, ал диэлектриктерге (оқшаулағыштар) ρ1010 Ом·см меншікті кедергісіндегі материалдар жатады. Шарттардың толық осылай топтасуы, өйткені жартылайөткізгіштер мен диэлектриктердің арасында принципиалды айырмашылықтар жоқ.
Осызаманғы жартылайөткізгіш аспаптарды жасауда, әсіресе интегралдық микросхемаларды жасауда көбінесе кремний қолданылады, өйткені оның кристалл торлары алмаздық типте, текшелік түрде реттеліп орналасқан қатты денедегі монокристалл болып табылады.(2.1-сурет)
Бұл кристаллдық тордың негізгі ерекшелігі, әрбір атом өзімен көршілес төрт атоммен өзара ковалентті байланысқан.

2.1-сурет - Жартылайөткізгіштердің құрылымы

Атомды тастаған және валентті байланысты бұзған электрон тек белгілі уақытта бос күйінде бола алады. Басқа кристалл атомдарымен соқтығысқан кезде ол өз энергиясын жоғалтады және тесік жонасына түскен кезде басқа атомның босаған валенттік байланысын толтыра алады. Бұл поцесс рекомбинация деп аталады, ал бос электрон мен тесіктің бар болу орташа уақыты - заряд тасымалдаушының өмірлік уақыты деп аталады. Жартылайөткізгіштер және тесіктердің қозғалысы екі процесспен өтеді: диффузия және дрейф. Диффузиялық токтың пайда болу себебі тасымалдаушы концентрациларының айырмашылығы болып табылады. Дрейфтық ток электр өрісінің әсерімен байланысты.
өзіндік жартылай өткізгіштің электр өткізу сипаты заттың атомын қосқанда өзгереді. Жалтылайөткізгішті аспаптарда және интегралды сұлбаларда Менделеев кестесінің V және III топ элементтері ретінде қолданатын қоспалар тек қоспалы жартылай өткізгіштер қолданады.
Жартылай өткізгішті материал. V топ қоспасының кремний атомын кристаллға енгізгенде оның тек төрт валентті электроны өзіндік жартылайөткізгіштің 4 көршілес атомымен қатты байланысқа түседі.
Сульманың бесінші валентті электроны ядромен нашар байланыста болады және ол өту жонасына оңай өтеді. Бұл жағдайда қоспалы атом жылжымайтын оң оинға айналады. Қоспалы атомнан үзілген бос электрондар өзіндік бос электрондарға қосылады. Бұл жағдайда жартылай өткізгіштің өткізгіштігі электрондармен айқындала бастайды. Мұндай жартылайөткізгіштен n- типті жартылайөткізгіштер деп аталады(от английского слова negative -- отрицательный).. Электронды электр өткізгішті шартталған қосылыстар донорлы деп аталады.
Кристалға 3-ші группалы кремний атомын енгізгенде өзіндік жартылайөткізгіштің атомы мен қоспаның атомы арасындағы 4 байланыстың біреуі толтырылмаған болып шығады, ол тесіктің пайда болуына және жылжымайтын теріс ионға эквивалент болады. Бұндай қоспалы жартылайөткізгіштердің электр өткізгіштігі тесіктердің орын ауыстыру салдарынан қамтамасыз етіледі, ал жартылайөткізгіштердің өздері р-типті жартылайөткізгіштер деп аталады. Тесікті электрөткізгішті шартталған қоспалар акцепторлы деп аталады. Nд атомының донорлық қоспасы болғанда, nn қозғалмалы электрондардың пайда болуына әкеледі, мұндағы nn ≈ Nд.

а) с донорной примесью; б) с акцепторной примесью р-n өтудің вольт-амперлік құрылымы және сипаттамасы.
Рисунок 2.2 - Структура примесных полупроводников
р-n өту, оның құрлымы.

p-n өтуін жасауда диффузиялық әдіс арқылы қорғайтын қышқылдық қабаты бар жартылай өткізгішті пластинкалар алдын ала фотолитографиялық өңдеуге шалдығады. Пластинаның бетінде берілген конфигурация ауданы құрылады. Фотолитографиядан кейін бұл терезелер арқылы жартылай өткізгішті пластинаға қоспалардың диффузиясын өткізеді және p-n өтуін алады.
Электрлік сипаттамалары берілген жартылай өткізгішті құралдарды жасау үшін электроөтімділіктің әр түрлі типімен кристал ауданының өлшемі өте дәл болу керек. Кристалдың жеке аудандарының конфигурациясы балқыма өтуде температураның тұрақты дәлділігіне, пластинка қалыңдығына, балқу уақытына және қоспалар санына байланысты болады. Кез келген көрсеткіштің ауытқуы номиналды мәнінен жартылай өткізгішті құралдардың электрлік параметрлерін үлкен шашырауға әкеледі. Диффузия көмегімен жақсы p-n өтулер құрастыруға болады, өйткені дифузиялық үрдіс өте ақырын және жақсы басқарылады.

1.2 p-n ауысуының қасиеттері

Әр түрлі типті электроөтімділікті жартылай өткізгіштердің шекарасының арасында электронды - тесікті өтуді құрастыру кезінде зарядтардың жылжымалы тасушыларында үлкен концентрацияның градиенттері пайда болады. Бұл p және n - типті жартылай өткізгіштердің арасындағы шекарасы арқылы диффузионды тоқтар (электронды n - ауданнан, тесікті p - ауданнан) өтуіне әкеп соқтырады. Негізгі тасымалдаушылардың кету нәтижесінде n - ауданында донорлы атомдардың оң зарядталған иондары, ал p - ауданында акцепторлы атомдардың теріс зарядталған иондары болатын жартылай өткізгіштер шекарасында электрөтімділіктің әр түрлі типтерімен біріктірілген қабат жасалады. Микрометр созылуының ондық бөлігінде бұл екі қабат p-n өтуі болып табылады. (2.3, а - сурет).

Сурет 2.3 - р-п отуінің құрылымы және вольт-амперлік сипаттамасы (г)

Р-п өтуіне орналасқан екі қабат қозғалмайтын электрлік зарядтар ішкі электрлік өрісін тудырады. әр түрлі электрөтімділігі бар жартылай өткізгіштердің шегіне п-аумақтық бөлігі оң зарядталады, ал р-аумақтық бөлігі теріс зарядталады. Соның арқасында п және р аудандарының арысында потенциалдар айырымы, яғни жартылай өткізгішті кристалдың тасмалдаушыларының қозғалысына кедергі келтіретін және негізгі емес тасмалдаушылардың қозғалысына әсер ететін потенциалдық кедергі пайда болады. Р-п өтуінің электрлік өрісі әсерінен тесіктер п-ауданыныа р-ауданына, ал электрондар кері бағытта жеңіл орын ауыстырады. Бірақ тесітер р-ауданынан п-ауданына және электрондардың п-ауданынан р-ауданыа өтуі қиындатылған, яғни п-р өтуінің электрлік өрісі дифузиялық тоқтың ұлғаюына кедергі келтіріді және п-р өтуі арқылы өтетін дрейфтік тоққа кедергі келтірілмейді. Сыртқы кедергі болмаған жағдайдадонорлық және акцептрлық иондардың заряттары, теріс бағытта өтетін дрейфтік және дифузиялық тоқтар өзара концепциоланатын тепе-теңдік орнатылады. Бұл жағдайда р-п өтуі электрлік нейтралды болып табылады, ал оның бойымен өетін тоқ нөлге тең.
Егер электронды - тесіктік өтуі құрылғанжартылай өткізгішті р-п өтуінесырты кернеуді жалғасақ, онда өтудің үлкен кедергісіне байланысыты кристалдың басқа бөлігінің кедергісімен салыстырғанда ол тек қана р-п өтуіне ғана оң болады.Сыртқы кернеу электронды-тесіктік өтуінде тепе-теңдік бұзылады да тоқ пайда болады.
Егер сыртқы кернеу көзінің оң полюсін р-п ауданға қоссақ, онда потенциалдық кедергінің биіктігі кішіриеді. Ал зарядтардың негізгі тасмалдаушыларының дифузиялық тоғы күрт өседі. Бұндай р-п ауданының қосылуын тура деп атайды. (2,3 б - сурет) р-п өтуінің тура қосылуында заряттардың тасмалдаушылардың олардың негізгі емес болып табылатын жартылай өткізгішті кристалды ауданына басым өтуі жүреді, сондықтан р-п өтуінің осы жұмыс істеу режимін негізгі емес тасмалдаушылардыңинжекция режимі деп атайды. Егер сыртқы кернеудің полярлығын өзгертсек онда р-п өтуіндегі потенциалдық кедергісінің биіктігі төмендейді. U = -0.5B болған жағдайда дифузиялық тоқ тоқтатылады және сыртқы кернеу өскенде р-п өтуінентек қана кері деп аталатын дрейфті тоқ өтеді. Негізгі емес тасмалдаушылардың саны негізгі тасмалдаушыларға қарағанда аз болғандықтан переход арқылы өтетін тоқтың шамасы тура қосылған байланыстағы тоққа қарағанда үлкен болмайды және сыртқы кернеудің өзгеруінің кең шектерінде тұрақты болады.
Осы негізде p-n өту симетриялы емес вольт - амперлі сипаттамаға ие болады (3.3 г суреті).
Тікелей қосқанда оның бойынан үлкен тік тоқ өтеді, ал кері қосқанда білінбейтін кері тоқ өтеді, яғни өткізгіштің өзіндік электр өтімділігімен анықталатын және ортаның температурасына тікелей тәуелді болатын ток. Мысалы, германилі жартылай өткізгішті аспаптарда p-n өтудің кері тогі әр бір 100 С температураның көтерілуінде екі еседей өседі.
p-n өтуінде кері кернеуде кері токтың тез өсуі бақыланады. Бұл құбылыс p-n өтудің пробойы деп аталады. өтудің пробойы жеткілікті күшті электрлік аймақта, негізгі емес заряд тасымалдаушылар жартылай өткізгіштің атомы тездеткен кезде пайда болады.
Иондауда электрон мен тесіктер пайда болады, олар жылдамдықтарды көбейтіп, атомдарды қайта иондатады және т.б., соның салдарынан диффузиялық ток өту арқылы тез өседі, ал p-n өтудің вольт-амперлік сипататамсында үлкен кері кернеудің аумағында кері токтың секіруі пайда болады. Пробойдан кейін өту шамасынан тыс жылыту кезінде оның құрылымының қайтымсыз өзгеруі болған кезде реттен шығады,жылулық пробойда байқалатынын айтып өтуі керек. Егер де p-n өтуде бөлінетін қуат рұқсат етілген деңгейде жарайтындай болса, ол пробойдан кейінде жұмыс істеу қабілетін сақтайды. Осындай пробой электрлік (қалыпқа келетін) деп аталады.
p-n өтуін жасауда диффузиялық әдіс арқылы қорғайтын қышқылдық қабаты бар жартылай өткізгішті пластинкалар алдын ала фотолитографиялық өңдеуге шалдығады. Пластинаның бетінде берілген конфигурация ауданы құрылады. Фотолитографиядан кейін бұл терезелер арқылы жартылай өткізгішті пластинаға қоспалардың диффузиясын өткізеді және p-n өтуін алады.
Электрлік сипаттамалары берілген жартылай өткізгішті құралдарды жасау үшін электроөтімділіктің әр түрлі типімен кристал ауданының өлшемі өте дәл болу керек. Кристалдың жеке аудандарының конфигурациясы балқыма өтуде температураның тұрақты дәлділігіне, пластинка қалыңдығына, балқу уақытына және қоспалар санына байланысты болады. Кез келген көрсеткіштің ауытқуы номиналды мәнінен жартылай өткізгішті құралдардың электрлік параметрлерін үлкен шашырауға әкеледі. Диффузия көмегімен жақсы p-n өтулер құрастыруға болады, өйткені дифузиялық үрдіс өте ақырын және жақсы басқарылады.
Әр түрлі типті электроөтімділікті жартылай өткізгіштердің шекарасының арасында электронды - тесікті өтуді құрастыру кезінде зарядтардың жылжымалы тасушыларында үлкен концентрацияның градиенттері пайда болады. Бұл p және n - типті жартылай өткізгіштердің арасындағы шекарасы арқылы диффузионды тоқтар (электронды n - ауданнан, тесікті p - ауданнан) өтуіне әкеп соқтырады. Негізгі тасымалдаушылардың кету нәтижесінде n - ауданында донорлы атомдардың оң зарядталған иондары, ал p - ауданында акцепторлы атомдардың теріс зарядталған иондары болатын жартылай өткізгіштер шекарасында электрөтімділіктің әр түрлі типтерімен біріктірілген қабат жасалады. Микрометр созылуының ондық бөлігінде бұл екі қабат p-n өтуі болып табылады. (2.3, а - сурет).
Егер сыртқы кернеу көзінің оң полюсін р-п ауданға қоссақ, онда потенциалдық кедергінің биіктігі кішіриеді. Ал зарядтардың негізгі тасмалдаушыларының дифузиялық тоғы күрт өседі. Бұндай р-п ауданының қосылуын тура деп атайды. (2,3 б - сурет) р-п өтуінің тура қосылуында заряттардың тасмалдаушылардың олардың негізгі емес болып табылатын жартылай өткізгішті кристалды ауданына басым өтуі жүреді, сондықтан р-п өтуінің осы жұмыс істеу режимін негізгі емес тасмалдаушылардыңинжекция режимі деп атайды. Егер сыртқы кернеудің полярлығын өзгертсек онда р-п өтуіндегі потенциалдық кедергісінің биіктігі төмендейді. U = -0.5B болған жағдайда дифузиялық тоқ тоқтатылады және сыртқы кернеу өскенде р-п өтуінентек қана кері деп аталатын дрейфті тоқ өтеді. Негізгі емес тасмалдаушылардың саны негізгі тасмалдаушыларға қарағанда аз болғандықтан переход арқылы өтетін тоқтың шамасы тура қосылған байланыстағы тоққа қарағанда үлкен болмайды және сыртқы кернеудің өзгеруінің кең шектерінде тұрақты болады.
Осы негізде p-n өту симетриялы емес вольт - амперлі сипаттамаға ие болады (3.3 г суреті).
Тікелей қосқанда оның бойынан үлкен тік тоқ өтеді, ал кері қосқанда білінбейтін кері тоқ өтеді, яғни өткізгіштің өзіндік электр өтімділігімен анықталатын және ортаның температурасына тікелей тәуелді болатын ток. Мысалы, германилі жартылай өткізгішті аспаптарда p-n өтудің кері тогі әр бір 100 С температураның көтерілуінде екі еседей өседі.
p-n өтуінде кері кернеуде кері токтың тез өсуі бақыланады. Бұл құбылыс p-n өтудің пробойы деп аталады. өтудің пробойы жеткілікті күшті электрлік аймақта, негізгі емес заряд тасымалдаушылар жартылай өткізгіштің атомы тездеткен кезде пайда болады.
Иондауда электрон мен тесіктер пайда болады, олар жылдамдықтарды көбейтіп, атомдарды қайта иондатады және т.б., соның салдарынан диффузиялық ток өту арқылы тез өседі, ал p-n өтудің вольт-амперлік сипататамсында үлкен кері кернеудің аумағында кері токтың секіруі пайда болады. Пробойдан кейін өту шамасынан тыс жылыту кезінде оның құрылымының қайтымсыз өзгеруі болған кезде реттен шығады,жылулық пробойда байқалатынын айтып өтуі керек. Егер де p-n өтуде бөлінетін қуат рұқсат етілген деңгейде жарайтындай болса, ол пробойдан кейінде жұмыс істеу қабілетін сақтайды. Осындай пробой электрлік (қалыпқа келетін) деп аталады.

0.2 Жартылай өткізгіштердің металдан және диэлектриктерден айырмашылығы

Электр тогын өткізу қабілетіне байланысты барлық материалдар өткізгіштер, диэлектриктер және жартылай өткізгіштер болып бөлінеді. Бұлардың электрлік қасиеттерін салыстырайық. Өткізгіштерде өте көп бос зарядты тасымалдаушы бөлшектер болады. Қатты өткізгіштердің көпшілігін металдар құрайды. Металдардың жоғарғы электр өткізгіштігі олардың кристалдық торының құрылымымен түсіндіріледі.
Металдарда барлық кезде өте көп еркін электрондар болады, олар оң зарядталған иондардан тұратын кристалдық тордың ішінде қозғалады. Заттардың электр өткізгіштігі еркін зарядты тасымалдаушылардың концентрациясына n пропорционал, яғни олардың көлем бірлігіндегі санына. Алайда электр өткізгіштік n-нің мәнімен ғана анықталып қоймайды, еркін зарядта тасымалдаушылар, электр өрісінің әсерінен кристалдық тордың ішінде қозғалғанда, сол заттың торы тарапынан кездесетін кедергіге де тәуелді, яғни заттағы осы тасымалдаушылардың қозғалғыштығымен де анықталады.
Өткізгіште қоспаның аздаған мөлшері болуы еркін зарядты тасымалдаушылардың концентрациясын елеулі шамада өзгерте алмайды, бірақ олардың қозғалғыштығына қатты әсер етеді. Металдардың кристалдық торының құрылымының, қоспаның болуының арқасындағы бүлінуі, әдетте электрондардың қозғалғыштығын едәуір азайтып жібереді. Сондықтан, мысалы таза мыстың өткізгіштігі, аздаған қоспасы бар мыстың өткізгіштігіне салыстырғанда едәуір жоғары болады.
Диэлектриктерде еркін зарядты тасымалдаушылар тіптен болмайды. Олардың барлық электрондары белгілі бір атомдармен байланысқан болады, және электронды атомнан бөліп алу үшін едәуір энергия жұмсау керек болады. Жылулық қозғалыстың әсерінен кейбір электрондар атомдардан бөлініп шығуы мүмкін, бірақ ондай электрондардың саны диэлектриктерде өте аз болады.
Диэлектриктердің электр өткізгіштігі негізінен онда бөгде қоспалардың барлығымен анықталады. Диэлектрикте, электронын жеңіл беретін бөгде атом болса, онда еркін зарядты тасымалдаушылар пайда болады, яғни олардың концентрациясын n арттырады. Сонымен, диэлектрикке қоспа ендіру әдетте оның электр өткізгіштігінің едәуір артуына алып келеді.
Жартылай өткізгіштер өткізгіштер мен диэлектриктердің аралық жағдайын алып жатады. Таза жартылай өткізгіштерде диэлектриктерден принципиалдық айырмашылығы жоқ. Себебі бұл екеуінде де еркін зарядты тасымалдаушылар жоқ, оларды пайда ету үшін (электрондарды атомдардан жұлып алу үшін) кейбір энергия жұмсау керек. Бірақ егер бұл энергия диэлектриктер үшін өте үлкен болса, ал жартылай өткізгіштер үшін ол аз шама.
Жартылай өткізгіштердің электр өткізгіштігі олардың тазалығына өте күшті тәуелді. Диэлектриктердегі сияқты, жартылай өткізгіштерде бөгде қоспалардың болуы, мысалы басқа элементтің аздаған атомының болуы, оның электр өткізгіштігін едәуір арттырады.
1.
2 ЖАРТЫЛАЙ ӨТКІЗГІШ ҚҰРАЛДАР

0.1 Жартылай өткізгішті диод

Жартылай өткізгішті диод деп бір р-п өтуі және екі шығыстары болатын жартылай өткізгішті аспапты атайды. Мұндай диод технологиялық қабылдау бірімен р-п өту орындалатын жартылай өткізгіш кристаллын. Өтуді құрайтын кристаллдың екі әр түрлі облыстың беттер бөлігін сыртқы шығыстардың пісіретін немесе дәнекерлейтін маталл пленкамен жабады.
Жартылай өткізгіштік диодтың негізгі элементі р-n- өту болып табылады, содықтан шынайы диодтың воль-амперлік си ттапамасы 2.3 суретінде келтірілген р-n- өтудің вольт-амперлік сипаттамасына жақын. Диодтың параметрлері және жұмыс режимі қосылған U кернеуінен I диод тогы арқылы ағатын байланысты иллюстрациялайтын оның вольт-амперлік сипаттамасымен анықталады. Аспаптың типтік воль-амперлік сипаттамасы 3.2 суретте көрсетілген.

Сурет 3.1 - жартылай өткізгіштің құрылымы мен шартты белгіленуі

Жартылай өткізгіш диодтар түрлері, белгіленуі. Қосылудың негізгі сұлбалары

Сурет 3.2 Диодтардың және оның вольт-амперлік сипаттамасының шартты графикалық белгіленуі.

Диодқа қосымша кернеудің полярлығы әр түрлі болады. Электродтардың арасындағы кернеу оң болып есептеледі. Ал аспаптың анодына оң таңбамен , катодқа теріс таңбамен қойылады. Кернеу ұлғайғанда тез өсетін оң таңбалы кернеуде диод тура ток арқылы өтеді. Теріс таңбалы кернеуде диод жабық болып есептеледі. Кері ток тура токтан бірнеше қатарға аз. Ол арқылы маңызды емес кері ток өтеді.
Жоғарыда қарастырылған шынайы жартылай өткізгішті диод және оның вольт-амперлік сипаттамасы p-n өтуден біршама өзгеше. Негізгі айырмашылықтар келесі себептермен айқындалады.
Біріншіден, шынайы диодтарда, ереже бойынша ppnn диодтың тура бағыттағы вольт-амперлік мінездемеге әсер ететін тек базаның кедергісін rб қана есептейді.
Екіншіден, шын диодтарда шектелген өлшемдер болады, сондықтан кристалдың үстінде жүретін процестерді есепке алу керек.Ағылу тоғы негізгі болып саналады, өйткені ол, диодтағы кері бағытты вольт-амперлік мінездемеге әсер етеді.
Соңғы екі себеп, диодтың тура тоғы р-n-өтуінен кем болуына, және кері тоғы тұрақты болмай, біртіндеп өсетініне, әкеліп соғады (сурет 3.2, в). Жартылай өткізгіштерінін түрлері өте көп, класстануының негізгі белгілерінің бірі ол мақсатына р-n-өтуінің бір құбылысқа байланысты.
Түзеткіш немесе күштік диодтар, олардың негізінде вентиль эффектісі болып табылады (тура кернеуде тоқ үлкен,ал кері кернеуде тоқ аз) олар схемадағы айнымалы тоқты түзетуге арналған. Көбнесе олар өндірістік жиілікті тоқтарды 50Гц50кГц тұракты тоққа түрлендіруге арналған.Айнымалы кернеуінің параметрлеріне(жиілікке және пішініне)байланысты,диодтарды төменгіжиілікті жіне жоғарыжиілікті дап боледі. Үлкен қуатты түзеткіш диодттарды күштілік деп атайды. Оларға вентильдік қаситтері: тура және кері бағыттағы кернеу,статикалық параметірлері маңызды болып табылады. Диодтар қуатты болғандықтан, оларға максималды тура тоқ және шекті кері кернеу да маңызды.Түзеткіш диодтың негізгі параметрлері осылар болып табылады:
- турақты кері кернеу Uкері - диодтың ұзақ уақытта бұзылуысыз жұмыс істей алатының кері бағыттағы кернеудің мәні;
- орташа тура тоғы Iтура орт - тура бағытта диод арқылы ағатың турақты тоқтың максималдық мәні;
- шекті максималді импульстік тура тоқ Iпр и - тоқтың тапсырылған максималдық импульстін узақтығы;
- турақты кері тоқ Iкері;
- турақты тура кернеу Uпр - диод арқылы орташа тура тоқ өткен кезде кернеудің түсуі;
- орташа тарау қуаты Pср - диодтың белгілі бір уақыт аралығындағы орташа тарау қуаты;
- максималдық жиілік Fмакс - диодқа қойылған параметрлері қамтамасыз етілгенде максималдық жұмыс жиілігі.Егер диодқа берілген айнымалы кернеудің жиілігі Fмакс тан жоғары болса,диодтағы жоғалулар өте жоғары өседі.
Шекті кері кернеуді жоғарлату үшін,түзеткіш диодтарды тізбектей жалғайды. Егер элементтердін жалғануы бір кристалда немесе бір корпуста орындалса,онда сол аспаб түзеткіш столб деп аталады. Схмадағы диодттардын тізбектей жалғануынан,жай диодқа қарағанда, кернеуінің түсуі көп болады.
Түзеткіш блоктар,бір корпуста жиналған қарапайым диодтық схемадан жасалынады. Көбнесе осы схема төрт бірдей диод арқылы орындалады. Аз қуатты жоғары жиілікті диодтар вентиль эффектісін пайдаланады,бірақта оларға статикалық параметрлердің вентильдік қасиеттерімен қоса диодттың өзіндік сиымдылығы және шығарғыштардың индуктивтілігі маңызды. Индуктивтілігін және сиымдылығын азайту үшін,қысқа шығарғыштар мен р-n өтүі көлемі жағынан аз диодтарды пайдаланады. Көбнесе, нүктелік диодтарды кең қолданады.
Стабилитрондар электрлік тесіб өту режимнде жұмыс істейді. Аспаб кері қосылғанда, минималдыдан Iмин максималдыға дейін Iмакс электрлік тесу жерінде кернеудің түсуі өте кішкентай болады да аспаб арқылы ағатын тоқ тұрақты деп есептеледі (сурет 3.3, а)
- тұрақтандыру кернеуі Uст;
- минималды және максималды тұрақтандыру тоқтары Imin және Imax;
- дифференциалдық кедергі Rd = dIdU - электрлік тесіб өтү жерінде;
- тұрақтандыру температуралық коэффициент αст - ΔT қоршаған ортаның температурасы өзтергенде,тұрақтандыру кернеуінің салыстырмалы өзгеруі ΔUст :

.

Тұрақтандыру температуралық коэффициенті, аспаб арқылы өтетін тоқ пен кернеуінен байланысты болады. Төмен кернеулерде (5,7 В тан төмен) Uст температуралық коэффициент кері танбалы болады. Тоқ 10 мА таяу болғанда ,ол - 2,1 мВСo тең болады. Кернеу 6 В тан жоғары болса,ол оң таң балы болады, коэффициент он танбалы болады егер тоқ өлшемі ( 10 мА) дэрежесі 6 мВСo жетеді. Тоқ өлшемін аспаб арқылы таңдасақ, онын температуралық коэффициентің өзгертуге болады, тіпті онын нөлдік мәніне жетуге болады.
Стабисторлар стабилитрондар тәрізді, кернеуді тұрақтандыруға арналған. Стабилитрондармен салыстырып қарасақ олар диодтын вольт амперлік мінездеменің тура бағытында жұмыс істейді.

Сурет 3.4 - стабилитронның ВАМ

Импульстік диодтар мен түзеткіш диодтардың параметрлердің негізгі айырмашылығы ол:
- импульстік тура кернеуінің максималдық мәні Uпр и;
- диодтың кері кедергінің жөнделу уақыты τв.
Жөнделу уақыты кернеуінің өрісі ауысқаннаң бастап, кері тоқ 0,1·Iпр мәнге ие болғанға дейін. Қазіргі аспабтарда жөнделу уақыты 4-10 нс диапазонында жатыр.
Импульстік диодтардын бір түрі ол Шоттка диодтары. Осы аспабтарда p-n-өтуінің рөлін болат-жартылайөткізгіш контактісі атқарады. Зарядтың жиналуы осындай өтуінде өте аз болады, өйткені оларда зарядттың тасымалдауы тек негізгі тасымалдаушылармен орындалады. Диодтын жөнделуі 0,1 нс мәніне дейін қысқартылуы мүмкін және максималды жұмыс жиілігі жүз немесе мың килогерцке дейін жетеді. Осы диодтардын басқа ерекшелігі болып кернеудің тура түсүі табылады.
Диодтардын мінездемелері жартылайөткізгіштегі қопаларының концентрацияларынан көп тәуелді. Мысалы егер n-ауданындағы донорлар, p-ауданындағы акцепторлар концентрациясы жай диодтардан мың есе көп болса р-n-өтуінің өте жұқа болып шығады (қарапайым диодтарда ол 1 мкм ге таяу болады,ал осындай концентрацияда 0,001 мкм тең болады. Осы жағдай р-n-өтуі арқылы өтетін тоқтын өтүін күрт өзгертеді.
Диффузиядан басқа мұнда тунелдік эффект байқалады,осы жағдайда электронның толқындық қасиеттеріне байланысты энергиянын жоғалуысыз бөгет арқылы өте алады. Максималдық туннелдік эффектісі өтуінде 100 мВ тура кернеу болғанда байқалады.
Осындай ... жалғасы
Ұқсас жұмыстар
Жартылай өткізгіштер
Жартылай өткізгіштер туралы
Жартылай өткізгіштер негізгі қасиеттері
Диод туралы жалпы сипаттама
Тиристор туралы жалпы сипаттама
Меншікті және қоспалы жартылай өткізгіштер. Донорлық және акцепторлық қоспа
Микропроцессор туралы жалпы сипаттама
Транзистор туралы жалпы сипаттама
Салық туралы жалпы сипаттама
Шала өткізгіштер
Пәндер

Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор №1 болып табылады.



WhatsApp: 777 614 50 20
Email: info@stud.kz
Көмек / Помощь
Арайлым
Біз міндетті түрде жауап береміз!
Мы обязательно ответим!
Жіберу / Отправить

Рахмет!
Хабарлама жіберілді. / Сообщение отправлено.

Email: info@stud.kz

Phone: 777 614 50 20
Жабу / Закрыть

Көмек / Помощь