refberry.ru

Лекция №2. Жартылай түзеткіш диодтар. Түзеткіш диодтар. Стабилитрондар. Терморезисторлар, фоторезисторлар, тензорезисторлар, варикап, фотодиодтар.

Жартылай өткізгішті диод, бір ғана р –n ауысымы бар және кристалдан ішкі екі шығысы бар әртүрлі электр өткізгіштігі бар электртүрлендіргіш жартылай өткізгішті аспап. Осы р –n ауысым барлық шала өткізгіштің қасиеттерін, техникалық параметрлерін анықтайды. Шала өткізгішті р –n ауысым кристалы салынған диодтың корпусы және кристалды бекітетін басқа да конструктивті элементтер корпуста диодтың эксплуатациялық сипаттамасын қамтамасыз етеді. Олар, температура әсері кезіндегі орнықтылық, вибрациялы жүктеме т.б.

Жартылай өткізгішті диод (вентиль) біреуі электрондық өткізгішті n – тектес, ал екіншісі кемтіктік өткізгішті р –тектес бар екі шала өткізгіштердің түйіспелік қосылысы болып табылады. n – шала өткізгіште электрондардың үлкен концентрациясы болуы нәтижесінде олар бірінші шала өткізгіштен екіншісіне қарай диффузия жасап өтеді. Дәл осылай екінші р – тектес шала өткізшгіштегі бірінші n – тектес шала өткізгіштің жұқа шекаралық қабатында оң заряд болады. Ал, р – тектес шала өткізгіштің шекаралық қабатында теріс заряд пайда болады. Осы екі қабат арасында потенциалдар айырмасы пайда болады және электрондар мен кемтіктердің бір шала өткізгіштен екіншісіне диффузия жасауына бөгет болатын кернеулігі Е электр өрісін тудырады. Сөйтіп екі шала өткізгіштің шекарасында заряд тасушылардан айырылған және үлкен кедергісі бар жұқа қабат пайда болады. Бұл қабат жапқыш немесе р –n ауысым деп аталады.

Жылулық қозғалыстың салдарынан негізгі емес заряд тасушылар р –n ауысының электр өрісі ықпалына түседі, р –n ауысуының өрісі күштердің әсерінен туатын негізгі емес заряд тасушылар қозғалысы негізгі заряд тасушылардың диффузиялық тоғының бағытына қарсы бағытта жүреді де дрейфтік немесе жылулық тоқ деп аталады. Өйткені ол температураға күшті дәрежеде тәуелді болады. Сыртқы электр өрісі болмаған кезде дрейфтік тоқ диффузиялық тоқпен теңеседі де, р –n ауысымы арқылы өтетін қосынды тоқ нольге тең болады.

Қоректену көзінің оң таңбалы қысқышын n- тектес шала өткізгіштің металл электродымен, ал теріс таңбалы қысқышын р-тектес шала электродымен қоссақ, р –n ауысуы өрісімен Ен бағыттас болатын оны күшейтетін сыртқы электр өрісін Ес аламыз. Мұндай өріс жапқыш қабат арқылы негізгі заряд тасушылардың өтуіне бұрынғыдан да үлкен бөгет жасайды және диод арқылы негізгі емес заряд тасушылар есебінен пайда болатын кішкене тоқ Iкері жүреді. Оны 1-ші әдебиетте 133, в-суретінде көре аласыздар.



Өндірістік электрониканың барлық бағытындағы схематехникалық сұрақтарды шешуде жартылай өткізгішті диодтар кеңінен қолданылады. Атқаратын міндетіне қарай шала өткізгішті диодтар түзеткіштік, жоғары жиіліктік және өте жоғары жиіліктік, импульстік, стабилитрондар, төрт қабатты ажыратып- қосқышты,фотодиодтар, жарық диодтары болып бөлінеді.

Көбінесе төменгі жиіліктегі айнымалы тоқты түзету үшін түзеткіш диодтар (50-100000 Гц) қолданылады. Одан басқа да түзеткіш диодтар басқару схемаларында, және коммутацияда қолданылады. Жасалатын материалына қарай диодтар екі топқа бөлінеді; германиилі, және кремниилі. Гераманиилі диодты төменгі кернеуде қолданған дұрыс.

Жоғарғы жиіліктегі диодтар – бұлар, әмбебап міндеттегі шала өткізгішті аспап. Олар, түзеткіш диодтар сияқты электронды құрылғыларда, тек аз электрлік жүктемеде, модуляторларда, детекторларда, жиілікті түрлендіргіштерде, басқа да электрлік сигналдардың сызықты емес түрлендіргіштерінде қолданылады. Айнымалы тоқтағы түзеткіштер жиіліктің кең диапозонында (бірнеше жүздеген



мегагерц шамасында) жұмыс істейді.

Импульсті диодтар, импулсьті техника құрылғысының кілтті элементі ретінде қолдануға арналған. Импулсьті диодтың контрукциясы мен вольт-амперлі мінездемесі жоғарғы жиілікті диодтар сияқты болады.

Стабилитрондар – тұрақты кернеуді тұрақтандыру үшін арналған. Мұндай аспап жазықтық шала өткізгішті диодты білдіреді. Және де тогы өзгергенмен кернеуі тұрақты болып қалатын шала өткізгішті диод. Стабилитрон сонымен, әр түрлі құрылғыларда кернеуді тұрақтандыру үшін. Яғни кернеуді өзгертпей ұстап тұру үшін қолднаылады.

2.1 Стабилитрон. р-n өтпесінің вольт-амперлік сипаттамасының кері бұтағында жұмыс істейді (7-ші әдебиет, 230 бет, 10.12-суретті қараңыз). Вольт-амперлі сипаттаманың АВ бөлігінде тоқ өскенмен кернеудің тұрақты болып қалатындығы көрініп тұр. Стабилитрон тогы осы аралықта жататын жүктемелер үшін пайдаланылады. Тоқ одан әрі өскен кезде р-n өтпесі қатты қызып, электрлік тесілу жылулық тесілуге айналуы мүмкін.

Стабилитронның негізгі параметрлері: сипаттаманың кернеуі тұрақты бөлігіндегі динамикалық кедергісі Rд, кернеудің тұрақты мәніне сәйкес минимал тоғы Iст. min , кернеудің тұрақты мәніне сәйкес максимал тоғы I cn .max, кернеудің температуралық коэффициенті TKU. Қазіргі кезде қолданып жүрген стабилитрондардың тұрақтандыру кернеуі Uст = 1… 1000 В, минимал тоғы тоғы Iст. min = 1…10 мА, максимал тоғы I cn .max = 50…2000 мА , динамикалық кедергісі Rд= 0,5 … 200 Ом, ал кернеудің кемпературалық коэффициенті

TKU = dU СТ /dТ * 100 % = ( - 0,5 … + 0,2) % /ºС шамасына жатады.

2.2 Варикап. Бөгеттік қабаттың бір жағында оң, екінші жағында теріс зарядж пайда болатындықтан және осы зарядтар онда электр өрісін тудыратындықтан р-n өтпесінің электрлік сыйымдылығы болады. Жазық конденсатордағы секілді өтпенің сыйымдылығы түйіспенің ауданына тура пропорционал да, ао бөгеттік қабаттың енінге кері пропорционал. Бөгеттік қабаттың ені оған түсірілген кернеуге байланысыт өзгеретіндіктен. Р-n өтпесінің сыйымдылығыда кернеумен байланысты болады. Сыйымдылығы кері кернеуден тәуелді өзгеріп отыратын шала өткізгішті диодты варикап деп атайды. Варикап электрлік сыйымдылығы бар элемент ретінде қолданылады. Варикаптығ негізгі парамерлері ретінде оның жалпы сыйымдылығы Сж мен сыйымдылықтың еселі коэффиценті Кс алынады. Варикаптың көпшілігінің жалпы сыйымдылығы Сж = 10…500 пФ, ал сыйымдылықтың еселі коэффициенті Кс = Сmax / C min = 5…20 шамасында болады.

2.3 Фотодиод. Кері тоғы р-n өтпесінің жарықталуына байланысты өзгеріп отыратын шала өткізгішті диод фотодиод деп аталады. Фотодиодтар екі түрлі жұмыс кезінде пайдаланылады: сыртқы қорек көзінсіз фотогенератор ретінде және сыртқы қорек көзімен фототүрлендіргіш ретінде. Фотодиод, қарапайым диод секілді, бір р-n өтпесінен тұрады. Бірақ түйіспенің ауданы басқа диодтарға қарағанда әлдеқайда үлкен юолады, өйткені сәуле осы ауданға перпендикуляр түсуі керек. (7-ші әдебиеттің, 231 бетіндегі 10,13-ші суретті қараңыз). Р-n өтпесіне түскен сәуле фотондары қоздыратын валенттік электрондар өткізгіштік аймаққа өтеді. Осының салдарынан екі шала өткізгіште де зарыд тасушы қос бөлшектредің (электрондар мен кемтіктер) саны көбейеді. Фотогенератор түрінде жұмыс істейтін фотодиодтар күн сәулесінің өнергиясын электр энергиясына түрлендіретін қорек көздері ретінде пайдаланылады. Оларды күн сәулелеік элементтер деп атап, олардын күн сәулелік батарея құрайды. Бірақ мұндай күн сәулелік элементтердің пайдалы әсер коэффициенті өте төмен – 20 % шамасында ғана болады.

2.4 Терморезисторлар. Кедергісі температурадан тәуелді өзгеріп отыратын шала өткізгіштен жасалған резисторды терморезистор деп атайды. Терморезисторлардың екі түрі болады: термистор және позистор. Температурасы өскенде кедергісі азаятын терморезисторды термистор деп атаайды да, ал температурасы өскенде температурасы артатын терморезисторды позистор деп атайды. Термисторларды құрамына темірдің тотығы, никель, кобальт, титан кіретін шала өткізгіштен жасайды. Ал позисторларды цезий, лантан немесе ниобий қосылған бариийдің титанатынан жасайды. Терморезисторлардың негізгі сипаттамасы олардың кедергісінің температурадан тәуелділігін көрсететін график-температуралық сипаттама болып есептеледі. Терморезисторларда кедергінің температуралық коэффициенті – 0,03…0,06 шамасында болады. Позисторлардың кедергісі температура өскен кезде әуелі аздап кемиді де кейін өсе бастайды: 70 … 80 º С-қа дейін тасымалдаушылардың көбеюі электр өткізгіштікті артырады, ал температура 100 º С-тан асқан кезде зарядтардың броундық қозғалысы. Металдардағы секілді, шала өткізгіштің кедергісінің көбеюіне әкеліп соғады.

2.5 Тензорезисторлар. Кедергісі механикалық деформациясына байланысты өзгеріп отыратын шала өткізгіштен жасалған резисторды тензорезистор деп атайды.

Тензорезисторларды әдетте электр өткізгіштігі n немесе р – түрлі силицийден жасайды: кесек силдийииді тілікшелерге кесіп, кедір-бұдырын тегістіейді де электрод ұштарын дәнекерлейді. Тензорезисторлардың әрекеттік принциптері шала өткізгешке түсірілегн сығу немесе созу күшетінің әсерінен оның кристалдық торшілтерінің реттігінің бұзылуы нәтижесінде кедергісінің өзгеруіне негізделген.

Тензорезисторлардың негізгі сипаттамсы – деформациялық сипаттама деп шала өткізгіштің кедергісінің салыстырмалы өзгерісінің оның ұзындығының салыстырмалы өзгерісінен тәуелділігін айтады.



001501583.html

001501593.html