Киришүү жазуу СРС үчүн

§1. p –n тибиндеги жарым өткөргүчтөр

n-тибиндеги жарым өткөргүчтөр. Өздүк өткөрүмдүүлүктүү жарым өткөргүчтөркө беш валенттүү сурма (Sb) кошулса, анда төрт валенттүү жарым өткөргүч германий кош электрондук байланыш түзөт да, ,электрондордун концентрациясы б.а. бир электрон ашыкча болуп калат. Ал электрон өткөрүмдүү, эркин электронго айланат жана мындай жарым өткөргүчтүн кошулмасында токтун негизги алып жүрүүчүсү терс заряддалган, коваленттик байланышка кирбей, ашып калган электрон болгондуктан n- тибиндеги ( негатив, терс деген сөздөн) жарым өткөргүч деп аталат же донордук электронун берүүчү деп аталат.

p-тибиндеги жарым өткөргүчтөр. Өздүк өткөрүмдүүлүктүү жарым өткөргүчкө үч валенттүү акцептордук кошулманы, мисалы: индий ( ) кошулса коваленттик байланышка эми электрон жетпей калат да, көңдөйчө ашыкча болуп калат. Жарым өткөргүчтөрдүн мындай тиби p – тибиндеги (позитив,р) жарым өткөргүч деп же акцептордук –кошуп алуучу деп аталат. Себеби бул аралашмада электрон жетишпейт, ошондуктан ал кошуп алууга даяр деген мааниде.

Ошентип, кошулмалуу же аралашмалуу жарым өткөргүчтөр: n- тибиндеги, заряддын негизги алып жүрүүчүлөрү электрондор болушкан жана p – тибиндеги көңдөйчөлөр болушат.

Бири p – тибиндеги, ал эми экинчиси n- тибиндеги электр өткөрүмдүүлүккө ээ болгон жарым өткөргүчтөрдүн областтарынын ортосундагы электрдик өтүү электрондук –көңдөйчөлүү же p –n өтүүсү деп аталат. p –n өтүүсүн алуунун бир нече технологиялары бар.

§2.Жарым өткөргүчтүү атайын аспаптар

Атайын деп белгилүү функцияларды аткарууга арналган жарым өткөргүчтүк куралдары айтабыз.

Варикаптар.Тескери чыӊалуу берилген учурда ар кандай p-n өтүүсү конденсатор сыяктуу болуп калышат.Мында диэлектриктин милдетин жогорку Омдуу (каршылыктуу)төмөнкү концентрациядагы заряд алып жүрүүчүлөрү бар бекитүүчү катмар,ал эми электроддордун милдетин жогорку өткөрүмдүүлүктү сактаган анын эки жагындагы материалдар аткарат.Мындай конденсатордун сыйымдуулугу барьердик сыйымдуулук деп аталат.Ал болсо тескери чыӊалуу менен аныкталат жана ал өскөн сайын азаят.Анткени бекитүүчү катмар кеӊейгендиктен ал электрондордун арасындагы аралыктын чоӊоюшуна тете боло алат.

Башкаруучу барьердик сыйымдуулуктун негизинде иштеген жарым өткөргүчтүү диоддор варикаптар деп аталышат.Варикаптар негизинен радио жана телевизордук кабыл алгычтарда жыштыкты автоматтык түрдө жөнгө салуучу системалардагы термелүү контурларын башкаруу үчүн,ошондой эле жыштык боюнча модуляциялоочу бергичтердин дүүлүктүргүчтөрүндө жана СВЧ (эӊ жогорку жыштык)диапазонунда иштөөчү параметрдик күчөткүчтөрдө колдонулат.

Нур чыгаруучу диоддор. Айрым бир p-n өтүүлөрдө чыӊалууну түздөн-түз берүүнүн натыйжасында инжекциялык электролюминесценция байкалат.Бул болсо,электрондордун р-областка интенсивдүү түрдө инжекцияланып,анан көӊдөйчөлөр менен рекомбинация болушунан пайда болот.Мына ушул кубулуш нур чыгаруучу диоддордо электр тогунун энергиясын ак жарыктын же инфра-кызыл нурдун энергиясына айландыруу үчүн колдонулат.

Рекомбинация процесси дегенибиз электрондордун өткөрүмдүүлүк зонасына өтүп ошондой эле ашыкча энергияны бөлүп чыгаруу менен коштолот.

Бул энергиянын бөлүгү кристаллдарды ысытууга,ал эми калганы жарык кванты түрүндө нурлантылат.

Нур чыгаруучу диоддордун рекомбинациялык нурдануусу карбид,кремний,арсенид же галлийдин фосфидинен өтө интенсивдүү болушат да спектрдин инфра-кызыл,кызыл,жашыл жана көк бөлүктөрүндө жатышат.Нурдануучу диод качани гана түздөн-түз чыӊалуу берилгенде нур чыгара баштайт.Ал эми токтун өсүшү менен нурдануунун интенсивдүүлүгү да көбөйөт. Нур чыгаруучу диоддор негизинен информацияны түздөн-түз көрсөтүүчү түзүлүштөрдө колдонулат.Айрым бир курал катары же бир нече диоддордон турган жарым өткөргүчтүү сан менен көрсөтүүчү табло түрүндө колдонулат.Анда болсо,экранда формасы кандайдыр бир сандарга же белгилерге туура келген жарыктануулар пайда болот.Мындан сырткары бир же бир нече жарыш катарлардан турган нур чыгаруучу диоддордон түзүлгөн жарым өткөргүчтүү сызыктуу шкалалар жана экрандар түрүндө колдонулат.Ошондой эле инфра-кызыл нурдануу берүүчү нур чыгаруучу диоддор оптрондордо колдонулат.

Туннелдик жана кайталанмалуу диоддор. Туннелдик диоддор эки уюлдуу болушкандыктарына карабастан электр термелүүлөрүн күчөтүү жана генерациялоо үчүн колдонулат.Бул мындайча түшүндүрүлөт.Туннелдик диоддун Вольт-Ампердик мүнөздөмөсүнүн бир бөлүгүндө анын дифференциаланган каршылыгы тескери санга барабар башкача айтканда куралда чыӊалуу көбөйгөндө ал аркылуу өтүүчү ток күчү азаят.

Туннелдик диоддор жогорку концентрациядагы кошундууга ээ болгон жарым өткөргүчтүү материалдардан жасалат.Мындай жарым өткөргүчтөр кайра жаӊыланган жарым өткөргүчтөр деп аталышат.Буларды жабуучу катмары диоддордукундай болгондугу контакттык потенциалдардын айырмасы менен шартталган электр талаасынын чыӊалышынын чоӊ болуп кеткендиги менен түшүндүрүлөт.

Туннелдик диоддо потенциалдык тоскоолдук жабуучу катмардын калыӊдыгынан да чоӊ болгондуктан р-областынын валенттик зонасы жана n-областынын өткөрүмдүүлүк зонасы альфа интервалында катталышат.Зонанын катталышкан бөлүктөрүнүн арасында электрондор горизонталь боюнча энергияны эч кандай өзгөртүүсүз эле өтүшө алышат.Натыйжада түз жана тескери тунеллдик токтор пайда болушат.

Туннелдик диоддордун негизги параметрлери болуп төмөнкүлөр эсептелишет: токтору, жана чыӊалуулары вольт-ампердик мүнөздөмөнүн чокулары жана чуӊкурлары;эритиндинин чыӊалуусу бул кезиндеги,мүнөздөмөнүн экинчи көтөрүлгөн тармагындагы чыӊалуу;

Чокудагы токтун чуӊкурдагы токко болгон катышы .

Туннелдик диоддор СВЧ диапазонундагы электр термелүүсүн күчөтүү жана генерациялоо үчүн колдонулат.Бул диоддор аркылуу түзүлгөн схеманын кемчилдиги болуп алардын параметрлеринин бул диоддун иштөө режимине өтө көбүрөөк көз каранды болгондугу,ошондой эле күчөткүчтүн өзүнчө дүүлүгүүгө жөндөмдүү болушу,б.а. анын генераторго айланышы эсептелет.

Туннелдик диоддун дагы бир түрү болуп кайталанмалуу диоддор саналат.Алар болсо кошундусунун концентрациясы бир кыйла аз болгон кайра жаӊыланган жарым өткөргүчтөр болушат. чыӊалуу кезинде бир нече ондогон милливольт чыӊалууда кайталанмалуу диод токту жакшы өткөрөт.Ал эми түз чыӊалуу 0,3-0,6 В кезинде ал аркылуу анча ток өтпөйт,андан кийин эки чекитинен баштап өтө тездик менен көбөйө баштайт.

Кайталанмалуу диоддор кичине амплитудадагы кабарды талдоо үчүн күзөткүч катары колдонулат.Бул учурда эӊ аз түз ток жана бир кыйла чоӊ тескери ток козголот.Мына ошентип анын мүнөздөмөсүнүн түз тармагы кадимки түзөткүч диоддун тескери тармагы катары,ал эми тескери тармагы-түз тармагы катары роль ойнойт.Ошондуктан бул куралдын аты кайталанмалуу диоддор деп аталат.

Фотодиоддор. Фотодиоддордун иштѳѳ принциптери ички фотоэффектиге негизделген.Натыйжада жарыктын таасири менен p-n ѳтүүдѳгү электрон кѳңдѳйчѳ түгѳйү генерацияланышат,мына ошонун негизинде берилген кѳлѳмдѳгү негизги жана негизги эмес алып жүрүүчүлѳрдүн концентрациясы кѳбѳйѳт. Фотодиоддун тескери тогу негизги эмес алып жүргүчтүн концентрациясы,демек,токтун интенсивдүүлүгү менен аныкталат. Фотодиоддун вольт-ампердик мүнѳздѳмѳсү ф жарык агымынын ар бир маанисинде тескери токтун белгилүү мааниси туура келе тургандыгын кѳрсѳтѳт.Куралдын мындай режими фотодиоддук деп аталат.

Мындан сырткары фотогальваникалык режим деген режим колдонулат.Алып айтсак, p-n ѳтүүсүн түздѳн-түз жарыктантканда анда контакттардын потенциалдарынын айырмасы менен шартталган электр талаасы аркылуу бѳлүнгѳн электрон-кѳңдѳйчѳ түгѳйү пайда болот.Натыйжада куралдын чыгуучу учтарында фотоэлектрдик кыймылдаткыч күч, ал эми аны туюк чынжырга бириктиргенде-электр тогу пайда болот.

Фотогальваникалык режимде иштѳѳчү фотодиоддор күндүн энергиясын электр энергиясына айландырууга колдонулат.Ал болсо узак убакытка чейин ѳз алдынча иштѳѳчү түзүлүштѳрдү азыктандырууга ѳтѳ ылайыктуу.Кремний фотоэлементтин жарык кылынган беттен пайда болгон фотоэлектр кыймылдаткыч күчү 0,5 В ал эми чукул туюкталуучу 25мА ди түзѳт.

Фототранзисторлор. Фототокту күчѳтпѳгѳндүктѳн анчалык сезгич эмес фотодиоддордон айырмаланып фототранзисторлор жарыктанышка кѳз каранды болгон фототокту гана түзбѳстѳн,аны күчѳтѳ турган да чынжырдын активдүү элементтери болуп эсептелишет.Транзистордун базасынын областын жарыктантканда анын жылчыкчасы аркылуу куралдын тулкусунда электрон кѳңдѳйчѳ түгѳйлѳрү пайда болот.Бул учурда кѳндѳйчѳлѳр база менен коллектордун ортосундагы тескери чыңалуунун электр талаасы аркылуу коллекторго таратылышат.Ал эми электрондор болсо,база эч жакка бириктирилбегендиктен жана тогу анын ашыкча токторун компенсация кылбагандыктан базада калышат.Базадагы электрондордун ашыкча концентрациясы эмиттер-база ѳтүүсүнүн түз чыңалуусун кѳбѳйтѳт.Бул болсо,базага кѳңдѳйчѳлѳрдүн эмиттердин келишин күчѳтѳт.Алардын кѳбү коллектордук ѳтүүгѳ жеткендиктен коллектордун тогу да ѳсѳт.Мына ушинтип,базаны жарыктандыруунун натыйжасында базада ашыкча заряддын пайда болушу коллектордун чынжырында бир кыйла фототоктун пайда болушуна алып келет.Фототранзистордун базасына анын вольт-ампердик мүнѳздѳмосүн түздѳѳчү жана режимдин температурага кѳз карандылыгыназ аздан компенсациялоочу сырткы чыңалуу берилет.

Оптрондор (оптопаралар). Жалпы корпусуна нур чыгаруучу диод жана фотодиод,фототранзистор же фототиристорлор бекитилген жарым ѳткѳргүчтүү куралдар оптрондор деп аталат.Оптрондордун негизги арналышы болуп электр чынжырында гальваникалык өз ара байланыштын негизинде информация берүүнү уюштуруу эсептелет.Мында жарыктын таасири менен фотодиоддун каршылыгы өзгөрөт.өндүрүштө чыгарылып жүргөн оптрондордо (мисалы,АОД101А-АОД101Д) арсенид-галлий-алюминийден турган нур чыгаруучу диоддор жана кремний фотодиодду колдонулат.АОУ103А оптрондордун нур чыгаруучу диоддорду арсенид-галлий-алюминийден жасалган,ал эми фотокабыл алуучу түзүлүшү нур чыгаруучу диоддун жарыгынын натыйжасында ток өткөрүүчү абалга алмаштырылып туташтырылган кремний фототристорун элестетет.Мындан сырткары бир нече өз алдынча оптопаралардан (мисалы,АОД109А-АОД109И үч оптопаралуу)турган көп каналдуу оптоэлектрондуккуралдар бар.Оптикалык каналдарды сырттан башкарууга мүмкүндүк берүүчү оптопаралар өтө кызыктуу болуп саналышат.Мындай куралдар металл иштетүүчү өтө так станоктордо механизмдин абалын аныктоо үчүн өтө ишеничтүү жана жөнөкөй датчиктер катары колдонулушу мүмкүн.

Корутунду

Демек, өзгөрмө электр тогун түзөтүү үчүн азыркы кезде радиосхемаларда эки электроддуу электрондук лампа менен катар, бир топ артыкчылыкка ээ болгон жарым өткөргүчтүү диоддор көп колдонулат. Жарым өткөргүчтөрдө кошумча энергиянын булагынын кереги жок, жөн гана донордук же акцептордук кошулманы пайдалануу менен ишке ашат. Татаал схемаларда энергиянын бул үнөмү бир топ өлчөмдө болот. Жарым өткөргүчтүү түзөткүчтөр, ваакумдукка караганда бир кыйла кичине, компакттуу келет. Натыйжада жарым өткөргүчтөрдөн жыйналган радио түзүлүштөр жыйнактуу келишет. Жарым өткөргүчтүү аспаптар Жердин жасалма спутниктеринде, космос кемелеринде, ЭЭМде, мындан сырткары ар кандай өндүрүштөрдө пайдаланууда өтө маанилүү. Жарым өткөргүчтүү диоддор германий, селен, кремний ,арсенид ж.б. заттардан жасашат.

Азыркы мезгилде симметриялуу транзисторлор да кеңири колдонулуда. Анда башкаруучу торчого кабар берилгенде түз дагы, тескери дагы багытта бириктирилүү болуп өтөт. Ошондуктан бул куралдын аткарган жумушу – өзгөрмө токтун чынжырдагы нагрузканы жөнгө салуу болуп эсептелет.

Колдонулган адабияттар

1. М. Койчуманов, О. Сулайманова

Физика: Орто мектептердин 10-классы үчүн окуу китеби.

2. М.М.Кидибаев, К.Шаршеев

Жарым өткөргүчтөрдүн өткөрүмдүүлүгү. Бишкек 2011- жыл

3. Физика боюнча энциклопедия Бишкек 1994 жыл

4. Спиридонов Н.С. Основы теории транзисторов. — К.: Техника, 1969

5.Ю.Ф.Колонтаевский Радио-Электроника Бишкек-1994

6