Қазақша рефераттар

Сыртқы токтың жойылуы

Униполярлы өрістік транзисторлар: құрылымы және жұмыс істеу принципі

Өрістік (каналдық) транзисторлар — токты электр өрісі арқылы реттейтін жартылай өткізгіш аспаптар. Бұл мәтінде бекітпе (жаппа) ретінде p–n ауысуы қолданылатын өрістік транзисторлардың құрылымдық және қимылдық (жұмыс) принциптері, сондай-ақ олардың негізгі статикалық сипаттамалары қарастырылады.

Құрылымы: канал, бастау, құйма және жаппа

  • Транзистордың негізі — тікбұрышты қималы өзек. Оның шеткі аймақтары жоғары концентрациялы донорлармен қоспаланған n-типті Ge немесе Si материалынан жасалады. Осы аймақтардың біреуі әдетте күштірек қоспаланады.

  • Шеткі аймақтарға омдық контакттар орнатылады. Олардың арасымен негізгі заряд тасымалдаушылардың басқарылатын тогы өтеді.

  • Өзектің орталық бөлігінде балқыту (диффузия) арқылы p-типті аймақ қалыптастырылып, нәтижесінде p–n өткелі пайда болады. Бұл ауысу әдетте кері бағытта ығыстырылады.

Бастау

Негізгі заряд тасымалдаушылар каналға кіретін электрод.

Құйма

Тасымалдаушылар каналдан шығатын электрод.

Жаппа

Каналдың көлденең қимасын (өткізгіштігін) реттейтін басқарушы электрод.

Жұмыс істеу принципі: p–n ауысуы және ПЗ (таусылу) аймағы

Кернеу өзгерген кезде p–n ауысуындағы негізгі заряд тасымалдаушылармен байланысқан ПЗ (таусылу) аймағының ені өзгереді. Соған сәйкес ток өтетін қиманың ауданы да өзгеріп, бастау мен құйма арасындағы арнаның (каналдың) кедергісі түрленеді.

Негізгі ұғым

Сыртқы кернеумен басқарылатын, қалыңдығы мен көлденең қимасы өзгеретін өткізгіш аймақ канал деп аталады.

Канал бойымен бастау мен құйма арасындағы ток өткенде кернеу түсуі пайда болады. Сондықтан кристаллдың әр нүктесінде p және n аймақтары арасындағы потенциалдар айырымы бірдей емес: құймаға жақындаған сайын канал әдетте тарылуға бейім келеді.

Жаппаға қосымша сигнал кернеуі берілгенде, канал ені өзгеріп, нәтижесінде бастау–құйма арасындағы ток модуляцияланады.

Күшті модуляцияға арналған құрылымдық шешімдер

  • Токты мықтырақ модуляциялау үшін каналдың мүмкіндігінше кішірек көлденең қимасы қолданылады.

  • Практикалық тәсілдердің бірі — жаппаны сақина түрінде орындау.

  • Модуляция тереңдігін арттыру және канал кедергісін ұлғайту үшін бастапқы кристалл жоғарыомды болғаны тиімді. Бұл жағдайда кері ығыстыру ұлғайғанда p–n ауысуының таусылу аймағы каналға қарай көбірек кеңейеді.

Құрылымдық түрі: алькатрон

Өрістік транзистордың құрылымдық нұсқаларының бірі — алькатрон. Оның ерекшелігі — негізгі тасымалдаушылардың бастаудан құймаға радиус бойымен жылжуы. Сонымен қатар алькатронда екінші p–n ауысуы болуы мүмкін: бұл арнаның бастапқы енін механикалық өңдеуге қарағанда дәлірек орнатуға және қосымша басқару мүмкіндігін алуға көмектеседі.

Электронды-вакуумды лампамен ұқсастығы

Өрістік транзисторлардың жұмыс принципі электронды-вакуумды лампаға ұқсас: бастау — катодқа, жаппа — торға, құйма — анодқа сәйкес келеді.

Статикалық вольт-амперлік сипаттамалар (ВАС)

p–n ауысуы бар өрістік транзистор үшін маңызды сипаттамалардың бірі — шығыс сипаттамалары: жаппадағы кернеу тұрақты болғандағы құйма тогының құйма кернеуіне тәуелділігі.

1) Канал қимасының өзгеруі

Алғашқы аймақта ВАС сызықтыққа жуық: құйма кернеуі артқанда ток бірқалыпты өседі. Сызықтықтан ауытқу ток ұлғайған сайын каналдың тарылуы және p–n ауысуындағы таусылу аймағының кеңеюімен түсіндіріледі. Таусылу аймағының ең күшті кеңеюі көбіне құйма жағында байқалады, себебі жаппаның p-аймағы мен канал арасындағы потенциалдар айырымы сол жерде артады.

ВАС-тың кері бұтағы (кері бағыттағы ток)

Кері бұтаққа бірнеше процесс әсер етеді: генерация (термиялық пайда болу), сыртқы ағып кету токтары және p–n ауысуының тесілу құбылыстары.

1) Генерациялық (термо) ток

p–n ауысу аймағында және оған жақын қабаттарда заряд тасымалдаушылардың жылулық генерациясы жүреді. Пайда болған электрон–тесік жұптары ауысу өрісімен ажыратылады да, кері ток туғызады. Кері ығыстыру артқан сайын термоток та өседі.

2) Сыртқы ағып кету (жойылу) токтары

Кристалл бетіндегі ластанулар p–n ауысуының сыртқы кедергісін төмендетіп, көлемдік кедергіні шунттай алады. Соның салдарынан кері ток артып, кей жағдайда қалыпты жұмыс режиміне әсер етеді.

3) p–n ауысуының тесілуі

Тесілу кезінде ауысудағы кернеудің аз ғана өзгерісі токтың күрт артуын туғызады. Негізгі механизмдер: жылулық және электрондық тесілу. Электрондық тесілу өз кезегінде көшкінді (екпінді ионизация) және туннельдік тесілуге бөлінеді.

Жоғары жиілікті диодтар туралы қысқаша мәлімет

Жоғары жиілікті диодтар — әмбебап мақсаттағы құрылғылар. Олар кең жиілік диапазонында (бірнеше жүздеген МГц-ке дейін) токты түзетуге, модуляциялауға, детекторлауға және басқа да сызықтық емес түрлендірулерді орындауға қолданылады.

Негізгі параметрлер

  • Тұрақты ток өткендегі диодтағы кернеу түсуі.
  • Кері кернеу берілген кездегі кері ток.
  • Диодтың дифференциалдық кедергісі.
  • Жұмыс жиілігінің диапазоны: диапазонның кез келген жиілігінде түзетілген ток төмен жиіліктердегі мәнімен салыстырғанда берілген деңгейден төмен болмауы тиіс.