Билет №29

1. p-n-өткелінің(ауысуының) кернеуге тіке қосылысы. Жүретін токтар. Сыйымдылығы, өткізгіштігі.

 

2 .4 p-n өткелдің вольтамперлік сипаттамасы

p-n өткел арқылы өтетін токтың оған келтірілген кернеуден тәуелділігі электрондық-кемтіктік өткелдің вольтамперлік сипаттамасы д.а. (ВАС).Оның түрі I = I₀ [exp (U/_T) – 1],мұндағы I₀ – |–U|  _T болғандағы қанығудың кері тогы.

2.3-суретте  p-n өткелдің ВАС келтірілген, мұндағы өстердің масштабтары токтың оң (миллиампер) және теріс мәндері (микроампер) үшін әртүрлі.Тура кернеуді U_тура арттырғанда тура ток I_тура экспонента бойынша өседі, өйткені U_тура артуымен потенциалдық тосқауыл төмендеп негізгі тасушылардың диффузиясы өседі . Кері ток шамасы температураға аса тәуелді (графикте Т₂  Т₁), |U_кері|  _T болғанда I₀ тогы кері кернеуге тәуелді емес, ол қосалқы заряд тасушылардың концентрациясымен шартталған.

p-n өткелдің негізгі параметрлері.Сипаттамалық кедергілер:а) тұрақты ток бойынша кедергі (сурет 2.4,а)

R = U/I = _T ln(I/I₀+1)/I = (_T / I) ln(I/I₀+1);

R_A=U₁/I₁,   R_B=U₂/I₂;

б) айнымалы ток бойынша кедергі r_д немесе дифференциалдық кедергі (2.4,б сурет) r_д  = dU/dI=d[_T ln(I/I₀+1)]/dI=(_T I₀) / [(I+I₀)I₀]=_T / (I+I₀)  _T/I;

r _дA = dU₁ / dI₁ = U₁/I₁ ;r_дB = dU₂ / dI₂ = U₂/I₂ .2.5.2 p-n өткелдегі сыйымдылықтарp-n өткелдегі сыйымдылықтар тосқауылдық және диффузиялық болып ажыратылады:

а) тосқауылдық (зарядтық) сыйымдылық C_тосқ p-n өткелдің тепе-теңдік шарты және кері ығысуы кезінде жабушы қабатта зарядтардың (оң және теріс иондардың) болуынан туындайды, яғни өткелдегі зарядтардың қайта таралуын бейнелейді

,мұндағы  - шала өткізгіштің диэлектрлік өтімділігі;₀ – вакуумдағы диэлектрлік өтімділік;S – өткел ауданы;l – өткел ені; _к – потенциалдық тосқауыл биіктігі.U_кері-нің артуымен тосқауылдық сыйымдылық -ге пропорционалды кемиді. Тосқауылдық сыйымдылықтың шамасы ондаған, жүздеген пикофарадаға тең;б) диффузиялық сыйымдылық С_диф p-n өткелдегі тура ығысу кезінде негізгі тасушылардың инжекциясы есебінен зарядтардың өзгеруінен пайда болады (өткел маңындағы зарядтардың қайта таралуын бейнелейді)С_диф = (q/kT)I_тура = I_тура /_Т,мұндағы  I_тура – тура ток; – тасушылардың өмір сүру уақыты; _Т  - температуралық потенциал.

Билет №30

1. Стабилитрон. Вольтамперлік сипаттамасы, көрсеткіштері. Стабистор.

Стабилитрон және стабистор тұрақты токтың сызықты емес тізбектерде кернеуді тұрақтандыру үшін қолданылады. Стабилитронның стабистордан айырмашылығы кернеуді тұрақтандыру үшін ВАС-тың қай тармағы алынатығында. Өйткен 2.2 б –суреттен айтарлықтай ғана кернеудің өзгеруін көреміз (АВ мен СД участкілер). Сонымен қатар бұл I=f(U) –тәуелділік біршама сызықты екенін де көреміз. Шамасы жоғары кернеулерді (U>3В) тұрақтандыру үшін ВАС-тың кері тармағын (АВ участкісін) пайдаланады. Міне, осы мақсатпен қолданылатын диодтар стабилитрондар деп аталады. Кернеулердің мәндері (шамалары) үлкен болмағанда (U≤1В мысалы ИМС - терде) ВАС –тың тура тармақты (СД участкесін) пайдаланады да, ал бұл жағдайда қолданатын диодтар стабисторлар деп аталады.

Стабилитрондар – бұл тесілу кернеуі қалыпты және тесілу нүктесінде кері ток күрт өсетін кремнийден жасалған жазық диодтар. Ондағы кернеу, берілген аяда өтетін токты өлшеу кезінде, белгілі дәлдікпен сақталады. Диодтың жұмыс істеу принципі құйындық тесілуді пайдалануға негізделген.

Қоспалардың үлесінің  жоғары шамасына және өткелдің тарлығынан құйындық тесілу кері кернеулердің аз шамасында пайда болады. Өндірілуші қуат аз болғандықтан, құйындық тесілу жылулыққа ауыспайды.

Өнеркәсіпте шығарылатындар:

а ) қорек көздерін тұрақтандыру сұлбаларында, кернеу шектегіштерде пайдаланылатын, жалпы мақсатта пайдаланылатын стабилитрондар;

б) аса дәл стабилитрондар – кернеу деңгейін жоғары дәлдікпен тұрақтандыру шы және жылу ықпалын азайтушы сұлбаларда;

в) импульстік – тұрақты және импульстік кернеуді тұрақтандыруға арналған;

г) екі анодты – кернеу тұрақтандыру сұлбаларында, әр түрлі полюсті кернеулерді шектегіштерде;

д) стабисторлар – кернеудің аз шамаларын тұрақтандыру үшін және темеператураның өзгеруі кезінде берілген тұрақтандырылған кернеудің шамасын тұрақты  ұстауға арналған температура өзгерісінің әсерін азайтатын элемент ретінде.

Стабилитронның вольтамперлік сипаттамасы 4.6,а - суретте келтірілген. 4.6,б - суретте параметрлік кернеу тұрақтандырғыш бейнеленген, оның жұмыс істеу принципі  Е кернеуінің өзгеруі барысында стабилитрон арқылы өтетін ток өзгереді, ал стабилитрондағы және оған қосар жалғанған жүктемедегі кернеу өзгермейді деуге болады.

Стабилитронның вольтамперлік сипаттамасына E = I_СТ R_б  + U_СТ  жүктеме сызығын жүргізейік. I_СТ = 0  болғанда U_СТ = Е, U_СТ = 0 болғанда I_СТ =E/R_б.

Осы нүктелерді қосайық. Е артқан кезде жүктеме сызығы солға қарай параллель жылжиды, жұмыс нүктесі (жүктеме сызығының ВАС-мен қиылысу нүктесі) төмен ығысады, яғни стабилитрон арқылы өтетін ток өседі. Артық кернеу балластық кедергіге R_б түседі, ал стабилитрондағы және тиісінше жүктемедегі кернеу өзгеріссіз қалады.

Кремний стабилитрондардың негізгі параметрлері:

а) тұрақтандыру кернеуі U_СТ;

б) ең кіші I_{СТ  min}  және ең үлкен  I_{СТ  mах}  тұрақтандыру токтары;

в) ортаға тарайтын қуаттың  ең үлкен  шамасы Р_mах ;

г) дифференциалдық кедергі  r_дф = dU_CТ / dI_CТ ;

д) кернеудің температуралық еселігі (КТЕ) - тұрақтандыру тогіның тұрақты мәнінде U_CT-ның салыстырмалы өзгерісінің температураның а бсолюттік өзгерісіне қатынасы.

Қазіргі заманғы стабилитрондарда тұрақтандыру токтары 1 мА-ге  2 А-ге  дейін өзгергенде  тұрақтандыру кернеуі 1В пен 1000 В аралығында жатады. I_{СТ min} = 1…10 мА мәні стабилитрон сипаттамасының бейсызықты бөлігімен шектелсе (тұрақтандырудың басы), I_{СТ  mах}  = 50…2000 мА аралығында шала   өткізгіштің қауіпсіз температурасымен шектеледі (жылулық тесілудің басымен).

1 В-қа дейінгі төмен кернеулерді тұрақтандыру үшін стабистор деп аталатын кремний диодтың ВАС-ның тура тармағы пайдаланылады.

Тұрақтандыру бөлігіндегі дифференциалдық кедергі шамамен тұрақты және көптеген стабилитрондар үшін 0,5…200 Ом аралығында болады. Темепературалық еселік жоғары вольтті стабилитрондарда оң да, төмен вольттілерде теріс болады, 5 В шамасындағы кернеу аймағында оның мәні нөлге жақын.