2) Транзистрлардың құрылысы, вольтамперлік сипаттамасы, жұмысы.

Транзистор (ағылш. transfer — тасымалдау және resistor — кедергіш) — токты күшейтуге, түрлендіруге арналған үш электродты жартылай өткізгіш құрал. Транзисторға жіберілген аз ток (кернеу) үлкен ток ағынын басқарады.

Транзистор — электр тербелістерін күшейтуге, оны тудыруға және түрлендіруге арналып жартылай өткізгіш кристалл негізінде жасалған электрондық прибор. Электрондық лампа сияқты қызмет атқаратын транзисторлар одан өлшемінің едәуір кішілігімен, электр энергиясын тұтынудағы аса үнемділігімен, механикалық аса беріктігімен және бүлінбей ұзақ жұмыс істейтіндігімен, бірден әсер етуге әзірлігімен ерекшеленеді. Радиолампа орнына қолданылатын жартылай өткізгіш аспаптар (транзисторлар) негізінде жасалған өте кішкентай радиоқабылдағыштарды көбінесе транзисторлар деп дұрыс атамайды; оның дұрыс атауы — транзисторлы қабылдағыш немесе транзистор негізінде жасалған қабылдағыш

Транзистор дегеніміз электрлік қуатты күшейтуге қабілетті, үш және одан да көп шықпалары, бір немесе одан көп p-n өткелдері бар шала өткізгішті аспап. Олар электр тербелістерін күшейтуге, генерациялауға және түрлендіруге арналған. Тасушылардың бір немесе екі типінің де ток түзуге қатысуына байланысты, бір полюсті және екі полюсті транзисторлар болып бөлінеді.

Транзисторлардың топталуы:

 

 

5.1Сурет 

а) құрылымы және жұмыс істеу принципі бойынша (5.1- сурет);

б) коллектордан таралатын ең үлкен қауіпсіз қуат бойынша:

– аз қуатты – 0,3 Вт-тан аз;

– орташа қуатты – 0,3…3 Вт;

– үлкен қуатты – 3 Вт-тан жоғары;

в) қуат бойынша көрсетілген топтардың әрқайсысындағы шектік жиілік бойынша:

– төменгі жиілікті – 3 МГц-тен аз;

– орташа жиілікті – 3…30 МГц;

– жоғары жиілікті – 30…300 МГц;

– аса жоғары жиілікті– 300 МГц-тен жоғары;

г) конструкциясы және жасалу технологиясы бойынша:

– балқытып ендірілген жазық транзисторлар;

– диффузиялық базасы бар жазық транзисторлар ;

– мезатранзисторлар;

– планарлық;

– эпитаксиалды-планарлық және т.с.с;

д) жасалу материалы бойынша:

– кремнийден, германийден, галий арсенидінен жасалған;

е) өткізгіштік облыстарының өзара орналасуы бойынша– транзисторлар

n-p-n және p-n-p болып бөлінеді.   

 

3) Қүймалық және қүйма- тиектік сипаттамалар.

Өрістік транзисторда бір типті (электрондар немесе кемтіктер) негізгі тасушылар қолданылады. Мұндай транзисторларда инжекция мен диффузия процестері мүлдем жоқ. Электр өрістегі дрейфтасушылар қозғалысының негізгі әдісі болып табылады. Тұрақты электр өрісінде жартылай өткізгіштегі токты басқару үшін жартылай өткізгіш қабатының меншікті өткізгіштігін немесе оның ауданын өзгерту қажет. Тәжірибе жүзінде екі әдісі де қолданылады және олар өріс эффектісіне (тиектегі кернеуді басқару) негізделген. Ток өтетін өткізгіш қабаты канал деп аталады. Өрісті транзисторлардың екі түрі бар: 1) басқарушы p-n ауысулы бар өрісті транзисторы, 2) изоляциялық затворлы МДП транзисторы. МДП-деген ат осы транзистордың құрылысын көрсетеді. Ол металл, диэлектрик және жартылай өткізгіш қабаттарынаң тұрады (МДЖӨ) (1 сурет). Жеке жағдайда, диэлектрик ретінде тотық (кремнийдің қостотығы) пайдаланылса, онда МДЖӨ-транзистор деген атауы қолданылады. EWb бағдарламасының компоненттер кітапханасында өрістік транзисторлар екі үлгі арқылы көрсетілген: n-арналық және p-арналық, мұндағы 1 - тиек (gate) - басқарушы электрод; 2 - бастау (source) - негізгі тасушылардың (бірінші типте - бұл электрондар, екінші типте - бұл кемтіктер) қозғалысы басталатын электрод; 3 - құйма (drain) - осы электрондарды қабылдайтын электрод, 4 - төсеніш (1,2 сурет). 1 сурет - Басқарушы p-n ауысулы бар транзистордың өрістік n-арналық (а) және p-арналық (б) транзисторы МДЖӨ-транзисторлар екі типті болады: қондырылған және индуцирленген арналық транзисторлар (2 сурет). Бірінші типтегі транзисторлар арнасында заряд тасушыларға кедейлену де, және олармен байыту режімінде де жұмыс істей алады. Екінші типтегі МДЖӨ-транзисторлар тек байыту режімінде ғана жұмыс істейді. Басқарушы p-n ауысулы транзисторларға қарағанда, МДЖӨ-транзисторлардың металлургиялық тиегі, жартылай өткізгіштен диэлектрик қабатымен изоляцияланған және ток жүретін электрод кристаллдан шығарылады де ол төсеніш делінеді. Осы төсеніш арқылы аспап дайындалған. Басқарушы кернеу тиек пен төсеніш арасына беріледі. Осы жағдайда кемтіктер тиетің астын бастаудан құймаға дейін толық жабады да, олардын арасында белгілі бір жол (арнасы) ашылғандай болады. Енді бастау мен құйманың аралығына қүйма кернеуі беретін болсақ, онда осы электродың арасында ток журе бастайды.

БИЛЕТ№34

1) p-n өткелiнiң кернеуге керi қосылысы. Жүретiн токтар. Сыйымдылығы, өткiзгiштiгi. Потенциалдық тосқауыл.

p-n өткелге кері ығыстыру кернеуін түсірейік (2.2,б-сурет). p-облысқа минус, ал n-облысқа – плюс береміз. Потенциалдық тосқауыл шамасы өседі. Жабушы қабат кеңейеді, U_ауыс = _к+U_кері. Заряд тасушылар өткелден алыстайды да, өткел кедергісі жоғарылайды. Диффузиялық ток кемиді де, кері ток шамасы өседі. Кері ығысуда экстракция орын алды – кері ығысу салдарынан қосалқы заряд тасушыларды,  негізгі тасушыға айналатын облысқа енгізу.

|U_кері |  _Т болғанда, кері ток I_кері,  p-n өткелдің ығу тогының қанығу шамасына I₀ ұмтылады. I₀ тек қосалқы тасушылардан туындағандықтан  U_кері кернеуінен тәуелсіз.

U_кері шамасы ондаған және жүздеген вольтқа жетуі мүмкін (жылу әсерінен  тесілумен шектеледі), I_кері – бірлеген және жүздеген микроампер болады.

Тура және кері ығысуды қарастыра отырып, мынандай маңызды қорытынды жасауға болады: қосалқы тасушылардың үлесі негізгі тасушылардың үлесінен біршама аз болғандықтан, қосалқы тасушылардан туындаған кері ток, негізгі тасушылардан туындаған тура токтан біршама аз (I_кері  I_тура), яғни өткел біржақты өткізгіштікке немесе түзеткіштік қасиетке ие болады.

Потенциалдық тосқауыл — бөлшектердің кез келген түрі үшін жоғары потенциалдық энергиясы бар шектелген ұзындықтағы аймақ. Квантты- механикалық эффектілерді ескермегенде (мысалы, туннелдік эффект), Потенциалдық тосқауылды энергиясы оның биіктігінен асатын бөлшектер ғана басып өте алады.Электрондар үшін потенциалдық тосқауыл өткізгіштігі әр түрлі орталардың шекарасында пайда болады. Әр түрлі өткізгіштердің түйіспесі үшін және шалаөткізгіштегі электронды-кемтіктік өткел үшін потенциалдық тосқауыл осы түйіспе жасалған материалдардың шығу жұмыстарының айырымына сәйкес келіп, электрон заряды мен түйіспелік потенциалдар айырымының көбейтіндісі тең болады.

2) p-n өткелi бар өрiстiк транзистор. Вольтамперлiк сипаттамалары, көрсеткiштерi. 

Бір p-n-ауысуы бар транзистор немесе бір өткелді транзистор дегеніміз – бұл үш шықпалары болатын аспап. Оның құрылымы өткізгіштігі n-типті тілімнен (Si -кристаллынан) жасалады. Тілімнің екі шетіне түйіспелер 6.1 а Суретте көрсетілгендей бекітіледі. Эмиттер деп аталатын р-типті аймақ диффузия көмегімен тілімнің ортасында қалыптастырылған.

а)                         б)                                       в)

                         6.1 – Сурет. Бір өткелді транзистор:

                                        а – құрылымы;

                                      б – балама сүлба;

                             в – релаксациялық генератор

    Егер эмиттер тізбегі айырылған (ажыратылған) болса V₁ деп белгіленген кернеудің мәні (шамасы) тілім бойымен кернеудің үлестірілуімен анықталады. Бұл үлестірілген кернеу V _EO деп белгіленген (6.1 б – Сурет ). Егер V _EВ1 кернеу V _EO кернеуден асып түссе, яғни V _EВ1 >V _EO болса, онда тілім ішіне кемтіктердің инжекциясы басталады да, бұл жағдай өткізгіштіліктің өсуіне келтіреді. Осының нәтижесінде R _B1 кедергі кемиді, ал бұл өз жағынан R _B1 мен R _B2 өткелде кернеу түсуінің пайда болуына себепші болады. Сонымен, үдей түсіп өсу эффекті басталады да, R _B1 кедергі елеусіз аз шама болғанға дейін бұл эффект жүреді.

    Жоғарыда 6.1 в – Суретте бірөткелді  транзистор негізінде жиналған релаксациялық генератор көрсетілген. Бірөткелді транзисторлардағы генераторлар тиристорлық тұтандыру схемаларында кеңінен қолданыс тауып жүр.

    Шығыс сигналдарының формасына тәуелді генераторларды екі түрге бөледі:

гармоникалық тербелістер генераторы;

релаксациялық (импульстік) тербелістер генераторы.

     Гармоникалық тербелістер генераторы беретін сигналдық спектрінде бір немесе бірнеше гармоникалар болады. Релаксациялық (импульстік) генератордың шығысындағы тербелістер амплитудалары өлшеулесті болатын гармоникалардың кең спектрінен тұрады. Импульстік (релаксациялық) генераторлардың өздері де импульстердің периодты реттілік (тізбек) генераторы және импульстердің кодалық топ генераторы болып бөлінеді.