«МИКРОЭЛЕКТРОНИКА» пәнінен

ЕМТИХАН СҰРАҚТАРЫ

1 Деңгей

1. Жартылай өткізгішті диодтар.

Бір р-п өтпесінен тұратын және екі шықпасы (сыртқы тізбекпен жалғанатын екі ұшы) бар нәрсе шала өткізгішті диод деп аталады. Диод р-п өтпесі тікелей кернеуге қосылғанда біржақты токты өткізеді де, р-п өтпесіне кері кернеу қосқанда токты өткізбейді, сондықтан да оның айнымалы токты түзеткіш қабілеті бар. Өнеркәсіпте көбіне германий мен кремнийден жасалған диодтар шығарылады. Кейде диодтар жартылай өткізгіш болып есептелертін интерметалдық қосылыстардан да жасалынады.

Жұмыс істеу тәртібіне және атқаратын міндетіне қарай шала өткізгішті диодтар әртүрлі болады. Ең көп тараған диодтар түзеткіш диод, стабилитрон, варикап, фотодиод жарық диоды

2. Электронды-текстік р-n өткелі.

3. Негізгі физикалық үрдістер.

4. Жартылай өткізгішті диодтардың жіктелуі.

5. Түзеткіш диодтар

Түзеткіштік диодтар айнымалы токты тұрақты токқа түрлендіру үшін, яғни айнымалы токтан тұрақты ток алу үшін қолданылады. Бұл р-п өтпесінің вентильдік қасиетіне негізделген.

Түзеткіш диодтар төмен және жоғары жиілікті, импульсті, әлсіз және қуатты токтарды түзету үшін қолданылатындықтан олардың конструкциясы, әсіресе р-п өтпесінің конструкциясы мен бөгеттік қабаттың ауданының шамасы әртүрлі болады. Түзеткіштік диодтарды силицийден және германийден жасайды. Силицийден жасалған диодтар 150⁰ ...200⁰С деңгейінгі, ал германийдан жасалған диодтар 85⁰...100⁰С деңгейінгі температурада жұмыс істей алады.

Сурет 4.1 - Түзеткіш диодтың вольт-амперлік сипаттамасы мен графикалық шартты белгісі

Түзеткіштік диодтардың негізгі сипаттамасы – вольт- амперлік сипаттама (сурет 4.1). Оның р-п өтпесінің вольт-амперлік сипаттамасынан (сурет 3.3) ешқандай айырмашылығы жоқ. Тек түзеткіштік диодтар вольт-амперлік сипаттаманың тура бұтағында ғана жұмыс істейді.

Түзеткіш диодтың негізгі параметрлері осылар болып табылады:

• турақты кері кернеу Uкері – диодтың ұзақ уақытта бұзылуысыз жұмыс істей алатының кері бағыттағы кернеудің мәні;

• орташа тура тоғы Iтура орт – тура бағытта диод арқылы ағатың турақты тоқтың максималдық мәні;

• шекті максималді импульстік тура тоқ I_{пр и} – тоқтың тапсырылған максималдық импульстін узақтығы;

• турақты кері тоқ Iкері;

• турақты тура кернеу U_пр–диод арқылы орташа тура тоқ өткен кезде кернеудің түсуі;

• орташа тарау қуаты P_ср – диодтың белгілі бір уақыт аралығындағы орташа тарау қуаты;

максималдық жиілік F_макс – диодқа қойылған параметрлері қамтамасыз етілгенде максималдық жұмыс жиілігі. Егер диодқа берілген айнымалы кернеудің жиілігі  F_макс тан жоғары болса,диодтағы жоғалулар өте жоғары өседі.

6. Импульсті диодтар

7. Аса жоғарғы жиілікті диодтар

8. Тунельді диодтар.

Бұл р-n өтпесі арқылы заряд тасымалдаушылардың туннельдік құбылыс кезінде өту механизмін пайдаланатын және вольамперлік сипаттамасында дифференциалдық кедергісінің теріс мәндік облысы бар диод. Туннельдік диодтарды жасаған кезде р- облысы мен n- облысына қоспаларды көп кіргізеді, олардың концентрациялары өте үлкен 10¹⁹-10²⁰ см^-3 және р-n өтпесінің ені өте кішкентай істеледі (шамамен, 0,01мкм). Сондықтан р-n өтпесіндегі электр кернеулігінің шамасы зор Е=10⁵÷10⁶ В/см7

9. Стаблитрон

Тогы өзгергенмен кернеуі тұрақты болып қалатын шала өткізгішті диод стабилитрон деп аталады. Стабилитрон әртүрлі құрылғыларда кернеуді тұрақтандыру үшін, яғни кернеуді өзгертпей ұстап тұру үшін қолданылады.

Стабилитрон р-n өтпесінің вольт-амперлік сипаттамасының кері бұтағында жұмыс істейді (сурет 4.2). Вольт-амперлік сипаттаманың АВ бөлігінде ток өскенмен кернеудің тұрақты болып қалатындығы көрініп тұр. Стабилитрон тогы осы аралықта жататын жүктемелер үшін пайдаланылады. Ток одан әрі өскен кездер n-өтпесі қатты қызып, электрлік тесілу жылулық тесілуге ұласуы мүмкін.

Сурет 4.2 - Стабилитронның вольт-амперлік сипаттамасы мен графикалық шартты белгісі

Стабилитронның негізгі параметрлері: сипаттаманың кернеуі тұрақты бөлігіндегі динамикалық кедергісі R_д; кернеудің тұрақты мәніне сәйкес минимал тогы (I_ст.min); кернеудің тұрақты мәніне сәйкес максимал тогы (I_ст.max); кернеудің температуралық коэффициенті (TKU). Қазіргі кезде қолданылып жүрген стабилитрондардың тұрақтандыру кернеуі U_ст=1....1000В, минимал тогы I_ст.min=1....10мА, максимал тогы I_ст.max=50...2000мА, динамикалық кедергісі R_д=0.5...200ОМ, ал кернеудің температуралық коэффициенті

шамасында жатады

10. Варикап

Бөгетік қабаттың бір жағында оң, екінші жағында теріс заряд 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, ал бөгеттік қабаттың еніне кері пропорционал. Бөгеттік қабаттың ені оған түсірілген кернеуге байланысты өзгеретіндіктен, р-n өтпесіне сыйымдылығы да кернеумен байланысты болады. р-n өтпесіне тура кернеу берген кезде түйіспеге өте аз кернеу түсетіндіктен оның сыйымдылығы да өте аз болады, ал түгелдей дерлік бөгеттік қабатқа түсетін үлкен кері кернеу онда әжептеуір сыйымдылық туғызады.

Сыйымдылығы кері кернеуден тәуелді өзгеріп отыратын шала өткізгішті диодты варикап деп атайды. Варикап электрлік сыйымдылығы бар элемент ретінде қолданылады.

Варикаптың сыйымдылығының кері кернеуден тәуелділігі (сурет 4.3) оның негізгі сипаттамасы болып есептеледі. Кері кернеудің шамасы өскен сайын бөгеттік қабаттың ені артады да, варикаптың сыйымдылығы азаяды.

Сурет 4.3 - Варикаптың сыйымдылыгының кернеуден тәуелділігі және графикалық шартты белгісі

Варикаптың негізгі параметрлері ретінде оның жалпы сыйымдылығы (С_В) мен сыйымдылықтың еселік коэффиценті (Кс) алынады. Сыйымдылықтың еселік коэффициенті деп варикаптың максимал сыйымдылығының (С_max) оның минимал сыйымдылығына (С_min) қатынасын айтады. Варикаптың көпшілігінің жалпы сыйымдылығы С_B=10...500 пФ, ал сыйымдылықтың еселік коэффициенті К_C= С_max/ С_min =5...20 шамасында болады.

11. Шотки диоды

12. Қайырылған диодтар

13. Сәуле шашатын диодтар (жарық диоды және UK-диоды),

14. Фотодиод.

Кері тогы р-n өтпесінің жарықталуына байланысты өзгеріп отыратын шала өткізгішті диодты фотодиод деп атайды. Фотодиодтар екі түрлі жұмыс әлпінде пайдаланылады: сыртқы қорек көзінсіз фотогенератор ретінде және сыртқы қорек көзімен фототүрлендіргіш ретінде. Фотодиод, қарапайым диод секілді, бір р-n өтпесінен тұрады. Бірақ түйістің ауданы басқа диодтарға қарағанда әлдеқайда үлкен болады, өйткені сәуле осы ауданға перпендикуляр түсуі керек (сурет 7.3).

Сурет 7.3 – Фотодиодтың сұлбалық құрылысы мен графикалық шартты белгісі