Мазмұны

№	Тақырыбы	беті
1	Алғы сөз	3
2	«Электротехника және электроника» пәнінің оқу жұмыс бағдарламасы	4
3	Глосарий	8
4	1-дәріс: Шалаөткізгіштер және олардың өткізгіштігі. Қоспалы шалаөткізгіштер р-n-ауысу	9
5	2-дәріс: . p-n ауысудың қалыптасуы. Диодттар. Вольт - амперлік сипаттамалары	13
6	3-дәріс: Биполярлы транзистор. Транзисторларды электрлік сұлбаға қосу	16
7	4-дәріс: Биполярлы транзисторлардың вольт-амперлік сипаттамалары	19
8	5-дәріс: Униполярлы транзисторлар. МДП-транзистор.	23
9	6-дәріс: Электрондық күшейткіштердің классификациясы. Негізгі сипаттары. Жұмыс ережесін тұрақтандыру.	29
10	7-дәріс: Электрондық генераторлар. Автогенераторлардың өздігінен қозу шарты.	39
11	8-дәріс: Импульстік және цифрлік электроника және автоматика	44
12	9-дәріс: Жадылы бағдарлау жүйелері. Логикалық элементтер.	52
13	10-дәріс: ДТЛ және ТТЛ логикалық элементтер. Триггерлер.	59
14	11-дәріс: Импульстердің сандық санауыштары	66
15	12-дәріс: Сумматор. Регистрлер	68
16	13-дәріс: Жадылы логикалық жүйелер. Еске сақтау құрылғылары	74
17	14-дәріс: Компараторлар және Шмиттің триггерлері	82
18	15-дәріс:Автоматикада кеңінен қолданатын оптоэлек-троникалық құбылыстар мен құрылғылар.	90
19	Курс бойынша емтихан сұрақтары	98

Силлабус оқу бағдарламасы негізінде 5В070400 – Есептік техника және бағдарламалық қамтамасыз ету мамандығына арналып құрастырылды

Дәрістік кешен

____________ Сұлбатехника_______________

(пәннің коды және атауы)

Мамандық __5В070400 – Есептік техника және бағдарламалық қамтамасыз ету

(мамандықтың атауы және номері)

Дәріс 15_____сағат

Курс:__2____

Семестр:_3____

Астана 2015 Дәріс сабақтарының конспектлері

1-дәріс: Шалаөткізгіштер және олардың өткізгіштігі. Қоспалы шалаөткізгіштер р-n-ауысу

Дәрістің мақсаты: Шалаөткізгіштер және олардың өткізгіштігі, қоспалы шалаөткізгіштер және р-n-ауысудың теориялық, практикалық негіздерімен танысу.

Түйін сөздер: - валенттік зоналар - атомның сыртқы электрондық қабатында орналасқан валенттік электрондарының энергия деңгейлері; - өткізгіштік зона – еркін электрондар орналасатын зона.

Шала өткізгіштер электр өткізгіштік қасиетіне қарай өткізгіштер мен диэлектриктердің арасында жатады. Шала өткізгіштердің электр өткізгіштігі металдарға қарағанда әлде қайда төмен. Оның өткізгіштігі сыртқы әсерлерге, яғни температураға және сәулеленуге, т.б. байланысты болады. Кристалды шала өткізгіштің өткізгіштік қасиетін зоналық теорияның негізінде алып қарастырайық.

Атомдағы электрондар белгілі энергетикалық деңгейлер бойынша орналасады. Атомның сыртқы электрондық қабатында орналасқан валенттік электрондарының энергия деңгейлері валенттік зоналар деп аталады. Шала өткізгіштерде валенттік зона әр уақытта еркін электрондарға толы болады да, ал өткізгіштік зона бос болады. Электрондардың валенттік зона мен өткізгіштік зонаның энергия деңгейлері бойынша үлестірілуін ФермиДирак функциясы сипаттайды:

, (1.1)

мұндағы үлестірілу функциясы электрондардың энергиясы кванттық күйде болу ықтималдығын анықтайды,  электрондардың температурасы,  Ферми энергиясы, ал  Больцман тұрақтысы.

Ферми энергиясы дегеніміз сол деңгейде электронның болу ықтималдығы ½ ге, яғни 50% ке тең деңгей.

Абсолют нөл градус температурадағы меншікті немесе таза шала өткізгіштерде валенттік зона деңгейлері түгелдей толы болады ( ). Ал өткізгіштік зонада электрондар болмайды ( ). Сондықтан төменгі температурадағы шала өткізгіштер өткізгіштік қасиеті бойынша диэлектрикке көбірек ұқсайды.

Валенттік зона және өткізгіштік зонаның арасындағы зонаны тыйым салынған зона деп атайды. Шала өткізгіштердің кристалдық торының құрылымындағы атомдарының валенттік электрондарының байланысы аса күшті болмайды. Сондықтан атомдардың ара байланысы оңай үзіледі. Әсіресе шала өткізгіштердің температурасы жоғарылаған кезде электрон мен атом арасындағы байланыс әлсірейді де, валенттік зонадан босанып шыққан электрон кинетикалық энергиясының есебінен өткізгіштік зонаға өтеді. Ол өткізгіштік электронға айналады. Еркін электрондардың қозғалысына байланысты өткізгіштікті электрондық немесе  текті өткізгіштік деп атайды.

Электронның атоммен байланысы үзілген кезде атомда электрон жетіспейтін оң зарядты бос орын пайда болады. Бұл орын кемтік деп аталады. Кемтіктің оң зарядының шамасы электронның зарядының абсолюттік мәніне тең. Валенттік зонадағы кемтіктерді еркін электрондар сияқты қозғалатын оң зарядты квази бөлшек ретінде қабылдауымызға болады. Сөйтіп, өткізгіштік зонада электрондардың пайда болуымен қатар валенттік зонада кемтіктер пайда болады. Олар электр өрісінің әсерінен қозғалысқа енеді, демек кемтік заряд тасымалдайды. Шала өткізгіштің бойында кемтіктің қозғалысына байланысты пайда болатын өткізгіштікті кемтіктік немесе  текті өткізгіштік деп атайды.

Химиялық шала өткізгіштерде заряд еркін элетрондар мен кемтіктер арқылы тасымалданады. Олардын сандары да тең болады. Мұндай жағдайдағы шала өткізгіштің электрон-кемтіктік өткізгіштігі меншікті өткізгіштік деп аталады.

Абсолют нөл температурағы металдардың электрондары жоғары валенттік зонада орналасады. Бүл деңгей Ферми деңгейі деп аталады. Ферми деңгейі материалдардың қасиетіне тәуелді.

Меншікті шала өткізгіштер үшін Ферми деңгейі тыйым салынған зонаның ортасында орналасады. Шала өткізгіштердің тыйым салынған зонасының энергиясының мәні аз болуына байланысты, температурада, валенттік зонаның электрондары бос тұрған өткізгіштік зонаға жылулық көшуіне жол ашылады. Температура артқан сайын электрондардың өткізгіштік зонаға жылулық ауысу ықтималдылығының қарқыны тез өседі:

. (1.2)

Шала өткізгіштегі қоспаның аз ғана үлесі оның заряд тасымалдаушыларының концентрациясын молайтып, өкізгіштігін арттырады. Қоспалы шала өткізгіштер өткізгіштігіне байланысты екіге бөлінеді. Осылайша шала өткізгіште меншікі өткізгіштегімен қатар екі түрлі қосымша өкізгіштік пайда болады. Олар:

1) егер қоспа шала өткізгіштегі еркін электрондардың санын көбейтсе, онда ондай қоспаны береген (донорлық), ал шала өткізгішті текті деп, өткізгіштігін электрондық деп атайды;

2) егер қоспа шала өткізгіштегі кемтіктердің санын көбейтсе, онда

ондай қоспаны алаған (акцепторлық), ал шала өткізгішті текті, оның өткізгіштігін кемтіктік деп атайды.

текті шала өткізгіштердің Ферми деңгейі тыйым салынған зонаның төменгі жартысында, ал текті шала өткізгіштердің Ферми деңгейі тыйым салынған зонаның жоғарғы жартысында орналасады (1.1  сурет).

P текті шала өткізгіш алу үшін 4 валентті шала өткізгішке (кремний – Si) қоспа ретінде 3 валентті индийді (In) енгізеді. Таза кремнийдің кристалдық торында әрбір атом сыртқы электрондық қабатында 4 электроны болғандықтан көршілес 4 атоммен бірбір электроннан ортақтасып коваленттік байланыс түзеді.

Ал, p текті кремнийдің кристалдық торынан орын алған индий (сыртқы электрондық қабатында 3 электроны бар) қөршілес кремнийдің 3 атомымен