Yig‘ilish raisi - A. Qodiriy nomidagi Jizzax davlat pedagogika instituti “Fizika va uni o’qitish metodikasi” kafedrasining...

Yig‘ilish raisi: Dots.v.b. A.Qurbonov
Yig‘ilish kotibasi Yu. Tog’ayeva
BIR SOATLIK DARS ISHLANMASI.
4-Seminar mashg’uloti. Oddiy elektrovakuumli va ko’p elektrodli Yarim
o’tkazgichli asboblar. Triodlar va tranzistorlar. Gazotron
,tristor.Fotoelektron asboblar.
Reja:
1. Yarim o’tkazgichli asboblar haqida umumiy ma’lumot
2. Yarim o’tkazgichli asboblarning sanoatda va ishlab chiqarishda ishlatilishi
O’quvchi bilishi kerak: Yarim o’tkazgichli asboblar, doid, tranzistor, troid, yarim
o’tkazgichli asboblarning ahamiyati. Mavzuning maqsadi: Yarim o’tkazgichli
asboblar haqida ma’lumotlar berish. Va o’tilgan mavzuni takrorlab yakuniy
nazorat testini olish. Mavzuning bayoni: yarim o'tkazgichlar Ular harorat, bosim,
nurlanish va magnit yoki elektr maydonlari kabi tashqi sharoitlarga qarab,
o'tkazgichlar yoki izolyatorlar funktsiyasini tanlab bajaradigan elementlardir.
Davriy jadvalda 14 ta yarimo'tkazgich elementlari mavjud bo'lib, ular orasida
kremniy, germaniy, selen, kadmiy, alyuminiy, galliy, bor, indiy va uglerod bor.
Yarimo'tkazgichlar - bu elektr o'tkazuvchanligi o'rtacha bo'lgan kristalli qattiq
moddalar, shuning uchun ular o'tkazgich va izolyator sifatida ikki tomonlama
ishlatilishi mumkin. Agar ular o'tkazgich sifatida ishlatilsa, ma'lum sharoitlarda
ular elektr tokining aylanishiga imkon beradi, lekin faqat bitta yo'nalishda.
Shuningdek, ular o'tkazuvchan metallar kabi yuqori o'tkazuvchanlikka ega emas.
Yarimo'tkazgichlar elektron dasturlarda, ayniqsa tranzistorlar, diodlar va integral
mikrosxemalar kabi tarkibiy qismlarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Ular,
shuningdek, qattiq jismlarning lazerlari va elektr energiyasini uzatish tizimlari
uchun ba'zi quvvat moslamalari kabi optik sensorlar uchun qo'shimcha yoki
qo'shimcha sifatida ishlatiladi. Hozirgi vaqtda ushbu turdagi element
telekommunikatsiya, boshqarish tizimlari va signallarni qayta ishlash sohalarida
texnologik ishlanmalar uchun ham mahalliy, ham sanoat dasturlarida qo’llaniladi.
Ichki yarim o'tkazgichlar Ular molekulyar tuzilishi bitta turdagi atomlardan iborat
bo'lgan elementlardir. Ichki yarimo'tkazgichlarning ushbu turlari qatoriga silikon
va germaniy kiradi. Ular ichki Supero'tkazuvchilar tarkibiga kirlarni kiritish orqali
mos keladi; ya'ni uch valentli yoki besh valentli elementlarni kiritish orqali.
Tanilmoqda. Tashqi yarim o’tkazgichlar Ushbu jarayon doping deb nomlanadi va
uning maqsadi materiallarning o'tkazuvchanligini oshirish, ularning fizikaviy va
elektr xususiyatlarini yaxshilashdir. Ichki yarim Supero'tkazuvchilar atomini
boshqa tarkibiy qismdagi atom bilan almashtirish orqali quyida keltirilgan ikki
turdagi yarimo'tkazgichlarni olish mumkin. P tipidagi yarimo'tkazgich Bunday
holda, nopoklik uch valentli yarimo'tkazgich elementidir; ya'ni valentlik qobig'ida
uchta (3) elektron mavjud. Strukturadagi intruziv elementlar doping elementlari
deb ataladi. P-tipli yarimo'tkazgichlar uchun ushbu elementlarning misollari bor
(B), galliy (Ga) yoki indiy (In). Ichki yarimo'tkazgichning to'rtta kovalent
bog'lanishini hosil qilish uchun valentli elektron yo'qligi, P tipidagi
yarimo'tkazgich etishmayotgan bog'lanishda bo'shliqqa ega.
1. Diod. Ikkita yarim o`tkazgich kontaktining bir tomonlama o`tkazish
xususiyatiga ega ekanligi ularni o`zgaruvchan tokni to`g`rilash uchun
ishlatilishiga imkon beradi. Bitta p-n o`tish mavjud bo`lgan
yarimo`tkazgichli asbobga yarimo`tkazgichli diod deyiladi. Diodning ish
prinsipini tushunish uchun r-n kontaktni o`rganaylik r va n tipdagi
o`tkazuvchanlikli yarimo`tkazgichlar bir-birlariga tekdirilsa, elektronlari
ko`p bo`lgan n sohadan r- sohaga elektronlarning, teshiklar ko`p bo`lgan r-
sohadan n-sohaga teshiklarning o`tishi (diffuziyasi) ro`y beradi.
И М П У Л Ь С Б И Л А Н Б О Ш К А Р И Л А Д И ГАН Э Л Е К Т Р О
Н ВА Я РИ М УТКАЗГИЧ Д И О Д Л А Р . ГАЗОТРОН, ТИ РА ТРО Н ,
ТИРИСТОР
Электровакуум асбобларнинг махсус категориясини ионит ёки газ
тўлдирилган электрон лампалар (газогронлар, игнитронлар,
тиратронлар, симоб колбалар ва б.) ташкил қилади. Термоэлектрон
эмиссияли электрон асбоблардан фарқ қилиб, бу лампаларда анод ва
катоа орасидаги асосий заряд ташувчилар сифатида электронлар эмас.
балки бу асбобларга тўлдирилган газларнинг ионлари хизмат килади.
15.18- расм, а да газ тўлдирилган электрон асбоб — газотроннинг
схемаси, б да эса вольт-ампер характеристикаси курсатилган. Асбоб
икки электр.шли лампа бўлиб, ҳавоси сўриб олинган ва ўрнига газ
тўлдирилган баллонга анод ва катод кири-- тилган. Тўлдирувчи газ
сифатида симоб буғлари, ксенон, криптон. неон, гелий ва бошқалар
ишлатилади Аноднинг ишчи токини ҳосил бўлишидан олдин унча
катта булмаган термоэлектрон эмиссия токи ҳосил бўлади. Бу ток анод
томон йўналган электронлар оқими бўлиб, ўз йўлида газ атомлари
билан тўкнашади. Натижада атомлар ионланади, яъни улардан
электронлар ажралиб чиқиб, мусбат ионлар ҳосил бўлади. Ҳосил
бўлган ионли қалин булут анод ва катод орасидаги потенциал тўсиқни
камайтириб, электрон эмиссия токидан юқори бўлган, разряд токини
ҳоеил қилади. Анод ва катод орасидаги бўшлиқ газнинг ҳосил бўлган
мусбат ионлари ва элеюронлар туфайли электр ўтказувчан бўлиб
қолади, яъни ток ўтказувчи плазма ҳосил бўлади. Газ йўқотган элек*
тронларнинг ўрни манфий зарядланган катод ҳисобига тўлдирилИб,
катод сиртида мусбат ионлар рекомбинацияси рўй беради. Актив
рекомбинация жараёни газнинг гунафша нурланиши билан cодир
бўлади.
Yarim o‘tkazgichli diodlar to‘g‘risida umumiy ma’lumotlar
Yarim o‘tkazgichli diod (YO’D) ikki elektrodli qurilma bo‘lib, uning
ishlashi n-p o‘tishni elektrik xususiyatlarga, yoki metal yarim o‘tkazuvchi
kontaktini ishlatilishiga asoslangan. Bu xususiyatlarga quyidagilar kiradi: bir
tomonlama o‘tkauvchanlik, volt-amper tavsifini nochiziqligi, volt-amperli
tavsifini manfiy qarshilikka ega bo‘lagi mavjudligi, elektrli buzilishda teskar
tokni keskin oshib ketishi, n-p o‘tishni sig‘imi mavjudligi N-p o‘tishni qaysi
xususiyatlari ishlatilishiga bog‘liq xolda yarim o‘tkazuvchi diodlar
to‘g‘irlash, detektrlash, o‘zgartirish, elektr tebranishlarni generatsiyalash
shuningdek o‘zgarmas tok zanjirlarida kuchlanishni stabillash va
o‘zgsharuvchan reaktiv elementlari sifatida qo‘llash mumkin. Ko‘p
holatlarda YO’D simmetrik n-p o‘tishdan farq qilishi shundaki, diodning p-
xududiga (nosimmetrik n-p-o‘tish) qaraganda, n-xududi ancha ko‘p
miqdorda aralashmalarga ega, ya’ni Nn>>Np. Bunday holatda p-xududi
diod bazasi deb nomlanadi. Bunday o‘tishga teskari kuchlanish berilganda
to‘yinish toki bazan n-xududiga faqat teshiklar oqimidan iborat bo‘ladi va
simmetrik o‘tish uchun qaraganda kam miqdorga ega bo‘ladi. To‘g‘ri
kuchlanish berilganda to‘g‘ri tok xam n-xududidan bazaga to‘liq teshiklar
oqimidan iborat bo‘ladi va endi uncha katta bo‘lmagan to‘g‘ri
kuchlanishlarda eksponensial shaklida oshib boradi (n-p o‘tishni volt-amper
tavsifini tenglamasi quyidagi ko‘rinishga ega bo‘ladi: Diod tayyorlanadigan
kerakli materialni tanlash, n-p o‘tishni tayyorlash texnologiyasi va diodni
konstruksiyasi yordamida bu talablar qondirilishi mumkin. Shularga qarab
YO’Dlar qator asosiy tipik guruhlarga bo‘linadi: a) vazifalarni bajarish
bo‘yicha (to‘g‘rilovchilar, detektorlaydiganlar, varikaplar va boshqa); b)
chastotali xususiyatlari bo‘yicha (past va yuqori chastotali, SVCH-o‘ta
yuqori chastotali); v) tuzilishi bo‘yicha (yassi, nuqtaviy); g) birlamchi
material bo‘yicha (germaniyli, kremniyli, arsenid-galliyi va x.k). Bundan
tashqari, elektrik parametrlarga qarab bir guruh ichida YODlar bo‘linishlari
mumkin. Har bir tipik guruhni ta’riflaydigan o‘ziga xos parametrlaridan
tashqari ularning maxsus belgilanishiga bog‘liq bo‘lmagan barcha YO’Dlar
uchun umumiy parametrlari mavjud. Ularga quyidagilar kiradi: ishlash
harorat oralig‘i, ruxsat beriladigan teskari kuchlanish, ruxsat beriladigan
to‘g‘rilangan tok, ruxsat beriladigan sochish quvvati. Tranzistor (inglizcha:
transfer — koʻchirmoq va rezistor) — elektr tebranishlarni kuchaytirish,
generatsiyalash (hosil qilish) va oʻzgartirish uchun moʻljallangan 3
elektrodli yarimoʻtkazgich asbob hamda mikroelektronika qurilmalarining
asosiy elementi. Tranzistorlar tuzilishi, ishlash prinsipi va parametrlariga
koʻra 2 ta sinfga ajratiladi — bipolyar va maydoniy (unipolyar) tranzistorlar.
Bipolyar tranzistorlarda ikkala turdagi (p-tipli va n-tipli) oʻtkazuvchanlikka
ega boʻlgan yarimoʻtkazgichlar ishlatiladi. Bipolyar tranzistor, oʻzaro yaqin
joylashgan p-n oʻtish hisobiga ishlaydi va baza-emitter oʻtishi orqali tokni
boshqaradi. Maydoniy tranzistorlarda faqat bir turdagi (n-tipli yoki p-tipli)
yarimoʻtkazgichlar ishlatiladi. Bunday tranzisorlarning bipolyar
tranzistorlardan asosiy farqi shundaki, ular kuchlanishni boshqaradi, tokni
emas. Kuchlanishni boshqarish zatvor va istok orasidagi kuchlanishni
oʻzgartirish orqali amalga oshiriladi. Hozirgi kunda analog texnikalar
olamida bipolyar tranzistorlar (BT) (xalqaro atama — BJT, Bipolar Junction
Transistor) asosiy oʻrinni egallagan. Raqamli texnikalar sohasida esa,
aksincha maydoniy tranzistorlar bipolyar tranzistorlarni siqib chiqargan.
Oʻtgan asrning 90-yillarida, hozirgi davrda ham elektronikada keng
miqyosda qoʻllanilayotgan bipolyar-maydoniy tranzistorlarning gibrid
koʻrinishi — IGBT ishlab chiqildi. 1956-yilda tranzistor effektini tadqiq
qilgani uchun William Shockley, John Bardeen va Walter Brattain fizika
boʻyicha Nobel mukofoti bilan taqdirlanishgan. 1980-yilga kelib, oʻzining
kichik oʻlchamlari, barqaror ishlashi, iqtisodiy jihatdan arzonligi hisobiga
tranzistorlar elektronika sohasidan elektron lampalarni siqib chiqardi.
Shuningdek, kichik kuchlanish va katta toklarda ishlay olish qobiliyati
tufayli, elektromagnit rele va mexanik uzib-ulagichlarga ehtiyoj qolmadi.
Elektron sxemalarda tranzistor „VT“ yoki „Q“ harflari bilan hamda
joylashgan oʻrniga muvofiq indeks bilan belgilanadi. Masalan, VT15. Rus
tilidagi adabiyotlar va hujjatlarda esa XX asrning 70-yillariga qadar „T“,
„PP“ (poluprovodnikoviy pribor) yoki „PT“ (poluprovodnikoviy triod) kabi
belgilanishlar kiritilgan.
Tranzistorning yaratilishi XX asrning eng muhim voqealaridan biri boʻlib,
1833-yilda ingliz olimi Maykl Faradey yarimoʻtkazgich material — kumush
sulfidi bilan oʻtkazgan tajribadan boshlangan yarimoʻtkazgichlar
elektronikasi sohasining keskin rivojlanishiga sabab boʻldi. 1874-yil nemis
fizigi Karl Ferdinand Braun metall-yarimoʻtkazgich kontaktida bir
tomonlama oʻtkazuvchanlik hodisasini aniqladi. 1906-yili injener Grinlif
Vitter Pikkard nuqtaviy yarimoʻtkazgichli diod-detektorni ixtiro qildi. 1910-
yilda ingliz fizigi Uilyam Ikklz baʼzi bir yarimoʻtkazgichlar elektr
tebranishlarini hosil qilishi mumkinligini aniqladi. 1922-yilda esa Oleg
Losev, maʼlum kuchlanishlarda manfiy differensial qarshilikka ega boʻlgan
diodlarni yaratdi. Ushbu diodlar, keyinchalik, detektorli va geterodinli
radiopriyomniklarda qoʻllanildi. Bu davrning oʻziga xos tomonlaridan biri
shunda ediki, u vaqtda yarimoʻtkazgichlar fizikasi hali yetarlicha keng
oʻrganilmagan edi. Barcha yutuqlar, asosan, tajribalar tufayli qoʻlga
kiritilgandi. Olimlar, kristall ichida qanday fizik hodisalar roʻy berayotganini
tushuntirib berishga qiynalishgan. Baʼzida notoʻgʻri xulosalarga ham
kelishgan. Shu bilan birga, 1920-1930-yillarda chet davlatlarda radiotexnika
sohasiga elektron lampalar kirib keldi. Bu soha yarimoʻtkazgichlar
fizikasiga qaraganda kengroq oʻrganilgan boʻlgani uchun koʻp
mutaxassisradiotexniklar aynan shu sohada ishlagan.. Yarimoʻtkazgichli
diodlarga esa moʻrt va „injiq“ qurilmalar sifatida baho berilgan. Oʻsha
vaqtlarda yarimoʻtkazgichlarning katta imkoniyatlarini hech kim
payqamagan. Bipolyar va maydoniy tranzistorlar turlicha yoʻllar bilan kashf
qilingan. Maydoniy transistor. Maydoniy tranzistor yoki unipolyar
tranzistorlarning yaratilishi avstriya-vengriyalik fizik Yuliy Edgar Lilienfild
nomi bilan bogʻliq. U tokni boshqarishning yangi yoʻlini taklif qilgan. U
taklif qilgan usulga koʻra, tok uzatish yoʻli boʻylab unga koʻndalang elektr
maydon qoʻyiladi. Bu elektr maydon zaryad tashuvchilarga taʼsir qilib,
oʻtkazuvchanlikning yoʻnalishini oʻzgartiradi. Ushbu kashfiyot uchun
Kanada (1925-yil 22- oktabrda) va Germaniyada (1928-yilda) patent olgan.
1934-yilda nemis fizigi Oskar Xayl ham Buyuk Britaniyada ixtiro qilgan
„kontaktsiz rele“si uchun patent olgan. Maydoniy tranzistorlar sodda
elektrostatik effektga asoslangan va unda kechadigan jarayonlar bipolyar
tranzistorlarga qaraganda oddiy boʻlishiga qaramasdan toʻliq ish holatidagi
maydoniy tranzistorlarni yasash uchun juda koʻp vaqt ketdi. 1920-yilda
patentlangan va hozirda kompyuter sanoatining asosini tashkil etadigan
birinchi MDS maydoniy tranzistor birinchi boʻlib 1960-yilda amerikalik
olimlar Kang va Atallaning ishidan soʻng yaratilgan boʻlib, ular kremniy
sirtini oksidlash orqali uning sirtida dielektrikining kremniy dioksidining
juda yupqa qatlamini hosil qilishni taklif qildilar. Bu qatlam oʻtkazgich
kanalidan metall zatvorni izolyatsiya qilish vazifasini bajarardi. Bunday
bunday tuzilishga MOS strukturasi deyiladi (Metall-oksid-yarim oʻtkazgich,
inglizcha metall-oxide-semiconductor). XX asrning 90-yillaridan boshlab
esa MOS-struktura bipolyar tranzistorlardan yetakchilikni tortib oldi.
Nazorat savollari:
1.
Yarim o’tkazgichli asboblarga nechta element kiradi?
2.
Yarim o’tkazgichli asboblar qaerlarda ishlatiladi?
3.
Gazotron,tristor,tiratron nima?
4.
Yarim o’tkazgichli diodlar va triodlar ni tushuntirib bering.
Misollar .
Elektron sanoatida eng ko'p ishlatiladigan yarimo'tkazgich - bu kremniy (Si).
Ushbu material bizning kundalik hayotimizning bir qismi bo'lgan integral
mikrosxemalarni tashkil etuvchi qurilmalarda mavjud.
Adabiyotlar
1. Brian, M. (sf). Yarimo'tkazgichlar qanday ishlaydi. Qayta tiklandi:
elektronika.howstuffworks.com
2. Landin, P. (2014). Ichki va tashqi yarim o'tkazgichlar. Qayta tiklandi:
pelandintecno.blogspot.com
3. Rouse, M. (s.f.). Yarimo'tkazgich. Qayta tiklandi: whatis.techtarget.com
4. Yarimo'tkazgich (1998). Entsiklopediya Britannica, Inc. London, Buyuk
Britaniya. Qayta tiklandi: britannica.com 5. Yarimo'tkazgichlar nima? (s.f.).
© Hitachi yuqori texnologiyalar korporatsiyasi. Qayta tiklandi: hitachi-
hightech.com 6. Vikipediya, Bepul Entsiklopediya (2018). Yarimo'tkazgich.
Qayta tiklandi: es.wikipedia.org
|