Muhandislik fizika

OʻZBEKISTON RESPUBLIKASI
OLIY VA O’RTA MAXSUS TA’LIM VAZIRLIGI
ISLOM KARIMOV NOMIDAGI
TOShKENT DAVLAT TEXNIKA UNIVERSITETI
“MUHANDISLIK FIZIKA” fakulteti
“Radioelektronika asoslari” fanidan
REFERAT
Topshirdi: 94-16 RQT guruh talabasi
Abduhalilov A.A.
Qabul qildi: Aripova M.H.
Toshkent 2017
Radioelementlar va ularning turlari
Tushunchalar va tayach iboralar:
solishtirma qarshilik,
elektron,
teshikcha, anod toki, diod, stablitron, fotodiod, tunelli diod, varikap, yorug’lik
diodi.
Reja:
1.
Yarim o’tkazgichlar va ularning xususiyatlari
2.
Yarim o’tkazgichli diodlar va ularning vazifalari.
3.
Yarim o’tkazgichli diodlarning turlari .
4.
Past chastotali to’g’rilagich diodlar
Yarim o’tkazgich bu solishtirma qarshiligi ρ metallning solishtirma
qarshiligidan (ρ
m
= 10
-6
– 10
-4
Om sm) katta, o’tkazgichlarning solishtirma
qarshiligidan (ρ
m
= 10
11
– 10
12
Om sm) kichkina materiallar hisoblanadi. Yarim
o’tkazgichlarga Ge – germaniy, Si – kremniy, undan tashqari bir qancha
aralashmalar kiradi. Past haroratlarda elektronlar kovalent bog’lanishlarni hosil
qiladi va erkin elektronlar mavjud bo’lmaydi, bunda qarshilik juda katta bo’ladi.
Harorat oshib borishi bilan elektronlarning bir qismi atomlardan ajraladi va erkin
elektronlarga aylanadi. Bunda elektronlar uchun vakant joy hisoblangan
teshikchalar paydo bo’ladi. Teshikchalar musbat zaryadlangan zarrachalar kabi
bo’ladi. Erkin zaryad tashuvchilar konsentrasiyasi oshib boradi, qarshilik
kamayadi. Yarim o’tkazgichlarning xususiy o’tkazuvchanligi elektron –
teshikchali hisoblanadi.
Kremniy kristallida har bir atom to’rtta qo’shnisi bilan bog’langan. Agar unga
beshta valentli elektronli donor mishyak aralashmasini qo’shilsa, u holda har bir
donor-atomning bitta elektroni erkin bo’lib qoladi. Bunda asosiy zaryad
tashuvchisi elektron hisoblangan n turdagi yarim o’tkazgich hosil bo’ladi.
Kremniyning toza kristalliga uch valentli indiyning akseptor aralashmasini
qo’shilganda bitta bog’lanish to’ldirilmagan bo’lib qoladi, natijada teshikcha hosil
bo’ladi. Bunda asosiy zaryad tashuvchilari teshikchalar hisoblangan r tipdagi
yarim o’tkazgich hosil bo’ladi.
Yarim o’tkazgichli diod deb, yarim o’tkazgichli kristallda n-p o’tishni hosil
qilgan, ikki soha chegaralariga tok o’tkazgichi simlardan tayyorlangan elektrod
eritib yoki kavsharlanib ulangan asbobga aytiladi. Hozirgi paytda jahon sanoatida
past va yuqori quvvatli yarim o’tkazgichli diodlar ko’plab ishlab chiqarilgan va
ular turli sohalarda juda keng foydalaniladi.
Diodlar yarim o’tkazgichli materiallardan tayyorlanadi. Diodlarning
belgilanishida birinchi harfi qaysi materialdan tayyorlanganligini anglatadi, agar A
bo’lsa germaniy asosidagi diod, V bo’lsa kremniy asosidagi diod hisoblanadi. ular
shisha, metal va plastik korpusga joylashtiriladi.
Diodlar ikkita o’tkazuvchanlikka ega, ya’ni K-katod va A-anod. barcha
diodlarning eng muhim xususiyatlari bo’lib, bitta yo’nalishda ularning qarshiliklari
juda kam, unga teskari yo’nalishda qarshilik juda katta bo’lishi hisoblanadi.
Diodlarni multimetr yordamida o’lchashda, multimetr past Om qiymatini
ko’rsatadi, bu qiymat diodning qarshiligi qiymati bo’lib hisoblanmaydi, balki
diodning o’tishlaridagi kuchlanish tushishini anglatadi. Multimetr orqali faqatgina
diodning ish holatini tekshirish mumkin hisoblanadi. Agar bir yo’nalishda past
ko’satkich, boshqa yo’nalishda juda yuqori ko’rsatkich olinsa, bunday holatda diod
ishchi g’olatida bo’ladi.
Agar diod zanjirga ulanganda anoddagi kuchlanish katoddagi kuchlanishdan
yuqori bo’lsa, u holda diod huddi past qiymatli rezistor kabi ishlaydi va undan tok
oqib o’tadi. Agar diod qarama-qarshi ulangan bo’lsa, u holda u katta qarshilikka
ega rezistor kabi ishlab, undan tok oqib o’tmaydi. Birinchi holatda diod
o’tkazuvchi, ikkinchi holatda teskari aloqali diod deb ataladi. 1-rasmda turli
diodlarning ko’rinishlari ko’rsatilgan. bu diodlarning sxemalarda ko’rsatilishi 2-
rasmda ko’rsatilgan. Hozirda amaliyotda qo’llaniladigan maxsus yaratilgan
diodlardan foydalanilmoqda. Ularga yuqori tok diodlarini, yuqori tezkorlikda
ishlaydigan diodlarni, past kuchlanish tushishida, yorug’likni sezuvchi va turli
xajmdagi diodlarni kiritish mumkin.
To’g’rilagich diodlar yarim o’tkazgichli diodlar ichida eng ko’p tarqalgan
yarim o’tkazgichli diod hisoblanadi (2,a-rasm). Ular o’zgaruvchan tokni o’zgarmas
tokka aylantirish uchun qo’llaniladi. To’g’rilagich diodlar uchun xarakterli bo’lib,
katta tokni o’tkazish imkoniyatiga ega bo’lgan, o’tkazuvchanlik holatidagi
unchalik katta bo’lmagan qarshilik hisoblanadi.
1-rasm. Turli diodlarning ko’rinishlari
2-rasm. Diodlarning sxematik belgilanishi
To’rtta diodni ulash orqali diod ko’prigini hosil qilish mumkin. Bunday
qurilma ko’prikli to’g’rilagich deb ataladi. 3-rasmda ko’prik to’g’rilagichlarining
4 xil ko’rinishi ko’rsatilgan. Yuza montajlar uchun mo’ljallangan qurilma bir
tomonidan 45
°
qiya qilib joylashtiriladi. Bu diodlar sxemaga 4-rasmda ko’rsatilgan
tartibda ulanadi.
3-rasm. Ko’prik to’g’rilagichlarining ko’rinishi
4-rasm.Ko’prik to’g’rilagichining sxemaga ulanishi.
Yuqori chastotalai diodlar yuz megagersgacha bo’lgan chastotalarda
signallarni nochiziqli elektrik o’zgartirish uchun mo’ljallangandir. Ulardan yuqori
chastota signallar detektorlarida, chastota o’zgartirgichlarda, modulyatorlarda va
boshqalarda foydalaniladi. Bu diodlarning asosiy xususiyatlari bo’lib, baryerli
sig’imlarining unchalik katta emasligi hisoblanadi, bunga p-n o’tish maydonini
kamaytirish yo’li bilan erishiladi.
Impulsli diodlar tezkor impulsli sistemalarda ishlashga mo’ljallangandir.
Ularning asosiy xususiyatlari bo’lib, yuqori chastotali diodlar kabi p-n o’tish
maydonini kamligi va turg’un bo’lmagan zaryad tashuvchilarining hosil bo’lish
vaqtining unchalik katta emasligi hisoblanadi. Impulsli diodlarning asosiy
parametri bo’lib,
𝛕
tik
- teskari qarshilikning tiklanish vaqti hisoblanadi. Bu
parametr yuqori tezkorlikdagi diodlarda bir necha nanosekundni tashkil etadi.
Tezkor impulsli sxemalarda asosan o’tish maydoni diametri 20-30 mkm, baryer
sig’imi 1 pF dan oshmaydigan Shotki diodlari qo’llaniladi. Shotki diodlarining
asosiy xususiyatlari bo’lib yarim o’tkazgichda asosiy bo’lmagan zaryad
tashuvchilarining injeksiyasi yo’qligi hisoblanadi. O’tish jarayoni davomiyligiga
ta’sir ko’rsatuvchi asosiy faktor bo’lib, baryer sig’imining qayta zaryadlanishi
hisoblanadi. Shotki diodlari 15 GGs gacha bo’lgan chastotalarda ishlaydi, ularning
ulanish vaqti 0,1 ns ni tashkil etadi.
Svetodiodlar
(yorug’lik tarqatuvchi diodlar) yorug’lik tarqatuvchi
kristallardan yaratilgan bo’lib, undan tok o’tganda yorug’lik tarqaladi (5-rasm).
Kristall materialning rangiga qarab, qizil, sariq, yashil, ko’k yoki boshqa rangli
yorug’lik tarqaladi. Svetodiodlarning eng muhim xususiyatlaridan biri bo’lib, unga
kuchlanish berilganda o’ziga xos kuchlanishning hosil bo’lishi hisoblanadi. Uni
o’zgatirgan bilan yorug’lik o’zgarmaydi. Masalan, qizil rangli svetodiod uchun bu
kuchlanish 1.7V ni tashkil qiladi, agar uni oshirilsa, diod ishdan chiqadi.
5-rasm. Svetodiod
Svetodiodni sxemaga ulash 6-rasmda ko’rsatilgan.
6-rasm. Svetodiodning ulanish sxemasi.
Stabilitronlar
(2,s
va
2,d-rasm)
kuchlanishni
stabillash
uchun
mo’ljallangandir. Ular shiddatli to’lqin rejimida ishlaydi. Yarim o’tkazgichli
diodning teskariga qarab siljishida p-n o’tishda shiddatli elektrik oqim yuzaga
keladi. Bunda diod orqali tokning keng diapazonda o’zgarishida, unda kuchlanish
juda kam o’zgaradi, ya’ni uning o’zgarishi sezilmaydi.Fotodiod deb - dioddagi
teskari tokning qiymati kristall yuzasiga tushayotgan yorug’lik oqimiga to’g’ri
proporsional bo’lgan yarim o’tkazgich asbobga aytiladi (2,ye-rasm). Fotodiod
quyidagi xususiyatlarga ega: sezgirligi juda yuqori, massasi va xajmi juda kichik,
ish vaqti juda katta va kichik manbalarda ishlaydi. Fotodiod shunday qurilganki,
uning r-n o’tishiga yorug’lik tushishi bilan qo’shimcha zaryad tashuvchilar paydo
bo’ladi, ya’ni asosiy zaryad tashuvchi r sohada elektronlar, asosiy zaryad tashuvchi
n soxada kovaklar konsentrasiyasi oshadi va natijada fotodioddan I
f
-teskari tok
oqadi. Fotodiod ikkita holatda, ya’ni tashqaridan manba ulangan
(fotoo’zgartirgich) holatida va tashqaridan manba ulanmagan holatda
(fotogenerator) ishlaydi.
Fotoo’zgartirgich rejimida diodga teskari kuchlanish tushadi. Bu rejimda tok
va kuchlanish, yuklanish liniyasi volt-amper xarakteristikalaridan bittasining
kesishmasi bo’yicha aniqlanadi. Yorug’lik oqimi o’zgarishi bilan zanjirdagi tok va
dioddagi kuchlanish ham o’zgaradi.
Fotogenerator rejimda zanjirda tashqi kuchlanish manbasi bo’lmaydi. bunday
fotogeneratorlarni yarim o’tkazgichli fotoelementlar deb ataladi. Ulardan yorug’lik
energiyasini to’g’ridan-to’g’ri elektrik energiyaga o’zgartirishda foydalaniladi.
Yorug’lik nurlantiruvchi diodlarda elektrik energiyani yorug’lik tarqatuvchi
energiyaga bevosita o’zgartirish amalga oshiriladi. Ulardan qurilmalardagi raqamli
– harfli indikatorlarni yaratishda foydalaniladi. Fotodiodlar bitta yo’nalishda katta
qarshilikka, qarama-qarshi tomonda past qarshilikka ega bo’ladi. Fotodiod va
svetodiodlar optoparalarning asosiy edementlari bo’lib hisoblanadi.
Optoparalar deb nurlantirish manbasi va qabul qiluvchisi konstruktiv jihatdan
birlashtirilgan va o’zaro optik aloqaga ega bo’lgan qurilmaga aytiladi. Optoparada
yorug’lik nurlantiruvchi diod elektrik signalni yorug’lik signaliga aylantirib beradi,
bu signal optik muhit orqali fotoqabul qilgichga uzatiladi, u yerda yana elektrik
signalga aylantiriladi. Signalni bunday o’zgartirilishi signal manbasi bilan
yuklanish orasidagi elektrik aloqadan voz kechish imkoniyatini yaratadi.
Fotoqabul qilgichlar sifatida fotodiodlardan tashqari yana fototranzistorlardan,
fototristorlardan va fotorezistorlardan ham foydalanish mumkin.
Tunelli diod deb - p-n to’siq sohasida tunel hodisasi sodir bo’lishiga moslanib
ishlaydigan asbobga aytiladi (2,
|