2.1. Maydonli transistor haqida.
KuchaytirishTranzistor (inglizcha: transfer — koʻchirmoq va rezistor) — elektr tebranishlarni kuchaytirish, generatsiyalash (hosil qilish) va oʻzgartirish uchun moʻljallangan 3 elektrodli yarimoʻtkazgich asbob hamda mikroelektronika qurilmalarining asosiy elementi.
Har xil tranzistorlar
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 ham ishlatilgan.
Bipolyar tranzistorning ulanish sxemalari. Tranzistor sxemaga ulanayotganda chiqishlaridan biri kirish va chiqish zanjiri uchun umumiy qilib ulanadi, shu sababli quyidagi ulanish sxemalari mavjud: umumiy baza (UB) (12.3 a-rasm); umumiy emitter (UE) (12.3 b-rasm); umumiy kollektor (UK) (24 v- rasm). Bu vaqtda umumiy chiqish potensiali nolga teng deb olinadi. Kuchlanish manbai qutblari va tranzistor toklarining yo‘nalishi tranzistorning aktiv rejimiga mos keladi. UB ulanish sxemasi qator kamchiliklarga ega bo‘lib, juda kam ishlatiladi.
Bipolyar tranzistorning aktiv rejimda ishlashi. UB ulanish sxemasida aktiv rejimda ishlayotgan n-p-n tuzilmali diffuziyali qotishmali bipolyar tranzistorni o‘zgarmas tokda ishlashini qo‘rib chiqamiz (12.3 a-rasm). Bipolyar tranzistorning normal ishlashining asosiy talabi bo‘lib baza sohasining yetarlicha kichik kengligi W hisoblanadi; bu vaqtdaW L sharti albatta bajarilishi kerak (L-bazadagi asosiy bo‘lmagan zaryad tashuvchilarning diffuziya uzunligi).Bipolyar tranzistorning ishlashi uchta asosiy hodisaga asoslangan:emitterdan bazaga zaryad tashuvchilarning injeksiyasi;bazaga injeksiyalangan zaryad tashuvchilarni kollektorga o‘tishi;bazaga injeksiyalangan zaryad tashuvchilar va kollektor o‘tishgayetib kelgan asosiy bo‘lmagan zaryad tashuvchilarni bazadan kollektorga ekstraksiyasi.Emitter o‘tish to‘g‘ri yo‘naliishda siljiganda (UEB kuchlanish manbai bilan ta’minlanadi) uning potensial to‘siq balandligi kamayadi va emitterdan bazaga elektronlar injeksiyasi sodir bo‘ladi. Elektronlarning bazaga injeksiyasi, hamda kovaklarni bazadan emitterga injeksiyasi tufayli emitter toki IE shakllanadi. Shunday qilib, emitter tokibu yerda Ien, Ier mos ravishda elektron va kovaklarning injeksiya toklari.Emitter tokining Ier tashkil etuvchisi kollektor orqali oqib o‘tmaydi va zararli hisoblanadi (tranzistorning qo‘shimcha qizishiga olib keladi). Ier ni kamaytirish maqsadida bazadagi akseptor kiritma konsentratsiyasi emitterdagi donor kiritma konsentratsiyasiga nisbatan ikki darajaga kamaytiriladi.Emitter tokidagi Ien qismini injeksiya koeffisienti aniqlaydi.Bu kattalik emitter ishi samaradorligini xarakterlaydi Injeksiyalangan elektronlar kollektor o‘tish tomon baza uzunligi bo‘ylab elektronlar zichligining kamayishi hisobiga bazaga diffundlanadilar va kollektor o‘tishga yetgach, kollektorga ekstraksiyalanadilar (kollektor o‘tish elektr maydoni hisobiga tortib olinadilar) va IKn kollektor toki hosil bo‘ladi.
Zichlikning kamayishi konsentratsiya gradienti deb ataladi. Gradient qancha katta bo‘lsa, tok ham shuncha katta bo‘ladi. Bu vaqtda bazadan injeksiyalanyotgan elektronlarning bir qismi kovaklar bilan bazaga ekstraksiyalanishini ham hisobga olish kerak. Rekombinatsiya jarayoni bazaning elektr neytrallik shartini tiklash uchun talab qilinadigan kovaklarning kamchiligini yuzaga keltiradi. Talab qilinayotgan kovaklar baza zanjiri bo‘ylab kelib tranzistor baza toki Ibrek ni yuzaga keltiradi. Ibrek toki kerak emas hisoblanadi va shu sababli uni kamaytirishga harakat qilinadi. Bu holat baza kengligini kamaytirish hisobiga amalga oshiriladi WLn (elektronlarning diffuziya uzunligi). Bazadagi rekombinatsiya uchun emitter elektron tokining yo‘qotilishi elektronlarning uzatish koeffisienti bilan xarakterlanadi: (12.3)Real tranzistorlarda =0,980-0,995.
Aktiv rejimda tranzistorning kollektor o‘tishi teskari yo‘naliishda ulanadi (Ukb kuchlanish manbai hisobiga amalga oshiriladi) va kollektor zanjirida, asosiy bo‘lmagan zaryad tashuvchilardan tashkil topgan ikkita dreyf toklaridan iborat bo‘lgan kollektorning xususiy toki Ik0 oqib o‘tadi.
Shunday qilib, kollektor toki ikkita tashkil etuvchidan iborat bo‘ladi
Agar IKn ni emitterning to‘liq toki bilan aloqasini hisobga olsak, u holdabu yerda - emitter tokining uzatish koeffisienti. Bu kattalik UB ulanish sxemasidagi tranzistorni kuchaytirish xossalarini namoyon etadi.
Kirxgofning birinchi qonuniga mos ravishda baza toki tranzistorning boshqa toklari bilan quyidagi nisbatda bog‘liq . (12.5)
Bu ifodani ga qo‘yib, baza tokining emitterning to‘liq toki orqali ifodasini olishimiz mumkin: Koeffisient 1 ligini hisobga olgan holda, shunday hulosa qilish mumkin: UB ulanish sxemasi tok bo‘yicha kuchayish bermaydi ( ).
Tok bo‘yicha yaxshi kuchaytirish natijalarini umumiy emitter sxemasida ulangan tranzistorda olish mumkin .Bu sxemada emitter umumiy elektrod, baza toki - kirish toki, kollektor toki esa – chiqish toki hisoblanadi.
ifodalardan kelib chiqqan holda UE sxemadagi tranzistorning kollektor toki quyidagi ko‘rinishga ega bo‘ladi: ifodalardan kelib chiqqan holda UE sxemadagi tranzistorning kollektor toki quyidagi ko‘rinishga ega bo‘ladi:BundanAgar belgilash kiritilsa, ifodani quyidagicha yozish mumkin:
Koeffisient - baza tokining uzatish koeffisienti deb ataladi. ning qiymati o‘ndan yuzgacha, ba’zi tranzistor turlarida esa bir necha minglargacha oralig‘ida bo‘lishi mumkin. Demak, UE sxemasida ulangan tranzistor tok bo‘yicha yaxshi kuchaytirish xossalariga ega hisoblanadi.Bipolyar tranzistorlarni statik xarakteristikalari va fizik parametrlari
Tranzistor statik xarakteristikalari kollektor zanjiriga yuklama qo‘yilmagan holda o‘rnatilgan kirish va chiqish toklari va kuchlanishlar orasidagi o‘zaro bog‘liqlikni ifodalaydi. Har bir ulanish uchun statik xarakteristikalar oilasi ma’lumotnomalarda keltiriladi. Eng asosiylari bo‘lib tranzistorning kirish va chiqish xarakteristikalari hisoblanadi. Qolgan xarakteristikalar kirish va chiqish xarakteristikalaridan hosil qilinishi mumkin.
UB sxemasi uchun kirish statik xarakteristikasi bo‘lib UKB = const bo‘lgandagi IE= f (UEB) bog‘liqlik, UE sxemasi uchun esa UKE = const bo‘lgandagi IB=f(UBE) bog‘liqlik hisoblanadi. Kirish xarakteris-tikalarining umumiy xarakteri odatda to‘g‘ri yo‘nalishda ulangan p-n bilan aniqlanadi. Shu sababli tashqi ko‘rinishiga ko‘ra kirish xarakteristiklari eksponensial xarakterga ega (12.4- rasm).
Rasmlardan ko‘rinib turibdiki, chiqish kuchlanishining o‘zgarishi kirish xarakteristiklarini siljishiga olib keladi. Xarakteristikaning siljishi Erli effekti (baza kengligining modulyatsiyasi) bilan aniqlanadi. Buning ma’nosi shundaki, kollektor o‘tishdagi teskari kuchlanishning ortishi uning kengayishiga olib keladi, bu vaqtda baza sohasidagi kengayish uning kengligining kichrayishi hisobiga sodir bo‘ladi. Baza kengligining kichrayishi ikkita effektga olib keladi: zaryad tashuvchilar rekombinatsiyasining kamayishi hisobiga baza tokining kamayishi va bazadagi asosiy bo‘lmagan zaryad tashuvchilar konsentratsiya gradientining ortishi hisobiga emitter tokining ortishi.
Shu sababli kollektor o‘tishdagi teskari kulanishning ortishi bilan UB sxemadagi kirish xarakteristika chapga, UE sxemada esa o‘ngga siljiydi.
UB sxemadagi tranzistorning chiqish xarakteristikalari oilasi bo‘lib IE =const bo‘lgandagi IK= f (UKB) bog‘liqlik, UE sxemada esa IB =constbo‘lgandagi IK= f (UKE) bog‘liqlik hisoblanadi.Chiqish xarakteristikalari ko‘rinishiga ko‘ra teskari ulangan diod VAX siga o‘xshaydi, chunki kollektor o‘tish teskari ulangan. Xarakteristikalarni qurishda kollektor o‘tishning teskari kuchlanishini o‘ngda o‘rnatish qabul qilingan
UB sxemadagi chiqish xarakteris-tikalari ikki kvadrantlarda joylashgan: birinchi kvadrantdagi VAX aktiv ish rejimiga, ikkinchi kvadrantdagisi esa – to‘yinish ish rejimiga mos keladi. Aktiv rejimda chiqish toki (12.4) nisbat bilan aniqlanadi. Aktiv rejimga mos keluvchi xarakteristika sohalari abssissa o‘qiga uncha katta bo‘lmagan qiyalikda, deyarli parallel o‘tadilar. Qiyalik yuqorida aytib o‘tilgan Erli effekti bilan tushuntiriladi. IE=0 bo‘lganda (emitter zanjiri uzilganda) chiqish xarakteristikasi teskari siljigan kollektor o‘tish xarakteristikasi ko‘rinishida bo‘ladi. Emitter o‘tish to‘g‘ri yo‘nalishda ulanganda injeksiya toki hosil bo‘ladi va chiqish xarakteristiklari kattalikka chapga siljiydi va x.z.
UE sxemasida ulangan tranzistorning chiqish xarakteristikasi UB sxemada ulangan tranzistorning chiqish xarakteristikasiga nisbatan katta qiyalikka ega. Chunki uning ko‘rinishiga Erli effekti katta ta’sir ko‘rsatadi. Bog‘liqliklarning umumiy xarakteri (12.5 b-rasm) kollektor va baza toklari orasidagi quyidagi bog‘liqlik bilan aniqlanadi: bu yerda IKE0 – IB=0 (uzilgan baza) bo‘lgandagi kollektorning to‘g‘ri toki. IKE0 toki IK0 tokidan martaga katta bo‘ladi, chunki UBE=0 bo‘lganda UKE kuchlanishining bir qismi emitter o‘tishga qo‘yilgan bo‘ladi va uni to‘g‘ri yo‘nalishda siljitadi. Shunday qilib, IKE0=( )IK0 – ancha katta tok bo‘lib, tranzistor ishining buzilishini oldini olish maqsadida baza zanjirini uzish kerak.
Baza toki ortishi bilan kollektor toki kattalikka ortadi va x.z., va xarakteristika yuqoriga siljiydi. UE sxemadagi chiqish VAXlarining asosiy xossasi shundaki, ham aktiv va ham to‘yinish rejimlarida bir kvadrantda joylashadi. Ya’ni, elektrodlarning berilgan kuchlanish ishoralarida ham aktiv rejim, ham to‘yinish rejimida bo‘lishi mumkin. Rejimlar almashinishi kollektor o‘tishdagi kuchlanishlar nolga teng bo‘lganda sodir bo‘ladi. Kollektor soha qarshiligini hisobga olmagan holda UKE = UKB + UBE bo‘lgani uchun, talab qilinayotgan bo‘sag‘aviy kuchlanish qiymati U*KE = UBE bo‘ladi. UBE qiymati berilgan baza tokida kirish xarakteristikasidan aniqlanadi.
Avval ko‘rilgan dreyfsiz va dreyfli tranzistorlarga qaraganda bu tipdagi tranzistorlar uni qutbli hisoblashadi, ularnig ishlash prinspida ikki tipdagi zaryad tashuvchilarning ishlatilishi yotadi: elektronlarni va teshiklarni – va shunig uchun ularni qo‘shqutbli deb atashadi.
Uni qutbli tranzistorlarda injeksiya holati ishlatilmaydi va ularning ishlash prinsipida zaryad tashuvchilarning bir belgili – yo elektronlar, yoki teshiklarni ishlatish yotadi. Ular shuningdek maydonli deyiladi, chunki tokning boshqarilishi elektr maydonini o‘zgartirish yo‘li bilan bajariladi.
Maydon tranzistorlari, boshqacha qilib aytganda uni qutbli yoki kanallarni yaratish g‘oyasini qo‘shqutbli tranzistorni yaratiuvchilardan biri U.Shokli 1952 y taklif qildi. Bu tranzistorlarning asosiy ustunligi katta kirish qarshiligi (lampalarga o‘xshash va o‘ndan katta) N-p o‘tishli va p tipdagi kanalli maydon tranzistorining ulanish sxemasi prinsipi 18-rasmda tasvirlangan.Yarim o‘tkazuvchanligi plastinka (p-tipidagi) qarama qarshi uchlarida elektrodlarga ega uning yordamida kuchaytiruvchi kaskadning chiqish (boshqariladigan) zanjiriga ulangan. Bu zanjir Е2 manbadan ta’minalanadi va unga yuklanish Ryu ulangan. Tranzistor bo‘ylab asosiy tashuvchilar toki o‘tadi (elektron toki). Kirish (boshqaradigan) tranzistor zanjiri boshqa tipdagi elektr o‘tkazuvchanlik hududi bo‘lgan uchinchi elektrod yordamida tashkillangan (bu n-hududi). Е1 manba yagona n-p-o‘tishida teskari kuchlanish yaratadi.O‘tishga to‘g‘ri kuchlanish berilmaydi, chunki bunda tranzistorning kirish qarshiligi juda kam bo‘ladi. Kirish zanjiriga kuchaytiriladigan tebranishlarnig manbai TM ulangan.
Maydon tranzistorida fizik jarayonlarni ko‘rib chiqamiz. Kirish kuchlanish o‘zgarganda n-p o‘tishda teskari kuchlanish o‘zgaradi, buning natijasida yopuvchi qatlamining qalinligi o‘zgaradi (18-rasmda bu hudud shtrixlangan chiziqlar bilan chegaralangan). Asosiy zaryad tashuvchilar oqimi o‘tadigan hududning ko‘ndalang kesim maydoni tegishli ravishda o‘zgaradi (chiqish toki). Bu hudud kanal deb nomlanadi. Kanalga oqib o‘tadigan asosiy zaryad tashuvchilar elektrodi istok(I) deb nomlanadi. Istok va stok lampaning katod va anodga o‘xshash (yoki qo‘shqutbli tranzistorning emitter va kollektoriga). Kanalning ko‘ndalang kesim maydonini rostlash uchun mo‘ljallangan boshqaruvchi elektrod zatvor deb nomlanadi. Zatvor lampaning to‘riga o‘xshash (yoki qo‘shqutbli tranzistorning bazasiga), garchi ularning ishlash prinsipi ancha farqlanadi.
Agar zatvorda kuchlanish oshirilsa, bunda yopuvchi qatlam qalinlashadi va kanalning ko‘ndalang kesim maydoni kamayadi. O‘zgarmas tokka bo‘lgan uning qarshiligi Ro oshadi va stok toki ishi kamayadi. Zatvorda ma’lum bir kuchlanishda kanalning ko‘ndalang kesim maydoni nolga teng bo‘ladi va stok toki juda kichik miqdorgacha kamayadi. Tranzistor yopiladi. Zatvorda kuchlanish O ga teng bo‘lganida, kanalning kesimi eng katta miqdorgacha oshib boradi, qarshilik Ro eng kam miqdorigacha kamayadi, stok toki maksimal miqdorgacha oshadi. Kirish kuchlanishi yordamida chiqish toki bilan yuqori samarali boshqarish uchun, kanal yaratilgan asosiy yarim o‘tkazuvchini materiali yuqoriomili bo‘lishi kerak, ya’ni aralashmalar konsentratsiyasi yuqori bo‘lmasligi kerak. Shunda yopuvchi qatlam eng katta qalinligida bo‘ladi. Bundan tashqari kanalning o‘zini boshlang‘ich qalinligi (kirish kuchlanishi nol bo‘lganida) yetarlicha kichik bo‘lishi kerak. Stokka yaqinlashgan sari kanal bo‘ylab potensial oshishi sababli, bunda stok yaqinrog‘ida o‘tishni teskari kuchlanishi oshadi va yopuvchi qatlam qalinligi katta bo‘ladi.
O‘tishni boshqaradigan maydon tranzistorlardan tashqari izolyatsiyalangan zatvorli tranzistorlar deb nomlanuvchilar mavjud. Boshqacha qilib aytganda MDYA tranzistorlari (metall-dielektrik-yarimo‘tkazuvchi). 19-rasmda Bunday tranzistorning tuzilish prinsipi ko‘rsatilgan. Asos bo‘lib elektr o‘tkazuvchanligi n-tipdagi kremniy plastinkasi xizmat qiladi. Unda yuqori o‘tkazuvchanlikka ega bo‘lgan p-tipdagi elektr o‘tkazuvchanligi ikki hududga qaratilgan. Bu hududlar istok va stok bo‘lib va ulardan uchlar chiqarilgan. Stok va istok orasida elektr o‘tkazuvchanligi p-tipdagi yuza ustidagi kanal bor. Shtrixlangan hudud bu kremniy dioksididan dielektrik qatlam (uning qalinligi odatda, 0,1-0,2 mkm dan iborat). Dielektrik qatlami ustida yupqa metall plenka ko‘rinishidagi zatvor joylashgan. Bunday tranzistorning kristalli odatda istok bilan birlashgan va uning potensiali nolki deb qabul qilinadi. Ba’zan kristalldan alohida uch chiqarilgan bo‘ladi. Ko‘rilgan tranzistorni hususiy kanali (o‘rnatilgan) tranzistor deb nomlanadi. Ko‘ramiz, qanday u ishlar ekan.
Agar zatvorga nolli kuchlanish berilgan bo‘lsa, kuchlanish berilgandan keyin stok va istok oralig‘ida kanal orqali tok oqadi, bu tok elektronlar oqimi hisoblanadi. Kristall orqali tok bormaydi, chunki n-p o‘tishlardan biri teskari kuchlanishda bo‘ladi. Istokka nisbatan (demak kristallga nisbatan ham) zatvorga teskari qutbli kuchlanish berilganda, kanalda ko‘ndalang elektr maydoni hosil bo‘ladi, u esa istok hududiga, stokka va kristallga kanaldan elektronlarni itarib chiqaradi. Kanal elektronlardan kamayadi, uning qarshiligi oshadi, tok kamayadi. Zatvorda qancha ko‘p kuchlanish bo‘lsa, shunchalik tok kam bo‘ladi. Bunday rejim kambag‘allashish rejimi deyiladi. Agar zatvorga musbat kuchlanish berilsa, bunda maydon ta’siri tufayli stok, istok va kristall hududlaridan kanalga elektronlar kela boshlaydi. Kanal qarshiligi tushib ketadi, tok oshib boradi.Bunday rejim boyitish rejimi deyiladi.Agar kristall p-tipda bo‘lsa, unda kanal n-tipda bo‘lishi kerak va kuchlanishni qutbi teskariga o‘zgaradi.Yuqoridagidan u shunday farq qiladiki, zatvor ma’lum bir qutblikda kuchlanish berilgandagina kanal paydo bo‘ladi (20-rasm).Zatvorda kuchlanish bo‘lmaganida kanal yo‘q, p-tipdagi istok va stok oralig‘ida faqat n-tipdagi kristall joylashgan va n-p-o‘tishlaridan birida teskari kuchlanish paydo bo‘ladi. Bu holatda stok va istok oralig‘idagi qarshilik juda yuqori va tranzistor yopiq. Zatvorga musbat qutili kuchlanish berilganida, zatvorning maydoni ta’sirida o‘tkazuvchanlik elektronlari zatvor yo‘nalishi bo‘yicha stok va istok hududidan va n-hududidan o‘tishni boshlaydi. Zatvorda kuchlanish o‘zining yopuvchi (bo‘sag‘ali) miqdoriga (birlar voltiga) yetib borganida, yuzaning tepa qatlamida elektronlar konsentratsiyasi shunday ko‘payadiki, teshiklar konsentratsiyasidan oshib ketadi va bu qatlamda inversiya tipidagi elektr o‘tkazuvchanlik sodir bo‘ladi, ya’ni yupqa p-tipdagi kanal hosil bo‘ladi va tranzistor tok o‘tkaza boshlaydi. Zatvorda qancha kuchlanish ko‘p bo‘lsa, shuncha stokda tok katta bo‘ladi. Ko‘rinib turibdiki, bunday tranzistor faqat boyitish rejimida ishlay oladi. Agar asosi p-tipda bo‘lsa, unda n-tipdagi induksiyalangan kanalli tranzistorlar ko‘pincha qayta ulash qurilmalarda (ovoz texnikasida) uchratiladi.
Maydon tranzistorlarning ulanish sxemalari qo‘sh qutblarni ulanish sxemalariga o‘xshash.Ta’kidlash kerakki, maydon tranzistori, qo‘sh qutbliga qaraganda, ancha katta kuchaytirish koeffitsiyentini olishga imkon yaratadi.
Yuqori kirish (va kichik chiqish) qarshiliklarga ega bo‘lib, maydon tranzistorlari muntazam ravishda qo‘sh qutblarni siqib chiqaryapdi. Yana shuni esda tutish kerakki, maydon tranzistori statik elektrdan juda «qo‘rqishadi», shuning uchun ular bilan ishlaganda statik elektrdan himoyalash bo‘yicha juda qattiq talablar qo‘yiladi.
Uilyam Bredford Shokli tomonidan yaratilgan 19451950 yillarda yaratilgan yassi transistor eng keng tarqalgan transistor turlari hisoblanadi. U ham kuchaytirish ham kalit vazifasini bajarish mumkin ya’ni elektron sxemalar uchun universal element bo’ladi. Ikki p n o`tishli va uch elektrodli kuchaytirish xususiyatiga ega bo`lgan yarim o`tkazgichli asbob tranzistor deyiladi. Tranzistor ikki o’tishli asbob bo’lib, o’tishlar uch qatlam chegarasida xosil bo’ladi.Chetki qatlamlarning o’tkazuvchanlik turiga bog’liq ravishda tranzistor p-n-p va n-p n kanalli tranzistorlarga ajratiladi. Tranzistor ikkala turning shartli belgilanishi, ishchi kuchlanishining qutubi va toklarning yo’nalishi Yarimo’tkazgichlar sohasining rivojlanishi nanotexnologiyaning rivojlanishiga olib keldi.Boshqaruvchi p-n o’tishli tranzistor eng sodda unipolyar tranzistor bo’lib, oqim boshlanishi - istok deb, oqim quyilishi - stok deb ataladi.O’rtadagi boshqaruvchi elektrod-zatvor deyiladi (1-rasm).Istok bilan stok oralig’idagi qatlam kanal deb yuritiladi.Uning o’tkazuvchanligi n yoki p tur bo’lishi mumkin.Agar asos yarimo’tkazgich n turli o’tkazuvchanlikka ega bo’lsa, zatvor qatlam p-turli yarim o’tkazgich bo’ladi.Aksincha u p-turli bo’lsa, zatvor n-turli o’tkazuvchanlikli yarim o’tkazgich materialida qilinadi.
Unipolyar tranzistorlarning yana bir turi zatvori izolyatsyalangan (himoyalangan) tranzistor deb yuriyiladi. Ularda metaldan yasalgan zatvor asos qatlam-kanaldan dieletrik modda bilan ajratilgan bo’ladi. Shuning uchun bunday tranzistorlar yana MDP (metal-dielektrik-poliprovodnik) turdagi unipolyar tranzistorlar deb ham ataladi. Ko’pincha dielektrik sifatida oksid materiallar ishlatiladi (masalan kremniy oksidi SiO2).Bu holda tranzistor MOP (Metal-oksidpoluprovodnik) turdagi tranzistor deyiladi.MD p-turdagi tranzistorlarda ham stok toki zatvor kuchlanishi orqali boshqariladi.Zatvor bilan asos yarimo’tkazgich orasida elektr maydon hosil qilinganda maydon kuchlanganligining yo’nalishiga qarab, asosiy tok tashuvchilari yo asos yarimo’tkazgichning sirtiga yoki hajmiga tortiladi.Agar asosiy tok tashuvchilar asos yarimo’tkazgichning sirtiga tortilsa, sirt qatlam- otkazuvchanlik kanalining o’tkazuvchanligi ortadi, hajm ichiga tortilganda esa, u kamayadi.Birinchi usulda ishlaydigan transiztorlar boyitilgan turda (rejimda), ikkinchi usuldagilar esa, kambag’allashgan rejimda ishlaydigan tranzistorlar deyiladi.Umuman olganda MDP turdagi tranzistorlarning ishlash prinsipi murakkab bo’ladi. U asos yarimo’tkazgich turiga, tok tashuvchilar konsentratsyasiga, yasalish texnalogiyasiga va h.k. larga bog’liq. Shunga ko’ra bu turdagi unipolyar tranzistorlar ikki guruhga ajratilib, kanali induksyalanuvchi va kanal hosil qilingan tranzistorlar deb ataladi. "Science and Education" Scientific
Kanali induksyalanuvchi tranzistorlarda zatvor kuchlanishining biror qiymatigacha stok toki hosil bo’lmaydi. Chunki unda zatvor kuchlanishi biror chegaraviy qiymatdan ortgandan keyingina zaryad taqsimoti - o’tkazuvchi kanal vujudga keladi va tok hosil bo’ladi. Ikkinchi guruh tranzistorlarda esa o’tkazuvchi kanal oldindan mavjud bo’ladi va zatvor kuchlanishining nol qiymatida ham stok toki o’tib turadi. Zatvorga kuchlanish berib uni boshqarish mumkin.Bu guruhdagi tranzistorlar birinchi guruh tranzistorlari kabi ham boyitish ham kambag’allanish rejimida ishlashi mumkin.
Maydon transiztorining strukturasi (1-rasm) da ko’rsatilgan metall kontakt p+ qatlam bilan zatvor vazifasini bajaradi.Bu yerda zatvor n turdagi yarimo‘tkazgichdan MDYa-tranzistor kabi dielektrik bilan emas, balki p-n-o‘tishning kambag‘allashgan qatlam bilan ajratilgan.Umuman olganda p+ qatlam majburiy hisoblanmaydi. Kambag‘allashgan qatlam metalni bevosita yarimo‘tkazgich bilan tutashuvida ham bo‘ladi. Bunday strukturadagi transistor Shottki to‘siqli maydonli tranzistor deyiladi.
Quvvatning kuchaytirilishi kirish tokining qiymati bilan ta’minlanadi.Maydonli tranzistorda kirish toki zatvor p-n-o‘tishining teskari toki hisoblanadi. Stokdagi kuchlanish nolga teng bo‘lgandagi kanalning qalinligi va qarshiligini zatvordagi boshqarish kuchlanishiga bog‘liqligini aniqlaymiz. Kanalning qalinligini 1-rasmga muofiq quyidagicha yozishimiz mumkin: w=a-l, bu yerda a-n-qatlam tubidan o‘tishning metallurgik chegarasigacha bo‘lgan masofa. Muvozanatli potensial to‘siq balandligini hisobga olmagan holda kanal qalinligini zatvordagi kuchlanishga bog‘liqligini olamiz:bu yerda deyilganda zatvordagi kuchlanish moduli tushuniladi. w=0 shartda uzish kuchlanishini topish mumkin. Bu kuchlanishda kambag‘allashgan qatlam kanalni to‘laligicha yopadi va kanalda tokning oqishi tugaydi:
Maydon tranzistoriga yorug’lik ta’sirini o’rganish uchun diod rejimida ulangan maydon tranzistorining kirishiga ikkita tejamkorlik kuchi 30 V bo’lgan bipolyar tranzistorlar Darlington sxemasiga binoan ulanadi va maydon tranzistoriga yorug’lik ta’sir ettirilganda chiqish kuchlanishining o’zgarishi kuzatiladi
Maydon tranzistoriga yorug’lik ta’sirini o’rganish sxemasi Maydon fototranzistorining foto qabul qilish xossalarini tadqiq qilish uchun ulanish rejimida kirish kaskadli maydon tranzistoriga va manba kuchlanishi 3.0 V bo‘lgan, Darlington sxemasi bo‘yicha birlashtirilgan ikkita bipolyar tranzistorlarga asoslangan tejamkor kuchaytirgich yig‘ildi (19-rasm). Maydon tranzistori integral yorug‘lik bilan qo‘zg‘atilib optik signal 9 lk dan 150 lk ga qadar oshirilganda, 1-jadvalda ko‘rsatilganidek, kuchaytirish koeffitsiyenti kamayadi. Kirish kaskadida maydon fototranzistorni qo‘llash hisobiga kuchsiz yorug‘lik signaliga sezgirlik oshishi ta’minlanadi.
Tadqiqotlar shuni ko‘rsatdiki, yoritilganligi 9 lkdan 150 lkga oshadigan cho‘g‘ lampa bilan diod tranzistorining foto EYKini 10 mV dan 350 mV gacha oshirilganda, chiqish signali qiymati 0.8 V dan 2.2 V ga oshadi. Bunda 20mV dan boshlab chiqish signali kattaligi doimiy bo‘lib, 2.2 V ga teng.
|
