Funksional elektronika an’anaviy elementlar (tranzistorlar, diodlar, rezistorlar va kondensatorlar)dan voz kechish va qattiq jismdagi turli fizik hodisa (optik, magnit, akustik va h.k.)lardan foydalanish bilan bog‘liq. Funkisonal elektronika asboblariga akustoelektron, magnitoelektron, kriogen asboblar va boshqalar kiradi.
Integral mikrosxemalarda ko‘p sonli elementlar o‘zaro birlashtirilgan bo‘lsa, funktsional elektronikada esa akustik, magnit, optik, termoelektrik va boshqa hajmli va sirt fizik effektlar birlashtirilgan bo‘ladi. Funktsional mikrosxemalarda an’anaviy elementlarga (tranzistorlar, diodlar, kondansatorlar, induktorlar) ekvivalent bo‘lgan alohida elementlarni ajratib ko‘rsatish qiyin yoki imkonsizdir. Funktsional mikroelektronika elektronikani rivojlantirishning istiqbolli yo‘nalishi hisoblanadi.
5
Funksional elektronika mahsulotlarini ishlab chiqarishning texnologik jarayonlari asosan mikroelektronika jarayonlariga mos keladi: plastinalarni mexanik va kimyoviy qayta ishlash; ularning yuzasida turli materiallar qatlamlarini yaratish; diffuziya va ionli implantatsiya; litografik ishlov berish; yig‘ish, germetizatsiyalash, tekshirish, sinovdan o‘tkazish va boshqalar kiradi. Funktsional mikroelektronikada elektron oqimlarining tovush toʻlqinlari bilan oʻzaro taʼsiri, qattiq jismdagi optik hodisalar, yarimoʻtkazgichlar, magnitlar va magnit maydonlardagi oʻta yuqori oʻtkazgichlarning xossalari va boshqalardan foydalaniladi. Funktsional elektronikaning yo‘nalishlaridan biri akustoelektronika, jumladan, sirt akustik to‘lqinlariga asoslangan chastota filtrlaridir (SATACh filtrlari). Zamonaviy SATACh filtrining topologiyasi, chastota xarakteristikasi konstruktiv ko‘rinishi quyidagi rasm misolida ko‘rsatilgan.
Diodlarning turlari va ularning qo’llanilishi.
Diod - bu bir tomonlama o'tkazuvchanlikka ega bo'lgan ikkita (ba'zan uchta) elektrodga ega elektron qurilma. Qurilmaning musbat qutbiga ulangan elektrodga anod, manfiyga - katod deyiladi. Agar qurilmaga to'g'ridan-to'g'ri kuchlanish qo'llanilsa, u ochiq holatda bo'ladi, unda qarshilik kichik va oqim to'sqinliksiz oqadi. Agar teskari kuchlanish qo'llanilsa, yuqori qarshilik tufayli qurilma yopiladi. Teskari oqim mavjud, ammo u shunchalik kichikki, u shartli ravishda nolga teng deb qabul qilinadi.
Diodlar katta guruhlarga bo'linadi - yarimo'tkazgich va yarimo'tkazgich.
Yarimo'tkazgich
Eng qadimgi navlardan biri naychali (elektrovakuum) diodlardir . Ular ikkita elektrodli radio naychalardir, ulardan biri filam bilan isitiladi. Isitilgan katod sirtidan ochiq holatda, zaryadlar anodga o'tadi. Maydonning qarama-qarshi tomonida, qurilma yopiq holatga o'tadi va amalda oqim o'tkazmaydi.Yarimo'tkazgichlarning yana bir turi gaz bilan to'ldirilgan bo'lib , ulardan bugungi kunda faqat boshq oqimi bo'lgan modellar ishlatiladi. Gazotronlar (termal katodli qurilmalar) inert gazlar, simob bug'lari yoki boshqa metallarning bug'lari bilan to'ldiriladi.
6
Gaz bilan to'ldirilgan diodlarda ishlatiladigan maxsus oksidi anodlari yuqori oqim yuklariga bardosh berishga qodir.
Yarimo'tkazgich
Yarimo'tkazgich qurilmalari pn birikma printsipiga asoslanadi. Ikki turdagi yarim Supero'tkazuvchilar mavjud - p-tipli va n-tipli. P tipidagi yarimo'tkazgichlar musbat zaryadlarning ortishi, n tipidagi - manfiy zaryadlarning (elektronlarning) ortishi bilan tavsiflanadi. Agar ushbu ikki turdagi yarimo'tkazgichlar yaqin bo'lsa, pn birikmasi deb ataladigan ikkita tor zaryadlangan mintaqalar ularni ajratadigan chegara yaqinida joylashgan. Turli xil nopok o'tkazuvchanlikdagi (yoki yarimo'tkazgich va metall) va pn birikmasidagi ikki turdagi yarimo'tkazgichli bunday qurilmaga yarimo'tkazgichli diod deyiladi . Bu turli xil maqsadlar uchun zamonaviy qurilmalarda eng ko'p talab qilinadigan yarimo'tkazgichli diodli qurilmalar. Turli xil dasturlar uchun bunday qurilmalarning ko'plab modifikatsiyalari ishlab chiqilgan.O'tish hajmiga ko'ra diodlarning turlariUch turdagi qurilmalar pn birikmasining kattaligi va tabiati bilan ajralib turadi - planar, nuqta va mikroalliq. Samolyot qismlari bitta yarimo'tkazgichli gofretni anglatadi, unda har xil nopok o'tkazuvchanligi bo'lgan ikkita mintaqa mavjud. Eng mashhur mahsulotlar germaniy va kremniydir. Bunday modellarning afzalliklari yuqori namlik sharoitida muhim to'g'ridan-to'g'ri oqimlarda ishlash imkoniyati. To'siqning yuqori sig'imi tufayli ular faqat past chastotalar bilan ishlashlari mumkin. Ularning asosiy qo'llash sohalari elektr ta'minotiga o'rnatilgan AC rektifikatorlari. Ushbu modellarga rektifikator deyiladi . Nuqtali diodlar juda kichik pn ulanish maydoniga ega va ular past oqimlar bilan ishlashga moslashgan. Ular yuqori chastotali deb nomlanadi, chunki ular asosan muhim chastotaning modulyatsiyalangan salınımlarını konvertatsiya qilish uchun ishlatiladi. Mikroalli modellar p-tipli va n-tipli yarimo'tkazgichlarning bitta kristallarini eritib olish yo'li bilan olinadi. Harakatlar printsipi bo'yicha, bunday qurilmalar planar, ammo xususiyatlariga ko'ra ular ishora qiladigan narsalarga o'xshashdir.Diodlarni ishlab chiqarish uchun materiallar. Diodlarni ishlab chiqarishda kremniy, germaniy, galliy arsenid, indiy fosfid, selen ishlatiladi. Eng keng tarqalgan - bu dastlabki uchta material. Qayta qilingan kremniy - bu nisbatan keng tarqalgan va nisbatan arzon material bo'lib, uni qayta ishlash oson. Silikon diodlar mukammal umumiy maqsadlar uchun mo'ljallangan modellardir. Ularning ikkiyoqlama kuchlanishi 0,7 V. germaniy diodlarda bu qiymat 0,3 V. nemislar kam va qimmatroq materialdir. Shuning uchun germaniy qurilmalar kremniy qurilmalari texnik vazifani samarali bajara olmaydigan holatlarda, masalan, kam quvvatli va aniq elektr zanjirlarida qo'llaniladi.
Chastota diapazonidagi diodlarning turlari
Ish chastotasiga ko'ra, diodlar quyidagilarga bo'linadi.
Kam chastotali - 1 kHz gacha.
7
Yuqori chastotali va super yuqori chastotali - 600 MGts gacha. Bunday chastotalarda, asosan, nuqtai nazardan moslamalar qo'llaniladi. O'tish sig'imi past bo'lishi kerak - 1-2 pF dan oshmasligi kerak. Turli xil chastotalarda, shu jumladan past chastotalarda samarali, shuning uchun ular universaldir. Darbeli diodlar yuqori ishlash asosiy omil bo'lgan davrlarda qo'llaniladi. Ishlab chiqarish texnologiyasiga ko'ra, bunday modellar nuqta, qotishma, payvandlangan, diffuzga bo'linadi.
Diodlar uchun dasturlar
Zamonaviy ishlab chiqaruvchilar ma'lum dasturlar uchun moslashtirilgan keng diodlarni taklif qilishadi.
Rectifier diodlari
Ushbu qurilmalar o'zgaruvchan tokning sinus to'lqinini to'g'rilash uchun ishlatiladi. Ularning ishlash printsipi qurilmaning teskari taraf bilan yopiq holatga o'tish xususiyatiga asoslangan. Diod qurilmasining ishlashi natijasida hozirgi sinusoidning salbiy yarim to'lqinlari kesiladi. Maksimal ruxsat etilgan to'g'ridan-to'g'ri oqimga bog'liq bo'lgan tarqalish kuchiga ko'ra, rektifikator Diodlari uch turga bo'linadi - kam quvvatli, o'rta quvvatli, kuchli.
Oqim 0,3 A dan oshmaydigan zanjirlarda kam oqimli diodlardan foydalanish mumkin. Mahsulotlar polimer materiallardan tayyorlanganligi sababli engil va ixchamdir.
O'rta quvvatli diodlar hozirgi 0.3-10.0 A oralig'ida ishlashi mumkin. Ko'p hollarda ular metall korpus va qattiq simlarga ega. Ular asosan tozalangan kremniydan ishlab chiqariladi. Katod tomonida issiqlik moslamasiga mahkamlash uchun ip tayyorlanadi.
Kuchli (quvvat) diodlar oqimi 10 A dan yuqori bo'lgan kontaktlarning zanglashiga olib keladi. Ularning holatlari sermet va shishadan qilingan. Dizayn - pin yoki planshet. Ishlab chiqaruvchilar 100000 A va 6 kV kuchlanishlarga mo'ljallangan modellarni taklif qilishadi. Ular asosan kremniydan tayyorlangan.
8
|
