diod
Guruch.56. Oziqlantirish sxemasi tarmoq kuchlanishi
quvurlar (triod)
Shaklda.56 zarur etkazib berishning mumkin bo'lgan sxemasini ko'rsatadi noto'g'ri kuchlanish - avtomatik egilish deb ataladi.
Quvvat manbaining minuslari va chiroqning katodi o'rtasida qarshilik ulangan RKimga. Chiroqni boshqarish tarmog'i qarshilik orqali ulanadi RcBilan
katod rezistorining pastki terminali RKimga. Rezistor orqali RKimgaoqim oqimlari. Shu bilan
birga, rezistorning yuqori terminalida RKimga, va shuning uchun chiroqning katodida,
quvvat manbaining minusiga nisbatan ijobiy kuchlanish olinadi. Va tarmoq katodga emas, balki quvvat manbaining minusiga ulanganligi sababli, u katodga nisbatan salbiy kuchlanishni oladi.
Chiroq panjarasida dastlabki salbiy kuchlanishni yaratadigan qarshilik avtomatik burilish qarshiligi deb ataladi.
Rezistor qiymatiRKimga, keraklisini olish uchun zarur yuqori kuchlanish kuchlanishiUcmaxsus chiroq, tomonidan hisoblash mumkin formulaRKimga= Uc/I, QayerdaI– chiroqning katod oqimi anod oqimiga teng.
Misol uchun, kabi triod uchun6S5S, ma'lumotnomadan quyidagicha adabiyot, siz bias kuchlanishini qo'llashingiz kerak Uc= −8 B. Bunday holda, oqim
(sokin oqim) bu chiroqning8 mA. Bunday holda qarshilik qarshilik quyidagicha bo'lishi kerak:RKimga=1 kOm.
Kondensator C qanday rol o'ynaydiKimga? Chiroq o'zgaruvchanlikni kuchaytirganda kuchlanish, ham o'zgaruvchan, ham to'g'ridan-to'g'ri oqim u orqali oqadi. Natijada, katod qarshiligiRKimga, anod yukida bo'lgani kabiRA,
Ham to'g'ridan-to'g'ri, ham o'zgaruvchan kuchlanish qo'llaniladi. Va agar katod pallasida faqat qarshilik mavjud bo'lsa, unda hosil bo'lgan o'zgaruvchan kuchlanish doimiy kuchlanish bilan birga chiroqning boshqaruv tarmog'iga avtomatik ravishda etkazib beriladi, bu esa daromadning pasayishiga olib keladi. Kondensator qarshilikni chetlab o'tadi va o'zgaruvchan tok komponentini o'zidan erkin o'tkazadi va shu bilan daromadni kamaytirish ta'sirini yo'q qiladi.
Imkoniyat CKimgauchun etarlicha katta bo'lishi kerak
chiroq bilan kuchaytirilgan eng past chastotalarning oqimlariga sezilarli qarshilik ko'rsatmadi.
Yarimo'tkazgichli qurilmalar
Chiroq uskunalarini yarimo'tkazgichli uskunalar bilan almashtirish qurilmalarning o'lchamlari va og'irligini o'nlab yoki hatto yuzlab marta kamaytirishga va ularning quvvat sarfini kamaytirishga imkon berdi. Shuning uchun yarimo'tkazgichli qurilmalar elektronikada shubhasiz etakchi hisoblanadi.
Avval yarimo'tkazgichlar haqidagi ba'zi asosiy ma'lumotlarni eslaylik.
Yarimo'tkazgich materiallari keng sinfni o'z ichiga oladi
qarshilikka ega materiallar108-10-6ohm⋅m. eng katta kremniy qo'llanilishini topdiSi va germaniy Ge. Keling, asosiy narsani ko'rib chiqaylik yarimo'tkazgichlardagi jarayonlar, ularning ideallashtirilgan soddalashtirilgan modellari asosida.
dan kremniy kristalining elektron tuzilishidaIV guruh Mendeleyev davriy elementlar tizimida har qanday atomning to‘rt valentlik elektronining har biri to‘rtta qo‘shni atomning bir xil valentlik elektronlari bilan bog‘langan juftlik (valentlik bog‘lanish) hosil qiladi. Agar kremniy atomlariga uning elektron tuzilishini buzishi mumkin bo'lgan tashqi energiya manbalari (yorug'lik, issiqlik) ta'sir qilmasa, u holda barcha atomlar elektr neytral hisoblanadi.
Biroq, ideal kremniy kristalining elektr xossalari unga boshqa kimyoviy elementlarning aralashmalari qo'shilganda sezilarli darajada o'zgaradi. Odatda aralashmalar sifatida ishlatiladigan elementlar hamV (surma Sb, fosfor P), yoki davriy tizimning III guruhidan (galliy Ga, indiy In).
Fosfor qo'shilgan kremniy kristalining elektron tuzilishida fosforning to'rtta valent elektronlari va to'rtta qo'shni kremniy atomlarining valent elektronlari to'rtta bog'langan juftlikni hosil qiladi. Fosforning beshinchi valent elektroni ortiqcha bo'lib chiqadi. Tashqi manbalardan arzimas energiya (xona haroratidagi issiqlik energiyasi) bilan ortiqcha elektron nopoklik atomi bilan aloqasini yo'qotadi va erkin bo'ladi. Fosfor atomi elektronni yo'qotib, statsionar musbat ionga aylanadi. Bunday yarimo'tkazgich elektron o'tkazgich yoki yarim o'tkazgich deb ataladin
-turi va mos keladigan nopoklik donordir.
Agar nopoklik sifatida uchta valentlik elektronga ega bo'lgan indiy ishlatilsa, kremniy kristalining elektron tuzilishida indiy atomining to'rtta qo'shni kremniy atomlari bilan bitta valentlik bog'lanishi to'ldiriladi va indiy bitta elektronni ushlaganidan keyin "teshik" paydo bo'ladi. kristallda hosil bo'ladi. Keyinchalik, qo'shni valentlik bog'idan elektron yangi hosil bo'lgan "teshik" joyiga o'tishi mumkin va va boshqalar.
Elektrofizik nuqtai nazardan, bu jarayonni ifodalash mumkin elektronning zaryadiga teng musbat zaryadli erkin teshiklarning xaotik harakati sifatida. Bunday yarimo'tkazgich teshik o'tkazuvchanligi yoki p- tipli yarim o'tkazgich deb ataladi va mos keladigan nopoklik qabul qiluvchi deb ataladi.
Yuqorida muhokama qilingan ikkala jarayonda faqat elektronlar ishtirok etsa-da, ijobiy zaryadga ega bo'lgan xayoliy teshiklarni kiritish uslubiy nuqtai nazardan qulaydir.
Erkin elektronlar va teshiklar nafaqat aralashmalari bo'lgan yarim o'tkazgichlarda, balki aralashmalarsiz ideal yarim o'tkazgichlarda ham paydo bo'ladi, agar tashqi manbaning energiyasi valentlik bog'lanishini buzish uchun etarli bo'lsa. Elektr neytral kremniy atomida bitta valentlik bog'lanishning uzilishi elektron-teshik juftligini yaratishga teng. Bu jarayon avlod yoki termal hosil bo'lsa, deyiladi
Energiya manbai issiqlik energiyasidir. Shu bilan birga, teskari jarayon ham sodir bo'ladi - rekombinatsiya, ya'ni elektron va teshik uchrashganda valentlik bog'lanishning tiklanishi.
Bog'larning uzilishi yarimo'tkazgichning nurlanish energiyasi tufayli ham sodir bo'lishi mumkin, masalan, yorug'lik bilan, agar yorug'lik kvantlarining energiyasi bog'larni uzish uchun etarli bo'lsa. Har xil yarimo'tkazgichlar uchun aloqalarni uzish energiyasi har xil, shuning uchun ular nurlanish spektrining ma'lum qismlariga turlicha ta'sir ko'rsatadi.
Agar yarimo'tkazgichda elektr energiyasining tashqi manbai
yordamida elektr maydoni yaratilsa, elektronlar va teshiklarning xaotik (issiqlik) harakati bilan birga ularning tartibli harakati, ya'ni o'tkazuvchanlik oqimi deb ataladigan elektr toki paydo bo'ladi.
Yarimo'tkazgich atomlari orasidagi o'rtacha masofaning erkin yo'lida harakatlanuvchi zaryadlar ma'lum kinetik energiyaga ega bo'ladi. Agar bu energiya yarimo'tkazgich atomlarining zarba qo'zg'alishi uchun etarli bo'lsa (ulardagi valentlik bog'larini uzib, elektron-teshik juftligini hosil qiladi), harakatlanuvchi zaryad tashuvchilar sonining keskin o'sishi va natijada yarim o'tkazgichning solishtirma o'tkazuvchanligi kuzatiladi.
Ta'riflangan hodisa ko'chkining buzilishi deb ataladi. Ko'chkining buzilishi qayta tiklanadi. Yarimo'tkazgichning xususiyatlari elektr maydon kuchining pasayishi bilan tiklanadi. Shu tarzda, ko'chki parchalanishi ko'chki parchalanishidan keyin sodir bo'lishi mumkin bo'lgan va qaytarib bo'lmaydigan termal buzilishdan farq qiladi.
Yarimo'tkazgichlardagi kontakt hodisalari
"Sof" yarimo'tkazgichlar elektronikada kamdan-kam qo'llaniladi. Ular asosan "nopoklik" yarimo'tkazgichlardan foydalanadilar va p-tipli yarim o'tkazgichlar va o'rtasidagi interfeysda paydo bo'ladigan o'ziga xos hodisalardan foydalanadilar.n-turi (bu chegara deyiladip-n o'tish).
Xarakterli xususiyatp-no'tish talaffuz qilinadi uning elektr o'tkazuvchanligining unga qo'llaniladigan tashqi kuchlanishning polaritesiga bog'liqligi, bu bitta o'tkazuvchanlikning yarimo'tkazgichida sodir bo'lmaydi.
Yarimo'tkazgichdan yarimo'tkazgichlar orasidagi interfeysning ikkala tomonidagi erkin teshiklar va elektronlar kontsentratsiyasining farqi tufayli
teshiklarning p-tipi qismi yarimo'tkazgichga tarqaladin-turi, lekin yarimo'tkazgichdann– diffuziya qiluvchi elektronlar turi
p-tipli yarimo'tkazgich, bir-biri bilan to'liq rekombinatsiyalanadi. Natijada yarimo'tkazgich interfeysi bo'ylab statsionar manfiy va musbat ionlar qatlamlari paydo bo'ladi. Ushbu qatlamlar orasida paydo bo'lgan elektr maydoni interfeys bo'ylab erkin teshiklar va elektronlarning keyingi tarqalishini oldini oladi. Elektr maydon kuchining ma'lum bir qiymatidap- no'tish interfeys bo'ylab diffuziya butunlay to'xtaydi. Bo'ylab kontakt potentsial farqip-no'tish balandlik deb ataladi
potentsial to'siq. Germaniy va kremniy uchun potentsial to'siq balandligi taxminan0,25 V va 0,55 V mos ravishda.
Qatlamlar orasida mobil zaryad tashuvchilarning (elektronlar va teshiklar) kontsentratsiyasi past bo'lib, bu mintaqa yuqori qarshilikka ega.
Tashqi kuchlanish manbasining musbat qutbi p tipidagi yarimo'tkazgichga, manfiy qutb esa yarimo'tkazgichga qo'llanilgandan
-turi (to'g'ridan-to'g'ri yo'nalish), tashqi kuchlanish kontakt potentsial farqini kamaytiradi. Tashqi kuchlanish potentsial to'siqning qiymatidan oshib ketganda, ulanish qarshiligi kichik bo'ladi va tashqi manbadan kirishlarn- mintaqa elektronlari elektr tokini hosil qiladi, uning kattaligi qo'llaniladigan tashqi kuchlanishga bog'liq.
Tashqi kuchlanish manbai teskari yo'nalishda (qarama-qarshi yo'nalishda) yoqilganda, elektronlar va teshiklar yo'nalishda harakatlanadi.p-no'tish, bu esa yanada katta o'sishga olib keladi potentsial to'siq va natijada uning qarshiligini oshirish. Birlashma orqali oqim (teskari oqim deb ataladi) juda kichik bo'ladi.
To'g'ridan-to'g'ri va teskari yo'nalishdagi oqimlarning kattaligi o'nlab va yuzlab marta farq qilishi mumkin. Shaklda.57 taxminiy oqim kuchlanish xususiyatini ko'rsatadi germaniyp-no'tish.
Shunisi e'tiborga loyiqki, oqimning kuchlanishga bog'liqligi chiziqli
emas. Yuqori blokirovkalash kuchlanishida teskari yo'nalishda oqimning keskin o'sishi ulanishning elektr quvvatining yomonlashishini ko'rsatishi mumkin (ko'chki
yoki termal buzilish). O'z navbatida, to'g'ridan-to'g'ri oqim shoxidagi keskin yuqoriga egilishi, uning yo'q qilinishiga olib kelishi mumkin bo'lgan birikma orqali oqimning haddan tashqari o'sishi xavfi haqida ogohlantiradi. Shuning uchun, ma'lumotnoma adabiyotidap-nyarimo'tkazgichli qurilmalarning o'tishlari chegarani ko'rsatadi teskari kuchlanish va to'g'ridan-to'g'ri oqimning qiymati.
Guruch.57. Oqim kuchlanishining xarakteristikasip-no'tish
Xususiyatlardan foydalanishp-no'tish ishning markazida har xil turdagi yarimo'tkazgichli qurilmalar, ulardan eng oddiyi yarimo'tkazgichli dioddir.
Bob15.Yarimo'tkazgichli diodlar
Yarimo'tkazgichli diod yoki oddiygina diod - ikkita terminali bo'lgan qurilmap-no'tish. Amalda ko'pincha Germaniy va silikon diodlar mavjud. Diyotlarning asosiy turlari, belgilari va asosiy xarakteristikalari haqidagi ma'lumotlar maxsus ma'lumotnoma adabiyotlarida mavjud. Keyinchalik duch keladigan diodlarning ba'zi turlarining an'anaviy tasviri va oqim kuchlanish xususiyatlari 1-rasmda ko'rsatilgan.58.
Rektifikator diodlari (rasm.58, a) bir tomonlama uchun mo'ljallangan u oqimning oldinga yo'nalishda o'tishiga imkon beradi. Quvvat manbaining musbat qutbi anodga, manfiy qutbi esa katodga ulanganda diyot oldinga yo'nalishda ulangan deb hisoblanadi.
Rektifikator diodlarining asosiy parametrlari:
maksimal to'g'ridan-to'g'ri oqimImaks- eng katta oqim dioddan uzoq vaqt davomida unga zarar bermasdan o'tishi mumkin;
– maksimal teskari kuchlanishUarr.maks- eng katta qiymat
diod uzoq vaqt davomida buzilmasdan bardosh bera oladigan kuchlanishning pasayishi;
teskari oqim - diodga teskari oqim qo'llanilganda uning oqimi Kuchlanishi.
Rektifikator diodlari turiga va dizayniga qarab, fraksiyalardan o'nlab ampergacha to'g'ridan-to'g'ri oqim va o'ndan bir necha ming voltgacha bo'lgan teskari kuchlanish uchun mo'ljallangan.
Stabillashtiruvchi diodlar yoki zener diodlari (2-rasm).58, b) mo'ljallangan elektron qurilmalarning turli komponentlarida kuchlanish barqarorligi uchun cheny. Zener diodlarining o'ziga xos xususiyati shundaki, ularning oqim kuchlanish xarakteristikasining teskari tarmog'i juda keskin pasayish (ko'chki buzilishi) va bu hodisa kuzatiladigan teskari kuchlanishning qiymati ancha barqarordir. Zener diyotining asosiy parametrlari stabilizatsiya kuchlanishidirUstub, shuningdek, minimal va
stabilizatsiya rejimida ulanish orqali maksimal oqim. Kattalik
Ustub dan farq qilishi mumkin har xil turdagi diodlar
bir necha birlikdan bir necha yuz voltgacha, oqim esa o'nlab milliamperdan bir necha ampergacha.
Varikaplar (rasm.58, c) keskin bo'lgan diodlar sig'imning bog'liqligi ifodalanadip-nteskari qiymatdan o'tish Kuchlanishi.
Umuman olganda, teskari kuchlanish qo'llaniladigan har qanday elektron-teshik birikmasi kondansatkichning xususiyatlariga ega. Bunday holda, dielektrikning o'zi rolini o'ynaydip-no'tish va plitalarning roli yarimo'tkazgichning qo'shni qatlamlari turli belgilarning elektr zaryadlari
- elektronlar va teshiklar. Qo'llaniladigan kuchlanishni o'zgartirish orqali p-nbirlashma, siz uning qalinligini o'zgartirishingiz mumkin, shuning uchun uning hajmi. Varikaplarda ulanish sig'imining teskari kuchlanishga bog'liqligi ayniqsa aniq. Varikaplarning asosiy parametrlari diod sig'imi va teskari kuchlanish kuchlanishidir.
Fotodiodlar yarimo'tkazgichli qurilmalardir qaysi hududda radiatsiya ta'siri ostidap-no'tish sodir bo'ladi
elektron-teshik juftlarini hosil qilish. Ushbu avlod teskari kuchlanish mavjudligida diodaning teskari oqimining oshishiga olib keladi.
Guruch.58. Diyotlarning xarakteristikalari
Fotodiodning turli yorug'lik oqimlarida F oqim kuchlanish xarakteristikasi shaklda ko'rsatilgan.
58, g yorug'lik oqimi nolga teng bo'lsa, u holda Oqim kuchlanishining xarakteristikasi an'anaviy diodaning oqim kuchlanish xarakteristikasidan deyarli farq qilmaydi.
Tiristorlar
Yana bir misol - tiristorlar - to'rt qavatli yarimo'tkazgichli qurilmalarp
−n−p−ntuzilishi. Ular bunga shunday munosabatda bo'lishadi boshqaruv signali ta'sirida yopiq (o'tkazmaydigan) holatdan ochiq (o'tkazuvchi) holatga o'tishga qodir bo'lgan ikkita barqaror holatga ega bo'lgan kommutatsiya qurilmalari deb ataladi.
Tiristorning blok diagrammasi va belgilanishi rasmda ko'rsatilgan.59.
Guruch.59. Tiristorning tuzilishi va belgilanishi
Ekstremal hududp- musbat bog'langan tur quvvat manbaining qutbi anod (a), maydon deb ataladin-turi, to bu manbaning salbiy qutbini - katodni bog'laydigan (k) va ichki hududdan tiristor chiqiship-turi - menejer elektrod (y).
Tiristorlarni qo'llashning asosiy sohasi - bu yuqori quvvat diapazonida quvvat elektroniği, tiristor asosiy kommutatsiya boshqariladigan elementdir. Shuning uchun biz ushbu yarimo'tkazgich qurilmasining faqat umumiy tavsifini beramiz.
Rasmda ko'rsatilganidek, tiristorga kichik to'g'ridan-to'g'ri kuchlanish qo'llanilganda uning ishlashini ko'rib chiqaylik.59 va kuchlanish nazorat elektrodi yo'q.
Tiristorga qo'llaniladigan kuchlanish uchta o'rtasida taqsimlanadi p−no'tishlar: ikkita o'tish (1 va 3) oldinga yo'nalishga kiritilgan va ulardagi kuchlanishning pasayishi kichik va o'rtacha o'tish (2) - teskari
yo'nalishi. Shunday qilib, deyarli barcha ta'minot kuchlanishi o'rta birikmaga qo'llaniladi, bu oqim oqimining oldini oladi. Tiristor yuqori ichki qarshilikka ega yoki ular aytganidek, yopiq.
Tiristorni ochishning ikki yo'li mavjud.
Birinchi usul nazorat elektrodidan foydalanmaydi, lekin ta'minot kuchlanishini asta-sekin oshirishdan iborat. Kommutatsiya kuchlanishi deb ataladigan tiristorda ma'lum bir kuchlanishda o'rtacha ko'chki buzilishi sodir bo'ladi.p−no'tish, bu tiristor orqali oqimning keskin oshishi bilan birga keladi. Uning qarshiligi keskin pasayadi: tiristor ochiladi.
Tekshirish elektrodidan foydalanmasdan ishlaydigan tiristor (bu elektrod yo'q bo'lishi mumkin) dinistor deb ataladi.
Ikkinchi usul - nazorat elektrodiga nazorat signalini qo'llash. Agar boshqaruv signalining ishlashi paytida anod-katod zanjiridagi oqim ma'lum bir qiymatdan oshsa, ushlab turish oqimi deb ataladi.Iurish, keyin tiristor ochiq holatda qoladi va
nazorat signalining oxiri.
Tiristor bir tomonlama qurilmadir, ya'ni uni faqat anod va katod o'rtasidagi to'g'ridan-to'g'ri kuchlanish bilan boshqarish mumkin. Teskari kuchlanish bilan tiristor odatdagi diyot kabi harakat qiladi.
Ochiq tiristor, agar u orqali o'tadigan oqim bir qiymatga kamaytirilsa, uni yopiq holatga qaytarish mumkin.Iurish, Masalan,
anod kuchlanishining pasayishi natijasida yoki oddiygina qisqa vaqt ichida tashqi kontaktlarning zanglashiga olib oching.
To'g'ridan-to'g'ri oqim davrlarida bu maqsadda maxsus kommutatsiya qurilmalari qo'llaniladi va sinusoidal o'zgaruvchan tok davrlarida tiristor musbat yarim to'lqinning oxirida avtomatik ravishda yopiladi.
Triyaklar ham ishlab chiqariladi - oqimni istalgan yo'nalishda o'zgartirishi mumkin bo'lgan ko'p qatlamli kommutatsiya qurilmalari. Triak orqa-orqaga ulangan ikkita an'anaviy tiristorlar sxemasini almashtiradi.
Bob16.Bipolyar tranzistorlar
Bipolyar tranzistor ikkitadan iborat yarimo'tkazgichli qurilma R-n o'tish, uchta chiqishga ega. Bipolyar harakat Tranzistor ikkala belgining (teshiklar va elektronlar) zaryad tashuvchilardan foydalanishga asoslangan va u orqali oqayotgan oqimni boshqarish ba'zi bir nazorat oqimi yordamida amalga oshiriladi. Uning tuzilishi va an'anaviy grafik tasviri rasmda ko'rsatilgan.60.
O'rta qatlam va mos keladigan pin asos (b), tashqi qatlamlardan biri emitent (e), ikkinchi tashqi qatlam va mos keladigan pin kollektor (k) deb ataladi. Tranzistorning ishlashi paytida uning emitenti poydevorga (tuzilish tranzistorida) teshiklarni kiritadi (chiqaradi).
R-P-p) yoki elektronlar (tranzistor tuzilishida p-R-P),va kollektor bu elektr zaryadlarini yig'adi.
Guruch.60. Tranzistorning tuzilishi va belgisi
Texnologik jihatdan tranzistor shunday ishlab chiqariladiki, nopoklik atomlari kontsentratsiyasi (p tuzilmasining tranzistorlari uchun)-R-P- Emitentdagi erkin elektronlar) bazadagi nopoklik atomlari (teshiklari) kontsentratsiyasiga nisbatan katta edi.
Ko'pincha, boshlang'ich egilish tranzistor elektrodlariga shunday qo'llaniladiki, emitent aloqasi oldinga yo'nalishda, kollektor birikmasi esa teskari yo'nalishda yoqiladi. Bunday holda, germanium tranzistori uchun emitent birikmasidagi kuchlanish kattaroq bo'lishi kerak 0,25 V va kremniy - 0,55 V dan ortiq, lekin kollektor birikmasida - emas bir necha voltdan kamroq. Keyin oqim emitent birikmasidan o'tadiIuh,
Bu asosan elektronlarni emitentdan bazaga kiritish orqali ta'minlanadi.
Poydevorning qalinligi kichikligi sababli, deyarli barcha elektronlar bazadan o'tib, kollektorga parvoz deb ataladigan vaqt orqali etib boradilar. Elektronlarning faqat kichik bir qismi bazada teshiklari bilan qayta birlashadi (emitter va bazadagi erkin zaryadlar kontsentratsiyasining sezilarli farqi tufayli). Ushbu teshiklarning yo'qolishi asosiy oqim oqimi bilan qoplanadiIb.Bu aniq
|
