Йарымкечириъи диодларын тяснифаты

Güc sahə tranzistorunun işləmə prinsipi (FET).

Güclü sahə tranzistorlarının ilk sənaye nümunələri yalnız XX əsrin 70-ci illərinin sonlarında meydana gəlmişdir. Hal-hazırda güc sahə tranzistorları ən vacib və perspektivli güc cihazlarıdır.
Bir qayda olaraq güc sahə tranzistorları silisiumdan hazırlanmış olurlar. Qallium arsenid əsaslı tranzistorlar da geniş tətbiq tapmaqdadır.
Müasir intellektual güc inteqral sxemlərinin, intellektual cihazların və intellektual güc modullarının əsasını sahə tranzistorları təşkil edir.
Sahə tranzistorlarının mövcud növlərindən izolə edilmiş rəzəli və induksiya olunmuş kanallı sahə tranzistorları güc qurğularında daha geniş tətbiq tapmışdır.
İstər n-kanal, istərsə də p-kanal tipli tranzistorlar geniş istifadə olunurlar.
Bipolyar tranzistorlar kimi güc sahə tranzistorları da açar rejimində işləyirlər. Ona görə də bu tranzistorlar üçün açıq vəziyyətdə mənbə və mənsəb arasındakı gərginliyi, qoşulma və açılma müddətləri vacib parametrlərdir. Sahə tranzistorunun işçi nöqtəsi açıq vəziyyətdə xətti (“omik”) oblastda yerləşir, belə ki, u_mm gərginliyi tranzistorun mənbə - mənsəb dövrəsinin r_mm qiyməti ilə təyin olunur. Sorğu kitablarında r_mm müqaviməti verilmiş u_mm gərginliyi üçün göstərilir. Mənsəb cərəyanını bilərək u_mm -i Om qanunu əsasında təyin etmək olar:
Mənbə - mənsəb dövrəsinin müqavimətinin əsas hissəsini sahə tranzistorunun kanalının müqaviməti təşkil etdiyindən, bu müqavimətin azaldılması ən aktual məsələlərdəndir və müxtəlif üsullarla həyata keçirilir. Kanalın müqavimətinin azaldılmasının əsas yollarından biri onun uzunluğunun azaldılmasıdır. Ona görə də güc sahə tranzistorları qısa kanallı olurlar.
Digər üsullardan biri kanalları paralel birləşdirilmiş çoxkanallı strukturların (kanalların sayı - yüzlərlə və minlərlə) istifadə olunmasıdır.
Temperatur artdıqda kanalın müqavimətinin artması sahə tranzistorunun vacib üstünlüklərindən biridir. Bu xassə qızma və ikinci deşilmə ehtimalını azaldır, cərəyan yüklənmələri zamanı mənsəb cərəyanının artmasının qarşısını alır, həmçinin, əlavə elementlər istifadə etmədən güc sahə tranzistorlarının paralel qoşulmasını istifadə etməyə imkan verir.
Azgüclü sahə tranzistorunun strukturunu yarımkeçirici lövhənin bir tərəfində formalaşdırırlar. Hər üç elektrod bir tərəfdə yerləşmiş olur. Belə struktur üfüqi adlanır.
Güc sahə tranzistorları, mənbə və rəzəsi bir tərəfdən, mənsəbi isə digər tərəfdən yerləşdirilmiş şaquli struktura malikdirlər. Elektronlar və deşiklər mənbə və mənsəb arasında yarımkeçirici lövhənin en kəsiyi istiqamətində hərəkət edirlər.
Şaquli struktura malik olan güc sahə tranzistorlarında kanal istər üfüqi, istərsə də şaquli yerləşə bilər.
Sahə tranzistorı (ST) elə tranzistordur ki, axan cərəyan elektrik sahəsinin vasitədi ilə idarə edilir. Yəni BT cərəyanla, ST isə gərginliklə idarə edilir. Bu isə o deməkdir ki, ST BT-ə nəzərən, dəfələrlə çox böyük giriş müqavimətinə malikdir.
Təsnifatdan məlumdur ki, ST (FET-: Field-Effect-Transistors) p və n-kanallı (J-FET, J-junction), bir də izolyasiyalı idarəeidicisi olan (MOSFET, MOS- Metal-Oxid-Semiconductor) növlərə bölünürlər. n- və p-kanallı ST-nin (J-FET) iş prinsipləri tamamilə eynidir, fərq yalnız yükdaşıyıcıların elektronlar, yaxud deşiklər olmasıdır.






J-FET qurluşu
N-kanallı J-FET qurluşundan göründüyü kimi yarımkeçirici oblast iki P-tipli zona arasında formalaşır. N-kanalının əvvəlinə və sonuna birləşən elektrodlar uyğun olaraq, Mənbə (Source) və Mənsəb(Drain) adlanır (Bundan sonra : Svə D, uyğun olaraq). P-tipli keçirici zonalar qısa qapanaraq İdarəedici, yaxud Bağlayıcı (Gate) elektroduna birləşir (bundan sonra G). S və D elektrodları qarşısında N tipli yüksək elektrikkeçiricili zonaların yaradılması elektronların güclü konsentrasiyasını müəyyən edir ki, bu da kanalın keçiriciliyini artırmaqla yanaşı, həm də parazit p-n keçidlərinin yaranmasının qarşısını alır. S və D elektrodlarının yeri şərtidir. J-FET elektrik dövrəsinə qoşulduqdan sonra elektrodlar cərəyanın istiqamətindən asılı olaraq müəyyən edilir.
J-FET işləməsi

G bağlayıcısında gərginlik: U_GS =0, D mənsəbi qidalandırıcının müsbətinə, S mənbəyini yerə qoşulmuşdur. U_DS gərginliyini tədricən artırdıqda, nə qədər ki, o hələ kiçik qiymətlərdədir, N-kanalının eni maksimaldır. Bu zaman J-FET özünü adi omik keçirici kimi aparır, yəni gərginlik artdıqca, kanaldan axan cərəyan artır. Bu hal və uyğun gərginlik-cərəyan oblastı omimk hal və omik oblast adlanır. J-FET-in çıxış dövrəsinin VAX-ı müəyyən şərtlər daxilində xəttidir.

U_DS gərginliyininin növbəti artımlarında P-N keçidində doymuş qat yarandığı üçün sərbəst elektronların satyı azalır. Doymuş qat qeyri-simmetrik böyüyür və daha çox mənsəbə tərəf yayılır, səbəb- D mənsəbinə tətbiq edilən müsbət gərginlikdir. Nəticədə n-kanalının ensizləşir və elə bir vəziyyət yaranır ki, U_DS gərginliyinin artmaqda davam etməsinə baxmayaraq I_DS cərəyanının artım sürəti azalır və çox cüzi olur. Bu hal doymuş hal adlanır, xarakteristikanın müvafiq hissəsi də doymuş oblast adlanır.
J-FET-in doymuş halında D bağlayıcısına azca mənfi U_GS gərginliyi tətbiq edilərsə n-kanalının ensizləşməyi davam edəcək və cərəyanının qiyməti azalacaq. mənfi U_GS gərginliyini o qədər artırmaq olar ki, N-kanalı tamam bağlansın və tranzistordan sərəyan axmasın : I_DS=0. Bağlayıcının gərginliyinin cərəyanı kəsmə qiymətinə kəsmə gərginliyi deyilir: U_GS=U_Gk
Beləliklə J-FET gücləndirici kimi yalnız doyma halında istifadə edilir, çünki, yalnız doymuş J-FET-də bağlayıcı gərginliyin cüzi dəyişmələri tranzistorunu cərəyanını nisbətən böyük qiymətlərdə dəyişir. Gücləndirici kimi xüsusiyyətləri mənsəb-bağlayıcı xarakteristika ilə müəyyən edilir (Mutual Transconductance): I_DS = f(U_GS) , S və G_m ilə işarə edilir , mA/V ilə ölçülür.
J-FET-in müsbət cəhətli : giriş müqavimətinin çox yüksək olması, mənfi cəhəti :
gərginliyə görə nisbətən kiçik güclənmə əmsalına malik olmasıdır