Mavzu: Elektron qurilmalarning tasniflanishi Reja: Krish Elektron qurilmalar haqida

Materiallarning elektr o'tkazuvchanligi.
Elektronikada ishlatiladigan yarimo'tkazgichlar bitta kristall panjaraga ega. Kovalent bog'lanish tufayli kristall panjaraning har bir atomi kristall panjaraning tugunlarida mustahkam ushlab turiladi. Ideal panjarada barcha elektronlar o'z atomlari bilan bog'langan, shuning uchun bunday struktura o'tkazmaydi elektr toki. Biroq, kichik energetik ta'sirlar ba'zi elektronlarning atomlaridan ajralib ketishiga olib kelishi mumkin, bu esa ularni kristall panjara atrofida harakat qilish imkonini beradi. Bunday elektronlar o'tkazuvchan elektronlar deb ataladi. O'tkazuvchanlik elektronlarining energiya holatlari o'tkazuvchanlik zonasi deb ataladigan energiya qiymatlari zonasini (darajalarini) hosil qiladi. Valentlik elektronlarining energiya holatlari valentlik zonasini hosil qiladi. Valentlik zonasining maksimal energiya darajasi W in va o'tkazuvchanlik zonasining minimal darajasi W c o'rtasida tarmoqli bo'shlig'i yotadi. W c dagi tarmoqli bo'shlig'i valent elektronni chiqarish uchun zarur bo'lgan minimal energiyani, ya'ni yarim o'tkazgich atomining ionlanish energiyasini aniqlaydi. Ko'pgina yarim o'tkazgichlar uchun tarmoqli oralig'i 0,1 - 3 eV ni tashkil qiladi.
Haroratning oshishi bilan Fermi darajasi tarmoqli oralig'ining o'rtasiga siljiydi. Akseptor nopokligi bo'lgan yarimo'tkazgichda elektronlar ozchilik zaryad tashuvchilar, teshiklar ko'pchilik tashuvchilar, akseptor aralashmalari bo'lgan yarimo'tkazgichlar teshik yoki p tipidagi yarimo'tkazgichlar deb ataladi E elektron o'tkazuvchanlik erkin elektronlarning harakati bilan bog'liq. Teshik o'tkazuvchanligi bir atomdan ikkinchisiga o'tadigan, o'z navbatida bir-birini almashtiradigan bog'langan elektronlarning harakatidan kelib chiqadi, bu "teshiklar" ning teskari yo'nalishdagi harakatiga teng. "Teshik" shartli ravishda "+" to'lovi bilan belgilanadi. Sof yarimo'tkazgichlarda erkin elektronlar va "teshiklar" ning konsentratsiyasi bir xil bo'ladi. elektron teshik o'tkazuvchanlik - kovalent bog'lanishlar uzilganda hosil bo'lgan erkin zaryad tashuvchilar (elektronlar va "teshiklar") hosil bo'lishidan kelib chiqadigan o'tkazuvchanlik deyiladi. o'z o'tkazuvchanligi.
Yarimo'tkazgichli materiallarning nopoklik elektr o'tkazuvchanligi.
Nopoklik o'tkazuvchanligi - boshqa valentlik (n) aralashmalari kiritilganda erkin zaryad tashuvchilarning shakllanishi tufayli o'tkazuvchanlik Donor nopokligi n aralashmalar > n yarimo'tkazgich Arsenikdan germaniyga n taxminan. =5; np/sim-to=4 Har bir nopoklik atomi erkin elektronga hissa qo'shadi. Yarimo'tkazgichlar n-turi donor nopokligi bilan Asosiy zaryad tashuvchilar elektronlarAsosiy bo'lmagan tashuvchilar O - "teshiklar" Elektron o'tkazuvchanlik Qabul qiluvchi nopoklik n iflosliklar< n полупроводник Indiy germaniy nprimga. =3; np/wire-k=4 Har bir nopoklik atomi asosiy yarimo'tkazgichdan elektronni ushlab, qo'shimcha teshik hosil qiladi.
Yarimo'tkazgichli qurilmalarda elektr o'tishlari
Elektr o'tish - bu har xil turdagi yoki o'tkazuvchanlik qiymatlariga ega bo'lgan qattiq jismning hududlari orasidagi o'tish qatlami. Elektron-teshik birikmasi yoki p-n birikmasi deb ataladigan n- va p-tipli yarimo'tkazgichlar orasidagi eng ko'p ishlatiladigan elektr birikmasi. Bir xil turdagi elektr o'tkazuvchanligiga ega bo'lgan, ammo o'ziga xos o'tkazuvchanlikning turli qiymatlari (n+-n; p+-p) bo'lgan hududlar orasidagi o'tishlar ham qo'llaniladi. "+" belgisi ifloslik kontsentratsiyasi yuqori bo'lgan hududni belgilaydi. Metall-yarim o'tkazgichli birikmalar keng qo'llanilgan. Elektr o'tkazgichlari bir xil tarmoqli (gomo-birikmalar) va har xil kenglikdagi (hetero-birikmalar) yarimo'tkazgichlar asosida ham yaratilishi mumkin. Elektr birikmalari deyarli barcha yarimo'tkazgich qurilmalarida qo'llaniladi. Ko'pgina yarimo'tkazgichli qurilmalarning ishlashi asosida birlashmalardagi fizik jarayonlar yotadi. Assimetrik p-n o'tish joylari keng qo'llaniladi, ularda emitentdagi aralashmalar kontsentratsiyasi boshqasiga qaraganda ancha yuqori. Muvozanat birlashmada nol tashqi kuchlanishga to'g'ri keladi. Chunki n-hududdagi elektronlar kontsentratsiyasi p-mintaqasiga qaraganda ancha katta, p-hududdagi teshiklar kontsentratsiyasi esa n-mintaqasiga qaraganda kattaroqdir. Natijada, zaryadlar yuqori konsentratsiyali hududdan pastroq kontsentratsiyali hududga tarqaladi, bu elektronlar va teshiklarning diffuziya oqimining paydo bo'lishiga olib keladi.
P - va n-mintaqalar chegarasida mobil tashuvchilarda tugaydigan qatlam hosil bo'ladi. Ijobiy ionlarning kompensatsiyalanmagan zaryadi n-tipning yaqin aloqa hududida, manfiy nopoklik ionlarining kompensatsiyalanmagan zaryadi esa teshik hududida paydo bo'ladi. Shunday qilib, elektron yarim o'tkazgich musbat zaryadlangan, teshikli yarim o'tkazgich esa manfiy zaryadlangan.
Har xil turdagi elektr o'tkazuvchanlikka ega bo'lgan yarimo'tkazgichning hududlari o'rtasida E quvvatli elektr maydoni paydo bo'ladi, natijada qo'sh qatlam hosil bo'ladi. elektr zaryadlari blokirovka deb ataladi, u asosiy tashuvchilarda tugaydi va shuning uchun past elektr o'tkazuvchanligiga ega.
Maydon kuchi vektori shunday yo'naltiriladiki, u ko'pchilik tashuvchilarning diffuziya harakatini oldini oladi va ozchilik tashuvchilarni tezlashtiradi. Bu maydon tashuvchilarning o'zaro tarqalishi bilan bog'liq bo'lgan kontakt potentsial farqiga s k mos keladi. P-n birikmasidan tashqarida yarimo'tkazgich hududlari neytral bo'lib qoladi. Ozchilik tashuvchilarning harakati diffuziya oqimi tomon yo'naltirilgan drift oqimini hosil qiladi.
Muvozanat bo'lmagan holatda elektron-teshik o'tishi
Agar p-n o'tish joyiga kuchlanish manbai ulangan bo'lsa, muvozanat holati buziladi va zanjirda oqim o'tadi. P-n birikmasining to'g'ridan-to'g'ri va teskari kiritilishini farqlang.
To'g'ridan-to'g'ri ulanish. Tashqi kuchlanish p-hududiga plyus bilan, n-mintaqa esa minus bilan qo'llanilsin. Bundan tashqari, u kontakt potentsial farqining belgisiga qarama-qarshidir. P-n-o'tish joyidagi mobil tashuvchilarning kontsentratsiyasi p-va n-hududlarga qaraganda ancha past bo'lganligi sababli, p-n o'tishning qarshiligi p-va n-hududlarning qarshiligidan ancha yuqori. Qo'llaniladigan kuchlanish birlashmada to'liq tushadi deb taxmin qilishimiz mumkin. Ko'pchilik tashuvchilar kontakt tomon harakatlanadi, p-n o'tish joyidagi tashuvchining kamomadini kamaytiradi va p-n birikmasining qarshiligi va qalinligini kamaytiradi. Kontakt orqali asosiy tashuvchilar oqimi ortadi. O'tish joyidan o'tadigan oqim to'g'ridan-to'g'ri kuchlanish deb ataladi va ulanishga qo'llaniladigan kuchlanish to'g'ridan-to'g'ri kuchlanish deb ataladi. Birlashma orqali teshiklarning tarqalishi birlashma orqasidagi teshiklar kontsentratsiyasining oshishiga olib keladi. Bu holda paydo bo'ladigan teshiklarning kontsentratsiya gradienti ularning ozchilik tashuvchilari bo'lgan n-mintaqaning chuqurligiga diffuziya kirib borishiga olib keladi. Bu hodisa inyeksiya (in'ektsiya) deb ataladi. Teshik in'ektsiyasi n-mintaqada elektr neytralligini buzmaydi, chunki u tashqi kontaktlarning zanglashiga olib keladigan elektronlarning bir xil soni bilan ta'minlanadi.Agar tashqi kuchlanish n-hududiga plyus, p-mintaqasiga minus qo'llanilsa, u holda u kontakt potentsiallar farqi bilan ishoraga to'g'ri keladi.Bu holda ulanish joyidagi kuchlanish kuchayadi va potentsial to'siqning balandligi. kuchlanish yo'qligidan yuqori bo'ladi.
Olingan oqimning yo'nalishi to'g'ridan-to'g'ri oqim yo'nalishiga teskari bo'ladi, shuning uchun u teskari oqim deb ataladi va teskari oqimni keltirib chiqaradigan kuchlanish teskari kuchlanish deb ataladi. O'tishdagi maydon faqat ozchilik tashuvchilar uchun tezlashmoqda. Ushbu maydonning ta'siri ostida o'tish chegarasida ozchilik tashuvchilarning kontsentratsiyasi pasayadi va zaryad tashuvchilarning kontsentratsiya gradienti paydo bo'ladi. Ushbu hodisa tashuvchining ekstraktsiyasi deb ataladi. Ozchilik tashuvchilarning soni kichik bo'lgani uchun, birlashma orqali ekstraktsiya oqimi to'g'ridan-to'g'ri oqimdan ancha kam. U amalda qo'llaniladigan kuchlanishdan mustaqil va to'yinganlik oqimidir. Shunday qilib, p-n birikmasi assimetrik o'tkazuvchanlikka ega: to'g'ridan-to'g'ri yo'nalishdagi o'tkazuvchanlik yarimo'tkazgichli qurilmalarni ishlab chiqarishda keng qo'llaniladigan teskari yo'nalishdagi p-n birikmasining o'tkazuvchanligidan sezilarli darajada oshadi. Yuqori salbiy kuchlanishlarda tuman-o'tish teskari oqimning keskin o'sishi mavjud. Bu hodisa parchalanish deb ataladi tuman- o'tish. O'tishning parchalanishi etarli darajada kuchli elektr maydonida, ozchilik zaryad tashuvchilarni shunchalik tezlashtirganda, ular yarim o'tkazgich atomlarini ionlashtirganda sodir bo'ladi. Ionlash jarayonida elektronlar va teshiklar hosil bo'ladi, ular atomlarni tezlashtiradi, yana ionlashtiradi va hokazo, buning natijasida birikma orqali diffuziya oqimi keskin ortadi va oqim kuchlanishining xarakteristikasi bo'yicha. tuman-katta manfiy kuchlanishlar hududida o'tish, teskari oqim sakrashi kuzatiladi. Shuni ta'kidlash kerakki, buzilishdan so'ng, birikma faqat termal buzilish paytida kuzatiladigan haddan tashqari qizib ketish holatida uning tuzilishidagi qaytarilmas o'zgarishlar sodir bo'lganda muvaffaqiyatsizlikka uchraydi. Agar quvvat tarqalib ketgan bo'lsa tuman- o'tish maqbul darajada saqlanadi, hatto buzilishdan keyin ham ishlaydi. Bunday buzilish elektr (qayta tiklanadigan) deb ataladi. Rektifikatorli diodlar 50 dan 20 000 Gts chastotali o'zgaruvchan tokni bir yo'nalishda pulsatsiyalanuvchi oqimga aylantirish uchun mo'ljallangan va elektron qurilmalar uchun quvvat manbalarida keng qo'llaniladi. turli maqsadlar uchun. Bunday diodlar uchun yarimo'tkazgich materiali sifatida kremniy ishlatiladi, kamroq tez-tez germaniy va galliy arsenid. Rektifikator diodlarining ishlash printsipi p-n birikmasining valf xususiyatiga asoslanadi. Kichik, o'rta va diodlarga bo'linadi yuqori quvvat. Kam quvvatli diodlar 300 mA gacha bo'lgan oqimlarni, o'rta va yuqori quvvatli - mos ravishda 300 mA dan 10 A gacha va 10 dan 1000 A gacha bo'lgan oqimlarni to'g'rilash uchun mo'ljallangan.Kremniy diodlarning afzalliklari: past teskari oqimlar; yuqori muhit haroratida va yuqori teskari kuchlanishlarda foydalanish imkoniyati. Germaniy diodlarining afzalligi - to'g'ridan-to'g'ri oqim oqimi paytida past kuchlanishning 0,3¼0,6 V ga tushishi (kremniylilar uchun 0,8¼1,2 V bilan solishtirganda).


Xulosa
Yuqori oqimlarda va yuqori teskari kuchlanishlarda ishlash p-n birikmasida sezilarli quvvatni chiqarish bilan bog'liq. Shuning uchun, o'rta va yuqori quvvatli diodli qurilmalarda sovutgichlar ishlatiladi - havo va suyuqlik sovutgichli radiatorlar. Havoni sovutish bilan issiqlik radiator yordamida chiqariladi. Shu bilan birga, sovutish tabiiy (havo konvektsiyasi tufayli) yoki majburiy (asbob qutisi va radiatorni fan bilan puflash yordamida) bo'lishi mumkin. Turli xil tunnel diodlari mavjud teskari diodlar, diodaning p - va n - hududlarida nopoklik konsentratsiyasiga ega bo'lgan yarimo'tkazgich asosida ishlab chiqarilgan, tunneldan pastroq, ammo an'anaviy rektifikator diodlardan yuqori. Teskari diodning CVC ning oldinga novdasi an'anaviy rektifikator diodining to'g'ridan-to'g'ri tarmog'iga o'xshaydi va teskari novda tunnel diodining CVC ning teskari tarmog'iga o'xshaydi, chunki teskari kuchlanishlarda elektronlarning tunnel o'tishi. p-mintaqasining valentlik bandidan n-mintaqaning o'tkazuvchanlik zonasiga past teskari kuchlanishlarda (o'nlab millivolt) teskari oqimlar katta bo'ladi. Shunday qilib, teskari diyotlar to'g'rilash ta'siriga ega, ammo ulardagi o'tkazuvchan yo'nalish teskari ulanishga mos keladi va blokirovka yo'nalishi to'g'ridan-to'g'ri ulanishga to'g'ri keladi. Shu sababli, ular mikroto'lqinli detektorlarda va mikserlarda kalit sifatida ishlatilishi mumkin.

Foydalanilgan adabiyotlar ro’yxati
1. G’aniyev S. K. ,Karimov M. М., Tashev К. А. АХBOROT XAVFSIZLIGI Toshkent 07
2. S.S. Qosimov Axborot texnologiyalari xaqida o’quv qo’llanma Toshkent 07
3. G’aniyev S.K.Karimov M.М. Hisoblash tizimlari va tarmoqlarida axborot xavfsizligi TDTU 03 4. http://www.kaspersky.ru/
5. http://www.viruslist.ru/
6. http://www.citforum.ru/internet/infsecure/its2000_01.shtml/
7. http://www.osp.ru/lan/2001/04/024.htm/
8. http://www.osp.ru/lan/2001/03/024.htm/