O’zbekiston respublikasi oliy va o’rta maxsus ta’limi

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 (27 a,b,v- rasm). Bipolyar tranzistorning normal ishlashining asosiy talabi bo`lib baza sohasining etarlicha kichik kengligi W hisoblanadi; bu vaqtda

W 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 injektsiyasi;
  
• 
  bazaga injektsiyalangan zaryad tashuvchilarni kollektorga o`tishi;
  
• 
  bazaga injektsiyalangan zaryad tashuvchilar va kollektor o`tishga
  

etib kelgan asosiy bo`lmagan zaryad tashuvchilarni bazadan kollektorga ekstraktsiyasi.

Emitter o`tish to`g`ri yo`nalishda siljiganda (U_EB kuchlanish manbai bilan ta`minlanadi) uning potentsial to`siq balandligi kamayadi va emitterdan bazaga elektronlar injektsiyasi sodir bo`ladi. Elektronlarning bazaga injektsiyasi, hamda kovaklarni bazadan emitterga injektsiyasi tufayli emitter toki I_E shakllanadi. Shunday qilib, emitter toki

I_E 

^Iep

• 
  I_er
  

, (3.4.1)

bu erdaI_ep, I_er mos ravishda elektron va kovaklarning injektsiya toklari.

Emitter tokining I_er tashkil etuvchisi kollektor orqali oqib o`tmaydi va zararli hisoblanadi (tranzistorning qo`shimcha qizishiga olib keladi). I_er ni kamaytirish maqsadida bazadagi aktseptor kiritma konsentratsiyasi emitterdagi donor kiritma konsentratsiyasiga nisbatan ikki darajaga kamaytiriladi.

Emitter tokidagi I_en qismini injektsiya koeffitsienti aniqlaydi.

_{ } ^Iep

I_E
, (3.4.2)

Bu kattalik emitter ishi samaradorligini xarakterlaydi ( ^ =0,990-0,995). Injektsiyalangan elektronlar kollektor o`tish tomon baza uzunligi bo`ylab elektronlar zichligining kamayishi hisobiga bazaga diffuziyalanadilar va kollektor o`tishga yetgach, kollektorga ekstraktsiyalanadilar (kollektor o`tish elektr maydoni hisobiga tortib olinadilar) va I_Kn 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 injektsiyalanyotgan elektronlarning bir qismi kovaklar bilan bazaga ekstraktsiyalanishini 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 I_brek ni yuzaga keltiradi. I_brek toki kerak emas hisoblanadi va shu sababli uni kamaytirishga harakat qilinadi. Bu

holat baza kengligini kamaytirish hisobiga amalga oshiriladi W ^ Ln (elektronlarning

diffuziya uzunligi). Bazadagi rekombinatsiya uchun emitter elektron tokining yo`qotilishi elektronlarning uzatish koeffitsienti bilan xarakterlanadi:

Real tranzistorlarda

_{ } ^IKp Ep

^ _p =0,980-0,995.
I

P

, (3.4.3)

Aktiv rejimda tranzistorning kollektor o`tishi teskari yo`nalishda ulanadi (U_kb kuchlanish manbai hisobiga amalga oshiriladi) va kollektor zanjirida, asosiy bo`lmagan zaryad tashuvchilardan tashkil topgan ikkita dreyf toklaridan iborat bo`lgan kollektorning xususiy toki 𝐼_𝐾𝑂 oqib o`tadi.

Shunday qilib, kollektor toki ikkita tashkil etuvchidan iborat bo`ladi

^I_K ^{ I}_Kp ^{ I}_{K 0} , (3.4.4)
Agar I_Kn ni emitterning to`liq toki bilan aloqasini hisobga olsak, u holda

^IKp

 I_E

^{ I}_{K 0} , (3.4.5)

bu erda

   _p

- emitter tokining uzatish koeffitsienti. 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

I_E  I_B

^{ I}_K , (3.4.6)

Bu ifodadan baza tokining emitterning to`liq toki orqali ifodasini olishimiz mumkin:

I_B  1 I_E

^{ I}_{K 0} , (3.4.7)

Koeffitsient ^ 1 ligini hisobga olgan holda, shunday hulosa qilish mumkin:

UB ulanish sxemasi tok bo`yicha kuchayish bermaydi ( ^{IK  IE} ).

Tok bo`yicha yaxshi kuchaytirish natijalarini umumiy emitter sxemasida ulangan tranzistorda olish mumkin (28 b-rasm). Bu sxemada emitter umumiy elektrod, baza toki - kirish toki, kollektor toki esa – chiqish toki hisoblanadi.

Ko’rsatilgan ifodalardan kelib chiqqan holda UE sxemadagi tranzistorning

kollektor toki quyidagi ko`rinishga ega bo`ladi:

Bundan

I_K  I_K

^{ I}_B ^{ I}_{K 0} , (3.4.8)

I  ^ I

^K 1   ^B

_ 1 _I

1   ^{K 0}

, (3.4.9)

Agar

_{ } 

1 
belgilash kiritilsa, bu ifodani quyidagicha yozish mumkin:

I_K  I_B  (

^1)I_{K 0} , (3.4.10)

Koeffitsient ^ - baza tokining uzatish koeffitsienti 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.

5. Bipolyar tranzistor fizik parametrlari

Tok bo`yicha ^ va ^ koeffitsientlar statik parametrlar hisoblanadi, chunki

ular o`zgarmas toklar nisbatini ifodalaydilar. Ulardan tashqari tok o`zgarishlari nisbati bilan ifodalanidigan differentsial kuchaytirish koeffitsientlari ham keng qo`llaniladi. Statik va differentsial ^ kuchaytirish koeffitsientlari bir biridan farq qiladilar, shu

sababli talab qilingan hollarda ular ajratiladi. Tok bo`yicha kuchaytirish

koeffitsientining kollektordagi kuchlanishga bog`liqligi Erli effekti bilan tushuntiriladi.

UE sxemasi uchun tok bo`yicha differentsial kuchaytirish koeffitsienti

_{ } dI_K

dI_B
temperaturaga bog`liq bo`lib baza sohasidagi asosiy bo`lmagan zaryad

tashuvchilarning yashash vaqtiga bog`liqligi bilan tushuntiriladi. Temperatura ortishi bilan rekombinatsiya jarayonlari sekinlashishi sababli, odatda tranzistorning tok bo`yicha kuchaytirish koeffitsientining ortishi kuzatiladi.

Tranzistor xarakteristikalarining temperaturaviy barqaror emasligi asosiy kamchilik hisoblanadi.

Yuqorida ko`rib o`tilgan tok bo`yicha uzatish koeffitsientidan tashqari, fizik parametrlarga o`tishlarning differentsial qarshiliklari, sohalarning hajmiy qarshiliklari, kuchlanish bo`yicha teskari aloqa koeffitsientlari va o`tish hajmlari kiradi.

Tranzistorning emitter va kollektor o`tishlari o`zining differentsial qarshiliklari bilan ifodalanadilar. Emitter o`tish to`g`ri yo`nalishda siljiganligi sababli, uning differentsial qarshiligi r_E ni aniqlash mumkin:

r_E 

dU _EB

dI<sub>E

</sub> _Ò

I_E
, (3.5.1)

bu erda I_E – tokning doimiy tashkil etuvchisi. U kichik qiymatga ega (tok 1 mA bo`lganda r<sub>E</sub>=20-30 Om ni tashkil etadi) bo`lib, tok ortishi bilan kamayadi va temperatura ortishi bilan ortadi.

Tranzistorning kollektor o`tishi teskari yo`nalishda siljiganligi sababli, I_K toki ^UKB ^{kuchlanishiga kuchsiz bog`liq bo`ladi. Shu sababli kollektor o`tishning}

differentsial qarshiligi ^{r }

dU _KB

=1Mom bo`ladi. r

qarshiligi asosan Erli effekti

^K dI ^K
K

bilan tushuntiriladi va odatda u ishchi toklarning ortishi bilan kamayadi.

Baza qarshiligi r_B bir necha yuz Omni tashkil etadi. etarlicha katta baza tokida baza qarshiligidagi kuchlanish pasayishi baza va emittter tashqi chiqishlari kuchlanishiga nisbatan emitter o`tishdagi kuchlanishni kamaytiradi.

Kichik quvvatli tranzistorlar uchun kollektor qarshiligi o`nlab Om, katta quvvatliklariniki esa birlik Omlarni tashkil etadi.

Emitter soha qarshiligi yuqori kiritmalar konsentratsiyasi sababli baza qarshiligiga nisbatan juda kichik.

UB sxemadagi kuchlanish bo`yicha teskari aloqa koeffitsienti (I_E = const

bo`lganida)

_UB 
dU _KB

kabi aniqlanadi, UE sxemasida esa (I_B

= const

bo`lganida)

_UE 
dU _KE

orqali aniqlanadi. Koeffitsientlar absolyut qiymatlariga

ko`ra deyarli bir – xil bo`ladilar va konsentratsiya va tranzistorlarning tayyorlanish

texnologiyasiga ko`ra

^_UE = 10^-2 -10^-4 ni tashkil etadilar.

Bipolyar tranzistorlarning xususiy xossalari asosiy bo`lmagan zaryad tashuvchilarning baza orqali uchib o`tish vaqti va o`tishlarning to`siq sig`imlarining qayta zaryadlanish vaqti bilan aniqlanadilar. Bu ta`sirlarning nisbiy ahamiyati tranzistor konstruktsiyasi va ish rejimiga, hamda tashqi zanjir qarshiliklariga bog`liq bo`ladi.

Juda kichik kirish signallari va aktiv ish rejimi uchun bipolyar tranzistorni chiziqli to`rtqutblik ko`rinishida ifodalash mumkin va bu to`rtqutblikni biror parametrlar tizimi bilan belgilash mumkin. Bu parametrlarni h–parametrlar deb atash qabul qilingan. Ularga quyidagilar kiradi: h<sub>11</sub> – chiqishda qisqa tutashuv bo`lgan vaqtdagi tranzistorning kirish qarshiligi; h₁₂ – uzilgan kirish holatidagi kuchlanish bo`yicha teskari aloqa koeffitsienti; h<sub>21</sub> –chiqishda qisqa tutashuv bo`lgan vaqtdagi tok bo`yicha kuchaytirish (uzatish) koeffitsienti; h₂₂ –uzilgan kirish holatidagi

tranzistorning chiqish o`tkazuvchanligi. Barcha h – parametrlar oson va bevosita o`lchanadi.

Elektronika bo`yicha avvalgi adabiyotlarda kichik signalli parametrlarning chastotaviy bog`liqliklariga juda katta e`tibor qaratilgan. Hozirgi vaqtda 10 GGts gacha bo`lgan chastotalarda normal ishni ta`minlaydigan tranzistorlar ishlab chiqarilmoqda. Bunday xollarda talab qilinayotgan chastota xarakteristikalarini olish uchun ma`lumotnomadan kerakli tranzistor turini tanlash kerak.Talabalarga bipolyar tranzistorlarni o’rgatganda asosan o’sha ko’rsatilgan materallarni berish kerak. Fizik muallimlar bu darslarni kasb hunar kollejlarida va maktabda o’qitganda asbob va uskanalarni ishlashning fizikoviy xususiyatlarini ko’proq tushintirishi kerak bo’ladi. Darsning oxirida o’quvchilarga quydagi nazorat savollarni berish orqali darsni yakunlash mumkin va o’quvchilarning o’zlashtirganini baholash mumkin.

6.