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

Yarim o‘tkazgichli diodlarning ishlash harorat oralig‘i

Har bir tipik guruhni ta’riflaydigan o‘ziga xos parametrlaridan tashqari ularning maxsus belgilanishiga bog‘liq bo‘lmagan barcha YO’Dlar uchun umumiy parametrlari mavjud. Ularga quyidagilar kiradi: ishlash harorat oralig‘i, ruxsat beriladigan teskari kuchlanish, ruxsat beriladigan to‘g‘rilangan tok, ruxsat beriladigan sochish quvvati.

Harorat oshgan sari o‘tkazuvchini o‘zining elektr-o‘tkazuvchanligi oshib boradi, to‘yinish toki va n-p o‘tishning buzilish ehtimoli oshadi.

Yarim o‘tkazgichning taqiqlangan zonasi qanchalik keng bo‘lsa, o‘tishni yo‘l qo‘yiladigan maksimal harorati shunchalik katta bo‘ladi. Masalan, germaniy diodlari uchun atrof muhitni ruxsat etilgan harorati (-60...+70)⁰C chegaradada, kremniy diodlari uchun esa (-60...+125)⁰С chegarasidadir. Harorat pasaygan sari to‘g‘ri va teskari qarshiligi oshib boradi, shuningdek kristallning mo‘rtligi oshish tufayli mexanik shikastlanish ehtimoli paydo bo‘ladi.

^{Ruxsat etiladigan teskari kuchlanish U}tes.p^{. odatda ruxsat etiladigan teskari} kuchlanishdir.

^U tes. p

=0.8 miqdori qabul qilinadi. Bu yerda U _buz – n-p o‘tishni buzadigan

kuchlanish. U _buz – miqdori yarim o‘tkazuvchini harorati va solishtirma qarshiligiga

bog‘liq. Buning tushuntirilishi shundaki n-p o‘tish maydonining kuchlanganligi, demak, buzulish kuchlanishi ham o‘tish eniga bog‘liq, u o‘z navbatida aralashmalarning konsentratsiyasiga bog‘liq, ya’ni yarim o‘tkazgichni solishtirma qarshiligiga. n-p o‘tish qanchalik keng bo‘lsa, yarim o‘tkazgichni solishtirma qarshiligi shunchalik katta bo‘ladi va dastlabki materialni solishtirma qarshiligi qanchalik katta bo‘lsa U _buz ham katta bo‘ladi.

Agar katta to‘g‘rilangan kuchlanishni olish kerak bo‘lsa, bunda ruxsat etilganga qaraganda kattaroq teskari kuchlanish diodga berilgan bo‘ladi, buning uchun diodlarni ketma-ket ulanishi qo‘llaniladi. Diodlarni teskari qarshilik miqdorlari bir xil bo‘lmaganligi uchun, bunda ketma-ket ulanganda teskari kuchlanishlari diodlar orasida notekis taqsimlanadi va kattaroq teskari qarshilikka bo‘lgan diod buzilishi mumkin. Bunday bo‘lmasligi uchun har bir ketma-ket ulangan diodni shunday miqdordagi qarshilik bilan shuntlantiriladiki, diodlardagi taqismlangan kuchlanish shu qarshiliklar bilan aniqlangan bo‘lishi kerak.

Tok o‘tganda o‘tish harorati oshishi sababli, bunda ruxsat etilgan tok miqdori ruxsat etilgan o‘tish harorati bilan cheklanadi. To‘g‘rilangan tokni ruxsat etilgan miqdoridan kattarog‘ini olish uchun, birnechta diodlarni paralel ulash mumkin.

Diodlar har xil to‘g‘ri qarshilikka ega bo‘lganlari uchun bunda toklar bir tekisda taqsimlanadilar va shunda bo‘lishi mumkin-ki, eng kam qarshilikka ega bo‘lgan diod orqali yuradigan tok, ruxsat etilgan miqdoridan oshib ketishi mumkin. Shunday bo‘lmasligi uchun diodlarni har biri bilan ketma-ket qarshilik ulanadi.

^{Eng yuqori ruxsat etiladigan sochish quvvati Rr}.e ^{diodning konstruksiyasiga ham,} atrof muhitni haroratiga ham bog‘liq, ya’ni sovutish sharoitiga bog‘liq.

^{Shemalardagi ishchi rejimlarini tanlanganda IU  Rr}.e ^{bo‘lishi kerak.} Bu yerda I – diod orqali o‘tadigan tok, U –diodgа ulangan kuchlanish.

To‘g‘rilovchi diodlar (kuchli diodlar, ventillar) to‘g‘rilolvchi YO’Dlar past chastotali (50 kGts gacha) o‘zgaruvchan tokni bir yo‘nalishdagi tokka (o‘zgaruvchi tokni to‘g‘rilash) o‘zgartirish uchun qo‘llaniladi. Odatda kichik va o‘rta quvvatli

to‘g‘rilovchi YO’Dni ishchi chastotalari 20 kGts dan, katta quvvatli diodlarni esa – 50 Gts dan oshmaydi.

n-p o‘tishni to‘g‘rilash maqsadlari uchun ishlatish imkoniyatlari tokni bir tomonlama o‘tkazish uning xususiyatlari bilan shartlangan (to‘yinish toki juda kam). To‘g‘irlovchi diodlarning tavsif va parametrlarga quyidagi talablar qo‘yiladi:

1. 
   juda kichik bo‘lgan teskari tok;
   
2. 
   katta bo‘lgan teskari kuchlanish;
   

v) katta bo‘lgan to‘g‘ri tok;

g) to‘g‘ri tok oqqanda kuchlanishni ham kamayishi.

Bu talablarni ta’minlash uchun to‘g‘irlovchi diodlar yarim o‘tkazuvchi materiallarning taqiqlangan zonani katta kengliklaridan tayyorlanadi, bu esa teskari tokni kamaytiradi va katta solishtirma qarshiliklardan, bu esa ruxsat etilgan teksari kuchlanishni oshiradi. To‘g‘ri yo‘nalishda katta toklarni va kuchlanishni kam tushushini olish uchun n-p o‘tish maydonini oshirish va baza qalinligini oshirish kerak.

To‘g‘rilovchi diodlar katta solishtirma qarshilikka ega bo‘lgan germaniy (Ge) va kremniy (Si) dan tayyorlanadi, bunda Si – eng istiqbolli materialdir. Si taqiqlangan sohasi katta bo‘lgani uchun, kremniy diodlari ancha marotaba kam teskari toklarga ega, ammo to‘g‘ri kuchlanishni kamayishi kattaroq, ya’ni teng quvvatda yuklanishga beradigan kremniy diodlarni energiya yo‘qotishi ko‘proq bo‘ladi. Kremniy diodlar katta teskari kuchlanishlarga va to‘g‘ri yo‘nalishda katta tok zichligiga ega.

14-rasm

Kremniy diodning volt-amper tavsifi xaroratga bog‘liqligi 6-rasmda ko‘rsatilgan bo‘lib, undan kelib chiqadiki, volt-amperli tavsiflarining to‘g‘ri chiziqli yo‘nalishi harorat o‘zgargan sari uncha ko‘p o‘zgarmaydi, chunki namuna atomlari xona haroratida ionlashib bo‘lgan.

Zaryad tashuvchilarnig asosiy bo‘lmagan soni harorat bilan aniqlanadi va shuning uchun volt-amperli tavsifining teskari chizig‘ini yo‘li haroratga bog‘liq, shu bilan birga bu bog‘lama germaniy diodlari uchun yaqqol ifodalangan. Buzulishni kuchlanish miqdori ham haroratga bog‘liq. Bu bog‘lama n-p o‘tishning buzulishiga qarab aniqlanadi. Zarbadan ionlanish hisobiga elektr buzulishida harorat oshgan sari ^U3 ^{oshib boradi. Buni shunday tushuntirsa bo‘ladi: harorat oshgan sari panjaraning} issiqlik tebranishlari oshib boradi, zaryad tashuvchilarning erkin chopish uzunligi kamayadi va zaryad tashuvchi valentli bog‘lamlarni ionzatsiyalashda yetarli energiyani olishi uchun maydon kuchlanganligini oshirish kerak, ya’ni n-p o‘tishga berilgan teskari kuchlanishni oshirish kerak. Issiqlik hisobiga uzulganda harorat ^{oshgan sari U}3 ^kamayadi.

Haroratni ma’lum bir oralig‘ida germaniy diodlari uchun buzilish ko‘pincha issiqlikdan bo‘ladi (Ge ta’qiqlangan zonasini eni uncha katta emas), kremniy diodlari ^{uchun esa – elektrdan bo‘ladi. Bu U}3 ^{miqdorini belgilangan xaroratda aniqlaydi. Xona haroratida germaniy diodlari uchun U}3 ^{400в dan oshmaydi, kremniy diodlari uchun} esa – 1500 v.

3. Yuqori chastotali yarim o‘tkazuvchi diodlar

To‘g‘rilovchi diodlarga o‘xshab, yuqori chastotali YO’D larda ham n-p o‘tishning nosimmetrik o‘tkazuvchanligi ishlatiladi. Ular to‘g‘rilovchi diodlarga qaraganda ancha yuqori chastotalarda ishlaydi (yuzlab MGs gacha), universal va impulslilarga bo‘linadi. Universal yuqori chastotali diodlar tokning bir yo‘nalishdagi yuqori chastotali tebranishlarni olish uchun modulyatsiyalashgan yuqori chastotali

tebranishlarni amplitudasi bo‘yicha – chastotali modulyatsiya tebranishlarni

(detektorlash) chastotasini o‘zgartirish uchun qo‘llaniladi. Impulsli diodlar impulsli shemalarda almashib ulagich elementi sifatida ishlatiladi.

YO’D yuqori chastotada ishlaganda diodning inersiyaligiga sababchi bo‘lib, o‘tish sig‘imi katta ro’l o‘ynaydi. Agar diod to‘g‘rilovchi sxemaga ulansa, bunda sig‘imni ta’siri to‘g‘rilash jarayonini yomonlashuviga olib keladi.

Bundan tashqari, n-p o‘tishga keltirilgan tashqi kuchlanishni bir qismi diodning baza qarshiligida qolishi tufayli, to‘g‘rilash samaradorligi pasayadi. Shundan kelib chiqadiki, yuqori chastotada ishlaydigan YO’Dni n-p o‘tishlari kichik sig‘imli va bazaning kichik qarshiligiga ega bo‘lishi kerak.

Sig‘imni kamaytirish uchun o‘tish maydonini kamaytirishadi, bazanig qarshiligini kamaytirish uchun bazaning qalinligini kamaytirishadi. Yuqori chastotali diodni inersion hususiyatlarini kamaytirish talabi va shu sababli o‘tish maydonini kamaytirish, bir xil asosiy bo‘lmagan zaryad tashuvchilarning xayot vaqti va baza qalinligi o‘ta muhim bo‘lishi mumkin, shundanki, agar diod impuls shemada qayta ulagich sifatida ishlasa. Qayta ulagich ikki xolatga ega: ochiq va yopiq. Ideal holatda qayta ulagich ochiq bo‘lganida qarshiligi nolga teng, qarshiligi cheksiz katta bo‘lishi

– yopiq bo‘lganida va bir onda bir holatdan ikkinchi holatga o‘tishi lozim. Amalda yuqori chastotali diodni yopiq holatidan ochiq holatiga va teskarisi qayta ulashlarda turg‘un (statsionar) holat bir muncha vaqtdan keyin o‘rnatiladi, uni qayta ulash vaqti deb ataladi va diodning inersion xususiyatlarini ta’riflaydi. Tez qayta ulaganda inersion xususiyatlari bo‘lishi qayta ulanadigan impulslar shaklini buzulishiga olib keladi. Impulsli diodlarni tayyorlashda dastlabki yarim o‘tkazgichga rekombinatsiyani (Au, Cu, Ni) unumli markazi bo‘lgan elementlar kiritiladi, bu esa og‘irligi bir xil bo‘lmagan zaryad tashuvchilarni hayot vaqtini kamaytiradi. P-xududini (bazasini) qalinligi Np teshiklarni chopish diffuzion uzunligi miqdoriga qaraganda kam miqdorigacha kamayadi. Bu bir vaqtda og‘irligi bir xil bo‘lmagan tashuvchilar hayot vaqtini va baza qarshiligini kamaytiradi. Yuqori chastotali diodlar konstruksiyasi

bo‘yicha nuqtaviy konstruksiya ko‘rinishida yoki juda kichik maydonli o‘tish yupqa konstruksiyada bajariladi.

4.