Reja: Yarim o’tkazgichli diod nima

MAVZU:YARIMO‘TKAZGICHLI DIOD XARAKTERISTIKALARINI TEKSHIRISH.
REJA:
1.Yarim o’tkazgichli diod nima.
2 .Yarimo’tkazgichli diod volt amper tasnfni o’rganish.
3.Real yarim o’ykazgichli diodlarda teskari kuchlanish.

Yarimo‘tkazgichli diod ikki elektrodli asbob bo‘lib, uning asosini har xil o‘tkazuvchanlik turiga ega bo’lgan ikki yarim o’tkazgich qatlamidan tashklil topgan struktura tashkil qiladi. Qatlamlarning tashqi yon tomonlarida to‘g‘irlamaydigan (omik) kontaktlar shakllantiriladi. Mazkur kontaktdan chiqarilgan chiqish simlari diodlarning elektr zanjiriga ulash uchun ishlatiladi. Yarimo‘tkazgichning chetlarining bo‘linish sohasi erkin zaryad tashuvchilar bilan kambag’allashgan soha bo‘lib, uni p-n-o‘tish deb ataladi.

p-n-o‘tishga ega bo‘lgan diodda yarimo‘tkazgichning P-qatlamidan chiqarilgan chiqishni anod deb atalsa, n-qatlamidan chiqarilgani katod deb ataladi. Yarimo‘tkazgichli diodning shartli strukturasi va belgilanishi .

Diod orqali to‘g‘ri tok oqib o‘tishni boshlaydi. Uning kattaligi qo‘yilgan kuchlanish va yarim o‘tkazgich materialining xossasiga bog‘liq bo‘ladi.
Real diodlarda teskari kuchlanish qo‘yilganda nolga teng bo‘lmagan teskari tok (I_tes) oqib o‘tadi va qo‘yilgan kuchlanish oshishi bilan o‘sadi. Mazkur tokni n ta tashkil qiluvchining yig’indisi ko‘rinishida tasvirlash munkin.
,
bu yerda I₀ – noasosiy tashuvchilaning mavjudligi (n-qatlamda kovaklar va p-qatlamda elektronlar) tufayli yuzaga kelgan to‘yinish toki (issiqlik toki); I_H – p-n-o‘tishda erkin tashuvchilarni paydo bo‘lishi bilan bog’liq bo‘lgan termogeneratsiya toki bo‘lib uning miqdori harorat va o‘tish hajmiga (teskari kuchlanish kattaligiga) proporsionaldir; I_s – yarimo‘tkazgich sirtining qarshiligi tufayli yuzaga keluvchi sirqish toki. U ham berkituvchi kuchlanishga proporsionaldir. Kichik teskari kuchlanish va katta bo‘lmagan hararotlarda I_tes=I₀.

1.2 – rasm. Har xil materiallardan tayyorlangan yarim o‘tkazgichli diodlarning volt-amper tavsifi
Real yarim o‘tkazgichli diodlarda teskari kuchlanishning ma’lum bir kattaligiga yetganda p-n-o‘tishning teshilishi yuz beradi. Natijada teskari kuchlanishning keskin oshib ketishi yuz beradi. Teshilish tunnel effekti, p-n-o‘tish hajmida elektr maydon kuchlanganligi kattaligi tufayli noasosiy tashuvchilarni ko‘chki va ion o‘tishi yoki I_H tokni o‘sishiga keltirib chiqaruvchi yarim o‘tkazgich haroratini oshishi tufayli yuzaga kelishi munkin.
Dastlabki teshilishning ikki holati elektr, uchinchisi esa issiqlik teshilish deb ataladi. Elektr teshilish qaytariladigan bo‘ladi, ya’ni teshilishni keltirib chiqargan teskari kuchlanish olinganda p-n-o‘tish o‘z xosasini tiklaydi. Isiqlik teshilish qaytarilmas bo‘ladi va p-n-o‘tishning buzilishiga olib keladi. Elektr teshilish issiqlik teshilishiga o‘tmasligi uchun p-n-o‘tishga ajralayotgan isiqlik miqdori sochilayotgandan kam bo‘lishi kerak. Elektr teshilish rejimida diod yetarlicha uzoq vaqt bo‘lishi munkin. Bunda dioddagi kuchlanish tushuvning kattaligi 1.2 – rasmda ko‘rsatilganda teshilish tok kattaligi bilan kuchsiz bog‘langan bo‘ladi.
Real diodlarda teskari tok kattaligi yarim o‘tkazgich materialiga bog‘liq bo’ladi. Kremniyli diodlar uchun I_tes xona haroratida 1-10 mikroamper bo‘lsa, germaniyli diod uchun 100 mikroamper, milliamper bo‘ladi. Teshilish kuchlanishi yarim o’tkazgich materialining tavsifi bilan aniqlanadi va 1 voltdan kilovolt oralig‘ida yotadi.
Diod orqali oqib o‘tayotgan tok kattaligi qo‘yilgan kuchlanish bilan quyidagicha bog‘langan.
,
bu yerda I₀ – to‘yinish toki; U – to‘g‘ri tok; _H – harorat potensiali; k – Boltsman doimiysi; e – elektron zaryadi; T – mutloq harorat.
Harorat T = 293ºC bo‘lganda _H=25 mV bo‘ladi. (1.2) ifodadan 1V atrofidagi to‘g‘ri kuchlanish uchun p-n-o‘tish orqali oqib o‘tayotgan 10 va 100 A ga yetishi mumkinligidan kelib chiqadi. Bir xil to‘g‘ri kuchlanish qo’yilganda kremniyli diod orqali oqib o‘tayotgan tok germaniyli diod orqali oqib o’tayotgan tokdan katta bo‘ladi. Bu holat mazkur yarim o’tkazgichlarning ta’qiqlangan soha kengliklari farqi bilan tushuntiriladi.
p-n-o‘tish teskari tokning kuchlanishga bog‘liqligi shu nisbat bilan aniqlanadi. Biroq U kuchlanish manfiy ishorasiga ega bo‘ladi. p-n-o‘tishga ega bo‘lgan yarimo‘tkazgichli diodlardan tashqari kremniyli diodning boshqa turlari mavjud bo‘lib, ularda yarimo‘tkazgichli qatlamlardan biri metall bilan almashtirilgan bo‘ladi va boshqa qatlam bilan to‘g‘irlovchi kontaktni hosil qiladi (1.3 – rasm). Mazkur diod Shottki diodi deyiladi va volt – amper tavsifining to‘g‘ri tarmog‘i germaniyli va kremniyli diodlarning mos tarmog‘ining orasida yotishi bilan farq qiladi. Bundan tashqari Shottki diodi berk holatda juda kichik sig‘imga ega bo‘lsa, teshilish kuchlanishi bir necha o‘n voltdan oshmaydi.

1.3 – rasm. Shottki diodining strukturasi va shartli belgilanishi
Yarimo‘tkazgichli diodlar statik holatda volt – amper tavsifining to‘g‘ri va teskari tarmog‘ini tasvirlovchi bir qator parametrlar bilan tavsiflanadi. Shunday parametrlardan biri berilgan to‘g‘ri I_to’g‘ tokda to‘g‘ri U_to‘g‘ kuchlanish tushuvidir. Keyingi parametr diodning to‘g‘ri differensial qarshiligi bo‘lib, quyidagi nisbat bilan aniqlanadi:
, (1.4)
bu yerda I_to‘g‘ – sohasida to‘g‘ri tokni o‘zgarishi. U_to‘g‘ unga mos keluvchi to‘g‘ri kuchlanishning o‘zgarishi. Diod volt – amper tavsifi to‘g‘ri tarmog‘idan r_d.to‘g‘ qarshilik oqib o‘tayotgan tok yoki qo‘yilgan kuchlanish funksiyasi ekanligidan kelib chiqadi.
Mukammal p-n-o‘tish uchun to‘g‘ri qarshilik kattaligi quyidagicha aniqlanishi mumkin:
. (1.5)
Real diodlarning to‘g‘ri qarshiligi yarimo‘tkazgich va tok o‘tkazuvchi kontaktlarda yo‘qotilishlar tufayli har doim p-n-o’tish qarshiligidan katta bo‘ladi.
Diodning differensial teskari qarshiligi quyidagicha aniqlanadi:
. (1.6)
To‘g‘ri qarshilik kattaligi 0.01 Om dan 100 Om oralig‘ida yotsa teskari qarshilik 1 kOmdan 100 MOmgacha bo‘lgan oraliqda yotadi. Yarimo‘tkazgichli diodning asosiy statik parametrlaridan biri maksimal ruxsat berilgan to‘g‘ri tok va maksimal ruxsat berilgan teskari