СИЛЛАБУС 2 page

мен уақытары импульстік диодтың негізгі параметрлері болып есептеледі. Олардың мәні неғұрлым аз болған сайын диодтың сипаттамасы солғұрлым жақсы, ауысуының инерттілігі мен сыйымдылығы да аз болады. Мұндай жағдайда жұмыс жиіліктері жоғарлайды.

Диодтың тағыда бірнеше түрлері бар. Олар:

1) магниттік диод - вольт-амперлік сипаттамасы магнит өрісінің әсерінен өзгеретін шала өткізгіш диод. Оның сезімталдығы өрнегі арқылы анықталады;

2) тензодиод - вольт–амперлік сипаттамасы механикалық деформацияның әсерінен өзгеретін шала өткізгіш диод. Тензодиодтың міндетін туннельдік диод атқара алады.

Негізгі әдебиет: [1-3]

Қосымша әдебиет: [1, 2]

Бақылау сұрақтары:

1. Диодтың түрлері

2. Шала өткізгішті диод дегеніміз не?

3. Нүктелік диод дегеніміз не?

4. Жазықтық диодтар дегеніміз не?

Дәріс 3.

Тақырып: Транзисторлардың тектері

Қарастырылатын сұрақтар: транзисторлардың түрлері, олардың электрлік сұлбалары.

Дәріс мазмұны: Транзисторды электрлік сұлбаға үш түрлі қосуға болады. Олар:

1) ортақ базалы (1а–сурет);

2) ортақ эмиттерлі (1ә–сурет);

3) ортақ коллекторлы (1б–сурет).

Ортақ базалы (база ортақ электрод) сұлбаның коллектрінің тогін базаның тогінің бір құрама бөлігі ретінде қарастыруға болады. Олардың бағыты қарама-қарсы болатынын және коллекторлық қалдық тогін ескерсек, онда:

, (1)

мұндағы жалпы базалы сұлбаның тұрақты токті күшейту коэффициенті

, (2)

әрқашан бірден кіші болатынын байқаймыз.

Коллектордың тогі - жабу тогі, ол , яғни эмиттер қосылмаған кезде байқалады. Токтің құраушысы эмиттердің тогімен басқарылады. Ал, қалдық ток эмиттердің тогіне тәуелді емес, сондықтан ол токтің басқарылмайтын бөлігін құрайды. Оның шамасы, қуаты кіші транзисторлар үшін 10 мкА –ден аспайды.

Транзисторлардың бір ерекшелігі, коллектордың тогі эмиттердің өте әлсіз тогімен де басқарылады, демек .

а) ә) б)

1–сурет

Ортақ эмиттерлі сұлба үшін мына теңдеуді жазайық:

. (3)

– нің мәнін (5.2) теңдеуден алып, (3.4) – ді түрлендірсек, онда

. (4)

Соңғы (4.5) өрнегі (5.3) өрнегіне ұқсас. Демек, ортақ эмиттерлі сұлбаның тұрақты токті күшейту коэффициенті мынаған тең:

. (5)

Енді коллектордың тогін мына түрде жазамыз:

. (6)

(6) өрнегінен мынадай қортынды жасауға болады. Ортақ эмиттерлі сұлба базаның тогін есе күшейтеді. Мысалы, болса, онда (5) өргегінен , демек, базаның тогі 49 есе күшейеді.

1–кесте

Параметрлер Ортақ эмиттерлі Ортақ базалы Ортақ коллекторлы сұлба сұлба сұлба

Токті күшейту Коэффициенті   Кернеуді күшейту коэффициенті   Кіріс кедергісі   Шығыс кедергісі

Ортақ эмиттерлі сұлбаның ерекшелігі, ол тек токті ғана емес кернеуді де күшейтеді, демек сұлбаның кірісіне берілген әлсіз сигналдың қуаты артады.

Ортақ коллекторлы сұлба кірісінің кедергісі аса жоғары, ал шығысының кедергісі өте төмен болуына байланысты өте сирек қолданылады. Сол себепті, біз оған талдау жасамадық.

Транзистордың үш түрлі сұлбаларын салыстырып, бағалау үшін олардың кейбір маңызды параметрлерін жоғарыдағы 1 – кестеден қараңыз.

Негізгі әдебиет: [2-5]

Қосымша әдебиет: [1, 2]

Бақылау сұрақтары:

1. Ортақ эмиттердің сұлбаларының ерекшеліктері

2. Транзисторлардың түрлері

Дәріс 4.

Тақырып: Биполярлы транзисторлардың вольт-амперлік сипаттамалары

Қарастырылатын сұрақтар: транзисторлардың түрлері, олардың электрлік сұлбалары.

Дәріс мазмұны:

Транзистордың кіріс тізбегінің тогі мен кернеуінің тәуелділігін кіріс немесе базалық сипаттама дейді. Базаның тогі тұрақты болған жағдайда транзистордың коллекторы мен эмиттерінің аралығындағы тогі мен кернеуінің тәуелділігін шығыс немесе коллекторлық сипаттама дейді.

текті транзисторлардың базалық сипаттамасы 1а–суретте, ал коллекторлық сипаттамасы 1ә–суретте көрсетілген.

1 – сурет

Кіріс сипаттамасы кернеуге тәуелді емес екенін көреміз. Ал шығыс сипаттамасы болса жуық шамамен кернеуге сызықты тәуелді, қанығу тогінің мәнін базаның тогі анықтайды.

Негізгі әдебиет: [3]

Қосымша әдебиет: [ 2]

Бақылау сұрақтары:

1. Шығыс және коллекторлық сипаттама

2. Кіріс және базалық сипаттама

Дәріс 5.

Тақырып: Өрістік транзисторлар

Қарастырылатын сұрақтар: транзисторлардың түрлері, олардың түрлеріне сипаттама.

Дәріс мазмұны: Өрістік немесе арналық транзисторлар жұмыс принципі жағынан электрвакуумдық триод лампаға өте ұқсас. Мұндағы ерекшелікке тоқталатын болсақ, заряд тасымалдаушылар вакуумда емес германий кристалының бойымен қозғалады. Транзистордың тогі тек бір түрлі заряд тасымалдаушылар арқылы ғана жүзеге асады. Сол себепті, өрістік транзисторлар униполярлы транзисторлар деп аталады.

Өрістік транзистордың құрылымына және электрлік сұлбаға қалай қосылатынына танысайық. Өрістік транзистор текті жұқа шала өткізгіш пластинкаға құрылады. Оны арна деп те атайды. Сол себепті, өрістік транзисторды кейде арналық транзистор дейді. Оның екі жағына текті шала өткізгіш қабат отырғызылады (1 – сурет). Бұл қабат басқарушы электродтың міндетін атқарады, оны жапқы (затвор) деп атайды.

Егер кіріс тетігіне сырттан кернеу берілмесе, онда негізгі заряд тасымалдаушы электрондардың ағыны бастаудан құймаға қарай бағытталады. Ал, ток керісінше құймадан бастауға қарай ағады. Электрондардың ағыны екі жапқының аралығындағы арна арқылы өтеді.

3

2 2 – шығыс жүктемесі

кіріс

1 1 3

1-бастау, 2-жапқы, 3-құйма

1 – сурет

Бастапқы түрақты токтің мәнін құйманың кернеуі мен арнаның кедергісі анықтайды. Арнаның кедергісі ауысумен шектелген арнаның еніне тәуелді. Кіріске сырттан берілген кернеу ауысу қабатының енін өзгертеді. Бастаудың тогінің бастау мен құйманың кернеуіне тәуелділігінің графикалық сипаттамасы 2а – суретте көрсетілген, мұндағы жапқы мен құйманың кернеуі . Бұл тәуелділікті бастаулық сипаттама деп атайды.

кернеуінің мәні аздап өссе, онда оған түзу сызықты тәуелділікпен өседі, ал – нің мәні азайған жағдайда да осы заңдылық сақталады. – нің мәні белгілі бір шамадан артқанда – нің мәні оған түзу сызықты тәуелділікпен ауытқиды, оның мәні қанығады, ал қанығу тогінің мәні – нің мәніне тәуелді. – нің қанығуының себебі, оның белгілі бір мәнінде – нің мәні артқан сайын құйма жағындағы арнаның ені жіңішкере келе ток күші мен кернеудің аралығында динамикалық тепе-теңдік қалыптасады.

Енді бастаулық-жапқылық сипаттаманы, яғни – нің – ға тәуелділігінің сипаттамасына тоқталайық (2ә – сурет). Мұнда – нің мәні бастау мен құйманың кернеуіне сызықты тәуелділікпен өсетінін байқауға болады. Ал жапқы мен құйманың кернеуінің теріс мәнінің шамасы артқан сайын сызықты тәуелділікпен кемиді, ол белгілі бір максималь мәнге жеткенде арна жабылады, яғни ток жүрмейтін болады.

Өрістік транзисторлардың негізгі сипаттамалық көрсеткіштері:

1) сипаттамасының тіктігі

,

2) бастаудың дифференциалдық кедергісі

,

3) кернеуді күшейту коэффициенті

.

2 – сурет

Биполярлық транзистор арқылы өтетін ток негізгі емес заряд тасымалдаушылардың базаға инжекциялануы арқылы басқарылатын болса, ал униполярлық транзисторларда, ол электрондардың ағынына жапқының тарапынан перпендикуляр бағытта әсер ететін электр өрісіне тікелей байланысты.

Өрістік транзисторлардың биполярлық транзисторларға салыстырғанда кіріс кедергілері мен күшейту коэффициенттері үлкен, сонымен қатар аса жоғары жиіліктер үшін шуыл коэффициенттері кіші, температураға және тесіп өту кернеуіне төзімді.

Негізгі әдебиет: [3,4]

Қосымша әдебиет: [ 2]

Бақылау сұрақтары:

1. Өрістік транзисторлардың биполярлы транзисторлардан айырамашылығы

2. Униполярлы транзисторлар дегеніміз не?

Дәріс 6.

Тақырып: Биполярлы транзисторлардың параметрлері

Қарастырылатын сұрақтар: транзисторлардың түрлері, олардың электрлік сұлбалары.

Дәріс мазмұны: Биполярлы транзистордың ортақ эмиттерлік сұлбасын тереңірек талдап есеп жасайық. Ол үшін транзисторлардың параметрлері деп аталатын шамаларды пайдаланамыз. Ортақ эмиттерлік сұлба бойынша қосылған транзистордың электрлік күйі төрт шама арқылы сипатталады: , , және . Бұлардың екеуі тәуелсіз деп алсақ, ал онда қалған екеуін тәуелсіз деп алған екі шама арқылы анықтауға болады. Негізінен және шамаларды тәуелсіз деп алатын болсақ, онда , .

Күшейткіш қондырғыладың кіріс сигналдары үшін транзистордың кіріспесінің кернеуі мен тогінің сызықтық өзгерісін алады. Транзистордың сипаттамасының сызықтық бөлігімен шектелетін оның кернеуі мен тогінің сызықтық өзгерісі үшін мына теңдеулерді жазуымызға болады:

, (1)

немесе

, , (2)

мұндағы - ортақ эмиттерлік сұлба бойынша қосылған транзистордың кіріс және шығыс сипаттамаларынан дербес туынды алу арқылы оңай анықталатын шамалар;

егер немесе болса, онда ,

егер немесе болса, онда ,

егер немесе болса, онда ,

егер немесе болса, онда .

- параметрдің кедергімен бірдей өлшем бірлігі бар, оны биполярлы транзистордың кірсінің кедергісі дейді.

- кернеудің ішкі кері байланысын сипаттайтын өлшем бірлігі жоқ коэффициент.

- коллектордың кернеуі тұрақты болған жағдайда транзистордың токті күшейту қасиетін сипаттайтын өлшем бірлігі жоқ коэффициент.

- өткізгіштікпен бірдей өлшем бірлігі бар, базаның тогі тұрақты болған жағдайда транзистордың шығыс (коллектор-эмиттердің) өткізгіштігін сипаттайтын шама.

Шала өткізгіш диодтар сияқты транзисторлардың сипаттамасы температураға тәуелді күшті өзгерістерге ұшырайды. Егер температура артатын болса, онда коллектор және базаның негізі емес заряд тасымалдаушыларының саны ерекше молаяды, осыған сәйкес коллектордың тогінің бастапқы мәні де өседі. Сонымен қатар заряд тасымалдаушылардың қозғалғыштығы артады, осыған байланысты коэффициентінің мәні өседі. Жалпы транзисторлардың параметрлері, әсіресе токті күшейту коэффициенті айнымалы кернеудің жиілігіне тәуелді. Жиіліктің мәні жоғарлаған сайын оның периодымен өлшенетін уақыт ішінде заряд тасымалдаушылар ( текті транзисторларда электрондар) эмиттерден коллекторға дейінгі аралықты жүріп үлгермеуі мүмкін.

токті күшейту коэффициентінің мәні бірге дейін кемитін жиіліктің мәнін шекаралық жиілік деп атайды. Практикада параметрдің мәні есе кемуіне сәйкес келетін жиілікті жиі пайдаланады.

Коллектордың ауысымын артықша қызып кетуінен сақтау үшін, онда бөлінетін қуатты әрбір транзистордың сипаттамасында берілетін белгілі бір максималь мәнінен артылдырмау керек:

. (3)

Егер коллектор мен эмиттердің аралығына берілген кернеудің мәні өте жоғары болса, онда коллектордың ауысымы электрлік тесіп өтуге ұшырауы мүмкін. Сондықтан, коллекторға берілетін кернеудің мәні оның рұқсатталған максималь мәнінен артпауы керек:

, (4)

демек коллектордың тогі үшін де

, (5)

шарты орындалады. Транзистордың коллекторлық сипаттамасындағы жұмыс аймағы 1-суретте қиғаш және үзік сызықтармен бейнеленген , және мәндерімен шектеледі.

1 – сурет

Транзистордың қуатын арттыру үшін аттас электродтары өзара біріктіріп қосылған көптеген транзисторлардың жыйнағын пайдаланады.

Негізгі әдебиет: [4]

Қосымша әдебиет: [ 2]

Бақылау сұрақтары:

1. Шекаралық жиілік дегеніміз не?

2. Биполярлы транзисторлар дегеніміз не?

Дәріс 7.

Тақырып: Заряд тасымалдаушылардың ауысу арқылы диффузиялық және дрейфтік қозғалыстары

Қарастырылатын сұрақтар: диффузиялық транзисторлар түрлері, олардың электрлік сұлбалары.

Дәріс мазмұны: Транзистордың ауысуындағы заряд тасымалдаушылардың қозғалыс ерекшеліктері, яғни ондағы токтің жүру процесі транзистордың жасау технологиясына байланысты. Транзисторды әртүлі технологиялық әдістермен жасайды. Төмендегі 1а–суретте балқыту әдісімен жасалған текті, 1ә–суретте эпитаксиалды – диффузиялық технология әдісімен жасалған текті, ал 1б–суретте планарлық технология әдісімен жасалған текті транзисторлардың құрылымы көрсетілген. Осы суреттерден олардың құрылымдық ерекшеліктері көрініп тұр.

Диффузиялық технология деп қоспа элементтердің атомдарын негізгі шала өткізгіштің ішкі кеңістігіне ендіру әдісін айтады. Нәтижесінде өткізгштігі әртүрлі, немесе текті қабат пайда болады.