2-Ma`ruza. Elektron apparaturalarida, sxematexnikada qo’llaniladigan elementlarnining shartli grafik va harfiy belgilanishlari, o’qilishlari

2-Ma`ruza. Elektron apparaturalarida, sxematexnikada qo’llaniladigan elementlarnining shartli grafik va harfiy belgilanishlari, o’qilishlari.

Radioelektron qurilmalar juda ko`p sondagi elektron asboblardan tashkil topadi. Fan va texnikaning rivojlanishi bilan ularning soni va turi yanada ortib bormoqda. Shuning uchun radioelektron qurilmaning mustaxkamligi, uzoq, muddat ishonchli xizmat qila olish qobiliyati va boshqa xususiyatlarini oshirgan holda ularning xajmini kichraytirish, og’irligi va sarf qiladigan quvvatini kamaytirnsh kabi masalalar o’rtaga qo’yilmoqda.

Yarim o’tkazgichlar texnikasining rivojlanishi yarim o’tkazgichli asboblarning ma’lum kombinatsiyadagi sistеmasini bir qobiqqa joylashtirish imkoniyatini yaratdi. Bunday asboblar modul — sxemalar yoki mikromodullar deb ataladi. Ularda o’ta ixcham qobiqsiz yarim o’tkazgichli asboblar, plenkali (pardasimon) qarshilik va kondensatorlar ma’lum sxema asosida bir qobiq ichiga yig’iladi va biror elektron qurilmaning to’liq sxemasini tashkil etadi. Shuning uchun ular mikrosxemalar deb xam ataladi.
Mikrosxemalarning 1 sm xajmida kamida 5 ta element (tranzistor, diod, rezistor, sig’im va induktivlik) qatnashib, ular biror elektron qurilmaning tugallangan sxemasini tashkil etishi lozim. Hozir integral mikrosxema (IMS) deb ataladigan yarim o’tkazgichli asboblar keng qo’llaniladi. Ular qurilmaning umumiy hajmini 20000 martadan ortiq kichraytirish imkonini beradn. IMS shunday qurilmaki, uning barcha elementlari yoki ularning-bir qismi ajralmas qilib bog’langan bo’ladi. Ular bir-biri bilan shunday tutashganki, natijada bir butun qurilma bo’lib xizmat qiladi.
Mikrosxemalarni turlarga ajratish juda ko’p belgilarga asoslanadi: materialining turi, elementlarining soni, funktsional bog’lanishi, qanday maqsadga xizmat qilishi, ishlab chikarish texnologiyasi, konstruktsiyasi va boshqalar. Masalan, bajaradigan ishining turiga qarab — kuchaytirgichlar, generatorlar, mantiliy elementlar; funktsional maqsadiga qarab — raqamli, qiyosiy (chizikli), qiyosiy — raqamli; ishlab chiqarish texnologiyasi va konstruktsiyasiga qarab — yarim o’tkazgichli, pardasimon (plenkali), duragay (gibrid) va birlashtirilgan sxemalar mavjud.
IMSning murakkabligi yarim o’tkazgich kristalida nechta element joylashtirilganligi bilan belgilanadi. SHunga ko’ra mikrosxemalar integrallanish darajasi orqali xarakterlanadi. Masalan, elementlarining soni 10 tagacha bo’lgan mikrosxemalar birinchi darajali integral sxema (IS11 yoki oddiy mikrosxema, elementlarining soni 100 tagacha ^bo’lganlari—ikkinchi darajali integral sxema (IS2) yoki O’rta (UIS) mikrosxema deb ataladi. Elementlarining soni 100-10000 bo’lgan ISlar III darajali,_ ya’ni katta integral sxema (KIS), 10.000^dan ortiq elementga ega bo’lgan mikrosxemalar esa, o’ta katta (UKIS), ya’ni yuqori darajada integrallanishli mikrosxemalar hisoblanadi. Oddiy IMSga mantiqiy elementlar, o’rta IMSga esa, EHMning xotira qurilmalari, hisoblagichlar, jamlash qurilmalari — summatorlar misol bo’ladi. Arifmetika — mantiq va boshqarish qurilmalari katta IMS-dir.
SHuni aytish kerakki, mikrosxemalarning integrallanish darajasini orttirish va unga bogliq elementlar o’lchamini kichraytirishning chegara^i bor. Bir necha o’n ming elementni bir sxemaga birlashtirish (integrallash) texnologik jihatdan juda murakkab bo’lib, iqtisodiy jihatdan maqsadga muvofiq emas. SHuning uchUn funktsional mikroelektronikaga o’tilmoqda. Unda qurilmanipg biror funktsiyasi bajarish standart elementlar yordamida emas, balki fizik xrdisalar asosida bajariladi. Integral mikrosxemalar funktsional bog’lanishiga qarab 2 xil — impulks—qiyosiy va mantiqiy (logik) bo’ladi. Impuls-qiyosiy IMS garmonik yoki impulks tebranishlarni xosil qilish yoki kuchaytirishda, mantiqiy IMS esa, qurilmani elektron kalit rejimida ishlashini ta’minlashda qo’llaniladi.
IMSlarning kichik o’lcham va massaga ega bo’lishi, kam quvvat sarflashi, yuqori ishonch bilan ishlashi, yuqori tezkorligi, arzonligi va boshqalar ularning afzalliklaridir. IMSning yuqori ishonch bilan ishlashi payvandlanadigan birikmalar sonining kamayishi hisobiga bo’lsa, yuqori tezkorligi — elementlari orasidagi tutashtirish oralig’ining kichikligi bilan xarakterlanadi.
Har bir mikrosxemani ishlatishda tashqi manba kuchlanishi, nagruzkasining kattaligi, ta’sir etuvchi signal xususiyatlari va boshqalar oldindan aniqlangan bo’lishi lozim. Yarim o’tkazgichli, pardasimon, duragay (gibrid) va birlashtirilgan (qo’shma) IMSlar eng ko`p qo’llaniladigan mikrosxemalardir. Yarim o’tkazgichli IMS yarim o’tkazgich materialidan iborat bo’lib, uning sirtqi qatlamida yoki xajmida elektr sxema elementlariga, tutashtirish simlariga, hiimoya (izolyatsiya) qatlamlariga ekvivalent bo’lgan sohalar hosil qilingan bo’ladi.
Ko’pincha yarim o’tkazgich sifatida kremniy kristali olinadi. U mikrosxemaning asosini tashkil qiladi va taglik yoki kristall deb ataladi. Kristallda n — p o’tishlar hosil qilish yo’li bilan sxemaning passiv va aktiv elementlari joriy qilinadi. Ular bir-biridan himoyalangan orolchalar deb ataladigan qismlarda tashkil topadi.
Yarim o’tkazgichli IMSlar ko’p to’plamli qilib yasaladi. Har bir to’plamga bir vaqtda juda ko’p mikrosxema joylashadi. Masalan, diametri 76 mm bo’lgan bitta plastinkaga 5000 tagacha mikrosxema joylanishi mumkin. Uning har birida 10 tadan 20000 tagacha elektron element qatnashadi.
Pardasimon IMS maxsus taglik sirtida joylashtirilgan ko’p qatlamli pardalar to’plamidan iborat. Taglik sifatida shisha, keramika (sopol) kabi materiallar olinadi. Pardasimon IMSlar ikki turga ajratiladi: yupqa (1—2 mkm) (1 metr [m] = 1.000.000 mikrometr [mkm])) Keyingi eng kichik SI birligi nanometr, mikrometrening mingdan biriga yoki metrning milliarddan biriga teng (0.000000001 m).Mikrometr umumiy birlikdir o'lchov uchun to'lqin uzunliklari ning infraqizil nurlanish shuningdek, biologik o'lchamlari hujayralar va bakteriyalar,[1] va baholash uchun jun tolalar diametri bo'yicha. [2] Bitta odam sochining kengligi taxminan 20 dan 200 mkm gacha. The eng uzun odam xromosomasi uzunligi taxminan 10 mkm. Taxminan 100 mm (0,1 millimetr) - ko'zga ko'rinadigan eng kichik narsa.Entsiklopediya site:uz.wikiqube.net) pardali va qalin (10— 20 mkm) pardali. Ular faqat qalinliklari bilangina emas, balki taglikka tushirish texnologiyasi bilan ham bir-biridan farq qiladi.
Pardasimon IMSdan faqat passiv element — rezistorlar kondensatorlar, induktivlik g’altagi yasaladi. Ulardan KS — filtrlar tuziladi.
Duragay IMS shundan mikrosxemaki, u pardasimon, yarimo’tkazgichli va diskret osma aktiv elementlarning birorta kombinatsiyasini tashkil qiladi. Ular pardasimon IMSning dielektrik tagligiga joyl ashtiriladi.
Osma element deganda, asosan, ixchamlashtirnlgan qobiqsiz diod va tranzistorlar tushuniladi. Ular mustaqil element bulib, taglikka yopishtirib (osib) qo’yiladi va parda elementlari bilan ingichka simlar yordamida tutashtiriladi. Duragay IMSda yarim o’tkazgichli IMS xam osma element xisoblanadi. Ayrim xollarda yetarlicha katta sig’im va induktivlik zarur bo`l-ganda ixchamlashtirnlgan kondensator va induktivlik g’altagi xam osma element sifatida joriy qilinadi, chunki pardasimon IMSda kata sig’im va ind^ktivlikka erishish mumkin bo’lmaydi.
Birlashtirilgan IMS da aktiv zlementlar yarim o’tkazgichli mikrosxemadagi, passiv elementlar esa, pardasimon mikrosxemalardagi kabi yasaladi. Ular umumiy taglikka ximoyalangan xolda joylashtiriladi.
Barcha IMSlar germetik qobiqqa o’ralgan bo`lib, undan sxemaga tutashtirish uchlari — elektrodlar chiqariladi.
Bu paragrafda, asosan, yarim utkazgichli IMSlarning elementlari bilan tanishamiz. Sababi pardasimon IMSlarda fakat passiv elementlar — qarshilik, sig’im va induktivlik xosil qilinishi mumkinligi aytilgan edi. Ular taglik sirtiga o’tkazuvchan va ximoyalovchi moddalarni purkash yoki pardalar qatlami sifatida joylashtirish yo’li bilan xosil qilinadi. Bunda taglik dielektrik materialdan yasalgani uchun elementlarni bir-biridan ximoyalashga xojat qolmaydi. Undan tashkari, taglik yetarlicha qalin va elementlar orasidagi masofa uzok, bo`lgani uchun ular orasidagi zararli (parazit) sig’imlarni xisobga olmaslik mumkin. 3.30- rasmda purkash yo’li bilan xosil kilingan tugri turtburchak shaklida yasalgan induktivlik g’altagi ko’rsatilgan.
Yarim utkazgichli IMSlarning elementlari yarim o’tkazgich kristalining sirti yoki xajmida joylashadi. Ularning xar biri yarim utkazgichning ma’lum soxasini egallaydi va mustaqil element — diod, tranzistor, rezistor, kondensator va boshqalar bo`lib xizmat qiladi. Bu soxalar bir- biridan yo dielektrik, yoki teskari kuchlanish ulangan n — p o’tishlar yordamida ximoya kilinadi. Ular purkash yuli bilan xosil kilinadigan simchalar yordamida biror elektr sxemani aks ettirgan xrlda tutashtiriladi. Tutashtirish simchalari metall tarmoqchalar deb ataladi. Ular, asosan, alyuminiydan tayyorlanadi.
Yarim utkazgichli IMSlarning elementlarini yasash murakkab texnologik jarayon bo`lib, ularning turlari xilma-xildir. Barcha jarayonlarning negizini tranzistorlar tarkibi tashkil qiladi, ya’ni barcha passiv va aktiv elementlar tranzistor asosida xosil qilinadi. Asos tranzistor vazifasini bipolyar yoki unipolyar tranzistorlar bajaradi.
Tranzistorlar. Bipolyar tranzistorlarni yasashda uning Xar ikki formulasi n— p — n va p — n — p dan foydalaniladi. Ulardan p — n — p turi eng ko`p tarqalgan.
Elektrod kalit vazifasida ishlatiladi. Ular juda kichik toklarda ishlaydi va o’ta tezkor qurilma xisoblanadi.
Diodlar. Odatda diod qilish uchun bitta n — p o’tish yasash yetarli bo`ladi. Lekin IMSlarda tranzistor tarkibi asos qilib olingani uchun u bipolyar tranzistorning o’tishlari orqali yaratiladi.
Bipolyar tranzistordai diod qilishning 5 xil turi mavjud (3.32- rasm). Ular bir-biridan parametrlari bilan farq qiladi. Masalan, 3.32- rasmdagi a — ulaiishda diodning ochiq xolatdan yoiik xolatga utish vaqti yetarlicha qisqa bo`lsa, b — ulanishda u katta bo`ladi.
Tranzistorlarni yasashda, asosan, planar va epitaksal — planar deb atalgan texnologik jarayonlar o`ullaniladi. Planar texnologiyada yarim o’tkazgich kristaliga donor va aktseptor moddalar diffuziya usulida kiritiladi. Unda tranzistorlar elekgrodlarining tutashtirish uchlari bir tekislikda joylashtiriladi. Bu ularni dielektrik pardasi yordamida tashki ta’sirlardan ximoya qilish imkonini beradi.
Epitaksal—planar texnologiya usulida tranzistorlar yupqa monokristallni o’stirish yo’li bilan xosil qilinadi.
Planar texnologiya tranzistorlar yasashda eng kup tarqalganidir. Lekin bunda IMSda xosil kilinadigan n — p o’tishlar aniq, chegaraga ega bo`lmaydi, chunki diffuziya materialning sirtidan boshlanadi. SHuning uchun kotishmaning atomlari boshlangich materialda bir xil taqsimlanmaydi — sirtda ko`p, ichki tarafga esa, kamayib boradi. Bu sxema elementlarining sifatiga katta ta’sir ko`rsatadi. Ikkinchi usulda bu kamchilik yuqotiladi.
■Planer texnologiya asosida yasalgan p — n — p turdagi bipolyar tranzistorlarda emitter va kollektor o’tishlaridan o’tadigan tok vertikal yunalishda oqadi. SHuning uchun ular vertikal tranzistorlar deb ataladi. Bundan farqlash uchun n — p — n turdagi tranzistorlarda n — p o’tishlardan o’tadigan tok gorizontal yunalishda o’tadigan kilinadi va ular gorizontal tranzistorlar deb ataladi.
SHuni aytish kerakki, yarim o’tkazgichli IMSda xar doim zararli elementlar xam xosil buladi. Masalan, R — kristall asosida p — n — p turdagi tranzistor yasalganda asos kristall va tranzistorning kollektor va baza soxalari orasida n — p — n turdagi zararli tranzistor xosil bo’ladi. Zararli elementlarning ta’sirini xisobga olish uchun tranzistorning turli xil ekvivalent sxemalaridan foydalaniladi.

2. Electronics Workbench dasturiy kompleksidan foydalanib

to`g`rilash sxemalarini tadqiq qilish uchun
virtual laboratoriya ishlarini yaratish

Electronics Workbench – bu komp`yuterdagi elektron laboratoriya, dastlab virtual sxemaning prinsipial sxemasi yaratiladi, keyin esa unga dasturda mavjud bo`lgan elektron komponentlar va o`lchash qurilmalari joylashtiriladi. Dasturning komponentalariga passiv elementlar, tranzistorlar, boshqariladigan manbalar, boshqariladigan kalitlar, gibrid elementlar, indikatorlar, mantiqiy elementlar, triggerli qurilmalar, raqamli va analog elementlar, maxsus kombinasion va ketma-ket sxemalar kiradi. Aktiv elementlar modellari ideal va real holatlarda ham keltirilishi mumkin. YAngi elementlarni yaratish hamda ularni ham dastur elementlari qatoriga qo`shish imkoniyati ham mavjud. Dasturda o`lchash uchun juda ham ko`p qurilmalar mavjud: amperemetrlar, voltmetrlar, ossillograflar, multimetrlar, Bode-plotter, (sxemani chastota xarakteristikasi uchun grafik quruvchi), funksional generatorlar, so`zlar generatori, mantiqiy tahlillagichlar va mantiqiy o`zlashtirgichlar.

Parametrlarning qiymatlarini aniqlash uchun:

• 
  komponentaning sur`ati ustiga sichqonchani ikki marta bosish bilan komponentaning dialog oynasi ochiladi (buni yana Circuit menyusining Preferences punktini tanlash bilan ham amalga oshirish mumkin, lekin bunda element yorishib turishi kerak);
  
• 
  paydo bo`lgan oynada komponentaning parametrlarini qiymatini o`zgartirishimiz mumkin;
  
• 
  yangi qiymatlarni bergandan keyin uni tasdiqlash uchun Accept tugmasi bosiladi.
  

Birlik o`lchamlarni o`zgartirish uchun:
- sichqonchani ikki marta bosib komponenta xususiyatining dialog oynasini chaqirish;
- “yuqoriga ko`rsatkich” va “pastga ko`rsatkich” lar yordamida birlik o`lchamlarni o`zgartirish;
- birlik o`lchamni aniqlab Accept tugmasini bosish kerak.
Elektron qurilmalarni tadqiq etishda virtual laboratoriya ishlarini yaratishda EWB paketni ishlatish o`z ichiga quyidagi operasiyalarni aniqlangan ketma-ketlikda olib boradi:
Tadqiq qilinadigan sxemasi ish joyida yig`iladi va unda sichqoncha hamda klaviaturadan foydalaniladi. Ishda faqat klaviaturadan foydalanish mumkin emas.
Sxemalarni qurishda va tahlillashda quyidagi operasiyalar bajariladi:
- komponentani komponentalar kutubxonasidan tanlash;
- ob`ektni tanlash; ob`ektni so`rash; ob`ektdan nusxa olish; ob`ektni o`chirish;
- sxema komponentalarini o`tkazgichlar bilan ulash;
- komponentalar qiymatlarini aniqlash;
- qurilmalarni ulash;
Agar sxema monitorning ekraniga sig`mayotgan bo`lsa, u holda uning ixtiyoriy qismini, ish joyining pastki va o`ng tomonlarida joylashgan o`tqazish chizg`ichlari orqali surib ko`rish mumkin. Sxema qurilganidan keyin va qurilmalar ulanib bo`lingandan keyin oynaning o`ng yuqorigi tomonidagi qayta ulagich yordamida ishga tushiriladi va tahlil boshlanadi.
Ish jarayonida pauza qilish uchun klaviaturadagi F9 tugmasi bosilishi kerak. Ishni yana tiklash uchun esa qaytadan F9 tugmasini bosish yetarlidir. O`ng yuqorigi qayta ulagich qaytadan bosilganidan keyin ish umuman to`xtatiladi.