Berdaq nomidagi qoraqalpoq davlat universiteti fizika kafedrasi radioelektronika

Yarimo’tkazgichli diod va uning turlari

P-n- o’tish hodisasi asosida ishlaydigan eng soda yarimo’tkazgichli asbob yarimo’tlkazgichli diod deb ataladi. Shuning uchun 3.7-rasmda ko’rsatilgan p-n o’tishning volt-amper xarakteristikasi bo’ladi.

Umuman olganda p-n o’tishning buzilish turlari har xil bo’ladi. Shulardan issqilik va elektr buzilishlarini ko’raylik.

Issiqlik buzilish nisbiy qarshiligi yetarlicha katta bo’lgan va p-n o’tish sohasi keng bo’lgan yarimo’tkazgichi ko’rsatiladi. Sababi yarimo’kazgichning qizishi bilan kristall panjaraning issiqlik harakati ortadi va ko’plab elektronlar valent bog’lanishlarini uzib erkin elektronga aylanadi. Bunda yarimo’tkazgichning qizishi faqat tashqi muhit temperaturasining ortishi bilan belgilanmaydi. р-n o’tishdan o’tadigan tok va uning qizishiga olib keladi. Aga p-n o’tishda ajraladigan issiqlikni yo’qotish chorasi ko’rilmasa, issiqlik buzilish maydon kuchlanishining kichik qiymatlarida ham sodir bo’lishi mumkin.

Elektr buzilishi asosiy bo’lmagan tok tashuvchilar sonining yarimo’tkazgich hajmidagi elektr maydon kuchlanganligi ortishi sababidan ko’payishiga bog’liq. Bunday maydon kuchanishi ortishi bilan tok tashuvchilarning harakat tezligi ortadi. Natijada urilish sababli ionlanishning ko’chkisimon ko’payishi vujudga keladi. U р-n o’tishning buzilishiga olib keladi. Ikkinchi tomondan, maydon kuchlanishining ortishi avto electron emissiya hodisasiga ham sabab bo’ladi. Buning natijasida ham buzilish paydo bo’ladi.

Elektr buzilihining issiqlik buzilishidan farqi shundaki, unda kuchlanish o’zgarishining manfiy tok kuchlanishga bog’liq bo’lmay qoladi, ya’ni maydon kuchlanishi yo’qolishi bilan boshlang’ich holat tiklanadi.

3.8-rasmda yarimo’tkazgichli diodning sxemada belgilanishi va to’liq volt-amper xarakteristikasi ko’rsatilgan. Unda 1-chiziq issiqlik buzilishi, 2-chiziq elektr buzilishi.

Kontakt sohasining kengligiga qarab yarimo’tkazgichli diodlar nuqatli va yassi diodlarga ajratiladi.

Y arimo’tkzgichli diodlar bir qancha kuchlanishlar bilan xarakterlanadi.

Masalan, to’g’ri ulanish kuchlanishining qiymati IB yoki 0,5В bo’lgandagi tog’ri tokning kuchlanishi; Buzilish kuchlanishining 80 % ini tashkil qiluvchi manfiy kuvchlanish ; p-n o’tish sig’imliligi ; To’g’rilash xususiyati saqlanadigan chastota va temperature diapozni ; To’g’rilashda hosil qilinadigan tokning mumkin bo’lgan eng katta qiymati va boshqalar. Bu kuchlanishlarni baholashda diodning ekvivakent sxemasidan foydalniladi (3.9-сүўрет). Undagi Ср-n

а) I a к б) Uпр2 Uпр1 0 U Imin 2 Imax 3.8-rasm. Yarimo’tkazgichli dioddan sxemada belgilanishi (а) va volt-amper xarakteristikasi (б).

sig’imining kuchlanishi tashqi kuchlanishga bog’liq ravishda o’zgaradi. Bu o’zgarish kondensator qoplamalari orasidagi masofaning o’zgarishiga mos keladi. р-n o’tishning bunday xususiyti diodni boshqariluvchi sig’im element qilib ishlatish imkoniyatini beradi. Bunday diodlar varikaplar deb ataladi.

Varikaplar uchun tashqi kuchlanishning faqat ulanib qo’ymay, katta ahamiyatga ega. Manfiy kuchlanishning ortishi bilan р-n o’tish kengligi ortadi va Ср-n sig’im kichrayadi. Bu bog’liqlik varikapning voltfarada xarakteristikasi deyiladi.

R Rp-n Cp-n

3.10 а-rasmda varikapning sxemada belgilanishi va voltfarada xarakteristikasi ko’rsatilgan.

p-n o’tish ig’imining nominal (С_ном), maksimal (С_мах),minimal(С_мин) qiymatlari, sig’imning hosilligiga bog’liq yozilish energiyasi va boshqalar varikaplarning asosiy parametrlari hisoblanadi.

Varikaplar radioelektron qurilmalardagi tebranish konturini electron soxlashda, parametrik element sifatida va boshqa maqsadlarda keng qo’llaniladi.

Ср-n -U U a)	Ucm I U Imin Uc m Imax б)	I I1 1 3 I2 2 0 u1 u2 u3 u в)
3.10- rasm. Varikap (а), stabilitron (б), tunel diodi (в)ning sxemada belgilanishi va volt-amper xarakteristikasi .

Diodlardagi elektr buzilishi sohasida jarayonning qaytalanish imkoniyati katta ahamiyatga ega. Shuning uchun bunda manfiy tokning ma’lum bir kichik qiymatidan boshlab dioddagi potensial tushuvi tokka bog’liq bo’lib qoladi. Yarimo’tkazgichli diodning bu xususiytai uni kuchlanishni stabilizatsiyalovchi element qilib ishlatish imkoniyatini beradi. Bunda yarimo’tkazgichli diodlar stabilitronlar deb ataladi.. 3.10 б-rasmda stabilitronning sxemada belgilanishi va volt-amper xarakteristikasi ko’rsatilgan.

Elektr buzilishi yuzaga kelishida келиўине <> ham sabab bo’lishi mumkin. Tunel effekti deganda, p-n o’tishga teskari kuchlanish berilganda tok tashuvchilarning potensial to’siqni oshib emas, balki <> o’tish jarayoni tushuniladi.

Tunel efektining kattaligi p-n o’tish qatlamining kattaligiga bog’liq bo’ladi.Bu qatlam qancha kichik bo’lsa undagi elektr maydon qancha kuchli bo’lsa, effect shuncha kuchli bo’ladi

Tunel effekti asosida ishlaydigan diodlar tunel diodlar deb ataladi.

Agartashqi tok ko’zining kuchlanishi hosil qiladigan elektr maydoni p-n o’tishining potensial to’sig’i maydoni bilan mos tushsa, р-n o’tishidan tunel effektining hisobidan tok o’tadi. Agar aksincha tutashgan bo’lsa, potensial to’siqning maydoni kichrayadi va tunel effekti kengayadi. Shuning uchun maydon ortishi bilan tunel toki kichrayib diffuziya toki orta boshlaydi va tashqi kuchlanishning ma’lum bir qiymatidan boshlab tunel toki nolga aylanib, faqat diffuziya toki qoladiU rasmda ko’rsatilgan. Xarakteristikaning birinchi nuqtasiga to’g’ri keluvchi kuchlanish chegaraviy deb ataladi. Undan keying qiymatlarda tunel toki keskin kamayib, diffuziya toki orta boshlaydi. Ikkinchi nuqtaga yetganda, tunel toki nolga teng bo’ladi ca xarakteristika diffuziya toki bilan belgilanadi ( bo’lim).

Demak, tunel diodining volt-amper xarakteristikasi oddiy dioddan tubdan farq qiladi. Unda birinchidan ventil xususiyat kuzatilmaydi, ikkinchidan differensial qarshilikli soha paydo bo’ladi (bo’lim ).

Tunel diodlarining yana bir xarakterli xusuiyati ularda inersionallikning kamligidir. Shuning uchun ularni juda yuqori chastotali qurilmalarda ham ishlatish imkoniyati mavjud.

Yarimo’tkazgichli diodlarning turlari biz yuqorida ko’rgan turlar bilan cheklanmaydi. p-n o’tish qarshiligining boshqarilish ususllariga bog’liq bo’lgan maxsus diodlar ham bor.