Fizika-texnika fakulteti

II Bob. Yarimo‘tkazgichlidiodlar, ularningtuzilishivaishlashprintsipi

1. Yarimo‘tkazgichlidiodlarto‘g‘risidaumumiyma’lumotlar

p-n o‘tish hodisasi asosida ishlaydigan eng sodda yarim o‘tkazgichli asbob yarim o‘tkazgichli diod deb ataladi. Uning shakli ko‘p faktorlarga bog‘liqdir. Masalan, tashqi temperaturaga kontakt sohasining geometrik o‘lchamlariga, tok tashuvchilar miqdoriga teskari kuchlanish kattaligiga va h.k.
Amaliy jihatdan bu faktorlarinning teskari tokka bo‘lgan ta‘siri katta ahamiyatga ega. Masalan muhit haroratining ko‘tarilishi yoki teskari kuchlanishi biror qiymatgacha oshirilishi teskari tokning birdan ko‘payib ketishiga, natijada p-n o‘tishning buzilishiga,sabab bo‘ladi. Shulardan issiqlik va elektr buzilishini ko‘raylik 6-rasmda yarim o‘tkazgichli diodning sxemada belgilanishi va to‘lqin volt-amper xarakteristikasi ko‘rsatilgan. Unda 1-chiziq issiqlik bo‘lishi, 2-chiziq esa, elektr buzilishini ko‘rsatadi.
Kontakt sohasining kengligiga qarab yarim o‘tkazgichli diodlar nuqtaviy va yassi diodlarga ajratiladi.

a) b)
6-rasm. a) yarim o‘tkazgichli diodning sxemada belgilanishi; b) Volt-amper xarakteristikasi

Bu asbobda p-n utish mavjud bulib, uning r va n soxalaridan ulanish uchi chikarilgan bo‘ladi. Yarim o‘tkazgichli diodning tuzilishi va volt – amper

xarakteristikasi quyidagicha bo‘ladi.

7-rasm.
p-n utish hosil kiluvchi soxalarning birida asosiy tok tashuvchi zarrachalarning kontsentratsiyasi ko‘p bulib, u emitter deb ataladi.

Ikkinchisi esa baza deb ataladi. Harakteristikaning tugri p-n o‘tishiga tugri kelgan qismidan diodning differentsial qarshiligi hisoblanadi:
^Rd ^{= U / I}
Volt – amper xarakteristikasidan ko’rinib turibdiki yarim o‘tkazgichli diod ham nochiziqli elementlar qatoriga kiradi Diodlardan signallarni to’g’irlash, detektorlash, modulyatsiyalash ishlarida foydalaniladi.
To’g’rilagich diodlar past chastotali ( <50 kGts ) o‘zgaruvchan toklarni to’g’irlashda ishlatiladi. Tayyorlanish texnalogiyasiga ko’ra diodlar yassi diodlarda p- n o’tishning yuzini belgilovchi o’lchamlar uning qalinligiga nisbatan katta bo‘ladi.
To’g’rilagich diodlar sifatida asosan yassi diodlar ishlatiladi To’g’ri yo’nalishda o’tuvchi to’g’irlangan tok kuchi.
1600 A gacha, teskari yo’nalishda 1000V gacha kuchlanishga mo’ljallangan diodlar ishlab chiqariladi.Bunday katta tokni o’tkazuvchi diodlar ish jarayonida qiziydi. Shu sababli diodlarga issiqlikni sochuvchi radiatorlar kiydirilib montaj qilinadi. Kremniyli to’g’irlagich diodlarning ishchi temperaturasi 125⁰ C gacha bo’lishi mumkin.
Yuqori chastotali diodlar signallarni detektorlash, o‘zgartirish, modulyatsiyalash kabi ishlarda kullaniladi. Bu ishlarni bajarishda diodning xususiy sig‘imi pikofaradaning o’ndan bir ulushlarida bo’lishi muxim ahamiyatga ega. Bunday
diodlarda sig‘im kichik bo’lishi talab qilinganligi tufayli asosan nuktaviy diodlar ishlatiladi. Bunday diodlarning sig‘imi pikofaradaning o’ndan bir ulushlarida bo’lishi mumkin. Xozirgi kunda ishchi chastotasi 1000 MGts gacha bo’lgan yuqori chastotali diodlar mavjud. Yuqori chastotali diodlar kichik teskari kuchlanishda va kichik to’g’ri toklar rejimida ishlaydi. Masalan germaniyli nuktaviy diodning ishchi teskari ^{kuchlanishi 350V gacha to’g’ri yo’nalishdagi tok kuchi 100mA (U}tug ^{= 1,28) gacha} bo’lishi mumkin.
Impuls rejimida ishlaydigan diodlar radio sxemalarda kalit vazifasini bajaradi. Bu rejimda asosan nuktaviy va kichik yassi diodlar ishlatiladi. Diod ikki xil holatda bo‘ladi: «ochiq» yoki «yopiq». Ochiq holda diod qarshiligi kam yopiq holda katta bo‘ladi. Impuls sxemalarida diodning bir holatdan ikkinchi holatga qanchalik tez o‘tishi ahamiyatlidir.
Yarim o‘tkazgichli kuchlanish stabilizatori . (stabilitron, stabistor) . Bu yarim o‘tkazgichli diod zanjirga teskari p-n o’tish hosil bo‘ladigan qilib ulanadi. Ish rejimi diod xarakteristikasini teskari yo’nalishda yorib(teshib) utuvchi tok utadigan kismiga tugri keladi.Yorib o’tish deyilganda, diodga teskari p-n o’tishga tug’ri keladigan kuchlanish qo’yilib, uning ma’lum qiymatida teskari tokning keskin ortib ketishi tushuniladi. Diodda ko’chkili, tunnel va issiqlik ta’sirida yorib o’tishlar kuzatilishi mumkin.
Yarim o‘tkazgichda aralashma miqdori juda kichik bo‘lganda, kattateskari kuchlanish ta’sirida bo’lgan elektronlar va kovaklar neytral yarim o‘tkazgich atomining yana bitta kovalent bog’langan elektronini urib chiqarishi mumkin. Natijada zaryad tashuvchi zarrachalarning yangi jufti hosil bo‘ladi. Yetarli miqdordagi teskari kuchlanishda bunday urib chiqarish ko’chkisimon ko’rinishda namoyon bo‘ladi.
Tunnel orqali yorib o’tishda kuchli elektr maydon ta’sirida (210⁵ V/sm, germaniy uchun va 410³ V/sm ) elektr soxalarining chegarasi siljiydi va chegara yaqinida kichikpotensialto’siqqaegabo’lgantuynukochiladi.Qarshiligikichikyarim
o‘tkazgichlarda tunnel orqali tok o’tish ko’chkisimon o’tish kuzatiladigan kuchlanishdan kichikroq kuchlanishlarda ro’y beradi. Qarshiligi katta bo’lgan yarim o‘tkazgichlarda esa, aksincha.
Issikliq ta’sirida yorib o’tishda p-n o’tish soxasi qizib, unda asosiy bo‘lmagan tok tashuvchilarning ko‘payishi va natijada teskari yo’nalishdagi tokning ortib ketishi kuzatiladi.
Ko’chkisimon va tunnel orqali yorib o’tishlar diodni ishdan chiqarmaydi. Shu sababli bu o’tishda elektron qurilmalarda qo’llaniladi. Issiqlik ta’sirida yorib o’tish esa, p-n o’tishni buzadi.

2.