Kirish. Asosiy qism. I bob. Diodlar asosida yaratilgan qurilmalarni hisoblash

2.2. Yuqori chastotali yarim o‘tkazuvchi diodlar.

2.3. Yuqori chastotali yarim o‘tkazuvchi diodlar.

Xulosa.

Foydalanilgan adabiyotlar.

Kirish.

Ilmiy-texnikaning zamonaviy yo’qlanishi elektronikaning rivojlanishi bilan chambarchas bog’liqdir. Elektronika gaz, qattiq jism, vakuum va boshqa muxitdagi elementar zaryadlangan zarrachalarga elektromagnit maydon ta`sir natijasida xosil bo’lgan elektr o’tkazuvchanlikni o’rganish va undan foydalanish masalalari bilan shug’ullanadigan fan soxasidir. Elektronika yutuqlari natijasi sifatida elektrovakuum va yarim o’tkazgichli asboblarning turli xil va ijobiy xususiyatlarida namoyon bo’ladi.

Zamonaviy elektornikani o’rganish uchun avvalambor radioelektronika asboblarining tuzilishi, ishlash printsipi va fizikaviy asoslarini bilib olish kerak. Ushbu malakaviy bitiruv ishi shu muammolarga bag’ishlanadi. Hozirgi vaqtda elektronika asboblarning turli xildagi turlarining soni shunchalik ko’pki, ularning xar birini qarab chiqishning imkoni yo’q.

Elektronika - elektrovakuumli va yarim o‘tkazgichli asboblarni ishlab chiqarish va hozirgi zamon qurilmalarida ishlatish kabi masalalarni o‘rganadi.

Radiotexnika fanining rivojlanishida XIX asrda fizika sohasida qilingan ko‘pgina kashfiyotlar juda katta ahamiyatga ega bo‘ldi. Masalan:

- Faradey tomonidan kashf etilgan elektr va magnit maydonlarning o‘zaro

ta’sir hodisalari ya’ni o‘zaro aloqadorligi.

- J.Maksvellning elektromagnit maydon xususiyatlarini ochib beruvchi tenglamalarini ko‘rsatish mumkin. Bu tenglamalarda elektromagnit to‘lqinlarning mavjudligi va ular yorug‘lik tezligiga teng bo‘lgan tezlik bilan tarqalishi nazariy holda keltirilgan edi.

- Maksvell nazariyasi to‘g‘riligini birinchi marta nemis olimi G.Gerts (1886 –1988 yil) amalda isbotladi. Lekin Gerts elektromagnit to‘lqinlarini amalda hosil qilsada, ammo ulardan texnikada foydalanib bo‘lmaydi deb hisobladi.

- Mana shu kuchsiz uchqunda kelajak aloqa vositasini ko‘ra olish uchun tadqiqotchi buyuk olim bo‘lishi zarur edi.Ilmiy-texnikaning zamonaviy yo’qlanishi elektronikaning rivojlanishi bilan chambarchas bog’liqdir. Elektronika gaz, qattiq jism, vakuum va boshqa muxitdagi elementar zaryadlangan zarrachalarga elektromagnit maydon ta`sir natijasida xosil bo’lgan elektr o’tkazuvchanlikni o’rganish va undan foydalanish masalalari bilan shug’ullanadigan fan soxasidir. Elektronika yutuqlari natijasi sifatida elektrovakuum va yarim o’tkazgichli asboblarning turli xil va ijobiy xususiyatlarida namoyon bo’ladi. Zamonaviy elektornikani o’rganish uchun avvalambor radioelektronika asboblarining tuzilishi, ishlash printsipi va fizikaviy asoslarini bilib olish kerak. Ushbu malakaviy bitiruv ishi shu muammolarga bag’ishlanadi. Hozirgi vaqtda elektronika asboblarning turli xildagi turlarining soni shunchalik ko’pki, ularning xar birini qarab chiqishning imkoni yo’q.

Elektronika - elektrovakuumli va yarim o‘tkazgichli asboblarni ishlab chiqarish va hozirgi zamon qurilmalarida ishlatish kabi masalalarni o‘rganadi. Radiotexnika fanining rivojlanishida XIX asrda fizika sohasida qilingan ko‘pgina kashfiyotlar juda katta ahamiyatga ega bo‘ldi. Masalan:

- Faradey tomonidan kashf etilgan elektr va magnit maydonlarning o‘zaro ta’sir hodisalari ya’ni o‘zaro aloqadorligi.

- J.Maksvellning elektromagnit maydon xususiyatlarini ochib beruvchi tenglamalarini ko‘rsatish mumkin. Bu tenglamalarda elektromagnit to‘lqinlarning mavjudligi va ular yorug‘lik tezligiga teng bo‘lgan tezlik bilan tarqalishi nazariy holda keltirilgan edi.

- Maksvell nazariyasi to‘g‘riligini birinchi marta nemis olimi G.Gerts (1886–1988 yil) amalda isbotladi. Lekin Gerts elektromagnit to‘lqinlarini amalda hosil qilsada, ammo ulardan texnikada foydalanib bo‘lmaydi deb hisobladi.

- Mana shu kuchsiz uchqunda kelajak aloqa vositasini ko‘ra olish uchun tadqiqotchi buyuk olim bo‘lishi zarur edi.Bu ixtiroga rus olimi A.S. Papov 1895 yil 7 may kuni Petrburg rus fizik va ximiklari jamiyatida o‘zining ixtirosi haqida ma’ruza qildi. Bu ixtirodan bir yil o‘tgach italyan injeneri Markoni radio aloqa ishlarini amalga oshirib ko‘rsatdi. Eng oddiy elektron asboblaridan bir vakkumli diodni 1883 yilda Amerkalik T.A.Edison ixtiro qilgan. U oddiy chug‘lanish tolali elektr lampochkasi ichiga yana bitta elektrod joylashtirganda ular orasida hosil bo‘lgan tok faqat bir tarafga yo‘nalganligini kuzatgan.

Dioddan o‘tayotgan tokning elektronlar oqimidan iborat ekanligini J.Tomson (ingliz) ko‘rsatib bergan. Birinchi vakuumli triodni 1906 yilda amerkalik Lui de Forist ixtiro qilgan. Agar radiotexnika tarixiga nazar tashlaydigan bo‘lsak, umuman olganda radiotexnikaning rivojlanish tarixini 3 davrga bo‘lish mumkin.

- Birinchi davrda (1895-1920) asosan uzun to‘lqinlardan foydalangan holda telegraf aloqasi yo‘lga qo’yildi.

- Ikkinchi davrda (1920-1955 ) elektron lampalardan keng foydalanildi. Radio qurilmalarda elektrovakuumli lampa keng miqyosda ishlatildi.

- Uchinchi davrda (1955) yildan boshlab yarim o‘tkazgichli asboblar keng qo‘llanila boshlandi. Yarim o‘tkazgichlarning o‘zgaruvchan tokni to‘g‘rilash xususiyatini 1875 yilda nemis olimi K.F.Braun sezgan edi. Birinchi yarim o‘tkazgichli triod ya’ni tranzistorni AQShda D.Bardin va V. Bratten yaratdilar. Dastlabki integral mikrosxemalar esa 60-yilning oxirida paydo bo‘ldi. Mikrosxemalarning yaratilishi radiotexnika sohasida katta o‘zgarish bo‘lishiga olib keldi. Shundan so‘ng elektronika aniq ikki qismga, ya’ni katta quvvatli radioelektronika va mikroelektronikaga ajraldi.

Keyingi paytlarda radioelektronikaning rivojlanishi bilan yangi sohalar vujudga keldi. Bularga misol qilib optoelektronika, akustoelektronika sohalarini misol qilish mumkin. Optoelektronika elektromagnit to‘lqinlar shkalasidan joy olgan optik diopazondan axborotni uzatish va qabul qilishda foydalanish imkoniyati borligi bilan bog‘liqdir.

Akustoelektronika sohasida elektromagnit to‘lqinlar bilan bir qatorda elastik,

ya’ni tovush to‘lqinlaridan keng foydalanilmoqda. Toshkent shahrida birinchi radioeshittirish 1927 yildan boshlab ishlay boshladi. Televizion ko‘rsatuvlar 1956 yil 5- noyabrdan yo‘lga qo’yildi (1928 yil televizor kashf etilgan. Grabovskiy tomonidan Toshkentda).

-O‘tkazgich jo‘natiladigan ma’lumotni radiosignalga aylantirib beradigan, qabul qilgich-radiosignaldan boshlang‘ich ma’lumotni tiklaydigan qurilmadir. Aloqa yo‘li o‘tkazgich va qabul qiluvchi qurilmalarni o‘zaro bog‘lovchi muhit bo‘lib yo erkin fazo, yoki maxsus texnik qurilma (parallel o‘tkazgichlar, kabel, nurtola va boshqalar)ni tashkil qiladi.

Informatsiya manbaidan olinadigan noelektr tabiatli tebranishlar elektr tebranishlariga aylantirilgach radioelektron sistema kirishiga uzatiladi. Buning uchun mikrofon yoki tasvir uzatgich trubka tasvirni tok impulslari ketma-ketligiga aylantirib beradi.

Informatsiyani tashuvchi bo‘lib elektromagnit to‘lqinlar xizmat qiladi. Hozirgi zamon radiotexnikasi informatsiyani elektromagnit tebranishlar yordamida uzoq masofaga uzatish masalasini hal qilish va qishloq xo‘jaligida keng foydalanish imkonini yaratadi. Bundan tashqari radiotexnikaning rivojlanishi natijasida yangi fan tarmoqlari - «Radiofizika», «Radioastranomiya», «Radiospektroskopiya» va boshqalar vujudga keldi.

Radiotexnikadan farqli radioelektronika fani erkin fazo yoki muhitda to‘lqin tarqalish masalalari bilan shug‘ullanmaydi.

Shunga ko‘ra elektromagnit tebranishlar yordamida informatsiyani uzatish va qabul qilib qayta ishlash usullari, elektron qurilmalarini yaratuvchi fan va texnikaning bir sohasidir.

I BOB. Diodlar asosida yaratilgan qurilmalarni hisoblash.

1.1. Tunnel diodlar, aylantirilgan diodlar va varikaplar.

Tunnel diodlar ko‘p miqdorda aralashmali yarim o‘tkazgichlardan tayyorlanadi (yaratilgan yarim o‘tkazgichlar). Yaratilgan yarim o‘tkazgichlar asosida bajarilgan n-p o‘tishni volt-amperli tavsifi manfiy qarshilikli hududga ega bo‘lib, bunda kuchlanish ko‘payganda oqib o‘tadigan tok kamayadi. Manfiy qarshilikka ega bo‘lgan element, elektr energiyani talab qilmaydi, uni zanjirga beradi, ya’ni zanjirning faol elementi hisoblanadi.

Volt-amperli tavsifining tushib ketuvchi qismi bo‘lgani uchun tunnel diodlarni generatorlar va keng diapazon chastotali shu jumladan SVCH (o‘ta yuqori chastotali), elektr tebranishlarni kuchaytirgichlari sifatida va yuqori tezlikli qayta ulashlar sifatida ishlatishga imkon yaratadi.

Tunnel diodlar yaratilgan yarim o‘tkazgichlardan, asosan, germaniy, kremniy va galliy arseniddan tayyorlanadi. Potensial to‘siq orasidan tashuvchilarni tunnel o‘tishi uchun n-p o‘tish tor va keskin bo‘lgani sababli, tunnel diodlarning n-p o‘tishlari eritib quyish usuli bilan tayyorlanadi. Bundan tashqari, yaratilgan qatlamlarni epitaksial qo‘shib borish usuli qo‘llaniladi, bu shuningdek keskin o‘tishlarni olishga yordam beradi.

Sig‘imni kamaytirish uchun (demak, manfiy qarshilik bilan faol element sifatida ishlashi mumkin bo‘lgan tunel diodni yuqori chegaraviy chastotasini oshirish uchun) p-n o‘tishlarni kichik maydonini olish usuli qo‘llaniladi.

Rasmda tunnel diodning volt-amperli tavsifi ko‘rsatilgan. Unig shakli aralashmalar konsentratsiyasiga, konsentratsiya miqdori bir xil bo‘lganda aralashmalar turiga va haroratiga bog‘liq, shu bilan birga haroratga bog‘liqligi turli materiallardan tayyorlangan tunel diodlar uchun har xil bo‘ladi.

Tunnel diodni volt-amperli tavsifini ifodalovchi asosiy parametri bo‘lib pastga tashuvchi qismini qiyaligini ko‘rsatadigan manfiy differensial qarshilik hisoblanadi:

O‘tishni potensial to‘sig‘idan elektronlarni tunnel o‘tishi diffuziyasi sekin o‘tadigan jarayoni bilan bog‘liq bo‘lmagani sababli, bunda tunnel tokni uzatish tezligi yuqori (kuchli legirlangan germaniy uchun, taxminan 10-13 с ) va tashuvchilarni kam xarakatlanuvchilik hisobiga tunnel diodlarda inersiyalik bo‘lmaydi. Shuning uchun tunnel diodlarni chastotaviy xususiyatlari tokni uzatish tezligi bilan aniqlanmasdan, balki faqat kostruksiyaga bog‘liq bo‘lgan omillar bilan: n-p o‘tish sig‘imi S bilan, yarim o‘tkazgichni hajmiy qarshiligi va ulanadigan uchlari bog‘liq bo‘lgan yo‘qotish qarshiliklari va diodning induktivlik 𝐿𝑑 yig‘indisi bilan aniqlanadi. Tunnel diodni chastotaviy xususiyatlari maksimal chastotasi 𝐹𝑚𝑎𝑘bilan ta’riflanadi.𝐹𝑚𝑎𝑘dan yuqori chastotalarda tunel diodni manfiy qarshilik sifatida ishlatib bo‘lmaydi, ya’ni bu chastotalarda elektr tebranishlarni kuchaytirish va generatsiyalash mumkin emas. Bundan tashqari, yuqori chastotalarda tunnel diodni sifati 𝐼𝑚𝑎𝑘/𝑐nisbati bilan baholanadi va ba’zan uni asllik omili deb atashadi. Tunnel diodni almashib ulagichli sxemalarda ishlaganida uning tez harakatlanuvchanligi qayta ulash vaqtini miqdori bilan belgilanadi va u diod xususiyatlari va shinaning parametrlariga bog‘liq.

Aylantirilgan diodlar ham tunnelli diodlarga o’xshash bo’lib, volt- amper xarakteristikasida, dunglik va chuqurlik fazasidagi farq kichik bo‘ladi.

Diodda aralashma kritik kontsentratsiyada olinib, teskari yo’nalishdagi o’tkazuvchanlik to’g’ri yo’nalishdagi o’tkazuvchanlikdan katta bo‘ladi. Bunday diodlarning teskari yo’nalishdagi volt –amper xarakteristikasi to’g’rilovchi diodlarnikiga o’xshash bo‘ladi.

Varikap – bu yarim o‘tkazgichli diod bo’lib, sig‘im teskari yo’nalishdagi kuchlanishga bog’liq bo‘ladi. Teskari kuchlanish ortishi bilan p-n o’tish sig‘imining kamayishi quyidagi ifoda.

CU = Co[ /k+U]1/n

asosida boradi. Bunda  - kontakt potensiallar ayirmasi ; Cu –kuchlanish U qiymatga yetgandagi sig‘imi ;C0- diodga kuchlanish berilmagan holdagi sig‘imi ; n- varikapning turiga bog’lik bo’lgan koeffitsiyent (n = 2…3).

Varikaplar galliy arseniddan tayyorlanib, unda asosiy bo‘lmagan zaryad tashuvchilar kontsentratsiyasi kam bo‘ladi. Teskari yo’nalishdagi differentsial qarshiligi katta bo‘ladi.Varikaplar kontur chastotasini avtomatik tarzda sozlash ishlarida generator va geterodinlar chastotalarini o‘zgartirishda ishlatiladi.

Signal chastotasini ko‘p aylantiruvchi varikaplar varaktor deb ataladi. Asosiy parametrlari : varikapning aslligi Q; sig’imini o‘zgartirish koeffitsiyenti Kc , umumiy sig‘imi CB.