Kirish. Asosiy qism: Yarim o’tkazgichlar. Tranzistorlar va ularning tuzilishi haqida tushuncha

Tranzistorlar haqida umumiy ma’lumot.

1948 y. D.Bardin va V.Bratteyn nuqtali n-p o‘tishlar bilan ishlab turib, ikki n-p o‘tishli qurilma quvvati bo‘yicha elektr tebranishlarni kuchaytirish qobiliyatiga egaligini guvohi bo‘lishdi. Bu qurilmani ular tranzistor deb atashdi (“Transfer” - o‘zgartiruvchi va “resistor” - qarshilik – ingliz so‘zlaridan olingan). Bugungi kunda bir yoki bir nechta n-p o‘tishli va uch yoki undan ko‘p uchlari bo‘lgan elektr o‘zgartiruvchi yarim o‘tkazgichli asbob tranzistor deb nomlanadi.

3-rasm

Tranzistorlar konstruksiyasi bo‘yicha nuqtali va yassi bo‘lishi mumkin, biroq, Garchi nuqtali tranzistorlar oldin paydo bo‘lishiga qaramasdan, ularning nostabilishlashi shunga olib kelindiki, bugungi kunda faqat yassi tranzistorlar ishlab chiqariladi. Yassi tranzistor yarim o‘tkazuvchining monokristalli bo‘lib, unda ikki hudud bir tipdagi o‘tkazuvchanlikka ega, qarama-qarshi tipdagi o‘zgaruvchanlikka ega bo‘lgan hudud bilan bo‘lingan. Bu asboblarni asosiy vazifasi elektr tebranishlarni kuchaytirish yoki generatsiyalashdan iborat. Oddiy p-n-p va n-p-n o‘tkazuvchanlikka ega bo‘lgan bipolyar tranzistorlar quyidagi rasmlarda o‘z aksini topgan.

4-rasm

Yarim o‘tkazgichli triod elektron asboblarining bir turi bo‘lib, tranzistor deb ataladi. Tuzulishi va ishlash usuliga qarab tranzistorlar bipolyar va unipolyar tranzistorlarga ajratiladi. Bipolyar tranzistorlarning ishlashi p-n o‘tish hodisasiga, unipolyar tranzistorning ishlashi esa, bir turdagi o‘tkazuvchanlikka ega bo‘lgan yarim o‘tkazgichning o‘tkazuvchanligini elektr maydoni yordamida boshqarishiga asoslangan. Bipolyar tranzistor yarim o‘tkazgich monokristalda ikkita p-n o‘tish sohasini hosil qilish asosida yasaladi. Uni o‘tkazuvchanligi almashib keladigan 3 ta sohaga ajratish mumkin. Agar monokristallning hajmi bilan chegaralangan bo‘lsa, hosil bo‘lgan yassi tranzistor p-n-p turdagi tranzistor deyiladi. Aksincha, kovak o‘tkazuvchanlik soha orasida bo‘lsa n-p-n turdagi tranzistor hosil bo‘ladi. Bu tranzistorlarning sxemada belgilanishi va potensial to‘sig‘ining ko‘rinishi ko‘rsatilgan

5-rasm

Unipolyar tranzistor elektr maydoniga ega bo‘lgan tranzistor bo‘lib, tok bir
turdagi asosiy tok tashuvchi hisobiga hosil qilinadi. Elektr maydoniga ega bo‘lgan yoki “maydon”li so‘zning mohiyati shundan iboratki, unipolyar tranzistor chiqish toki boshqaruvchi elektrodning kuchlanishi hosil qiladigan elektr maydon orqali boshqarilishini bildiradi. Unipolyar tranzistorlarning sxemada belgilanishi 1- jadvalda keltirilgan.

-Tiristorlar to‘rt qatlamli, ya’ni uchta p-n o‘tishli yarim o‘tkazgich asbobdir.

Chetki p-qatlam anod n-qatlam – katod deb ataladi. Ichki p va n-qatlamlar
boshqaruvchi elektrodlar yoki ba‘za deyiladi.

6-rasm

7-rasm

Tranzistorlar elektr zanjiriga quyidagi uslubda ulanadi:

1) Yaxlit baza bo‘yicha ulash a-rasm;
2) Yaxlit kollektor bo‘yicha ulash v-rasm;
3) Yaxlit emitter bo‘yicha ulash s-rasm;

8-rasm

Tranzistorlarni ko‘rsatilgandek umumiy emitter usulda ulashda
quvvatni kuchaytirish koeffitsienti katta qiymat oladi; Amaliy elektronikada umumiy emitter chizmasi bo‘yicha tranzistorlarni ulash keng tarqalgandir. Murakkab electron qurilmalar hammasi shu chizma asosida yig‘ilgandir. Tranzistor statik xarakteristikalari kollektor zanjiriga yo’qlama qo`yilmagan
holda o`rnatilgan kirish va chiqish toklari va kuchlanishlar orasidagi o`zaro
bog`liqlikni ifodalaydi. Har bir ulanish uchun statik xarakteristikalar oilasi
ma`lumotnomalarda keltiriladi. Eng asosiylari bo`lib tranzistorning kirish va chiqish xarakteristikalari hisoblanadi. Qolgan xarakteristikalar kirish va chiqish
xarakteristikalaridan hosil qilinishi mumkin.

Rasmlardan ko`rinib turibdiki, chiqish kuchlanishining o`zgarishi kirish

xarakteristiklarini siljishiga olib keladi. Xarakteristikaning siljishi Erli effekti (baza kengligining modulyatsiyasi) bilan aniqlanadi. Buning ma`nosi shundaki, kollektor o`tishdagi teskari kuchlanishning ortishi uning kengayishiga olib keladi, bu vaqtda baza sohasidagi kengayish uning kengligining kichrayishi hisobiga sodir bo`ladi. Baza kengligining kichrayishi ikkita effektga olib keladi: zaryad tashuvchilar rekombinatsiyasining kamayishi hisobiga baza tokining kamayishi va bazadagi asosiy bo`lmagan zaryad tashuvchilar konsentratsiya gradientining ortishi hisobiga emitter tokining ortishi. Shu sababli kollektor o`tishdagi teskari kulanishning ortishi bilan UB sxemadagi kirish xarakteristika chapga, UE sxemada esa o`ngga siljiydi.

Chiqish xarakteristikalari ko`rinishiga ko`ra teskari ulangan diod VAX siga

o`xshaydi, chunki kollektor o`tish teskari ulangan. Xarakteristikalarni qurishda kollektor o`tishning teskari kuchlanishini o`ngda o`rnatish qabul qilingan.

9-rasm

bundan ko`rinib turibdiki, UB sxemadagi chiqish xarakteristikalari ikki
kvadrantlarda joylashgan: birinchi kvadrantdagi VAX aktiv ish rejimiga, ikkinchi kvadrantdagisi esa – to`yinish ish rejimiga mos keladi. Aktiv rejimda chiqish toki nisbat bilan aniqlanadi. Aktiv rejimga mos keluvchi xarakteristika sohalari abstsissa o`qiga uncha katta bo`lmagan qiyalikda, deyarli parallel` o`tadilar. Qiyalik yuqorida aytib o`tilgan Erli effekti bilan tushuntiriladi. IE=0 bo`lganda (emitter zanjiri uzilganda) chiqish xarakteristikasi teskari siljigan kollektor o`tish xarakteristikasi ko`rinishida bo`ladi. Emitter o`tish to`g`ri yo`nalishda ulanganda injektsiya toki hosil bo`ladi va chiqish xarakteristiklari kattalikka chapga siljiydi va x.z. UE sxemasida ulangan tranzistorning chiqish xarakteristikasi UB sxemada
ulangan tranzistorning chiqish xarakteristikasiga nisbatan katta qiyalikka ega. Chunki uning ko`rinishiga Erli effekti katta ta`sir ko`rsatadi. Bog`liqliklarning umumiy xarakteri kollektor va baza toklari orasidagi quyidagi bog`liqlik bilan aniqlanadi:

10-rasm

11-rasm

Bipolyar tranzistorning ishlashi uchta asosiy hodisaga asoslangan:

- emitterdan bazaga zaryad tashuvchilarning injektsiyasi;
- bazaga injektsiyalangan zaryad tashuvchilarni kollektorga o`tishi;

- bazaga injektsiyalangan zaryad tashuvchilar va kollektor o`tishga
etib kelgan asosiy bo`lmagan zaryad tashuvchilarni bazadan kollektorga
ekstraktsiyasi. Emitter o`tish to`g`ri yo`nalishda siljiganda (UEB kuchlanish manbai bilan ta`minlanadi) uning potentsial to`siq balandligi kamayadi va emitterdan bazaga elektronlar injektsiyasi sodir bo`ladi. Elektronlarning bazaga injektsiyasi, hamda kovaklarni bazadan emitterga injektsiyasi tufayli emitter toki IE shakllanadi. Shunday qilib, emitter toki

bu erdaI ep, Ier mos ravishda elektron va kovaklarning injektsiya toklari.

Emitter tokining Ier tashkil etuvchisi kollektor orqali oqib o`tmaydi va zararli
hisoblanadi (tranzistorning qo`shimcha qizishiga olib keladi). Ier ni kamaytirish
maqsadida bazadagi aktseptor kiritma konsentratsiyasi emitterdagi donor kiritma
konsentratsiyasiga nisbatan ikki darajaga kamaytiriladi.

Emitter tokidagi Ien qismini injektsiya koeffitsienti aniqlaydi.

12-rasm