Радиоэлектроника асослари

ТРАНЗИСТОРЛАР
Транзистор сўзи инглизча transfer-ўзгартирувчи, ҳамда, resistor-қаршилик сўзлари бирикмасидан ҳосил бўлган. Транзистор электр токини ўзгартириш хусусиятига эга бўлган ярим ўтказгичли асбоб бўлиб, қувватни кучайтириш учун ишлатилади ва учта қутбга эга.
Транзисторлар икки турли бўлади: биполяр транзисторлар, майдонли транзисторлар. Иккита (n-p) ўтиш соҳасиги эга транзисторлар кенг тарқалган, бундай транзисторлар биполяр транзисторлар деб аталади. Уларнинг ишлаши иккала ишорали заряд ташувчилардан фойдаланишга асосланган.
Биполяр транзисторларнинг таркибий схемаси ва шартли белгиланиши қуйидаги кўринишда бўлади.

Ў ртадаги соҳаси база (б) деб, икки чеккадаги соҳалардан бири эмиттер (э), иккинчиси коллектор (к) деб юритилади. Шартли белгиланишдаги стрелка эмиттер ўтиш соҳасига тўғри кучланиш берилганда эмиттер занжиридаги токнинг шартли йўналишини кўрсатади. Транзистор соҳалари токларини I_э, _.I_б, I_к кўринишда, соҳалар орасидаги кучланишларни эса U_б-э, U_к-б, U_к-э кўринишда белгилаш қабул қилинган.
Ўтиш соҳаларидаги кучланишларга қараб транзисторлар асосан уч хил иш режимида ишлаши мумкин:
Актив режим. Бундай иш режимида транзисторнинг эмиттер-база ўтишига тўғри, база-коллектор ўтишига тескари кучланиш берилади.
Узилиш режими. Бундай иш режимида транзисторнинг иккала иш ўтишига тескари кучланиш берилади. Шунинг учун бу режим транзисторнинг ёпилиш режими ҳам деб аталади.
Тўйиниш режими. Бу иш режимида транзисторнинг иккала ўтишига тўғри кучланиш берилади.
Бу режимлардан ташқари яна инверс режим деб аталувчи иш режими ҳам мавжуд бўлиб, бундай режимда эмиттер ўтишига тескари, коллектор ўтишига тўғри кучланиш берилади. Амалда бу иш режими деярли қўлланилмайди.

Уланиш схемалари

Транзисторли схемаларда одатда иккита занжир: кириш ва чиқиш занжирлари мавжуд бўлади. Мана шу икки занжир учун транзисторнинг қайси соҳасидаги электроди умумий бўлишига қараб транзисторнинг уланиш схемалари ўзаро фарқланади. Бу уланиш схемалари умумий базали (УБ), умумий эмиттерли (УЭ), умумий коллекторли (УК) бўлиши мумкин. қуйида а) УБ; б) УЭ; в) УК ли уланиш схемалари ва уларнинг электр таъминланиш шакллари кўрсатилган.

Биполяр транзисторларнинг ишлаши

Бу ерда биз (p-n-p) тузилишдаги транзисторнинг умумий базали уланиш схемасидаги иш принципи билан танишиб чиқамиз.

Ч ап томондаги эмиттер ўтишига кичик мусбат потенциал (одатда вольтнинг улушларига тенг), ўнг томондаги коллектор ўтишига эса катта қийматдаги манфий потенциал (одатда бир неча вольтдан бошлаб ўнлаб вольтгача) узатамиз. Бу ҳолатда эмиттер ўтиш соҳасидаги потенциал тўсиқ пасаяди, коллек-тор ўтиш соҳасидаги потенциал тўсиқ эса кўтарилади. Эмиттер-база ўтишига тўғри кучланиш берилганлиги сабабли эмиттердаги асосий заряд ташувчилар (коваклар) база соҳасига, базадаги асосий заряд ташувчилар (электронлар) эмиттер соҳасига ўта бошлайди (заряд ташувчилар инжекцияси содир бўлади). Эмиттерга ўтган электронлар қисман коваклар билан рекомбинацияланса, қолган қисми Е₁ манба орқали ўтади.
Транзисторларни ясашда база соҳасининг қалинлиги шундай танланадики, ундан ковакларнинг ўтиш вақти ковакларнинг яшаш вақтидан анча кичик бўлиши керак, ёки бошқача айтадиган бўлсак, ковакларнинг эркин югуриш йўлидан база кенглиги кичик бўлиши керак. Шунинг учун эмиттердан ўтган ковакларнинг асосий қисми коллектор-база ўтишига етиб келади. Бу ўтишдаги электр майдон куч чизиқларининг йўналиши ковакларнинг ҳаракатини тезлаштиришга мос бўлганлиги туфайли бу майдон таъсирида коваклар коллектор ўтиши орқали базадан коллектор соҳасига сўриб ўтказилади.
З аряд ташувчиларни бир соҳадан иккинчисига сўриб ўтказиш экстракция деб аталади. Коллектор соҳаси бўйлаб ҳаракатланаётган коваклар Е₂ манбанинг манфий қутбига бориб у ерда манбадан келаётган электронлар билан рекомбинацияланадилар. Коллектордаги коваклар потенциал тўсиқдан базага ўта олмайдилар. Шундай қилиб ковакларнинг эмиттердан база орқали коллекторга ҳаракати амалга ошади. Ковакларнинг жуда кам қисми база электронлари билан рекомбинацияланиш ҳисобига коллекторга етиб бормайди. Транзисторларнинг ишлашига асосий бўлмаган заряд ташувчиларнинг коллектор ўтиши орқали ҳаракати катта таъсир кўрсатади. ҳаракатни ошиши эса уларнинг сонини ортишига олиб келади ва бу таъсирни кучайтиради.
Қуйидаги расмда тран-зисторнинг умумий эмиттерли (УЭ) уланиши келтирилган. Унинг принципиал схемасини чизиб ва ишлаш принципини мустақил тарзда тушун-тиришни, азиз ўқувчи, Сизга ҳавола этамиз.

Биполяр транзистордаги токлар

Транзистор бўйлаб ковакларнинг ҳаракатини кўриб чиқайлик. Эмиттерда улар _{ }токини ҳосил қилиб базага ўтади, у ерда уларнинг бир қисми рекомбинацияланиб I_Б.Рек рекомбинация токини юзага келтиради. Ниҳоят коллекторга етиб келган ковакларнинг асосий қисми коллекторда I_к.р коллектор токини ҳосил қилади.

База соҳасининг қалинлиги қанчалик кичик бўлса, I_Б.Рек шунчалик кам бўлади. Одатда базанинг қалинлиги ковакларнинг диффузия узунлиги L_p дан кичик бўлади. Масалан: германий асосли транзисторлар учун ковакларнинг диффузия узунлиги L_p  0,3 мкм. Эмиттер коваклари токининг базадаги рекомбинация натижасида камайишини қуйидаги ифода орқали баҳолаш мумкин.

Бу катталик ковакларни узатиш коэффициенти деб аталади. Бу катталикнинг тахминий қийматини

ифода орқали аниқлаш мумкин. Бу ерда W-базанинг қалинлиги, L_P-ковакларнинг диффузия узунлиги. Узатиш коэффиценти ҳар доим бирдан кичик бўлади. Транзистор қанчалик яхши бўлса, _P шунчалик бирга яқин бўлади. Реал транзисторларда _Р  0,9800,995 га тенг.
Эмиттер орқали коваклар токидан ташқари яна I_Э.n электронлар ҳосил қиладиган ток ҳам оқади. Бу токни базадан эмиттерга ўтган электронлар ҳосил қилади. Шундай қилиб эмиттерда

токи оқади. I_э.n база-эмиттер занжирининг ўзида мавжуд бўлади холос.
Коллектор токи аслида у транзистордаги зарарли токлар қаторига киради. Чунки бу ток транзисторнинг ортиқча исишига олиб келади. Бу токни камайтириш учун база эмиттерга нисбатан аралашмага камроқ бойитилади.
Инжекция коэффициенти деб аталувчи катталик ҳам бор. Бу катталик эмиттер токининг қанча қисмини I_эр ташкил қилишини кўрсатади.

ҳозирги кунда ишлаб чиқарилаётган транзисторларда   0,990  0,995 қийматларга эришилмоқда.
Энди коллектор соҳасида токларни кўриб чиқамиз.
I_к  I_к.р + I_к.о.
Бу ерда I_к.р – коллекторда база орқали эмиттердан келган коваклар ҳосил қилган ток. I_к.о – коллектор ўтишидаги тескари ток. Бу токни коллектор ва базадаги асосий бўлмаган заряд ташувчилар ҳосил қилади. I_к.о нинг қиймати транзистор сифатини белгилайди. У қанчалик кичик бўлса,транзистор шунчалик яхши ҳисобланади. Ҳарорат кўтарилган сари бу ток экспоненциал қонун бўйича ортиб боради. Нормал ҳароратда I_к.о  0,1100 мкА. Энди базада оқувчи токларни кўриб чиқамиз. Базада уч турдаги ток оқади;
I_э.n – базадан эмиттерга инжекцияланувчи электронлар ҳосил қилган ток.
I_Б.рек – рекомбинация токи
I_к.о – коллектор ўтишидаги тескари ток.
Демак ,
I_Б  I_э.n. I_Б.рек – I_к.о.
Чунки I_к.о қолган иккитасига нисбатан тескари йўналишда оқади. I_э. ва I_к. лар учун ёзилган иборалардан фойдалансак
I_Б  I_э – I_к
келиб чиқади.
Транзисторлар база токи жуда кичик қийматга эга бўладиган қилиб тайёрланади. Шунинг учун эмиттер ва коллектор токлари орасидаги фарқ жуда кичик бўлади. I_к  I_э. деб ҳисоблаш мумкин. Коллектор токини U_Э.Б. кучланишини ўзгартириш орқали бошқариш мумкин. U_Э.Б. кучланиши ортиши билан эмиттер токи ортади, бу эса ўз навбатида коллектор токининг ортишига олиб келади.
Шундай қилиб эмиттер токи бошқарувчи, коллектор токи эса бошқарилувчи токдир.