Сигааплфни кучаттириш

3.2.1 Электрон калитлар


Рақамли ИС ларда мантиқий функциялар билан ишловчи схемалар транзисторли структурада бажарилади. Юқорида айтилганидек мантиқий “0” ни, транзисторнинг ёпиқ ҳолатига, “1” ни транзисторнинг очиқ ҳолатига қиёсланади. Бу ҳолатлар транзисторли калитлар ёрдамида амалга оширилади. Электрон калитлар биполяр ва майдонли (униполяр) транзисторлардан тузилиши мумкин.


3.4-расм. Биполяр транзисторли электрон калит.


3.5-расм. Умумий эмиттерли транзистор
калит характеристикаси:
а) чиқиш, б) узатиш.




3.6-расм. Киришига тўғри бурчакли кучланиш берилганда
база ва коллектор токи ўзгаришларини
кўрсатадиган диаграмма.


Биполяр тразисторли электрон калит. Бу калитнинг оддий схемаси 3.6 -расмда келтирилган. Калитнинг киришига кучланиш берилмаса, транзистор ёпиқ ҳолатда бўлади. Бунда коллектор кучланиши манба кучланиши Е_к га тенг бўлади. Кириш кучланиши бироз орттирилиб, кучланишга етганда база орқали ток ўта бошлайди. Бунда транзисторнинг чиқиш характеристикасида (3.5 а) -расм), ишчи нуқта чизиқ бўйича силжиши мумкин. Кремнийли транзисторларда MN соҳа бўсағавий кучланиш U_БЭ,бўс≈0,6 В дан, базаэмиттер тўйиниш кучланиши U_БЭ,бўй≈0.8 В гача бўлади. Кучланиш база-эмиттер тўйиниш қийматига етганда, коллектор кучланиши кескин камаяди. Бу катталик 0 дан 0,4 В гача бўлиши мумкин. Тўйиниш режимида эмиттер, коллекторнинг р-п ўтиш тўғри йўналишида силжиган
бўлади. Масалан, U_БЭ,бўс =+0.8 В бўлса, U_КБ=-0.7В; U_КБ.тўй=U_КБ+U_бэ=0.7+08= +0.1 В бўлади. Агар траизисторнинг ток узатиш коэффиценти катта сигналларда h₂₁. га тенг бўлса, тўйиниш ҳосил қилувчи энг кичик база токи:



тўйиниш даражаси
( 3.2)
бу ҳолда транзисторли калит очилади.
Агар базадаги кучланиш U_БЭбўс дан камайтирилса, транзистор ёпилади. Коллектордаги кучланиш ортиб,
U_кmax=U¹_чиқ=E_к-I_ки∙R₂≈E_К (3.3)
га тенг бўлади; I_КИ- иссиқлик токи.
База-эмиттер орқали ўтувчи иссиқлик токи R₁ резистордан ўтиб, ундаги кучланиш ортади ва транзисторни тўла ёпилишига йўл қўймайди. Интеграл схемалар одатда битта кучланиш манбаидан таъминланганлиги туфайли бошқарув кучланишининг ишораси ўзгармайди ва транзистор тўла ёпилмайди. Транзистордан ўтувчи ток тўйиниш токининг 2% дан камроғини ташкил қилса, уни шартли равишда ёпиқ деб қабул қилинади.
Киришга П шаклдаги импульс берилган ҳол билан танишиб чиқайлик. 3.4 -расмда база токининг импульс токидан бироз кечикиб ортиши кўрсатилган. Бу кечикишнинг сабаби эмиттер ва коллектор ўтишлари база қаршилиги орқали зарядланиб олишига маълум муддат кераклигидандир. Бу кўрсатилган сиғимлар ўзгармас ток билан зарядланганда база-эмиттер кучланиши тўйинишга етгунга қадар чизиқли тарзда ўзгаради. Натижада транзнстор очилади. 3.5-расмда коллектор токи 1_К нинг ўзгариб бориши ҳам кўрсатилган.
Киришга берилган импульснинг камайиши даврида база токи ўз йўналишини ўзгартирадн ва сўрилиш бошланади. Бунда ортиқча зарядлар сўрилиб кетмагунча коллектор токи тўйиниш токига тенг бўлади ва транзистор режими эмиттер чегарасига етади. Шундан сўнг коллектор токи амплитуда равишда нолга интилади. Транзистор ёпилади. 3.5-расмга транзисторнинг уланиш вақти

t_ул=t_фк+t_ус (3.4)

га тенг. Бунда t_фк - коллектордаги импульс токи фронтининг кетиш вақти; t_ус- коллектор токи фронтининг давомийлиги. Узилиш вақти
t_уз=t_кк+t_к (3.5)
га тенг. Бунда t_кк - импульс қирқилишини кечиктириш вақти; t_к-импульс қириқилиш давомийлиги.
Калитнинг тезкорлиги сигнал терқалишини кичиктириш ўртача вақти билан характерланади.
t _kt=0.5(t_ул+ t_уз) (3.6)
Бу кечиктириш асосан ташувчиларнинг сурилиб кетиш вақти билан белгиланади. Тезкорликни ошириш. Уланиш вақтини ошириш учун 3.7-расмдаги R1 резисторга параллел ҳолда конденсатор улаш мумкин. Сиғим етарли бўлганда киришдаги ҳамма кучланиш базага берилади. Микросхемаларда конденсаторлар катта жойни эгалаганликлари туфайли бу усул кам қўлланилади.
Микросхемада калит тезкорлигини ошириш учун Шотки диодидан фойдаланилади. Уни база ва эмиттер ошиғига уланади (3.7-расм). Шотки диодининг очилиш кучланиши (0,4 В) коллектор ўтиши (0,5-0,6 B) кучланишиг нисбатан кичик. Бундан ташқари Шотки диодда диффузион сиғим бўлмасдан фақат тўсиқ сиғими бўлади. Чунки Шотки диодда фақат асосий ток ташувчилар ёрдамида ишлайди. Шу сабабли диод транзистор базасида зарядлар тўпланишига йўл қўймайди. Шотки диодини улаш транзисторли калит тезкорлигини оширади. Лекин бунда коллектор эмиттер; қолдиқ кучланиши бирмунча ортади. 3.7 б), в) -расмлардаги схемада Шотки диодини бажарадиган вазифани транзистор бажаради.


3.7-расм. Электрон калит тезкорлигани ошириш усуллари:
а) шотки диодди ёрдамида, б), в) биполяр транзисторларда
МДП-транзисторли электрон калит. МДП-транзисторни тайёрлаш технологияси, биополяр транзисторларни тайёрлашга нисбатан анча осон. Бу ИС ларни тайёрлашда анча қўл келади. Шу сабабли МДП- транзисторларидгн ҳам электрон калитлар тузилади. Бундай калитларнинг схемаси 3.8-расмда келтирилган.
3.8 а)-расмда келтирилган схемада VТ транзистор актив элемент вазифасини, VТ –динамик юклама вазифасини ўтайди.
3.8-расм. МДП-транзисторли электрон калит.