Tranzistorli tok manbalari. Elektr zanjirlarini hisoblash usullari. Elektr sxemalardagi tok kuchlanishlarni faza ko

MUSTAQIL ISH _2
Mavzular:
IMPENDANS VA TO’LIQ ELEKTR OʻTKAZUVCHANLIK HAMDA MANBA TURLARINI O’ZGARTIRISH VA QO’LLASH.
TUNNEL VA O’GIRILANGAN DIODLAR.
TRANZISTORLI TOK MANBALARI.
ELEKTR ZANJIRLARINI HISOBLASH USULLARI.
ELEKTR SXEMALARDAGI TOK KUCHLANISHLARNI FAZA KO’RINISHINI IFODALANISHI VA QO’LLANILISHI.
Elektr oʻtkazuvchanlik — tashki elektr maydon taʼsirida moddada elektr zaryadlarning koʻchishini ifodalaydigan tushuncha; jismning elektr tokini oʻtkazish xususiyati va bu xususiyatni miqdoran ifodalaydigan fizik kattalik. Elektr tokini oʻtkazadigan jismlarni oʻtkazgichlar deyiladi. Oʻtkazgichlarda doimo erkin zaryad eltuvchilar — elektronlar va ionlar boʻladi (ana shularning tartibli yoʻnalgan harakatlari elektr toki hisoblanadi). Elektr oʻtkazuvchanlik miqdor jihatdan oʻtkazgichdagi elektr maydon kuchlanganligi bir birlik boʻlganda undan oʻtayotgan tok zichligi bilan aniklanadi.
Yarimoʻtkazgichlar va dielektriklarda elektronlarning zonalarda energetik sathlar boʻyicha joylashishi bir xil, lekin taqiqlangan zonaning kengliligi dielektriklarda kattaroq. Yarimoʻtkazgichlarda elektronlar issiqlik energiyasi hisobiga taqiqlangan zona orqali boʻsh zonaga oʻta oladi.
Tra ortishi bilan bunday oʻtishlar ehtimoli ortadi. Oʻtgan elektronlar metallarda oʻtkazuvchanlik elektronlari turgan sharoitga oʻxshash boʻlgan sharoitda boʻladi va oʻtkazuvchanlikda ishtirok etadi.
Dielektriklarda bunday natijaga ancha yuqori trada erishish mumkin. Shunday qilib, yarimoʻtkazgichlar va dielektriklarda temperatura koʻtarilgan sari Elektr oʻtkazuvchanlik ortib boradi.
Empedansni yuqori aniqlik bilan o'lchash uchun bir nechta fokuslar mavjud. Ikki bor impedans aniqligining tarkibiy qismlari: og'ish (haqiqiy qiymatga nisbatan aniqlik) va o'zgaruvchanlik (o'lchangan qiymatlarning barqarorligi). Har bir komponent turli xil omillarni hisobga olishni talab qiladi. 1 o'lchov shartlarini optimallashtirish
O'lchov shartlarini optimallashtirish yuqori aniqlikdagi muhim qismdir
o'lchovlar. Quyidagilardan foydalanishda zarur bo'lgan o'lchov shartlari bilan tanishtiriladi impedansni o'lchash vositasi.
(1) chastota
Chastotali impedansni o'lchash uchun eng asosiy o'lchov shartidir
asbob. Haqiqatan ham, barcha elektron komponentlar chastotaga bog'liqlikni namoyish etadi natijada impedans qiymatlari chastotaga qarab o'zgaradi.
Bundan tashqari, ning o'lchov aniqligi impedansni o'lchash asboblari chastota va impedans qiymatiga qarab farq qiladi.
1. Odatda elektron komponentlarning chastotaga bog'liqligi1
Empedansni o'lchash asboblari o'lchovdan chiqadigan o'zgaruvchan tok signalini qo'llaydi tekshirilayotgan qurilmaga terminallar (DUT). Amaldagi signal darajasi quyidagicha o'rnatilishi mumkin DUT asosida mos keladi.
Umuman olganda, signalning yuqori darajasi kamroq o'zgaruvchanlikka olib keladi o'lchov qiymatlari, ammo qo'llaniladigan o'lchov signali bo'ladimi-yo'qligini hisobga olish kerak DUTda elektr buzilishiga olib keladi.
Ko'pgina impedansni o'lchash asboblari uchun o'lchov signalining darajasi atamalar bilan belgilanadi o'lchov terminallarining ochiq voltajining. Bu ochiq terminal kuchlanishiga (V) to'g'ri keladi. Bunday holda, DUTga qo'llaniladigan kuchlanish chiqishi ta'sir qiladi empedansni o'lchash vositasiga o'rnatilgan signal manbasining qarshiligi.
Umuman olganda, signalning yuqori darajasi kamroq o'zgaruvchanlikka olib keladi o'lchov qiymatlari, ammo qo'llaniladigan o'lchov signali bo'ladimi-yo'qligini hisobga olish kerak DUTda elektr buzilishiga olib keladi.
Ko'pgina impedansni o'lchash asboblari uchun o'lchov signalining darajasi atamalar bilan belgilanadi o'lchov terminallarining ochiq voltajining. Bu ochiq terminal kuchlanishiga (V) to'g'ri keladi. Bunday holda, DUTga qo'llaniladigan kuchlanish chiqishi ta'sir qiladi empedansni o'lchash vositasiga o'rnatilgan signal manbasining qarshiligi.
Elektr qarshiligi uning ichidagi kuchlanish va oqim nisbatini tavsiflovchi qarshilikdan farqli o'laroq, elektr qarshiligi atamasini reaktiv elementlarga (induktor va kondensator) qo'llashga urinish ideal induktorning qarshiligi nolga, ideal kondensatorning qarshiligi esa cheksizlikka moyil bo'lishiga olib keladi.
Empedans - ikki terminalli qurilmaga tatbiq etilgan harmonik signal kuchlanishining murakkab amplitudasining ikki terminalli qurilmadan o'tayotgan oqimning murakkab amplitudasiga nisbati. Bunday holda, impedans vaqtga bog'liq bo'lmasligi kerak: agar empedans ifodasidagi t vaqti kamaymasa, u holda empedans tushunchasi berilgan ikki portli tarmoq uchun qo'llanilmaydi.
Tarixiy jihatdan impedans, murakkab amplituda va boshqa murakkab qiymat chastotali funktsiyalar uchun yozuv f (ω) emas, balki f (jω) sifatida yozilgan. Ushbu yozuv biz ejωt shaklidagi harmonik funktsiyalarning murakkab tasvirlari bilan shug'ullanayotganimizni ko'rsatadi.
Tunnel diodideb qo’zғotilgan yarim o’tkazgich asosida loyiҳalangan yarim o’tkazgichli asbobga aytiladi. Unda teskari va uncha katta bo’lmagan to’ғri kuchlanishda tunnel effekti yuzaga keladi va volt–amper xarakteristikadamanfiy differentsial qarshilikka ega bo’lgan soҳamavjud bo’ladi.
Tunnel diodlar boshqa turdagi diodlardan sezilarli farq qilmaydi, lekin ularni yasash uchun 1020 sm-3 kiritmaga ega bo’lgan yarim o’tkazgichlimateriallar qo’llaniladi.
VAX nochiziqli bo’lsa, uning ҳar bir kichik soҳasi to’ғri chiziq deb qaraladi va xarakteristikaning bu nuqtasida
differentsial qarshilik kiritiladi.
Agar xarakteristika kamayuvchi bo’lsa, bu soҳada qarshilik Rimanfiy qiymatga ega bo’ladi.
Tunnel diodi VAX 1 – rasmda keltirilgan. AV soҳamanfiy differentsial qarshilik bilan xarakterlanadi. Agar tunnel diodi tebranma kontur elektr zanjiriga ulansa, u ҳolda kontur va shu zanjirdagimanfiy qarshilik kattaligi o’rtasidagimalum nisbatlarda tebranishlar kuchayishi yoki generatsiyalanishimumkin. Tunnel diodlari asosan 3-30 GGts diapazonda O’YUCH generatorlar qurishda, ҳamdamaxsus ҳisob qurilmalari vamantiqiy yuta yuqori tezlikda ishlaydigan sxemalarda qo’llaniladi.
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.
2- 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.
Tunel tokini har ikki yo'nalishda ham kesib o'tishi mumkin. Shu bilan birga, to'g'ridan-to'g'ri tanqislik sohasida tunnel oqimi birinchi marta keskin ravishda oshib, ma'lum bir maksimal qiymatga yetib, keyin keskin kamayadi. Hozirgi koeffitsient oldinga yo'nalishda o'tish maydonida elektr maydon kuchining ortishi bilan tunnel o'tishiga imkon beruvchi elektronlar soni kamayadi. Oldinga voltsiyaning ma'lum bir qiymatida bunday elektronlar soni nolga aylanadi va tunnel oqimi to'liq yo'qoladi. Oldinga kuchlanishning yana bir ortishi nafaqat oldingi diffuziya oqimini, bu kuchayib boruvchi voltaj va an'anaviy rektifikator yoki universal diyot bilan ortadi. Tunnel diodalarning teskari taraflama hududida tunnel oqimining keskin ortishi kuzatilmoqda teskari kuchlanish.
Tunnel diodining juda kichik qalinligi tufayli - bu tunnel diodining o'tish jarayoni juda kichik, shuning uchun past kuchlanishli hududdagi tunnel diodasi deyarli nol tezligini ta'minlovchi qurilma. Uning chastotali xususiyatlari asosan birlashma to'sig'i va turli xil qochqinlarni aniqlaydi. Salbiy differensial qarshilik (joriy nisbati oshirish o'sishiga kuchlanish) bilan bir tunnel diod qismi joriy voltli xarakterli mavjudligi diyot ham ko'taruvchidir va elektr Salınımlar generatorlari foydalanishga imkon beradi, va impuls qurilmalar turli deb yuqori tezlikda tunnel diodlar berilgan, yana oqladi. Bunday qurilmalar sifat tavsiflari uzunligi va CVC salbiy differensial qarshilik diyot bilan chiziqli bo'limda tomonidan belgilanadi. Yuqorida sanab o'tilgan qurilmalardan qaysi biri foydalanishni nazarda tutganiga qarab, tunnel diodalari ajratiladi kuchaymoqda, generator majmuiva almashtirish.
.
O’GIRILGAN DIODLAR
O’girilgan diodlar ham tunnelli diodlarga o’xshash bo’lib, volt-amper xarakteristikasida, dunglik va chuqurlik fazasidagi farq kichik bo‘ladi.
3-rasm
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.
Tranzistor- ishlaydigan va boshqaradigan uchta kontaktga ega mahkamlangan yoki mahkam bulmagan yarim o’tkazgichli eliktr qurilmasi.asosiy xususiyati triodning ishi bilan bir xil. o’zgarish parametrlarini ishchi eliktrodlari bilan nazorat signallari yordamida o’zgartiradi. 1948 – yili D.Bardin va V.Bratteyn nuqtali n-p o’tishlar bilan ishlab turib ikki n-p o’tishli qurilma quvvati buyicha elektr tebranishlarni kuchaytirish qobilyatiga egaligini guvohi bo’lishdi. Bu qurulmani ular