‘z b e k is t n respublikasi oliy va

0 ‘Z B E K IS T 0 N RESPUBLIKASI OLIY VA
0 ‘RTA M AX SUS TA’LIM VAZIRLIGI
X.K. ARIPOV, A.M . ABDULLAYEV,
N .B . ALIMOVA, X.X. BUSTANOV,
Y.V. OBYEDKOV, SH .T . TOSHM ATOV
ELEKTRONIKA
0 ‘zbekiston Respublikasi Oliy va о ‘rta maxsus ta ’lim vazirligi tomonidan
5311300 — “Telekommunikatsiya ”, 5311200 — “Televideniye, radioaloqa
va radioeshittirish”, 5311300— “Radioelektron qurilmalar va tizimlar” ,
5311400 — “Mobilaloqa tizimlari”, 5111000 - “Kasb ta 'limi”yo ‘nalishlarida
ta ’lim olayotgan talabalar uchun darslik sifatida tavsiya etilgan
0 ‘ZBEKISTON FAYLASUFLARI
MILLIY JAMIYATI NASHRIYOTI
T O S H K E N T - 2012
www.ziyouz.com kutubxonasi
U D K : 6 2 1 .3 9 ( 0 7 5 )
KBK: 3 2 .8 5
E45
Elektronika: d a rs lik /X .K .A rip o v , A. M .A bdullayev, X .X .B u sta n o v [va b o sh q .];
0 ‘z b e k is to n R e sp u b lik a si O liy va o 'r t a - m a x s u s t a ’lim v azirlig i. — T o s h k e n t:
O 'z b e k is to n faylasuflari m illiy ja m iy a ti n a s h riy o ti, 2012. — 400 b.
U D K : 6 2 1 .3 9 ( 0 7 5 )
KBK: 3 2 .8 5
E45
P rofessor X .K . Aripovning umumiy tahriri ostida
T a q riz c h ila r : T .D . Radjabov, 0 ‘z F A a k a d e m ig i,
N .N . Fom in, te x n ik a fan lari d o k to r i, p ro fe sso r,
M .K . B oxod irxon ov, f iz ik a - m a te m a tik a fan lari
d o k to r i, p ro fe sso r,
A.A. X oliqov, te x n ik a fan lari d o k to r i, p ro fe sso r,
A.A. Abduazizov, te x n ik a fan lari n o m z o d i, d o ts e n t
D arslikda y a r im o ‘tkazgichli diskret ham da analog va raqam li elektronika
qurilmalarining negiz. elementlari к о ‘rib chiqilgan. Diod. tranzistor va ko 'p qatlamli
yarim o'tkazgich asbobtar tasnifi, volt-am per va boshqa xarakteristikalari, asosiy
parametrlari, ulanish sxemalari, ishchi rejimlari, m atem atik modellari, qo ‘llanilish
sohalari va ular asosidagi qurilmalaming analiz va sintez asoslari keltirilgan. Integral
m ikrosxem alar, operatsion kuchaytirgich va uning asosidagi analog qurilmalar,
ra q a m li te x n ik a asoslari, ra q a m li te x n ik a negiz elem en tla ri, fu n k s io n a l va
nanoelektronika asoslari bay on etilgan.
Darslik 5 3 1 1 3 0 0 — “Telekom m unikatsiya”, 5 3 1 1 2 0 0 — “Televideniye, radioaloqa
va radioeshittirish ”, 5 3 1 1100— “Radioelektron qurilmalar va tizim la r”, 5311400 —
“M obil aloqa tizim lari ”, 5111000 — “Kasb ta Ttmi ”yo ‘nalishlarida ta ’lim olayotgan
talabalar uchun mo 'Ijallangan.
IS B N 9 7 8 - 9 9 4 3 - 3 9 1 - 3 9 - 0
© O 'zbekiston faylasuflari milliy jam iyati nashriyoti, 2012.
www.ziyouz.com kutubxonasi
K IR IS H
E L E K T R O N IK A VA U N I N G Z A M O N A V IY
I L M -F A N D A T U T G A N 0 ‘R N I
Elektronika— fan va texnika sohasi bo'lib, axborot uzatish, qabul
qilish, qayta ishlash va saqlash uchun ishlatiladigan elektron qurilmalar
ham da asboblar yaratish usullarini o ‘rganish, ishlab chiqish bilan
shug'ullanadi. Elektronika elektromagnit maydon nazariyasi, kvant
mexanikasi, qattiq jism tuzilishi nazariyasi va elektr o'tkazuvchanlik hodisalari
kabi fizikbiiimlargaasoslanadi. Elektronikaning rivojlanishi elektron asboblar
texnologiyasining takomillashuvi bilan chambarchas bog'liq b o‘lib, hozirgi
kungacha to ‘rt bosqichni bosib o ‘tdi.
Birinchi bosqichasboblari: rezistorlar, induktivlik g'altaklari, magnitlar,
kondensatorlar, elektromexanik asboblar (qayta ulagichlar, rele va shunga
o ‘xshash) passiv elementlardan iborat edi.
Ikkinchi bosqichLi de Forest tomoniaan 1906-yilda triod lampasining
ixtiro qilinishidan boshlandi. Triod elektr signallami o'zgartiruvchi va eng
muhimi, quvvat kuchaytiruvchi birinchi aktiv elektron asbob boidi. Elektron
lampalar yordamida kuchsiz signallami kuchaytirish imkoniyati hisobiga
radio, telefon so‘zlashuvlarni, keyinchalik esa, tasvirlarni ham uzoq
masofalarga uzatish imkoniyati (televideniye) paydo b o ‘ldi. Bu davrning
elektron asboblari passiv elementlar bilan birga aktiv elementlar — elektron
lampalardan iborat edi.
Uchinchi bosqichDj. Bardin, V. Bratteyn va V. Shoklilar tomonidan
1948-yilda elektronikaning asosiy aktiv elem enti b o 'lg an bipolyar
tranzistorning ixtiro etilishi bilan boshlandi. Bu ixtiroga Nobel mukofoti
berildi. Tranzistor elektron lampaning barcha vazifalarini bajarishi bilan
birga uning: past ishonchlilik, ko‘p energiya sarflash, katta o ‘lchamlari
kabi asosiy kamchiliklaridan xoli edi.
Tolrtinchi bosqichintegral mikrosxemalar (IMS) asosida elektron
qurilma hamda tizimlar yaratish bilan boshlandi va mikroelektronika davri
deb ataldi.
M ikroelektronika — fizik, konstruktiv-texnologik va sxemotexnik
usullardan foydalanib yangi turdagi elektron asboblar - IMSlar va ularning
qo'llanish prinsiplarini ishlab chiqish yo‘lida izlanishlar olib borayotgan
elektronikaning bir yo‘nalishidir.
Hozirgi kunda telekommunikatsiya va axborotlashtirish tizimining
rivojlanish darajasi tom m a’noda mikroelektronika va nanoelektronika
mahsulotlarining ularda qo'llanilish darajasiga bog‘liq.
www.ziyouz.com kutubxonasi
Birinchi IMSlar 1958-yilda yaratildi. IMSlaming hajmi ixcham, og‘irligi
kam, energiya sarii kichik, ishonchliligi yuqori bo'lib, hozirgi kunda uch
konstruktiv-texnologik variantlarda yaratilmoqda: qalin va yupqa pardali,
yarimo'tkazgichli va gibrid.
1965-yildan buyon mikroelektronikaning rivoji G. Murqonuniga muvofiq
bormoqda, ya’ni har ikki yilda zamonaviy IMSlardagi elementlar soni ikki
marta ortmoqda. Hozirgi kunda elementlar soni 104-10° ta bo'lgan o'ta
yuqori (O'YU IS) va giga yuqori (GYU IS) IMSlar ishlab chiqarilmoqda.
Mikroelektronikaning qariyb yarim asrlik rivojlanish davri mobaynida
IMSlarning keng nomenklaturasi ishlab chiqildi. Telekommunikatsiya va
axborot-kommunikatsiya tizimlarini loyihalovchi va ekspluatatsiya qiluvchi
mutaxassislar uchun zam onaviy m ikroelektron e le m en t bazaning
imkoniyatlari haqidagi bilimlarga ega bo'lish muhim.
Integral mikroelektronika rivojining fizik chegaralari mavjudligi sababli,
hozirgi kunda an’anaviy mikroelektronika bilan birqatorda elektronikaning
yangi yo'nalishi — nanoelektronika jadal rivojlanmoqda.
N an oelektronikao 'lc h a m la ri 0,1 dan 100 nm gacha b o 'lg an
yarimo'tkazgich tuzilmalar elektronikasi bo'lib, mikroelektronikaning
mikrominiatyurlash yo'lidagi mantiqiy davomi hisoblanadi. U qattiq jism
fizikasi, kvant elektronikasi, fizikaviy-kimyo va yarim o'tkazgichlar
elektronikasining so'nggi yutuqlari negizidagi qattiq jismli texnologiyaning
bir qismini tashkil etadi.
So'nggi yillarda nanoelektronikada muhim amaliy natijalarga erishildi,
ya’ni zamonaviy telekommunikatsiya va axborot tizimlarning negiz
elementlarini tashkil etuvchi: geterotuzilmalar asosida yuqori samaradorlikka
ega lazerlar va nurlanuvchi diodlar yaratildi; fotoqabulqilgichlar, o'ta yuqori
chastotali tranzistorlar, birelektronli tranzistorlar, turli xil sensorlar hamda
boshqalar yaratildi. Nanoelektron O'YIS va GYIS mikroprotsessorlarni
ishlab chiqarish yo'lga qo'yildi.
Shvetsiya Qirolligi fanlar akademiyasi ilmiy ishlarida tezkor tranzistorlar,
lazerlar, integral mikrosxemalar (chiplar) va boshqalami ishlab chiqish bilan
zamonaviy axborot kommunikatsiya texnologiyalariga asos solgan olimlar:
J.I. Alferov, G. Kremer, Dj.S. Kilbini Nobel mukofoti bilan taqdirladi.
Integral mikroelektronika va nanoelektronika bilan bir vaqtda funksional
elektronika rivojlanmoqda. Elektronikaning bu yo'nalishi a n ’anaviy
elementlar (tranzistorlar, diodlar, rezistorlar va kondensatorlar)dan voz
kechish va qattiq jismdagi turli fizik hodisa (optik, magnit, akustik va
h.k.)lardan foydalanish bilan bog'liq. Funksional elektronika asboblariga
akustoelektron, magnitoelektron, kriogen asboblar va boshqalar kiradi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
I B O B . Y A R IM O ‘T K A Z G IC H L A R N IN G
E L E K T R O F IZ IK X U S U S IY A T L A R I
1.1. Yarimo‘tkazgichlarning solishtirma o ‘tkazuvchan!igi
B i p o l y a r t r a n z i s t o r ix ti r o q i l i n g a n d a n ( 1 9 4 8 - y i l ) b u y o n
y arim o ‘tkazgichlar elektronikasi deb ataluvchi soha tez sur’atlar bilan
rivojlana boshladi. Issiqlik t a ’sirida y a r i m o 'tk a z g ic h d a g i valent
elektronlarning m a ’lum qismi erkin zaryad tashuvchilarni yuzaga
keltirishi m um kin. Y arim o ‘tkazgichlarning elektr o'tkazuvchanligi
yorug'lik oqimi, zarralar oqimi, kiritmalar konsentratsiyasi gradiyenti,
e le k tr m a y d o n va b o s h q a la r t a ’sirida h a m o 'z g a ris h i m u m k in .
Y a rim o ‘tkazgichlarning bu xossasidan turli vazifalarni bajaruvchi
diodlar, tranzistorlar, termistorlar, fotorezistorlar, varikap va boshqa
yarimo'tkazgich asboblar tayyorlashda foydalaniladi.
E le k tr o 'tk a z u v c h a n lik ,y a ’ni e l e k t r k u c h l a n i s h t a ’s ir i d a
m oddalardan elektr toki o ‘tishi uning elektr m aydonga nisbatan asosiy
xususiyatini belgilaydi. Bu kattalik qiymat jih a td a n O m qonunining
differensial k o ‘rinishi b o ‘lib, solishtirma elektr o ‘tkazuvchanlikcr
bilan baholanadi:
bu yerda: j — tok zichligi vektori, E — elektr m aydon kuchlanganligi
vektori.
E l e k t r o ' t k a z u v c h a n l i k e l e k t r m a y d o n y o k i k i r i t m a l a r
konsentratsiyasi gradiyenti t a ’sirida erkin zaryad tashuvchilar (EZT)
harakati hisobiga amalga oshadi.
Y arim o ‘tkazgichda bir vaqtning o ‘zida turli massa va ishoraga ega
bo'lgan EZT lar mavjud bo'lib, ular elektr m aydon t a ’sirida turli tezlik
S., ka ega bo'ladilar. Shuning uchun elektr toki zichligi quyidagi ifoda
bilan aniqlanadi:
bu yerda: n. — EZT lar konsentratsiyasi, q t — ularning zaryadi.
Yarimo'tkazgich materiallar kristal, a m o r f va suyuq holatda bo'lishi
( 1. 1)
( 1.2)
www.ziyouz.com kutubxonasi
m u m k i n . Y a r i m o ' t k a z g i c h l a r t e x n i k a s i d a a s o s a n k r i s t a l i
yarim o'tkazgichlar (asosiy m oddaning 10"’ atomiga bittadan ortiq
bo'lm ag an kiritmalar atomi to 'g 'ri keluvchi monokristal) ishlatiladi.
S o lis h tir m a e le k tr o 't k a z u v c h a n li g i cr b o 'y i c h a m e t a ll a r bilan
dielektriklar oralig'ida joylashgan moddalar yarimo'tkazgichlarga kiradi.
Xususiy, ya’ni kiritmasiz yarimo'tkazgichlar elektr o'tkazuvchanligi
cr, ning t e m p e ra tu ra g a bog'liqligi xususiy k o n sen tratsiy a n( ning
tem peraturaga bog'liqligi bilan aniqlanadi. Kremniy uch u n nisbiy
x u s u s iy o 't k a z u v c h a n l i k n i n g t e m p e r a t u r a g a b o g 'l i q l i k grafigi
cr / cr = f ( 1 /Т ) 1.1 -rasmda yarim logarifmik masshtabda ko'rsatilgan.
A m a liy o t u c h u n taalluqli b o 'l g a n t e m p e r a t u r a d ia p a z o n id a (—
60-h + 125°C) kremniyning xususiy o'tkazuvchanligi 5 tartibga o'zgarishi
1.1, a-rasmdan ko'rinib turibdi. Taqiqlangan zona kengligi kremniyniki-
ga nisbatan tor bo'lgan materiallarda (masalan, germaniyda) cr ning
nisbiy o'zgarishlari kichikroq, cr ning qiymatlari esa sezilarli katta bo'ladi.
1.1-rasm. Xususiy (a) va legirlangan (b) kremniy nisbiy solishtirma
o'tkazuvchanligining temperaturaga bog'liqligi ( cr/0 va crQ— +20 ()C).
Xona temperaturasida yarimo'tkazgichlarning solishtirma elektr
o'tkazuvchanligi 10-8-M 0 5 S m /m (simens taqsim m etr)ni, metallarda
cr = 106^-108 Sm/m , dielektriklarda esa cr=10~8-h 10“ 13 S m /m ni tashkil
e ta d i. Y a r im o 't k a z g i c h l a r d a s o li s h ti r m a e le k t r o 't k a z u v c h a n li k
t e m p e r a t u r a o rtish i b ila n o r ta d i , m e t a ll a r d a esa — k a m a y a d i.
Yarimo'tkazgichlar elektr o'tkazuvchanligi yoritilganlikka va kiritmalar
konsentratsiyasiga bog'liq (1.1, b-rasm).
a) b)
www.ziyouz.com kutubxonasi
(1.2) va ( l . l ) l a r n i solishtirib
ekanini topamiz.
Shunday qilib, cr ni va uning kiritm alar konsentratsiyasi h am da
tem peraturaga bog'liqligini aniqlash u ch u n yarim o'tkazgichda hosil
b o ‘l a d ig a n E Z T la r tu rla ri, u la r n i n g k o n s e n tr a ts i y a s i va e le k t r
maydondagi tezligi kabi masalalarni hal etish talab qilinadi. Bular
y a rim o ‘tkazgichning fizik modeli deb ataluvchi zonalar nazariyasi
asosida tushuntiriladi.
1.2. Qattiq jism zonalar nazariyasi elementlari
Yarim o'tkazgich materiallar tuzilishi kimyoviy elem entlar davriy
sistemasi asosida tushuntirilishi mum'cin. D.I. Mendeleyev davriy
sistemasining bir qismi 1.1-jadvalda ko'rsatilgan. Davriy sistemaning
IV guruh elementlari qattiq holatda m o n o a to m (sodda, elementar)
y arim o'tkazgichlardir. G e rm a n iy va k rem n iy olm o ssim o n kristall
panjaraga ega bo'lib, ularning h a r bir ato m i tasaw urdagi tetraedr
uchlarida o'zidan baravar uzoqlikda joylashgan (ekvidistant) to 'rtta
qo'shni atom bilan o'ralgan.
/. 1-jadval
D.I. Mendeleyev davriy sistemasining bir qismi
Elementlar gtiruhlari tartib raqami
II h i IV V VI
4
Be
5
В
6
С
7
N
8
0
12
Mg
13
A1
14
Si
15
P
16
s
30
Zn
31
Ga
32
Ge
о "»
As
34
Se
48
Cd
49
In
50
Sn
51
Sb
52
Те
www.ziyouz.com kutubxonasi
D a v r iy k r is t a l l t u z i l i s h g a eg a b o ' l g a n b o s h q a m o d d a l a r
(monokristalar) kabi, yarimo'tkazgichlar xususiyatlari ham , qa ttiq jism
zonalar nazariyasiasosida aniqlanadi.
Qattiq jism ko'p sonli o 'z a ro t a ’sirlashuvchi atom lar m ajm uidan
iborat. Shuning uchun bir parcha qattiq jismdagi barcha a to m lar
m a jm u i y a g o n a t iz im s if a tid a ta s a v v u r e tila d i. Q a t ti q j i s m d a
atomlarning o'zaro bog'lanishi ularning valent elektronlari juftlashib
umumlashishi hisobiga amalga oshadi. Bunday bog'lanish kovalent
bog'lanishdeb ataladi.
A tom dagi ixtiyoriy ele k tro n energiyasi kabi, valent ele k tro n
energiyasi Wh a m diskret yoki kvantlangan bo'ladi. U energetik sath
deb ataluvchi m a ’lum ruxsat etilgan energiyaga ega bo'ladi.
Qattiq jismda qo'shni atom lar bir-biriga juda yaqin joylashgan
bo'lgani uchun energetik sathlar siljishi va parchalanishi yuzaga keladi,
nat ijada ruxsat etilgan zonadeb ataluvchi energetik zonalar hosil bo'ladi.
Ruxsat etilgan zonalar orasida taqiqlangan zonalar )oy\asY\&d\.Energetik
zonada ruxsat etilgan sathlar soni kristaldagi atomlar soniga teng. Ruxsat
etilgan zonalar kengligi odatda bir necha elektron — voltni tashkil
etadi. Ruxsat etilgan zonadagi minimal energetik sath ( W )— zona tubi
deb, maksimal sath ( Wv )esa — zona shipideb ataladi.
Yarim o'tkazgich yoki dielektrikning ruxsat etilgan eng yuqori
energetik sathlari o'tkazuvchanlik zonadeb ataladi. Ushbu zona
energiyalariga ega bo'lgan elektronlar yarimo'tkazgich hajmida tashqi
elektr maydon t a ’sirida harakatlanib elektr o'tkazuvchanlikni hosil
qiladilar. O'tkazuvchanlik zonasiga tegishli energetik sathda joylashgan
elektron o'tkazuvchanlik elektroniyoki ..
erkin za ry a d tashuvchideb ataladi.
T aqiq lan g an zona ostida joylashgan
ruxsat etilgan zona valent zonadeb
a t a l a d i . Q a t t i q j i s m n i n g z o n a l a r
diagrammasi 1.2-rasmda keltirilgan.
K o ' p c h i l i k y a r i m o ' t k a z g i c h
asboblarning ishlashi valent zona shipi
va o ' t k a z u v c h a n l i k z o n a t u b i
energiyalariga yaqin ( (2 + 3 )k T energetik
oraliqdagi) energiyaga ega ele k tro n
harakati bilan belgilanadi. Bir jinsli
О ikazurchaiihk zonasi
Taqiqlangan
zona
ws
1 blent zona
Masofa
1.2-rasm. Qattiqjism
zonalar energetik
diagrammasi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
(hajmning istalgan nuqtasidagi kimyoviy tarkibi bir xil) arsenid galliy
va kremniyning zonalar energetik diagrammalari, mos ravishda, 1.3, a
va b-rasmlarda keltirilgan.
Elektronlar harakatlanganda ularning impulsi Pva energiyasi W
o ‘z g a ra d i. B u n d a e le k t r o n e n e r g i y a s i n in g im p u lsg a b o g 'liq lig i
o'tkazuvchanlik zona tubi va valent zona shipi yaqinida taxm inan
kvadratik (elektron massasi tax m in an o'zgarm as) bo'ladi. Impuls P
elektronlar to'lqin vektori кbilan bevosita bog'liq. Arsenid galliy va
krem niy uchun W =f(k)bog'liqlik 1.3-rasm da keltirilgan. Arsenid
g a ll iy n i n g v a le n t va o ' t k a z u v c h a n l i k z o n a l a r i u c h u n W = f(k )
parabolaning cho'qqilari кning bir xil qiymatlariga, kremniy uchun
esa turli qiymatlariga mos keladi. Arsenid galliyda elektron zonalararo
o'tganda harakatning awalgi holatida qoladi, y a ’ni кning qiymati
o'zgarmaydi. Kremniyda esa elektronning to 'lq in vektori кzonalararo
o'tish amalga oshirilganda aniqlik kiritilishiga muhtoj. Kristali panjara
tebranishlari z o n a la ra ro o 'tish s o d ir eta y o tg an elektronga uning
impulsini saqlash imkonini yaratadi.
1.3-rasm. Bir jinsli yarimo'tkazgich materiallar —arsenid galliy (a) va
kremniy (b)da valent zona shipi ( W )va o'tkazuvchanlik zona tubi ( fVc)
ning energetik o'rinlari hamda arsenid galliy (d) va kremniy (e)da Wv va
l^c qiymatlarining to'lqin vektori кga bog'liqligi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
Odatda, arsenid galliy holida zonalararo to'g 'ri (vertikal) o'tish
haqida, kremniy holida esa, to 'g 'ri bo'lmagan zonalararo o'tish haqida
so'z yuritiladi va ular mos ravishda, zonalararo to'g'ri hamda to'g'ri
bo'lmagan o'tishdeb ataladi. U m um iy holda, elektron energiyasining
zonadagi impulsga bog'liqligi kvadratik emas. O'tkazuvchanlik zona
tubi yaqinida bir yoki bir nechta lokal m inim um lar mavjudligi tufayli
W = f(k )b o g ' l a n i s h y u q o r i a n i q l i k d a p a r a b o l a k o ' r i n i s h d a ,
elektronlaming effektiv massasi esa — o'zgarmas bo'lishi mumkin.
U s h b u m in im u m la r n in g t o 'l q i n soni n o ld an farqli q iy m a tla rd a
joylashadi.
Masalan, arsenid galliyda taqiqlangan zona kengligi o'tkazuvchanlik
zona to'g'ri o'tishi m inim um i 1,43 eV (1.3, d-rasm, G — m inimum )
bilan a n iq lan ad i, energiya 1,9 eVga teng b o 'lg a n d a esa, <100>
kristalografik yo'nalishga siljigan, to 'g 'ri bo'lmagan m inim um (X —
m inimum ) mavjud.
Kremniyda X — m inim um taqiqlangan zona kengligini aniqlovchi
asosiy m inim um dir (1.3, b va e-rasmlar). Bu holda yarimo'tkazgich
“ t o ' g ' r i b o ' l m a g a n ” z o n a l a r t i z i m i g a e g a b o ' l a d i . B u n d a
elektronlaming valent zonadan o'tkazuvchanlik zonaga yorug'lik kvanti
t a ’siri ostida hv> Wgo'tishi qiyinroq kechadi. Haqiqatan ham, bunda
elektron o'zining harakat holatini (A k qiymatga) keskin o'zgartirishi,
h a m d a unga uzatilad ig an yoki u n d a n o lin a d ig a n en erg iy a Aga
o'zgartirilishi kerak (1.3, e-rasmga qarang).
Yarimo'tkazgichlarda taqiqlangan zona kengligi deb ataluvchi Wg
p aram etr eng m uhim param etr hisoblanadi. T em peratura ortishi bilan
taqiqlangan zona kengligi kamayib boradi. Kremniy va arsenid galliy
uchun Wg(T)bog'lanish m o n o to n bo'lib, u quyidagi ifodaga binoan
approksimatsiyalanadi:
-j. а , 1ПА 4.73 • 10 -4T 2
W g ' =Ll74— ■ [eV], (i,4)
1 + OJO
(jaAs , С1П 45.405 • 10"47’2
Wg = l . 5 19 ------------------------ feVl.
T + 2 0 4 1 1
Elektronikada keng qo'llaniladigan yarimo'tkazgichlarning xona
temperaturasi (300 K)da taqiqlangan zona kengligi ^ g e r m a n i y uchun
— 0,67 eV, kremniy uch u n — 1,12 eV, arsenid galliy uchun — 1,43 eV
www.ziyouz.com kutubxonasi
ni ta s h k il e ta d i. D i e l e k t r i k l a r n i n g t a q i q l a n g a n z o n a kengligi
Wg> 3 eV.
Absolut nol tem peraturada (0 K) yarim o'tkazgich va dielektriklar
valent zonasining barcha energetik sathlari elektronlar bilan to'ldirilgan,
o 't k a z u v c h a n li k sohasidagi e n e rg e tik s a th l a r esa b o 's h b o 'la d i.
Metallarda o'tkazuvchanlik zonasining faqat pastki qismi to'ldirilishi
mumkin.
1.3. Yarimo‘tkazgichlar elektr o ‘tkazuvchanligi
Xususiy elektr o ‘tkazuvchanlik.Y arim o'tkazgichlar elektronikasi
m ah s u lo tla rin in g k o 'p qismi k rem n iy asosida tay y o rlan a d i. S o f
(kiritmalarsiz) kremniyning soddalashtirilgan kristali panjarasi modeli
1.4, a -r a s m d a va z o n a la r e n erg etik d ia g ra m m a si 1.4, b - ra s m d a
keltirilgan. Yarimo'tkazgich kristalda kiritm alar va kristali panjara
tuzilmalari nuqsonlari (bo’sh tugunlar, panjara surilishlari va boshqalar)
b o ' l m a s a , u x u s u s iy y a r im o 't k a z g ic h d e y i l a d i . B u n d a y
yarimo'tkazgichni / — bilan belgilash qabul qilingan.
Xususiy kremniy kristali atomining t o 'r t valent elektroni qo'shni
atomlarning to'rt valent elektronlari bilan bog'langan holda mustahkam
sakkiz elektronli qobiq (to'g'ri chiziqli) hosil qilishi 1.4, a-rasm dan
ko'rinib turibdi. Bunday yarimo'tkazgichda 0 К tem peraturada EZTlar
y o 'q , u n in g e le k tr o 'tk a z u v c h a n lig i c r = 0 . S h u n d a y b o 'lis h ig a
qaramasdan, tem peratura ortishi bilan yoki yarimo'tkazgich kristali
y o ritilg a n d a kovalent b o g 'l a n i s h la r n in g b ir qism i uzilib valent
elektronlar o'tkazuvchanlik zonasiga o 'tishi uch u n yetarli bo'lgan
energiya oladilar (1.4, b-rasm ). N atijad a valent elektron EZTga
aylanadi va elektr kuchlanish berilganda tok hosil bo'lishida qatnashadi.
Atom dan elektron ketishi natijasida atom q o 'zg 'alm as musbat ionga
aylanib qoladi.
Bir vaqtning o 'zid a valent zonada b o 's h sath hosil bo'ladi va
valent elek tro n lard a o 'zining energiyasini o'zgartirish imkoniyati
tug'iladi, ya’ni valent zonaning ruxsat etilgan bir sathidan boshqasiga
o'tish imkoniyati ochiladi. Elektron, shunday qilib, yarimo'tkazgich
orqali tok hosil bo'lishida ishtirok etishi m um kin. Tem peratura ortishi
bilan o'tkazuvchanlik zonaga o'tayotgan elektronlar soni ko'payadi
va natijada, elektr o'tkazuvchanlik ortadi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
гг;,>г
1 1
{Si) -------- [Si]
[Si I = Ш * =
i c
F o n o n ^ ^ e
{Si}
Si)--------!Л 7 р у = Д г « я
y / /i elek tro n
II K o v a k
a)
jr;.
и ;
-------------------------------- < 4 ,z )----------------------------- (■+> --------------------------------------------M a so fa
b)
1.4-rasm. Xususiy kremniyda EZTlarning hosil bo'lishi.
Valent zonadagi to'ldirilm agan energetik sath yoki erkin valent
b o g 'lan ish &ovo/c deb ataladi. Kovak qiym ati b o 'y ic h a e lek tro n
zaryadiga teng b o 'lg a n m usbat zaryadli E Z T dir. T o 'ld irilm a g a n
energetik sathlardagi kovaklarning ko'chishi valent elektronlar tizimi
harakatiga qarama-qarshi bo'ladi.
Shunday qilib, atomlar orasidagi kovalent bog'lanishlarning uzilishi
bir vaqtning o'zida erkin elektron va kovak (elektron-kovak juftligi)
hosil b o 'lis h ig a sabab b o 'la d i. Bu j a r a y o n z a r y a d tash u vch ilar
generatsiyasideb ataladi. Agar bu jarayon issiqlik t a ’sirida amalga
oshsa, u termogeneratsiya deyiladi. 1.4, b -rasm da o'tkazuvchanlik
zonada elektron, valent zonada kovak hosil bo'lishi musbat va manfiy
ishorali doirachalar ko'rinishida keltirilgan.
Zaryad tashuvchilar generatsiyasi natijasida hosil bo'lgan elektron
va kovaklar yarimo'tkazgich hajm ida xaotik harakatlanib, yashash
vaqti deb ataluvchi m a ’lum vaqt davom ida yashaydilar. Shundan
so'n g erkin elektron atom lar orasida bo's h qolgan bog'ni to'ldiradi
va bog'langan holatga o'tadi. Bunda elektron-kovak juftlik yo'qoladi.
U shbu jarayon rekombinatsiya deb ataladi.
EZT lar yarimo'tkazgich hajm ida xaotik harakat qilishi natijasida
kristall panjara tugunlaridagi atom lar bilan to'qnashib, o 'z harakat
www.ziyouz.com kutubxonasi
yo'nalishi va tezligini o'zgartiradi. Shu sababli elektronning kristaldagi
massasi m n uning b o ‘sh fazodagi massasi m 0 d an farq qiladi. m n massa
o'tkazuvchanlik elektronining effektiv massasideyiladi. Kovaklarning
effektiv massasi m elektronlarning effektiv massasi m nga nisbatan
katta. Masalan, kremniyda =0,28 * m 0 , rnp = 0,59- m 0 tashkil etadi.
Bu ifodalarda m0 = 9,11 • 10^31 kg.
O'zgarm as tem peraturada va kristalga boshqa energetik omillar
t a ’sir etm aganda (kristali muvozanat holatda bo'lganda) EZTlarning
generatsiya va rekombinatsiya tezliklari teng bo'ladi.
Yarim o'tkazgichning solishtirma elektr o'tkazuvchanligi qiymati
birlik hajmdagi zaryad tashuvchilar soni, ya’ni konsentratsiyasi bilan
aniqlanadi. Xususiy yarim o'tkazgichda elektronlar konsentratsiyasi
k o v a k l a r k o n s e n t r a t s i y a s i g a t e n g ( « , = /?,)• Y a r i m o ' t k a z g i c h
o'tkazuvchanlik turini belgilovchi nva p lar, mos ravishda negative
(manfiy) va positive (musbat) so'zlarining bosh harflarini tashkil etib,
kattalik elektronga yoki kovakka tegishli ekanini anglatadi. Kiritmasiz
yarim o'tkazgichda hosil bo'lgan elektron va kovaklar xususiy erkiti
zaryad tashuvchilar( nj va p t ), ular bilan bog'liq elektr o'tkazuvchanlik
esa xususiy elektr o'tkazuvchanlik crl deyiladi.
K ir itm a li e le k tr o'tkazuvchanlik.E lek tro n asb o b larn in g ju d a
ko'pchiligi kiritmali yarimo'tkazgichlar asosida hosil qilinadi. Elektr
o'tkazuvchanligi asosan kiritmalar atomlarining ionlashuvi natijasida
hosil bo'ladigan zaryad tashuvchilar bilan bog'liq yarimo'tkazgichlar
kiritm ali yarim o'tkazgichlardeb ataladi.
Kremniyga D.I. Mendeleyev davriy jadvalining V guruh elementi
ato m lari (m asalan , As, 1.1-jadval) kiritilsa, un in g beshta valent
elektronidan to'rttasi qo'shni kremniy atomlarining valent elektronlari
bilan bog'lanadi va sakkiz elektrondan iborat m ustahkam qobiq hosil
qiladi. Bunda beshinchi elektron o 'z atomi bilan kuchsiz bog'langan
bo'lib qoladi. Shuning uchun u, kuchsiz issiqlik energiyasi ta'sirida,
o 'z a to m id a n uziladi va erkin elektronga aylanadi (1.5, a-rasm).
Elektronini yo'q otgan kiritma atomi q o'zg'a lm as (As+) musbat ionga
aylanadi. Bu holda As atomlari kremniyning kristali panjarasida donor
kiritma sifatida qatnashadi. Energetik diagram m ada ushbu jarayon
elektronni donorlar sathi Wd dan o'tkazuvchanlik zonaga o'tishiga
mos keladi (1.5, b -rasm ). D o n o r kiritm ali y a rim o 'tk a z g ic h la rd a
www.ziyouz.com kutubxonasi
kovaklar, ilgaridagidek, kremniy atomlari elektronlarining, xususiy
y arim o ‘tkazgichlardagidek o'tkazuvchanlik zonaga termogeneratsiya
hisobiga o'tishi natijasida hosil bo'ladi.
Y arim o 'tk azg ich g a d o n o r k iritm alar kiritish erkin e le k tro n lar
konsentratsiyasini oshiradi, kovaklar konsentratsiyasi esa xususiy
y arim o 'tk a z g ic h d a g i konsentratsiyaga nisbatan kam ayadi, chunki
EZT lar konsentratsiyasi ko'paytmasi (n p)o'zgarmas tem peraturada
doimiy qiymatga ega va faqat yarimo'tkazgich taqiqlangan zonasi
kengligi bilan aniqlanadi. Xona temperaturasi (300 K.) da kremniy
uchun «/? —0,64 • 1020s i r r 3, germaniyda e s a n p ~ 4 - 1026s n r 3 qiymatga
egaligini yodda tutish foydali. Shunday qilib, agar niisol uchun, kremniy
kristaliga konsentratsiyasi 1016 sm-3 bo'lgan d o n o r kiritma kiritilsa,
T ^ O O K d a o'tkazuvchanlik elektronlari konsentratsiyasi //= 1 0 16 sm -3
ni, kovaklar konsentratsiyasi esa — 104 sm -3 ni tashkil etadi. Natijada
b unday kiritmali yarim o'tkazgichda elektr o'tkazuvchanlik asosan
e l e k t r o n l a r y o r d a m i d a a m a l g a o s h i r i l a d i ( 1 . 1 , b - r a s m ) ,
yarimo'tkazgichning o'zi esa elektron o ‘tkazuvchanlikka egayoki n-turdagi yarim o'tkazgich deb ataladi. n — turli yarimo'tkazgichlarda
elektronlar asosiy zaryad tashuvchilar nn deb, kovaklar esa — noasosiy
zaryad tashuvchilar ^„deb ataladi.
U.el
Erkin
t'lrk non
Л X 1 л
= ( л у ) --------- i S i r = t l Si JZ
d)
Kovak
i i i l \ 1
S i ) _____ I S iC Z Z L ^ . SiC z
I Л
= 3 S iП = ( ( В ) :.i S ij r r
r f I
— S it = J S iГ— j S iI
ТГ t I
e)
1.5-rasm. Elektron
(a,b) va kovakli (d,e)
Akseptoriarsathi. , . ... .
o tkazuvchanlikka ega
I— |— |----- kremniyda EZTlarning
hosil bo'lishi.
Masofa
О О
Masofa
www.ziyouz.com kutubxonasi
Agar kremniy kristali panjarasiga D.l. Mendeleyev elementlar davriy
jadvalining III guruh elementlari (masalan, B, 1.1-jadval) atomlari
kiritilsa, k iritm a la rn in g u c h ta valent elek tro n i q o ‘shni krem n iy
atomlarining uchta elektroni bilan to'liq bog‘ hosil qiladi. T o 'rtin ch i
b o g ‘ esa t o 'l m a y qoladi. Q o 's h n i k rem n iy a to m la r in i n g valent
elektronlaridan biri kuchsiz issiqlik energiyasi ta ’sirida kiritma atomidagi
egallanmagan bog'ni to'ldirishi mumkin. Bunda kiritma atomi manfiy
zaryadlanadi va qo'zg'alm as manfiy ( B ) ionni hosil qiladi. Kremniy
atomining t o ‘ldirilmagan bog‘i kovakni tashkil etadi (1.5, d-rasm).
Energetik diagramm ada ushbu jarayon valent zonadagi elektronni
Wu akseptor sathga o ‘tishiga va valent zonada kovak hosil bo'lishiga
mos keladi (1.5, e-rasm ). Bunda erkin elektron hosil bo'lmaydi.
Kiritmalarning bunday turi — akseptorkiritma deb, akseptor kiritmali
yarimo'tkazgich esa — kovakli o'tkazuvchanlikka egayoki p - turdagi
yarimo'tkazgich deb ataladi. Bunday yarimo‘tkazgichlarda elektronlar,
xususiy yarimo'tkazgichlardagidek, termogeneratsiya hisobiga hosil
bo'ladi. Akseptor kiritmali yarim o‘tkazgichlarda erkin elektronlarga
nisbatan kovaklar konsentratsiyasi katta bo'ladi, shu sababdan bunday
yarimo'tkazgichlar kovakli elektr o'tkazuvchanlikkaega bo'ladilar. p
— turdagi elektr o'tkazuvchanlikka ega /^y arim o 'tk azg ich lar uchun
kovaklar asosiy zaryad tashuvchi, elektronlar esa — noasosiy zaryad
tashuvchi // hisoblanadi.
P
1.4. Erkin zaryad tashuvchilarning muvozanat holatdagi
konsentratsiyasi
Absolut noldan farqli temperaturalarda yarimo'tkazgichda elektron-
kovak juftliklarining generatsiya va rekombinatsiyasi h am d a kiritmalar
a to m la r in in g ionlashuvi va neytrallashuvi s o d ir b o 'la d i. B unda
elektronlar Wenergiyali u yoki bu energetik sathlarni egallaydilar.
M u v o z a n a t h o l a t d a ( ^ c o n s t ) o 't k a z u v c h a n li k e le k t r o n l a r i va
kovaklarining o'zgarm as konsentratsiyalari yuzaga keladi.
Kvant statistikasiga muvofiq elektron W energiyali sathni to'ldirish
ehtimolligi F erm i-D irak taqsimot qonuniga ko'ra aniqlanadi:
www.ziyouz.com kutubxonasi
Ushbu q o n u n d a к— Bolsman doimiysi, T — tizim ning absolut
t e m p e ra tu ra s i, WF — F e rm i sathi energiyasi. W = W F b o i g a n d a
f(W F) = 0,5 ekanligi k o ‘zga tashlanib turibdi. Mos ravishda, \ l-f(W )\
ifo d a v a l e n t z o n a d a g i We n e r g i y a l i s a t h n i n g t o ‘l d i r i l m a s l i k
ehtimolligini, ya’ni kovak hosil bo'lish ehtimolligini anglatadi.
O'tkazuvchanlik zonadagi elektronlar konsentratsiyasi n va valent
zonadagi kovaklar konsentratsiyasi p quyidagi ifodalardan foydalangan
holda topiladi
bu yerda: Nc, N v — m os ravishda o'tkazuvchanlik va valent zonalardagi
energetik holatlarning effektiv zichligi.
(1.6) va (1.7) integrallar elem entar funksiyalar orqali yozilmaydi.
Odatda ishlatiladigan yarim o'tkazgichlarda ^ t a q i q l a n g a n zonada
joylashadi va shuning uchun (1.5) ifodaning maxrajidagi bimi e ’tiborga
olmasa bo'ladi. Bunda zaryad tashuvchilam ing energetik holatlar
bo'yicha taqsimlanishini ifodalovchi Fermi — Dirak funksiyasi Maksvell
— Bolsmanning klassik taqsimotiga mos keladi:
Bunday y arim o 'tk azg ich lar aynimaganyarim o'tkazgichlar deb
ataladi. Agar yarim o'tkazgichda Fermi sathi 2 k T ga yaqin bo'lib,
zonalar chegaralari yaqinida yoki zonalar ichida joylashsa, faqat (1.5)
ifo d a d a n f o y d a la n is h kerak. B u n d a y y a r i m o 't k a z g i c h ayn igan
yarimo'tkazgich deb ataladi. Yarim o'tkazgichlarda aynish kiritm alar
konsentratsiyasi ju d a yuqori (1019 — 1020 sm-3) bo'lganda sodir bo'ladi.
Aynigan yarimo'tkazgichlar, xususan, tunnel diodlarni h a m d a tunnel
teshilishga ega stabilitronlarni hosil qilishda ishlatiladi:
n = \ N cf ( W ) d W ■
( 1. 6)
P = \ N r[ l ~ f m \ d W .
(1.7)
( 1. 8)
www.ziyouz.com kutubxonasi
Bu yerda: mn va m p— elektron va kovaklarning effektiv massalari;
h — Plank doimiysi.
T— 300K da N cva N vlarning q iy m a tla ri k rem n iy va g e rm a n iy
uch u n taxm inan 1019 sm _3ni tashkil etadi.
(1.6) va (1.7) ifodalarda (1.5 )ni q o ‘llab va integrallab E Z T la
konsentratsiyasini topamiz:
n ~ N c exp
p = N vexp
Wc - W ,
k T
WF -',V v
kT
Elektronlar va kovaklar konsentratsiyalari k o ‘paytmasi
Wc - W y
np = NCN V exp
kT
( 1-10)
( 1- 11)
( 1 . 12 )
ifodaga muvofiq topiladi. B undan q aram a-qarshi ishorali zaryadlar
k o ‘p a y tm a s i t a q i q l a n g a n z o n a k e n g li g i Wg= Wc- W vh a m d a
tem peraturaga bog‘liqligi, Fermi sathining joylashish o ‘rniga h a m d a
yarimo'tkazgich o ‘tkazuvchanlik turiga (/-, n-, p-) esa bo g ‘liq emasligi
ko‘rinib turibdi.
Agar xususiy yarimo'tkazgich n = p ! uch u n (1.12)ni qo'llasak
п.- p . - n]= p ] = N cN rex p
W
_g
~kT
Bundan
n,= p , = 7 N c N y e x p
2 k T
(1.13)
(1.14)
Ko'rinib turibdiki, xususiy y a rim o ‘tka^gichda zaryad4ashuw;hilar
\ Nizomiy nomli
у - 1 3 3 ^ i7 |
TDPU
kutubxonasi
www.ziyouz.com kutubxonasi
konsentratsiyasini topish u ch u n Ferm i sathi o 'r n in i bilish z a ru r
b o ‘lmadi. mn, mp,laming ma'lumotnomalardagi qiymatlarini bilgan
h o ld a xususiy z a ry a d t a s h u v c h i l a m i n g x o n a te m p e r a t u r a s id a g i
qiymatlarini topamiz: germ aniy uchun n = p = 1,99 • 1013 sm -3, kremniy
uchun n.=p = 0,79- 10111 s i r 3, arsenid galliy uchun n = p = 1,79- 106
sm-3.
K i r i t m a l i y a r i m o ' t k a z g i c h l a r d a e l e k t r o n l a r va k o v a k l a r
konsentratsiyasini (1.10) va (1.11) ifodalar yordamida topish uchun
Fermi sathining energiyasini bilish zarur. Lekin shunday b o ‘lishiga
qaramasdan, (1.13) dan tashqari, lokal elektr neytrallik shartidan kelib
chiqadigan tenglikdan foydalanilsa, qiyinchilik bartaraf etilishi mumkin.
Z aryadlarning saqlanish q o n u n ig a muvofiq yarim o‘tkazgich elektr
neytral bo'lishi, ya’ni yarimo'tkazgichdagi barcha zaryad tashuvchilar
yig‘indisi nolga teng boMishi kerak. S huning u ch u n lokal elek tr
neytrallik sharti um umiy ko'rinishda quyidagicha yoziladi:
p + N j = n + N ; . (1.15)
Bu yerda: N / va Na~ — d o n o r va akseptor kiritm alar ionlari
konsentratsiyasi. (1.14) va (1.15) tenglamalar yordamida barcha zaryad
tashuvchilar konsentratsiyasi aniqlanishi mumkin.
Hajmi 1 sm 3 bo'lgan n — yarim o‘tkazgich uchun elektr neytrallik
shartini yozamiz
n„ ~ P n + N+d> bu yerda: N(/+— d o n o r kiritm alar ionlari konsentratsiyasini, indeksdagi
n — y a rim o ‘tkazgichning o ‘tkazuvchanlik turini k o ‘rsatadi. X o n a
tem peraturasida d o n o r kiritm alarning deyarli barchasi ionlashgan
b o ‘ladi. Shuning uchun N = Nd+ .
Odatda d o n o r kiritm alar konsentratsiyasi » p „ va
nn * N d . " (1.17)
Bundan, (1.13)ni e ’tiborga olgan holda, muvozanat holatdagi
n — yarim o‘tkazgich u ch u n kovaklar konsentratsiyasi
2 2
П, П,
P n = — = — • (1.18)
Пп N d
p — yarim o‘tkazgich uchun elektr neytrallik sharti h am shunga
o'xshash yoziladi:
www.ziyouz.com kutubxonasi
р , п п + к
(1.19)
Indeksdagi рyarim o‘tkazgichning o ‘tkazuvchanlik turini ko'rsatadi.
Ilgaridek fikr yuritib
P n * N a ,(1.20)
пр =-O l.
N„
( 1. 2 1 )
ekanini topamiz.
n— va p — yarimo‘tkazgichlaming zonalar energetik diagrammalari,
F erm i-D irak taqsimoti funksiyasi va zonalarda zaryad tashuvchilar
konsentratsiyasining o ‘zgarishi, mos ravishda 1.6, a va b-rasmlarda
k o ‘rsatilgan.
1.1, b-rasmda turli konsentratsiyali ( N2>N ,) y arim o ‘tkazgichla
uchun (<7/chizig‘i keltirilgan. Rasm da 1 deb belgilangan shtrix chiziq 1.1, a-
rasmdan olingan <7.( 1/T)funksiyaning bir qismini solishtirish uchun
b erilg an . K iritm a li y a r i m o ‘t k a z g ic h xususiy y a r i m o ‘tk az g ic h g a
a y la n a d ig a n k ritik n u q t a l a r ab ila n , k i r i tm a la r n in g io n la s h is h
a)
« - rur
b)
M asofa , f e m n f ll) , р(Щ
1.6-rasm. n - (a) va p — turdagi (b) yarimo‘tkazgichlar energetik
zonalar diagrammalari, Fermi-Dirak taqsimot funksiyasi va zonalardagi
zaryad tashuvchilar konsentratsiyalari.
www.ziyouz.com kutubxonasi
tem p e ra tu ra sig a mos keluvchi n u q tala r esa вbilan belgilangan.
Kiritmalar konsentratsiyasi ju d a yuqori b o ‘lgan holda, y a ’ni aynigan
yarimo4kazgichlar uchun cr(7) bog‘lanish 2 deb belgilangan shtrix
chiziq bilan ko‘rsatilgan.
Masalan, kremniyda donor kiritmalar konsentratsiyasi /V,=1016 sm”3,
я ;=0,79 • 10i0 s n r 3. (1.17) ifodaga muvofiq elektronlar (asosiy zaryad
tashuvchilar) konsentratsiyasi n ~ N = 1016 s n r 3, (1.18) ifodaga muvofiq
kovaklar (noasosiy zaryad tashuvchilar) konsentratsiyasi pn = 6 , 2 - 103
s n r 3 ni tashkil etadi.
Shunday qilib, zaryad tashuvchilar konsentratsiyasini aniqlashda
Fermi sathi energiyasini bilish shart emas. Lekin boshqa masalalarni
hal qilishda zonalar energetik diagrammasida Fermi sathi energiyasini
bilish zarur. Bunda muvozanat holatdagi qattiq jismning barcha qismlari
uchun Fermi sathi o ‘zgarmas deb olinadi.
1.5. Nomuvozanat zaryad tashuvchilar
Muvozanat holatda yarim o‘tkazgichda elektron va kovaklar soni
vaqt o ‘tis h i b ila n o ‘z g a rm a y d i, y a ’ni zary ad t a s h u v c h i l a r n i n g
generatsiyalanish tezligi rekombinatsiyalanish tezligiga teng b o ‘ladi.
E l e k tr o n -k o v a k ju ftlik la rn in g generatsiy alan ish tezligi g kristall
te m p e r a t u r a s i va t a q i q l a n g a n z o n a kengligi b ila n a n i q l a n a d i .
R e k o m b in a ts iy a tezligi re le k tro n b ila n k o v a k n in g u c h r a s h i s h
ehtimolligiga, ya’ni konsentratsiyasiga proporsional b o ‘ladi:
r=enp,
bu yerda: r — rekombinatsiya koeffitsienti deb ataladi. Bundan
h a r b i r e l e k t r o n 1 s e k u n d d a v o m i d a r / n = e p m a r t a
rekombinatsiyalanishi m a ’lum bo'ladi. Demak, elektronning o ‘rtacha
yashash vaqti r = 11ep ni tashkil etadi.
X u s u s i y y a r i m o ‘t k a z g i c h d a e l e k t r o n l a r va k o v a k l a r
konsentratsiyalari bir-biriga teng, shuning uchun ularning yashash
vaqtlarir, = 1 1 ep, = \ / e n , ham teng. Kiritmali yarim o‘tkazgichlarda
noasosiy zaryad tashuvchilarning yashash vaqti keskin kamayadi.
Masalan, p — y arim o ‘tkazgichda elektronlaming yashash vaqti
1 n n n
www.ziyouz.com kutubxonasi
п « п . b o ‘lgani uchun г « т . .
р I п I
Xususiy yarim o‘tkazgichda zaryad tashuvchining yashash vaqti
k ristaln in g xususiyatlari va kristall p a n ja r a d a n u q s o n la r h a m d a
rekombinatsiya markazlarini hosil qiluvchi kiritmalar mavjudligi bilan
belgilanadi. Shuning u ch u n zaryad tashuvchilaming o ‘rtacha yashash
vaqti qiymati keng oraliqda o ‘zgaradi (germaniyda 10СН-10СЮ mks,
kremniyda 50^-500 mks).
Tashqi energetik t a ’sirlar natijasida yarimo'tkazgichdagi EZT lar
konsentratsiyasi muvozanat holdagi konsentratsiyaga nisbatan ortib
ketishi mumkin. T a ’sirlar t o ‘xtatilgandan so‘ng nom uvozanat zaryad
ta s h u v c h ila r r e k o m b i n a t s iy a l a n a d i la r va k o n s e n tr a ts i y a ilgarigi
muvozanat holatiga qaytadi.
Nomuvozanat zaryad tashuvchilar paydo bo iish i quyidagi sabablar
bilan bog‘liq:
— yarim o'tkazgichningyoritilishi.Y o ru g iik kvantlari elektronlarni
valent zonadan o'tkazuvchanlik zonaga o ‘tkazishi m umkin. Bunda
yarim o‘tkazgichda yangi foto elektron-kovak juftliklari hosil b o ‘ladi;
— zarbdan ionlanish.Elektron yoki kovak kuchli elektr maydon
t a ’sirida tezlashib katta energiyaga ega b o ‘ladi va neytral ato m bilan
t o ‘qnashib uni ionlashtiradi, yangi elektron-kovak juftliklarni hosil
qiladi;
— injeksiya.Masalan, elektr toki o'tganda n — yarimo'tkazgichga
p — yarim o‘tkazgichdan nom uvozanat zaryad tashuvchilar kirib kelib
noasosiy zaryad tashuvchilar konsentratsiyasini oshiradi.
N o m u v o z a n a t z a ry a d t a s h u v c h i la r r e k o m b i n a t s iy a tez lig in i
aniqlashga harakat qilamiz.
T e rm o d in am ik m u v o za n a t h o latd a ( r = c o n s t ) birlik hajm dagi
generatsiya tezligi p j T p rekombinatsiya tezligiga teng b o ‘ladi, bu
yerda тр — nyarimo‘tkazgichda kovaklarning yashash vaqti. Muvozanat
buzilganda rekom binatsiya tezligi p !тр (p>p n) ga ten g b o ‘ladi.
Natijada n — yarim o‘tkazgichning birlik hajmida, vaqt birligida p n / r p
kovaklar generatsiyalanib р / т р kovaklar rekombinatsiyaga uchraydi.
Kovaklar konsentratsiyasining o'zgarish tezligi
dp _ p - p n
www.ziyouz.com kutubxonasi
bo'ladi. Bu yerda minus ishora nomuvozanat konsentratsiya vaqt o ‘tishi
bilan kamayishini ko'rsatadi. p— yarimo‘tkazgichdagi elektronlar uchun
h am shunday ifodani yozish mumkin.
{p-pn)nomuvozanat kovaklar konsentratsiyasi deyiladi. (1.23)ning
yechimi quyidagicha bo'ladi:
( p - P.) = (Po - P . ) eXP ( - t l T . ) ’ ( 1-24)
bu yerda: p0 — boshlang'ich vaqtdagi (t= 0 bo'lgandagi) konsentratsiya.
injeksiya natijasida noasosiy zaryad tashuvchilarning nomuvozanat
k o n s e n t r a t s i y a s i e k s p o n e n s i a l q o n u n g a m u v o f i q k a m a y a d i .
Nom uvozanat zaryad tashuvchilarning yashash vaqti t = r p davomida
konsentratsiya e= 2,7 marta kamayadi.
1.6. Yarimo‘tkazgichdagi toklar
D r e y f toki.Tashqi elektr maydon bo'lm aganda o ‘tkazuvchanlik
elektronlari va kovaklari yarim o‘tkazgich hajmida o ‘rtacha issiqlik
tezligi QT = ( 3 k T / m ) V2 { T = 300 К bo'lganda Э т « Ю5 m /s) bilan
harakat qiladilar.
Elektron va kovaklar harakat davomida fononlar bilan yoki kristall
panjaraning turli nuqsonlari: tugunlar orasida joylashgan atomlar, b o ‘sh
tugunlar, kiritmalar atomlari va boshqalar bilan t o ‘qnashadilar. Issiqlik
t a ’sirida kristall atomlarining tebranuvchan harakati natijasida ularning
zichlashuvi yoki siyraklashuvi fonondeb ataladi.
Elektron va kovaklar to ‘qnashganda sochiladi, ya’ni o ‘z harakat
yo‘nalishini va tezligini o ‘zgartiradi. To'qnashish jarayonida elektron va
kovaklar kristall panjaraga berayotgan energiya uni qizdiradi. Muvozanat
holatda zaryad tashuvchilarning ixtiyoriy yo‘nalishdagi tezligi #,.=0.
Elektronlaming yarimo‘tkazgich hajmidagi harakatini o'rtacha erkin
yugurish uzunligi Я orqali ifodalash qulay. 0 ‘rtacha erkin yugurish
uzunligi deb, elektronning ikkita ketma-ket to ‘qnashishlari orasida bosib
o ‘tgan masofaning o 'rta c h a uzunligiga aytiladi. Agar elektron h a r
to'q nashganda o ‘z tezligini (energiyasini) t o ‘liq yo‘qotsa, unda
1 = (1.25)
bu yerda: т ~ elektronning ketma-ket to'qnashuvlar orasidagi o 'rtach a
erkin yugurish vaqti.
www.ziyouz.com kutubxonasi
Xaotik h arakatlanayotgan elektronlarga m aydon t a ’sir etganda
ularning maydon y o ‘nalishi bilan aniqlanadigan harakati boshlanadi.
Natijada, elektronlarning y o ‘nalgan harakati paydo bo'Iib, dreyf toki
deb ataluvchi tok hosil b o ‘ladi.
N y u to n q o n u n ig a m uvofiq o ‘rtach a erkin yugurish vaqti r n
davomida elektronlarning d reyf tezligi
1 Я ~ ~ г г
v n»= ~ i ~ ~ T"E = ^ E d - 27)
hdr 2 m
n
bo'ladi. Bu yerda: q — elektron zaryadi, mn — elektronning effektiv
1 q —
massasi, /u„ = --------- T„ ~~ elektronlar harakatchanligi.
2 m „
Yuqoridagidek fikrlab, kovaklarning dreyf tezligi va harakatchanligi
uchun quyidagi ifodalarni yozish mumkin:
” » Г - \ т 7' Е = И' Е -0 .2 8 )
I _ £
2 m.
bu yerda: /лп = ~ ~ — тр — kovaklar harakatchanligi.
p
G e r m a n i y , k r e m n i y va a rs e n id g a lliy la r u c h u n k i r i t m a l a r
konsentratsiyasi /V- Н О 16 sm -3 b o ‘lganda elektronlar va kovaklarning
harakatchanligi h a m d a effektiv massalarining xona temperaturasidagi
qiymatlari 1.2-jadvalda keltirilgan. Bunda elektronning asl massasi
(/и = 9 ,1 1 T 0 " 2S g.) birlik effektiv massa sifatida qabul qilingan.
Elektronlar va kovaklar effektiv masalarining qiymatlari har xilligi
hisobiga, ularnig h arakatchanliklari h am turlicha (|.i„>nr) bo'ladi.
Z a r y a d t a s h u v c h i l a r d r e y f tez lig i u l a r n i n g h a r a k a t c h a n l i g i g a
proporsional bog'langanligi (1.25) va (1.27) ifodalardan ko'rinib turibdi.
Shuning uchun n — arsenid galliy asosida yaratilgan yarimo'tkazgich
asboblarning tezkorligi, n — kremniyda yaratilgan asboblar tezkorligiga
nisbatan, taxm inan 6 m arta yuqori.
(1.27) va (1.28) ifodalar yarimo'tkazgichga t a ’sir etayotgan elektr
maydon kuchlanganligi biror EKR qiymatdan ortm agan holda Ey a ' n i z a r y a d t a s h u v c h i l a r h a r a k a t c h a n l i g i e l e k t r m a y d o n
kuchlanganligiga bog'liq boMmasdan doimiy qiymatlarga ega hollarda
o'rinli. Y arim o'tkazgichga t a ’sir etayotgan elektr m aydon qiymati
www.ziyouz.com kutubxonasi
1.2-jaclval
Turli yarimo‘tkazgichlar uchun, kiritmalar konsentratsiyasi
taxminan 1016 sm-1 boMganda, elektronlar va kovaklarning xona
temperaturasidagi harakatchanligi va effektiv massalari qiymatlari
Y arim o ‘tkazgich E lektronlarning K ovaklarning H arak atch an lig i,
turi effektiv m assasi, effektiv m assasi, s r rr-V '1 -s"1
m,/nio nip/nio Иг
G erm aniy 0,22 0,39 3900 1900
K rem niy 0,33 0,55 1500 450
A rsen id galliy 0,07 0,5 8500 400
kritik m aydon qiym atidan kichik (Etashuvchilar &UR = juEdreyf tezlikka erishadilar. Bu tezlik erkin
yugurish uzunligi davomidagi issiqlik tezligi 3 T = (3 k T / m )v 2 ga teng.
Bunda elektr maydonda harakatlanayotgan zaryad tashuvchilaming
vaqt birligi ichidagi t o ‘qnashuvlari soni ortib ketishi hisobiga dreyf
tezlik t o ‘yinishga erishadi.
T a sh q i e le k tr m a y d o n n in g kritik qiym ati g,T ~ $ DR s h a r t d a n
foydalanib topiladi
E r r = (3kT/ju2m ) ] / 2 . (1.29)
Bundan, n — turli germaniy uchun elektr maydonning kritik qiymati
EKR=4-105 V /sm ni tashkil etishini topish mumkin.
Agar E>Ekr b o ‘lsa, elektr maydon kuchlanganligi ortishi bilan
zaryad tashuvchilar harakatchanligi kamayadi va quyidagi empirik
ifoda bilan aniqlanadi:
M = M0( E KR/ E f 2 , (1.30)
bu yerda: ju0 — elektr m aydonning kritik qiymatiga mos keluvchi
harakatchanlik qiymati, ya’ni uning nominal qiymati.
Xona temperaturasida ( Г=300 K) kremniyda kiritmalar konsentratsiyasi
No ‘zgarishi bilan elektronlar va kovaklar harakatchanliklari ( fj.n , /up )
ning amalda o ‘zgarishlari 1.7-rasmda keltirilgan.
(1.2)ni e ’tiborga olgan holda, elektronlar va kovaklar d reyf toklari
zichliklari yig‘indisi quyidagicha bo'ladi
www.ziyouz.com kutubxonasi
1.7-rasm. Xona temperaturasida (7=300 K) kremniyda kiritmalar
konsentratsiyasi /Vo‘zgarishi bilan elektronlar jun va kovaklar jUp
harakatchanliklarining amalda o ‘zgarishlari.
j ' dr = q ( m , + p m p )e ■ (i-3i)
Bir jinsli y arim o‘tkazgich orqali dreyf toki o'tganda, uning ixtiyoriy
kichik hajmida zaryad tashuvchilar konsentratsiyasi o ‘zgarmas qoladi.
D iffuziya to k i.Y a r im o 't k a z g i c h d a e le k tr to k e le k tr m ay d o n
t a ’siridan tashqari, harak atch an zaryad tashuvchilar konsentratsiyasi
gradiyenti hisobiga ham hosil b o ‘lishi mumkin. Zaryad tashuvchilarning
yarim o‘tkazgich hajm ida notekis taqsimlanishi natijasida y o ‘nalgan
harakat qilishi diffuziya h a rakatideyiladi.
Diffuziyaning nazariy asosi bo'lib Fik qonuni xizmat qiladi. Unga
muvofiq erkin zaryad tashuvchilar oqimi zichligi P( s n r 2-s_l) teskari
ishora bilan olingan konsentratsiya gradiyentiga proporsional, chunki
diffuziya oqimi zaryad tashuvchilar konsentratsiyasi kam tom onga
y o ' n a l g a n b o ' l a d i . B ir o ‘l c h a m l i h o l a t d a e l e k t r o n l a r o q i m i
P = - D it(dn/dx), kovaklar uch u n P = - D p(dp / dx), bunda Dn, Dp -mos ravishda elektronlar va kovaklar uch u n diffuziya koeffitsienti
(sm2/s). Erkin zaryad tashuvchilar oqimi zichligini elektron zaryadiga
(manfiy) yoki kovaklar zaryadiga (musbat) k o ‘paytirib elektronlar va
kovaklar diffuziya toklari zichligini topamiz:
www.ziyouz.com kutubxonasi
Лиг (1.32)
Vox У
Elektronlar diffuziya koeffitsienti germaniyda Dn =100, kremniyda
£)я = 36 va arsenid galliyda Dn = 290 [sm2/s]. Kovaklar diffuziya
koeffitsienti esa germaniyda D= 45, kremniyda D= 13 va arsenid
galliyda D = 12.
Zaryad tashuvchilarning dreyf va diffuziya harakatlari parametrlari
o'zaro Eynshteyn munosabatiorqali bog'langan
Bu yerda:
(volt) o 'l c h a m ig a ega va issiqlik p o ten s ia li deb a ta la d i. X o n a
temperaturasida ( Г=300 К ) ф т— 0,026 V = 26mV.
Uzluksizlik tenglamasi.Yarimo'tkazgichlarda nomuvozanat zaryad
tashuvchilar konsentratsiyalarining o'zgarishlari uzluksizlik tenglamasi
bilan belgilanadi.
U m u m a n olganda, yarimo'tkazgich hajmida zaryad tashuvchilar
harakati ikki jarayon: diffuziyava d re y f bilan belgilanadi. Diffuziya
zaryad tashuvchilar gradiyenti t a ’sirida, d rey f esa elektr m aydon
t a ’sirida sodir bo'ladi. Zaryad tashuvchilar hosil qilgan to'liq tok
zichligi to 'rt tashkil etuvchi bilan aniqlanadi:
bu yerda: jnDIF va jpDIF - tokning diffuziya, jnDR va jrDR - dreyf
taslikil etuvchilaridir.
n — turdagi yarimo'tkazgichda x o'qi yo'nalishida kovaklarning
dp/d:с > 0 gradiyenti mavjud va yarimo'tkazgichga Ex kuchlanganlikka
e g a b o ' l g a n m a y d o n t a ’s i r e t m o q d a d e b f a r a z q i l a y l i k .
Yarim o'tkazgichda ko'ndalang kesimi 1 sm 2 ni tashkil etuvchi, xo'qiga
У Я )
-М„=<РгМп'> (1.33)
D
p ■И р =<Р тНр-К я )
j JnDlF+JnDR"^JnDIF^i n D IF J nDR J p D IF J pDR ,
www.ziyouz.com kutubxonasi
perpendikular joylashgan, d x qalinlikdagi qatlam ajratamiz (1.8-rasm).
Ushbu qatlam hajmi dV = d x • 1 s m 2 ni tashkil etadi. / vaqt m om entida
qatlamdagi kovaklar konsentratsiyasini p {x, t)bilan, ( t+dt )vaqtdagi
konsentratsiyani esa p (x , t+dt ) deb belgilaymiz. dt vaqt davomida
qatlamdagi kovaklar sonining o ‘zgarishi
\p {x ,t + d t ) - p ( x , t ) \ i t = — dtdx
dt
ni tashkil etadi. Bu o'zgarish qatlamda sodir b o ‘layotgan generatsiya,
rekombinatsiya h a m d a diffuziya va dreyf jarayonlari bilan bog'liq.
E x - * ------------------------------ .
------------ ► Jll
1.8-rasm. K o n s e n t r a t s i y a l a r b a l a n s i t e n g l a m a s i n i c h i q a r i s h g a o id .
Generatsiya natijasida dtvaqt birligi ichida y arim o ‘tkazgichning
dV=dx • 1 sm 2 birlik hajm ida gdxdtkovaklar hosil bo'ladi, bu yerda g
— generatsiya tezligi.
(1.25)ga muvofiq vaqt birligi ichida yarim o'tkazgichning birlik
hajmida — — erkin kovaklar yo'qoladi. dtvaqt davomida dx
x
P
hajmda yo'qolgan kovaklar —— dxdtni tashkil etadi.
т
P
N a tija d a k o n s e n tr a ts iy a g ra d iy e n ti va tash q i e le k tr m ay d o n
mavjudligi sababli dxqatlamga kiruvchi tok zichligi j / x ) , qatlamdan
chiqayotgan tok zichligi j / x + dx)ga teng bo'ladi. Ushbu toklar farqi
hisobiga dtvaqt d a v o m id a kovaklar sonining o'zgarishi quyidagi
munosabat bilan aniqlanadi:
[/,■ (x)~ J 'r + dx)\n = d x d t.
ox
www.ziyouz.com kutubxonasi
Agar barcha jarayonlar bir-biriga bog‘liq b o'lm agan holda kechadi
deb hisoblansa, dtwaqtdavomida qatlamda kovaklar sonining o ‘zgarishi
B p A d x =
O X T
dtdx
- + z ---------- - (1.34)
dt
b o ‘ladi.
Tenglamaning ikkala tom onini dtdx ga qisqartirib, nomuvozanat
kovaklar rekombinatsiya tezligini topamiz:
Ф = djri _ P ~ P.
dt dx
и
Shunga o ‘xshash tenglamani p — yarim o‘tkazgichdagi elektronlar
uchun ham yozish mumkin.
(1.34) tenglama uzluksizlik tenglamasideb ataladi. Uzluksizlik
tenglamasi yarim o‘tkazgichda kechadigan jarayonlar kinetikasining
asosiy ten g lam asi h isoblanadi va ixtiyoriy vaqtda, m u v o za n a tn i
buzuvchi ixtiyoriy tashqi t a ’sir ostida, yarim o‘tkazgichning ixtiyoriy
nuqtasidagi zaryad tashuvchilar konsentratsiyasini topish imkonini
beradi. Zaryad tashuvchilar konsentratsiyasi aniqlangandan so ‘ng,
boshqa kattaliklarning, masalan, bir jinsli yoki bir jinsli b o ‘lmagan
ixtiyoriy tuzilm adan oqadigan tok kuchini, vaqt b o ‘yicha yoki fazoviy
o ‘zgarishlarini aniqlash mumkin.
Nazorat savollari
1. Yarimo ‘tkazgichlaming о ‘ziga xos xususiyatlarini aytib bering.
2. Yarimo ‘tkazgich energetik zonalar diagrammasini tushuntiring.
3. Erkin zaryad tashuvchi (EZT) deb nimaga aytiladi?
4. 0 ‘tkazuvchanlik elektroni va kovakka ta ’r if bering. Ular qanday
hosil bo'ladi?
5. Xususiy o ‘tkazu vch a n lik deganda nima tushuniladi? Xususiy
yarimo ‘tkazgichda EZTlar konsentratsiyasi.
6. Yarimo ‘tkazgich xususiyatlariga qanday kiritmalar ta ’sir etadi?
7. Akseptor va donor kiritmalami tushuntiring.
8. Elektivn va kovakli о ‘tkazuvchanlikka ega yarimo ‘tkazgichlarga ta ’rif bering.
9. Qanday zaryad tashuvchilar asosiy va noasosiy zaryad tashuvchilar
deb ataladi? Ularning muvozanat konsentratsiyalari о ‘zaro qanday bog ‘langan ?
10. Yarimo ‘tkazgich lard a EZTlar konsentratsiyasi temperatura о ‘zgarishi
bilan nima uchun va qanday o ‘zgaradi?
11. Elektr neytrallik shartini yozing.
www.ziyouz.com kutubxonasi
II B O B . Y A R IM O ‘T K A Z G IC H L A R D A K O N T A K T
H O D I S A L A R
Q a t ti q jis m o ‘t k a z u v c h a n l i k t u r i b i la n f a r q l a n u v c h i yoki
o 't k a z u v c h a n li k tu ri bil xil b o ‘lib, s o lis h tir m a qarshiligi b ila n
farqlanuvchi sohalari orasidagi kontakt natijasida hosil bo'ladigan
o ‘tkinchi qatlam elektr o'tishdeb ataladi. Yarim o'tkazgich asboblarda
elektron-kovak o'tishyoki p — n o'tishdeb ataluvchi elektr o'tishdan
keng foydalaniladi.
Taqiqlangan zonalari kengligi teng, y a ’ni kimyoviy jih atd an bir
xil yarimo'tkazgich materiallar (masalan, Si yoki GaAs) asosidagi elektr
o 't i s h l a r g o m o o 'tish , t a q i q l a n g a n z o n a la ri q iy m a ti b i r - b i r i d a n
farqlanuvchi yarimo'tkazgichlar asosidagi o'tishlar esa geteroo'tishdeb
ataladi.
Metallarda taqiqlangan zona bo'lmagani sababli geteroo'tishlarning
xususiy holiga mos, m etall — yarim o'tkazgichdeb ataluvchi elektr
o'tishlarham elektronikada keng qo'llaniladi.
K o 'p yarim o'tkazgich a sboblar va integral m ikrosxem alarning
ishlash prinsipi elektr o'tishlarning xususiyatlariga asoslanadi.
2.1. M uvozanat holatda p-n o ‘tish
Y arim o'tkazgich a sb o b la rn in g aksariyati b ir jin s li bo'lm agan
yarimo'tkazgichlar asosida yaratiladi. Xususiy holda, bir jinsli bo'lmagan
yarimo'tkazgich m onokristalning m a ’lum sohasi p — turli, boshqa
sohasi n — turli o'tkazuvchanlikni namoyon etadi. Yarimo'tkazgichning
p— va n — sohalari chegarasidan ikki tom o n d a hajmiy zaryad sohasida
elektron-kovak o'tishyoki p -n o'tish hosil bo'ladi. U ning ishlash
mexanizmini oydinlashtirish uch u n n— sohadagi elektronlar va p —
sohadagi kovaklar soni bir-biriga teng va har bir sohada oz miqdorda
n o a so siy z a ry a d t a s h u v c h i l a r m av ju d d e b h i s o b la y m iz . X o n a
temperaturasida p — turli yarimo'tkazgichda akseptor kirishmalar manfiy
ionlari konsentratsiyasi No~,kovaklar konsentratsiyasi pga, n— turli
yarimo'tkazgichda esa, d o n o r kiritmalar musbat ionlari konsentratsiyasi
N + ,elektronlar konsentratsiyasi nn ga teng. p — va n — sohalar
chegarasida kovaklar va elektronlar konsentratsiyasi gradiyenti mavjud
bo'lganligi sababli elektronlarning p — sohaga, kovaklarning n — sohaga
diffuziyasi boshlanadi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
Diffuziya natijasida chegara yaqinidagi n — sohada elektronlar
konsentratsiyasi q o ‘zg‘almas musbat d o nor ionlari konsentratsiyasidan
kamayadi va bu qatlam musbat zaryadlana boshlaydi. Bir vaqtning
o ‘zida c h e g a ra d o s h p — s o h a d a kovaklar k o n sen tratsiy asi h a m
q o ‘zg‘almas manfiy akseptor ionlari konsentratsiyasidan kamayadi va
bu qatlam manfiy zaryad ola boshlaydi (2.1, a-rasm ). N atijada,
chegaradan ikki to m o n d a q o ‘sh elektr qatlam hosil b o ‘ladi. Rasmda
a)
H a jm ix
2.1-rasm. Termodinamik muvozanat holatidagi p-no ‘tish.
www.ziyouz.com kutubxonasi
musbat va manfiy ishoralar bilan belgilangan doirachalar mos ravishda
d o n o r va akseptor kiritmalar ionlarini tasvirlaydi. Hosil bo'lgan qo'sh
elektr qatlami p-n o'tish deb ataladi. Ushbu qatlamda harakatchan
zaryad tashuvchilar b o 'lm a y d i. S h u n in g u c h u n uning solishtirma
qarshiligi p — va n — sohalarnikiga nisbatan ju d a yuqori bo'ladi.
Adabiyotlarda bu qatlam kam bag1"allashganyoki i — sohadeb ataladi.
p — va « — sohalar chegarasidan ikki to m o n d a joylashgan hajmiy
zaryad musbat va manfiy ishoraga ega bo'lgani sababli p-n o'tish
sohasida kuchlanganligi £ b o 'lg an ichki elektr m aydon hosil qiladi.
U shbu maydon qo's h elektr zaryad sohasiga kirgan asosiy zaryad
tashuvchilar uchun tormozlovchi t a ’sir qilib, ularning p-n o'tish orqali
qo'shni sohaga o'tishiga qarshilik ko'rsatadi. Potensialning p-n o'tish
yuzasiga perpendikular bo'lgan X yo'nalishda o'zgarishi 2.1, b-rasm da
ko'rsatilgan. Bu yerda p — va n — sohalar chegarasidagi potensial nol
potensialga teng deb qabul qilingan.
p-no'tishning zonalar energetik diagrammasi Fermi-Dirak funksiyasi
ham da zaryad tashuvchilarning zonalar bo'yicha taqsimlanishi bilan
birgalikda 2.1, d-rasm da ko'rsatilgan.
p-n o 'tis h d a voltlarda ifo d alan g an k o n ta k t p o ten sia lla r f a r q i
UK=(pn-cp ga teng bo'lgan potensial to'siq yoki kontakt potensiallar
farqi hosil b o'lishi 2.1, b - r a s m d a n k o 'rin ib turibdi. UK qiymati
y a r i m o ' t k a z g i c h t a q i q l a n g a n z o n a k e n g l i g i va k i r i t m a l a r
konsentratsiyasiga bog'liq bo'lib, quyidagi ifoda bilan hisoblanadi:
Odatda germaniyli p -n o 'tish lar uchun kontakt potensiallar farqi
£/A~ 0 ,3 5 V ni, kremniylilar u ch u n esa — 0,7V ni tashkil etadi.
p-n o'tishni hosil qiluvchi N d va Na kiritmalar konsentratsiyasi
texnologik chegarada zinasim on o'zgarsa keskin p-n o'tishyuzaga
keladi. Uning kengligi l() nafaqat kiritm alar konsentratsiyasiga, balki
o'tishdagi konsentratsiyaning o'zgarish qonuniyatiga bog'liq bo'lib,
quyidagi ifoda bo'yicha topiladi
(2 . 2)
www.ziyouz.com kutubxonasi
va m ikrometrning o 'n larch a ulushidan bir necha m ikrom etrgacha
b o ‘lgan qiymatlarni tashkil etadi. Demak, to r p-no'tish hosil qilish
uchun yarimo'tkazgichga yuqori konsentratsiyali kiritmalar kiritish,
keng p-no'tish hosil qilish uchun esa kiritmalar konsentratsiyasi kichik
bo'lishi kerak.
Bu yerda: q — e le k tro n za ry a d i, s 0 — ele k tr d oim iysi, s —
yarimo'tkazgichning nisbiy elektr doimiysi.
2.2. Nomuvozanat holatda p-n o ‘tish
p-n o'tish toklari.Elektron va kovakning o'rtacha issiqlik energiyasi
yarimo'tkazgich temperaturasi bilan belgilanadi va k T ga teng, к —
Bolsman doimiysi, T — absolut tem peratura. Yarim o'tkazgichdagi
har bir zarra energiyasi o 'rta c h a energiyadan farq qiladi. Aynimagan
n —yarimo'tkazgichda energiyasi PKdan kichik bo'lmagan elektronlar
konsentratsiyasi Bolsman taqsimotiga binoan quyidagi ifoda bilan
aniqlanadi:
n - nn ■ exp
W,
(2.3)
k T ,
U ndan yuqori energiyali zarrachalar soni eksponensial ravishda
keskin kamayishi k o 'r in ib turibdi. Bu yerda nn — asosiy zaryad
tashuvchilarning konsentratsiyasi. Shunga o'xshash ifoda kovaklarni
energiyalar bo'y icha taqsimlanishini belgilaydi.
p— va n — yarim o'tkazgichlar kontaktga keltirilganda energiyasi
yuqori bo'lgan zaryad tashuvchilar (W: > U K / q ) p-no'tish orqali
q o 's h n i sohalarga diffuziyalanish hisobiga p-n o 't is h n in g ele k tr
maydoniga teskari yo'nalishda siljiydilar. Natijada diffuziya toki IDIF
hosil b o 'la d i. Asosiy za ry a d ta s h u v c h ila rn in g p-n o 't is h o rq ali
diffuziyalanishi bilan bir vaqtda noasosiy zaryad tashuvchilarning p-n
o'tish maydoni yo'nalishida siljishi boshlanadi. Bu maydon noasosiy
zaryad tashuvchilarga tezlatuvchi t a ’sir ko'rsatib, d re y f tokinihosil
qiladi. p-no'tishga elektr kuchlanish berilmaganda term o d in am ik
muvozanat yuzaga keladi, y a ’ni diffuziya va dreyf toklari absolut
qiymatlari teng bo'ladi. Diffuziya va d rey f toklari q aram a-q arsh i
tomonlarga yo'nalgan bo'lgani sababli p-n o'tish orqali tok oqmaydi,
ya’ni makroskopik zaryad tashish amalga oshmaydi (2.1, d-rasm).
www.ziyouz.com kutubxonasi
p-n o ‘tishningto‘g ‘/7 ulanishi.Agar p-no ‘tishga tashqi kuchlanish
U0 berilsa m uvozanat buziladi va und an tok oqib o ‘ta boshlaydi.
Kuchlanish m anbayining musbat q u t b i -/? — sohaga, manfiy qutbi esa
n — sohaga ulansa, p-n o ‘tish to‘g ‘r i ulanganyoki to‘g ‘r i siljitilgan
deb ataladi (2.2-rasm).
B unda k u c h la n is h m a n b a y i hosil q ila y o tg a n e le k tr m a y d o n
yo'nalishi p-no ‘tish ichki elektr maydoni yo'nalishiga teskari b o ‘lgani
uchun natijaviy m ay d o n kuchlanganligi kamayadi. Bu o ‘z navbatida
p-no ‘tishdagi potensial t o ‘siq balandligini qUlt ga kamayishiga olib
keladi. Natijada p-n o 'tish kengligi ham kichikiashadi.
P o t e n s i a l t o ‘s i q n i n g k a m a y i s h i n a t i j a s i d a a s o s i y z a r y a d
tashuvchilaming p-n o 'tish orqali o'tishi ortadi, diffuziya toki qiymati
kattalashadi. p — va n— sohalarda nomuvozanat noasosiy zaryad
tashuvchilar (p — sohada Anelektronlar, n— sohada esa Apkovaklar)
hosil bo'ladi. Y arim o'tkazgich hajmiga noasosiy zaryad tashuvchilarni
“ purkash” (kiritish) hodisasi injeksiya deb ataladi.
p-no'tishga berilgan kuchlanish qiymati o'zgarishi bilan diffuziya
toki qiymati (2.3)ga muvofiq eksponensial qonun bo'yicha o'zgaradi:
I DIF= I 0e4UJkT . (2. 4)
bu yerda: I0~ to'yinish yoki p-n o'tishning teskari toki.
T o ‘g ‘ri siljitilganda potensial t o ‘siqning o ‘zgarishi teskari tok
qiymatiga t a ’sir etm aydi, chunki u vaqt birligi ichida issiqlik harakat
natijasida xaotik harakatlanib, p-no'tish orqali o ‘tayotgan noasosiy
zaryad tashuvchilar soni bilan belgilanadi. Diffuziya va drey f toklar
www.ziyouz.com kutubxonasi
q a ra m a - q a rs h i to m o n g a y o 'n a lg a n lig i sababli, p -n o ‘tish orqali
oqadigan natijaviy to'g'ri tok, (2.1 )ni e ’tiborga olgan holda, quyidagicha
topiladi:
/ wtok qiymati germaniyli p-n o'tishlarda o ‘nlarcha mikroamperni,
kremniylilarda esa — nanoamperlarni tashkil etadi va tem p eratu ra
ortishi bilan keskin ortadi. Germaniyli va kremniyli p-n o ‘tishlar uchun
/„qiymatining bunday katta farq qilishi, ularning taqiqlangan zonalari
kengligidagi farq bilan aniqlanadi.
GaAs asosidagi p-n o ‘tishning tok o ‘qi b o ‘yicha turli masshtablarda
keltirilgan v olt-am per xarakteristikasi (VAX) 2.3-rasmda keltirilgan.
2.3-rasm. To'g'ri siljitilgan p-n o ‘tishdagi jarayonlar (a) va GaAs
asosidagi p-n o'tishning tok bo'yicha turli masshtablardagi VAXi (b).
p-n o'tishning teskari ulanishi. p-n o'tish teskari ulanganda tashqi
U0 kuchlanish manbayining musbat qutbi n — sohaga, manfiy qutbi
esa p — sohasiga ulanadi (2.4-rasm).
Bunda tashqi elektr maydon p-n o'tishning ichki elektr maydoni
bilan bir tom onga yo'nalgan bo'ladi, shu sababdan potensial to'siq
qiymati q(UK+Un ) va kengligi ortadi (lT0.G.quyidagi ifodadan foydalanish qulay:
(2.5)
a) b)
(2.6)
www.ziyouz.com kutubxonasi
bu yerda: lg — p — no ‘tishning tashqi maydon b o ‘lmagandagi kengligi
(2.1 ga qarang).
P o te n sia l t o ‘s iq n i n g o rtish i diffuziya t o k in in g e k s p o n e n s ia l
kamayishiga olib keladi
To'yinish toki I0 potensial t o ‘siq balandligiga bog‘liq b o ‘lmagani
uchun p-no ‘tish orqali oqayotgan natijaviy tok
p-no ‘tish teskari ulanganda kontaktlashuvchi y arim o ‘tkazgichlardan
noasosiy zaryad tashuvchilar “tortib olinadi” . Teskari tok ekstraksiya
tokideb ataladi.
p-no ‘tish orqali oqayotgan tokning unga berilayotgan kuchlanishga
b o g ‘liqligi I = f ( U 0) vo lt — am per x a ra k te ristik a (VAX)deyiladi.
U m um iy holda p-n o ‘tish VAXi (2.5) va (2.8)lar asosida eksponensial
bog'liqlik yordam ida ifodalanadi (2.5, a-rasm).
p-no ‘tishga t o ‘g ‘ri siljitish berilganda U0 ishorasi musbat, teskari
k uchlanish b e rilg an d a esa — m anfiy olinadi. T o ‘g ‘ri k u ch lan ish
UTO.G> 0 , 1 bo'lganida ifodadagi eksponensial tashkil etuvchiga nisbatan
birni hisobga olmasa h a m b o ‘ladi, bunda t o ‘g ‘ri tok k uchlanish ortishi
bilan eksponensial o rtad i. Teskari siljitish berilganda teskari tok
(2.7)
(2. 8)
2 .3. p-n o ‘tishning volt-amper xarakteristikasi
(2.9)
www.ziyouz.com kutubxonasi
kuchlanishning — 0,2 V qiymatida l 0 qiymatga yetadi va undan keyin
kuchlanish ortishi bilan deyarli o'zgarmaydi. Bu tok p-n o'tishning
to'yinish toki deb yuritiladi.
Teskari tok to'g'ri tokka nisbatan bir necha tartibga kichik, ya’ni
p-no'tish tokni to'g’ri yo‘nalishda yaxshi, teskari yo‘nalishda esa yomon
o ‘tkazadi. Bundan p-no ‘tishning to ‘g‘rilash, tokni bir tomonga o ‘tkazish
xususiyati kelib chiqadi va undan o'zgaruvchan tokni o ‘zgarmas tokga
o ‘giruvchi t o ‘g ‘rilagich sifatida foydalanish imkoniyati tug‘iladi.
a) b)
2.5-rasm. Ideallashtirilgan (uzluksiz chiziq) hamda real (punktir chiziq)
p-n o ‘tishning VAXi (a) va uning temperatura bilan o'zgarishi (b).
Ideal p-no ‘tishning VAXi (2.9) tenglama bilan aniqlanadi. Bunday
p-no ‘tishning p-va л -sohalari hajmiy qarshiligi nolga teng, p-no ‘tishdan
tok o ‘tganda generatsiya — rekombinatsiya jarayoni bilan bo g ‘liq
muvozanat buzilmaydi va t o ‘g ‘ri siljitilganda I0 t o ‘yinish toki qiymati
o ‘zgarmaydi deb hisoblanadi. Real p-no ‘tishlarda p - va я -sohalar
m a ’lum qarshilik rh ga ega va u o ‘nlarcha O m ni tashkil etadi. Shuning
uchun (2.9) formulaga p-no ‘tishga q o ‘yilgan kuchlanish bilan unga
tashqaridan berilgan U0 kuchlanish farqini hisobga oluvchi tuzatish
kiritiladi. Ushbu tuzatishni e ’tiborga olgan holda (2.9)ni quyidagicha
yozish mumkin:
/ = L exp
- n O '
k T
- 1
(2 .10)
www.ziyouz.com kutubxonasi
Injeksiya jarayonida I0 tok qiymatini belgilovchi noasosiy zaryad
tashuvchilar konsentratsiyasi ortadi. Bu o ‘z navbatida p-n o ‘tishdan
o ‘tayotgan natijalovchi tokni kamaytiradi. Ushbu ikki omil hisobiga
p-n o ‘tish d an o q a y o tg a n t o ' g ‘ri to k n in g k u c h lan ish g a bog'liqligi
ideallashtirilgan xarakteristikadagiga qaraganda kam ayadi (2.5, a-
rasmda punktir chiziq).
p-n o 't is h g a te s k a r i siljitish b e rilg a n d a u n in g VAXi teskari
shaxobchasida h a m farq kuzatiladi. Teskari kuchlanish qiymati ortgan
sari p-n o ‘tish kengligi ham ortadi. Natijada issiqlik generatsiyasi
hisobiga p-n o ‘tishda generatsiyalanayotgan elektron-kovak juftliklari
soni ortadi. D em ak , teskari tok qiymati ham ortadi (2.5, a-rasm da
punktir chiziq).
Eksponensial tashkil etuvchi Q\^[qUQIkT] temperatura ortishi bilan
k a m a y is h ig a q a r a m a s d a n , V A X ning t o ‘g ‘ri s h a x o b c h a s i tikligi
tem peratura bilan ortadi (2.5, b - r a s n ). Bu /„ n i n g tem peraturaga
kuchliroq b o g ‘liqligi bilan belgilanadi. N a tija d a b e rilg an t o ‘g ‘ri
k u c h la n i s h la r d a t e m p e r a t u r a o rtish i b ila n to k o r ta d i . A m a ld a
temperaturaning VAXga t a ’siri kuchlanishning temperatura koeffitsienti
(KTK) deb ataluvchi param etr bilan baholanadi. KTKni aniqlash uchun
tokning o ‘zgarmas qiymatida temperatura oshiriladi va p-n o ‘tishdagi
kuchlanish qiymati o'lchanadi. Odatda KTK manfiy ishoraga ega, ya’ni
temperatura ortishi bilan p-n o ‘tishdagi kuchlanish kamayadi. Kremniyli
p-n o'tishlar uch u n K T K —2 mV/grad ni tashkil etadi.
2 .4 . p-n o ‘tishning teshilish turlari
Teskari ulangan p -n o'tish tokining keskin ortishiga mos keluvchi
kuchlanish teshilish kuchlanishi U TESH deb ataladi. Teshilishning ikki
xil mexanizmi mavjud: elektr va issiqlik. Ikkala holda h am tokning
keskin o'sishi p-n o ‘tish sohasida EZTlarning q o ‘shim cha generatsiyasi
bilan b ogliq. Elektr teshilishda zaryad tashuvchilar soni kuchli elektr
maydon t a ’sirida, issiqlik teshilishda esa — atomlarda bo'ladigan termik
generatsiya hisobiga ortadi.
Elektr teshilish mexanizmi ikki xil tabiatga ega: ko‘chkili va tunnel.
Ko'chkili teshilish. Elektron yoki kovak yarim o'tkazgich atomi
bilan to'qnashib uni ionlashtiradi. Buning uch u n u elektr maydon
t a ’sirida erkin yugurish uzunligida yarim o'tkazgichning taqiqlangan
zonasi energiyasidan katta energiya olib ulgurgan b o ‘lishi lozim.
www.ziyouz.com kutubxonasi
Zaryad tashuvchi elektr maydon ta'sirida yetarli kinetik energiya
t o ’plagandan so‘ng, atom bilan to'qnashadi va undan valent elektronni
urib chiqarib o'tkazuvchanlik zonasiga o ‘tkazadi. Zarba natijasida
g e n e ra ts iy a la n g a n e le k tro n - k o v a k ju ftlik h a m m a y d o n t a ’sirida
t o 'q n a s h g a n d a io n la s h tiris h j a r a y o n id a ish tiro k e ta d i. J a r a y o n
k o ‘chkisimon ortadi va teskari tokning keskin ortishiga olib keladi.
p-n o ‘tishdan ketayotgan n 7 zaryad tashuvchilarni o ‘tishga kirayotgan
n ! z a r y a d t a s h u v c h i l a r s o n i g a n i s b a t i k o ' c h k i l i k o ' p a y i s h
koeffitsienti M = n2 1 n x deb ataladi. Uni baholash u c h u n quyidagi
approksimatsiyadan foydalaniladi:
Bu yerda: m — yarimo'tkazgich materialiga va baza soha turiga
bog‘liq parametr, n — kremniy va p — germaniy uchun m = 5 , p —
kremniy va n — germ aniy uchun m=3.
p-n o ‘tishdagi elektr maydon kuchlanganligining o 'rta c h a qiymati
E ~ U TESK //■ Bu yerda o'tish kengligi / (2.2) va (2.6) form ulalar
yord am id a topiladi. Ko'chkili teshilish kuchlanishi UTESH qiymati
y a rim o 'tk a z g ic h ta q iq la n g a n zona kengligi ortishi va k iritm a la r
konsentratsiyasi kamayishi bilan ortib boradi. Amalda teshilish rejimida
p-n o'tish teskari tokining teskari kuchlanish bilan quyidagi empirik
bog'liqligidan foydalaniladi:
Turli yarimo'tkazgich materiallar uchun e=2+-6.
Ko'chkili teshilishda Mva ITFSK larning UTESK ga bog'liqligi 2.6 -
rasmda keltirilgan.
Tunnel teshilish.Teskari tok hosil bo'lishida term ogeneratsiya
natijasida hosil bo'lgan E ZT lardan tashqari p — soh an in g valent
M =
( 2 . 11)
V tush J
u Tl.
I
1 -(2 . 12)
V ^ h;sh J
u
www.ziyouz.com kutubxonasi
zonasidan n — sohaning o'tkazuvchanlik zonasiga tu n n el o ‘tuvchi
elektronlar ham qatnashishi mumkin. Elektronlarning o 'z energiyasini
o ‘zgartirmasdan (izoenergetik) potensial t o ‘siq orqali sizib o ‘tishi tunnel
o'tish deb ataladi. T unnel o ‘tish b o ‘lishi uch u n ikkita shart bajarilishi
zarur:
a) potensial to 's i q kengligi d< 10 n m b o ‘lishi, y a ’ni p +-n+ —
sohalarda kiritm alar konsentratsiyasi 5 • 10 18 sm“3 dan yuqori b o 'lm o g ‘i
lozim;
b) teskari kuchlanish ta'sirida energetik zonalar shunday surilsinki,
p — sohaning t o i d i r i l g a n valent zonasi qarshisida n — sohaning
o'tkazuvchanlik zonasi to'ldirilm agan sathlari yotsin.
/
2.6-rasm. Ko‘chkili teshilishda Mva ITESK larning UrESK ga bog‘liqligi.
T eskari k u c h la n i s h b o ‘sa g ‘aviy k u c h la n i s h d a n k a tta b o 'l g a n
(UTES > UBo-s) holda p +-n+ — o ‘tishning energetik diagrammasi 2.7-
rasmda keltirilgan. Bunda elektronning 1 nuqtadan 2 nuqtaga tunnel
o ‘tishi strelka bilan k o ‘rsatilgan. p — y a rim o 'tk a z g ic h n in g valent
zonasidagi elektron E Z T emas ekanligini t a ’kidlab o 'tam iz. U n —
yarim o'tkazgichning o ‘tkazuvchanlik zonasiga o ‘tg an d an keyingina
o ‘zini E ZT dek tutadi. Shunday qilib, valent elektronning p — sohadan
n - sohaga tu n n e l o ‘tishi natijasida teskari to k qiym atiga ulush
q o ‘shuvchi elektron-kovak juftligi generatsiyalanadi.
0 ‘tkazuvchanlik elektronlarining n - y a rim o ‘tkazgichdan p -yarim o‘tkazgich valent zonasi vakant (bo‘sh) sathlariga tu n n el o ‘tishi
elektron-kovak juftliklaming rekombinatsiyalanishiga va o ‘z navbatida,
teskari tokning kamayishiga olib keladi. Elektron-kovak juftliklarining
www.ziyouz.com kutubxonasi
р + п +
W c p
2.7-rasm. Teskari kuchlanish berilganda p +-n+ — o‘tishning energetik
diagrammasi.
generatsiyalanish jadalligi rekombinatsiyalanish jadalligiga nisbatan
ancha yuqori. Teskari kuchlanish ortishi bilan tunnellashuv intervali
(oralig‘i) va undagi elektronlar soni ortishi hisobiga tunnel to k keskin
ortadi.
T u n n e l teshilish teskari tokining teskari k u ch lan ish UTESK ga
bog‘liqligi k o ‘chkili teshilishdagiga o ‘xshash b o ‘lib (2.5-rasm), tikligi
kichikroqdir.
p-no ‘tishning issiqlik teshilishiundan teskari tok oqqanida issiqlik
yetarlicha sochilmasligi natijasida p-no ‘tish qizib ketishi hisobiga
yuz beradi. Qizish teskari tok qiymatini oshiradi, natijada p-no ‘tish
yanada k o ‘proq qiziydi, oqibatda p-no ‘tish ishdan chiqadi.
2 .5. p -n o ‘tishning elektr parametrlari
p-no ‘tishning differensial qarshiligi va sig‘imi uning m u h im elektr
parametrlari hisoblanadi.
D ifferen sia l q a rsh ilik .U p-n o ‘tis h n in g k ich ik a m p l it u d a li
o ' z g a r u v c h a n t o k k a k o ' r s a t g a n a k tiv q a r s h i l i g i g a e k v i v a l e n t
b o ‘lib, R ni/. = dU / dl ifoda bilan aniqlanadi. Differensial qarshilik
VA Xning b elgilangan nuq tasid ag i tiklikka teskari p ro p o rs io n a l.
Ideallashtirilgan p-no'tish uchun (2.9) formuladan RDIfning analitik
ifodasini topish mumkin
www.ziyouz.com kutubxonasi
k T
vDIF ~~
( / + / „ ) * '
T o ‘g ‘ri siljitilganda I » I „ , shuning uchun
k T
R d, f = - T . (2.13 a)
Iq
p-no ‘tishga t o ‘g ‘ri kuchlanish berilganda RDlF qiym ati kichik va
kuchlanish ortishi bilan kamayadi, teskari siljitilganda esa ju d a yuqori
b o ‘ladi.
p-n o'tish sig'imi. p-n o ‘tishdagi q o ‘sh elektr qatlam - barer
sig'imini, p — va n — s o h alard ag i n o m u v o z a n a t n o a so siy zaryad
tashuvchilar - diffuziya sig'imini vujudga keltiradi.
Statik rejimda yoki past chastotali kuchlanish t a ’sir etganda p-n
o ‘tishdagi to k va kuchlanish orasidagi bog‘liqlik 2.10 m unosabat bilan
ifodalanadi. Dinamik rejimda barer va diffuziya sig‘imlari mavjudligi
tufayli (2.10)dan foydalanib bo'lmaydi.
Past chastotalarda p-no ‘tish toki elektron-kovak o'tishning hamda
yarim o'tkazgich p — va n - sohalarining aktiv qarshiligi (rB)bilan
aniqlanadi. Yuqori chastotalarda p-no'tishning inersiyadorligi uning
sig'imi bilan belgilanadi.
p-no'tish to 'g 'ri ulanganda chegaradosh sohalarga noasosiy zaryad
tashuvchilar injeksiyalanadi. Buning natijasida p-no'tish chegaralari
yaqinidagi yupqa qatlamlarda qiymatlari bir-biriga teng qaram a-qarshi
ishorali nom uvozanat noasosiy zaryad tashuvchilar (?0//,to'planadilar.
Kuchlanish qiymati o'zgarganda injeksiyalangan zaryad tashuvchilar
soni, zaryad miqdori o'zgaradi. Zaryadlarning kuchlanish t a ’sirida
bunday o'zgarishi k o ndensator qoplamalarida zaryadning o'zgarishiga
o'xshaydi. Noasosiy zaryad tashuvchilar bazaga diffuziya hisobiga
kelgani sababli bu sig'im diffuziya sig'im deb ataladi va quyidagi
formulaga b in o an hisoblanadi:
r 4 I z
C d , f = -k T ■ (2.14)
T o 'g 'ri tok qiymati va zaryad tashuvchilarning bazada yashash
vaqti ortishi bilan diffuziya sig'im ortadi. p-no'tish teskari siljitilishi
bilan CDI = 0 bo'ladi. Diffuziya sig'imning kuchlanish bilan o'zgarishi
www.ziyouz.com kutubxonasi
p-no'tish VAX to ‘g ‘ri shaxobchasi bilan o ‘xshashligi (2 .14)dan k o ‘rinib
turibdi. Chastota ortishi bilan diffuziya sig‘im kamayadi.
E lektron-kovak o ‘tish q o 'sh elektr q atlam n i tashkil etad i va
zaryadlangan kondensatorga o'xshaydi. p-no'tish sig'imi o'tish yuzasi
C, uning kengligi va yarimo'tkazgichning dielektrik doimiysi s bilan
aniqlanadi. U barer sig'im deb ataladi va quyidagi ifoda b ila n
aniqlanadi:
p-no'tishga kuchlanish berilganda uning qalinligi o'zgargani sababli
sig'imi ham o'zgaradi. Sig'imning kuchlanish qiymatiga bog'liqligi
quyidagicha bo'ladi:
Bu ifodada p-no'tish to'g 'ri ulanganda ishora manfiy, teskari
ulanganda esa — musbat olinadi. Barer sig'im CHp-no'tishga berilgan
kuchlanish qiymatiga bog'liq bo'lgani sababli, undan o'zgaruvchan
sig'imli kondensator sifatida foydalanish mumkin.
T o 'g 'ri siljitilganda diffuziya sig'im barer sig'imdan ancha katta
qiymatga ega, teskari siljitilganda esa — aksincha bo'ladi. Shu sababli
to'g 'ri siljitilganda p-no'tishning inersiyadorligi diffuziya sig'imi bilan,
teskari siljitilganda esa - barer sig'imi bilan aniqlanadi.
Barer sig'im chastotaga bog'liq emas. p-no'tishning volt-farad
xarakteristikasi 2.8-rasmda keltirilgan.
E le k tro n asboblarni ishlatishda, b a h o la s h d a va lo y ih a la sh d a
modellashtirishdan keng foydalaniladi. Xususan, (2.10) m unosabat
statik rejimda p-no'tishning analitik modelini, VAX esa (2.5-rasmga
qarang) — grafik modelini tasvirlaydi
Dinamik rejimda p-no'tishning xususiyatlarini ifodalash uchun
ham qator modellardan, xususan, dinamik K^LYlardan foydalaniladi.
Sig'imlar t a ’sirini e ’tiborga olgan holda ushbu model chegarasida p-n
o'tish tokini quyidagi ifodadan topish mumkin
(2.15)
(2.16)
www.ziyouz.com kutubxonasi
2.8-rasm. p-no ‘tishning volt-farada xarakteristikasi.
I = I ( U ) + C r> — ,(2.17)
bu yerda: I(U) — statik VAXdan aniqlanadigan tok, C D = C K + C Dlf—
ko‘rinishga ega b o ‘lib, u p-no ‘tish sig'imini ifodalaydi.
(2.17)dan foydalanib, CD{U)sig'im q iym atlarini bilgan holda
kuchlanishning turli o ‘zgarish tezliklari d U I dt u c h u n , y a ’ni turli
chastotalar u c h u n / = f ( U , d U / d t ) xarakteristikalar oilasini qurish
mumkin.
2.6 . M etall-yarim o‘tkazgich o ‘tishlar
Yarimo'tkazgich asboblaming p-va n-sohalaridan elektrodlar chiqarish
uchun m etall-yarim o‘tkazgich kontaktlardan foydalaniladi. Bunday
kontaktlar to‘grilovchiyoki omik(Om qonuniga bo‘ysunuvchi) xususiyatga
ega boMishi mumkin. Ular yarimo‘tkazgichning o ‘tkazuvchanlik turiga,
kiritmalar konsentratsiyasiga, elektronlarning yarimo‘tkazgich va metalldan
chiqishishlari nisbatiga bog‘liq holda hosil qilinadi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
To'g'ri yo‘nalishdagi qarshiligi teskari y o ‘nalishdagisidan kichik
bo ‘lgan va nochiziqli VAX (2.3, b-rasm)ga ega kontakt to'g'rilovchi
kontaktdeb ataladi. Qarshiligi kontaktdan o'tayotgan tok qiymati va
y o ‘nalishiga bog'liq b o 'lm a g a n kontaktlar om ik kontaktdeyiladi.
M etalldan yoki yarim o'tkazgichdan elektronni tortib olish u ch u n
sarflanadigan ish miqdori chiqish ishideb yuritiladi va u elektron-volt
(eV) birliklarda o ‘lchanadi, 1 e V = l , 6 0 - 10~19 Dj.
To'g'rilovchi k o n ta k tla r.Metall bilan n — turli y a rim o 'tk a z g ic h
orasida t o ‘g ‘rilovchi kon tak t hosil qilish u c h u n e le k tro n la rn in g
y a r i m o 'tk a z g ic h d a n ch iq ish ishi A ya0. m etallarn ik i A MET d a n k ich ik
b o ‘lm o g ‘i lozim. B u n d a A MET > A ya0. b o 'l g a n i u c h u n k o n t a k t
s o h a s i d a g i y a r i m o ' t k a z g i c h d a n e l e k t r o n l a r m e t a l g a k o ‘p r o q
d i f f u z i y a l a n a d i , n a t i j a d a m e t a l n i n g k o n t a k t s o h a l a r i m a n f i y
zaryadlanadi. Y a rim o ‘tkazgichning chegaradosh sohasida esa asosiy
z a ry a d t a s h u v c h i l a r so n i k a m a y ib , q o ‘z g ‘a lm a s d o n o r i o n l a r
hisobiga m usbat zary a d la n g a n q atlam hosil b o ‘ladi. M an fiy va
m u sb a t q a tla m la r hisobiga elek tr m ay d o n va potensial to 's iq hosil
b o ‘ladi. Y a r im o ‘tk a z g ic h n in g so lish tirm a qarshiligi m e ta ln ik ig a
q a r a g a n d a y u q o r i b o 'l g a n i u c h u n hosil b o 'l g a n e l e k t r o ‘t is h
( m e ta ll — y a r i m o 't k a z g i c h ) aso sa n y a r i m o ‘tk a z g ic h s o h a s i d a
joylashadi.
Muvozant holatda n — yarimo'tkazgichning elektronlari uchun
potensial t o ‘siq balandligini belgilovchi kontakt potensiallar farqi,
chiqish ishlar farqiga teng bo'ladi
U SHK ~ MET ~ A y AO') I Q. •
Barer balandligini nazariy aniqlash ancha murakkab bo'lgani sababli
amaliyotda tajriba natijalaridan foydalaniladi. M asalan, nturdagi
k re m n iy n in g oltin bilan hosil qilgan k o n tak t p o te n s ia lla r farqi
USHK= 0,78eV ni, aluminiy bilan esa i/s//A.=0,72eV ni tashkil etadi.
M etall ny arim o 'tk a’zgich asosidagi k o n ta k tn in g m u v o z a n a t
holatdagi kengligi, keskin p-n o'tishniki kabi, (2.2) formulada UK ni
USIIK ga o'zgartirib topilishi mumkin.
Agar tashqi kuchlanish manbayining musbat elektrodi metallga,
manfiy elektrodi esa n yarimo'tkazgichga ulansa (to 'g 'ri siljitish),
elektronlarni yarimo'tkazgichdan metallga o'tishiga to'sqinlik qiluvchi
p o t e n s i a l t o ' s i q q U 0 ga p r o p o r s i o n a l k a m a y a d i . B u n d a
www.ziyouz.com kutubxonasi
yarim o‘tkazgichning elektronlari pasaygan t o ‘siqdan o ‘tib, t o ‘g ‘ri tok
/ ni hosil qiladilar.
Tashqi kuchlanish teskari (manfiy elektrodi metallga) ulanganda
p o ten sia l t o ‘siq q \U \ ga p r o p o r s i o n a l rav ish d a o r ta d i . B u n d a
m e t a l l d a n y a r i m o ‘t k a z g i c h g a o ‘t a y o t g a n e l e k t r o n l a r va
yarim o‘tkazgichning kovaklari I() teskari tok hosil qiladilar.
M e t a l l - y a r i m o ‘t k a z g i c h o 't i s h n i n g s ta t ik VAXsi h a m , p -n
o'tishnikiga o'xshaydi:
exp
+ 9 Uо
V
kT
-1
lekin to 'y in is h toki I 0 ning q iy m a ti farq qiladi. M a s a la n , n -yarimo'tkazgich uchun /V = 1 0 15 sm-3, yuzasi 5 = 1 0 -4 sm-2, temperatura
T = 300 Kni tashkil e tg a n d a p-n o 'tish uchun teskari tok 1 = 10“ 14 A
ni, aluminiy — k rem n iy kontakt uch u n esa 1 = 2 • 10-9 A ni tashkil
etadi.
M etall-yarim o'tkazgich asosidagi potensial to'siq Shottki bareri
(to'sig'i), diodlar esa — Shottki diodideb yuritiladi. Aytilganlardan
Shottki diodlarida noasosiy zaryad tashuvchilarning to 'p lan ish i va
chiqarib yuborilishi bilan bog'liq diffuziya sig'imi nolga tengligi kelib
chiqadi. Natijada Shottki diodlarining tezkorligi tok va kuchlanishlar
o'zgarganda, ju m la d a n tok va kuchlanishlar to 'g 'rid a n teskariga va
aksincha o'zgarganda faqat barer sig'imning metall qarshiligi orqali
qayta zaryadlanish vaqti bilan belgilanadi. Kichik yuzaga ega bo'lgan
bunday diodlarning qayta ulanish vaqti nanosekundning o 'n larc h a va
yuzlarcha ulushlarini tashkil etadi. Shunga mos ishchi chastotalar
3-H 5 G G s ni tashkil etadi.
Elektron asboblaming p - va л -sohalariga metall elektrodlar ulangan
joylarda om ik kontaktlarhosil qilinadi. Dem ak, p-n tuzilm ada p-n
o'tishdan tashqari yana ikkita elektr o'tish mavjud: ulardan biri p
sohadan, ikkinchisi esa n - sohadan elektrodlar chiqariladigan joylarda
bo'ladi. Agar bu o 'tish lar injeksiyalovchi bo'lsa, ularga teskari siljitish
berilganda elektronlaming p-sohaga va kovaklaming w-sohaga injeksiyasi
boshlanadi. Injeksiyalangan noasosiy zaryad tashuvchilar p -n o'tishga
yetib borib, teskari tok hosil bo'lishida qatnashadi. S huning bilan p-n
o'tishning n o sim m etrik o'tkazuvchanligi yo'qoladi. O m ik kontakt
www.ziyouz.com kutubxonasi
quyidagi: chiziqli VAX; kichik kontakt qarshilikka; injeksiyalamaydigan
elektr xususiyatlarga ega bo'lm og'i zarur.
K o n t a k t u s h b u x u s u s i y a t l a r g a e g a b o ‘l i s h i u c h u n 11
y a rim o 'tk a z g ic h sirtiga y a rim o 'tk a z g ic h ch iq ish ishiga n isb a ta n
k ich ik ro q chiqish ishiga ega b o 'lg a n m etall, p - so h a sirtiga esa
y arim o ‘tkazgichga nisbatan kattaroq chiqish ishiga ega b o ‘lgan metall
p urkaladi. Y a r im o ‘tk azg ich n in g kontakt oldi sohalari y u q o riro q
konsentratsiyali asosiy zaryad tashuvchilarga va s h u n in g u c h u n ,
kichikroq qarshilikka ega bo'ladilar. Bundan tashqari, kontaktlardagi
e le k tr o ‘t is h l a r kengligi j u d a kichik b o ‘lib, t u n n e l to k o ‘tish i
kuzatiladi. B unda k o n tak t tokni ikkala y o ‘nalishda h a m yaxshi
o ‘tkazadi, y a ’ni om ik bo'ladi.
2.7. Geteroo‘tishIar
Taqiqlangan zona kengliklari turlicha b o ‘lgan yarimo'tkazgichlar
tutashtirilganda hosil b o ‘luvchi elektr o 'tishlar geteroo'tishlardeb
ataladi. G e te ro o ‘tish hosil qiluvchi yarimo'tkazgichlar kristali tuzilishi
bir xil b o ‘lib, kristali panjara doimiysi bir-birinikiga yaqin b o 'lm o g 'i
zarur. Bunday shartga quyidagi yarimo'tkazgich juftliklar javob beradi:
germaniy — kremniy, germ aniy — arsenid galliy, arsenid galliy —
fosfld galliy va boshqalar. G e te ro o ‘tishlar optoelektron asboblarda
(nurlanuvchi diodlar, yarimo'tkazgich injeksion lazerlar, fotodiodlar
va boshqalar) keng q o ‘llaniladi.
G e t e r o o ‘t i s h l a r a so sid a g e t e r o t u z i l m a l a r y a r a tg a n lig i, u la r
xususiyatlarini o'rgangan hamda yarimo'tkazgich asboblarning yangi
turlarini hosil qilgani uchun akademik J.I. Alferov 2000-yilda Nobel
mukofotiga sazovor bo'ldi.
Geteroo'tishli tuzilmalar kombinatsiyasining to 'rt xilini amalga
oshirish mumkin: p , ~ n 2> - n2, n; - p2 va p : - p2. G etero o 'tish lar
xususiyatlarining farqi, ularning energetik d iagram m alaridan kelib
chiqadi.
p , - n2 g e te r o o 'ti s h z o n a la r e n erg etik d ia g ra m m a sin i k o 'r ib
chiqamiz. Yarimo'tkazgichlarning ^-turlisi to r taqiqlangan zonali, n
turlisi esa keng zonali bo'lsin. Zonalar energetik diagrammasi qurilishiga
ortiqcha e ’tibor qaratmasdan, uning eng m uhim xususiyatini elektron
va kovaklar uchun potensial to'siqlar qiymati turlicha ekanligini aytib
o'tamiz. Ushbu tuzilma o'tkazuvchanlik zonadagi elektronlarga bo'lgan
www.ziyouz.com kutubxonasi
а)
Щ-р -solid
EPB
о о ofo
KPB
К -II;-SOlld
E lektron
К oval;
Wc
JJy
2.9-rasm. p :-n2 (a) va n r n, (b) geteroo‘tishlaming energetik
diagrammalari.
potensial barer (E P B ) valent zonadagi kovaklar uch u n potensial barer
(KPB) ga nisbatan kichik.
T o ‘g ‘ri kuchlanish berilganda EPB kamayadi va elektronlar n-y a rim o ‘tk az g ich d a n p - y a r i m o ‘tkazgichga injeksiyalanadi. B unda
qo'shni sohadagi K P B kamaysa ham , kovaklarning /7=sohadan n-sohaga in jek siy alan ish ig a y o ‘l b e rm a y d ig a n d a ra ja d a k am ay ad i.
S h u n i n g u c h u n k o v a k l a r p - s o h a d a n / / - s o h a g a d e y a r l i
in jek siy alan m ay d i. U s h b u xususiyat g e t e r o o ‘t is h l a r n in g g o rn o -
o 't is h l a r d a a m a lg a o s h ir i b b o 'l m a y d i g a n q a t o r x u s u s iy a tla r in i
belgilaydi. M asalan, tranzistorning baza sohasi e m itterg a nisbatan
yuqoriroq legirlangan b o ‘lsa ham , emitterning injeksiya koeffitsientini
b irg a y a q i n b o ‘l i s h i g a e r i s h i s h m u m k i n . B u n d a n t a s h q a r i ,
kontaktlashuvchi y a r i m o ‘tkazgichlar o ‘tkazuvchanlik turi bir xil (//;
- //, va Pj- /> ,tu z ilm a la r ) boMganda h am getero o ‘tishlarda t o ‘g ‘rilash
xususiyati saqlanadi.
Masalan, n ; - n 7 tuzilm a zonalar energetik diagrammasidan, /// —
yarimo‘tkazgich //, — ga qaraganda to r taqiqlangan zonali b o ‘lganida
(2.9-rasm), t o ‘g ‘ri ulanish amalga oshirilsa, injeksiyalanuvchi zaryad
tashuvchilar n t va n ? sohalarning asosiy zaryad tashuvchilari bilan bir
xil ishoraga ega bo'ladi. Shunday qilib, geteroo‘tishlarda bir tomonlam a
injeksiya b o ‘lg an lig i ( n o a s o s iy z a ry a d t a s h u v c h i l a r injeksiyasi
www.ziyouz.com kutubxonasi
b o lm a g a n i) sababli, elektron asboblar tezkorligini oshirish imkoni
yaratiladi.
Ideallashgan geteroo'tish VAXi (2.9) formula bilan aniqlanadi.
G e te ro o ‘tishlarning boshqa m uhim xususiyatlari tegishli bo'lim larda
ko‘riladi.
Nazorat savollari
1. p-n o'tish deb nimaga aytiladi va и qanday aniqlanadi?
2. p-n о ‘tish to ‘g ‘ri va teskari siljitilganda uning ichida qanday hodisatar
ro‘y beradi?
3. Injeksiya va ekstraksiya hodisalarini tushuntiring.
4. 0 ‘tishdagi kuchlanish о ‘zgarganda injeksiya va ekstraksiya toklari
qanday о ‘zgaradi ?
5. Nima sababdan p-n o'tish barer sig'imi deb ataluvchi sig'imga ega?
6. Teskari kuchlanish ortganda p-n о 'tishning barer sig'imi qanday о 'zgaradi?
7. p-n o'tishning diffuziya sig'imi nima hisobiga hosil bo'ladi?
8. Real p-n о 'tish tuzilmasi ideallashtirilgan p-n о 'tishdan nimasi bilan
farq qiladi?
9. p-n o'tish toki temperaturaga qanday bog'liq?
10. p-n о 'tishning qanday teshilish turlari mavjud va ular bir-biridan
qanday farqlanadi?
11. Metall bilan n-turdagi yarimo'tkazgich to'g'rilovchi kontakt hosil
qilganda zonalar energetik diagrammasini chizing.
12. Shottki bareri deganda nimani tushunasiz?
13. Shottki diodning asosiy sifatlarini keltiring.
14. Shottki diodining oddiy p-n о 'tishdan afzalligi nimada ?
15. Geteroo'tish hosil qilishda yarimo'tkazgich materiallarga qanday
talab qo'yiladi?
16. Geteroo'tishlar qayerlarda qo'Uaniladi?
www.ziyouz.com kutubxonasi
I l l B O B . Y A R IM O ‘T K A Z G IC H D IO D L A R
Yarimo'tkazgich diod deb bir (yoki bir necha) elektr o'tishlarga
ega ikki elektrodli elektron asbobga aytiladi. D iodlar radioelektron
q u r i l m a l a r d a i s h l a t i l i s h i va b a j a r a d i g a n v a z i f a s i g a m u v o f i q
tasniflanadilar.
Barcha yarim o'tkazgich diodlarni ikki guruhga ajratish mumkin:
to'g'rilovchi va maxsus vazifalarni bajaruvchi. To'g'rilovchi diodlar
o'zgaruvchan tokni o'zgarm as tokka o'zgartirish u c h u n qo'llanadi.
T o'g'rilanuvchi tok shakli va chastotasiga b og'liq h o ld a ular past
chastotali, yuqori chastotali va impuls diodlarga ajratiladi. Maxsus
vazifalarni bajaruvchi diodlarda p-n o'tishlarning turli elektrofizik
x u s u s iy a tla r id a n , m a s a l a n , teshilish h o d i s a l a r i d a n , f o to e le k trik
h o d isa la rd a n . m a n fiy qarshilikka ega sohalari m a v ju d lig id an va
boshqalardan foydalaniladi. Maxsus '.azifalarni bajaruvchi diodlar,
xususan, o'z garm as kuchlanishni barqarorlash, optik nurlanishni qayd
etish, elektr sxemalarda signallarni shakllantirish va boshqa vazifalarni
amalga oshirish u ch u n qo'llaniladi.
3 .1 . T o‘g ‘rilovchi diodlar
To'g'rilovchi diodlar o'zgaruvchan kuchlanishli elektr manbalarni
o'zgarmasga o'zgartirish uch u n ishlatiladi. To'g'rilovchi diodlarning
asosiy xususiyati bir t o m o n iam a o'tkazuvchanlikni n a m o y o n qilishdan
iborat. Diodga to 'g 'ri kuchlanish berilganda und an katta tok o'tadi,
teskari kuchlanish berilganda esa, tok deyarli oqmaydi.
Past chastotalarda ishlovchi diodlar (past chastotali diodlar). Past
chastotali to'g 'rilovchi diodlarning asosiy vazifasi sanoat chastotali
(50 Gs) o 'zgaruvchan tokni o'zgarm as tokka o 'zgartirishdan iborat.
Bunda diod to 'g 'rilan g an tokning yuqori qiymatini t a ’minlashi zarur.
To'g'rilovchi diodlar odatda kichik, o 'rta va katta q u w a tli diodlarga
ajratiladi va m os ravishda 0,3 A gacha, 0,3 A d a n 10 A g a c h a h a m d a
10 A d a n katta to k la rd a ishlashga m o 'lja llan a d i. Past chastotali
diodlarning p-n o 'tish yuzasi boshqa diodlamikiga nisbatan kattaroq
bo'ladi.
To'g'rilovchi diodlar kremniy, germ aniy, arsenid galliy asosida
tayyorianadi. U larni tuzilishiga va tayyorlanish texnologiyasiga ko'ra
www.ziyouz.com kutubxonasi
tasniflash m umkin. Tuzilishiga ko'ra yarimo'tkazgich t o ‘g ‘rilovchi
diodlar yassi va nuqtaviy diodlarga, tayyorlanish texnologiyasiga k o ‘ra
esa, eritib tayyorlangan, diffuziya va epitaksiya usuli bilan tayyorlangan
diodlarga ajratiladi.
Yassi to'g'rilovchi diodlarda p-no'tish yuzasi katta b o'ladi va
ular katta qiymatli to k lam i (30 A gacha) to'g 'rilash d a ishlatiladi.
Nuqtaviy diodlarning p-no'tish yuzasi kichik bo'lgani sababli, ular
kichik toklarni (30 mAgacha) to'g'rilash uchun ishlatiladi.
O datda yarim o'tkazgich to'g'rilovchi diod 1 kV gacha teskari
kuchlanishlarda ishlaydi. Diod ishlaydigan kuchlanish qiymatini oshirish
z a ru ra ti tu g 'ilg a n d a bir n e c h ta k e tm a -k e t u langan to 'g 'r i lo v c h i
d i o d l a r d a n t a s h k il t o p g a n t o ' g ' r i l o v c h i u s tu n d e b a t a l u v c h i
y a rim o 'tk azg ich asbobdan foydalaniladi. Bunday y a rim o 'tk a z g ic h
asbobda teskari kuchlanish qiymati 15 kV gacha yetishi mumkin.
Katta toklarni to'g'rilashga mo'ljallangan to'g'rilovchi diodlar katta
q u w a tli diodlar deb ataladi va 30 A gacha bo'lgan toklarni to'g 'rilash
imkonini beradi. Odatda bunday diodlar kremniy va arsenid galliy
asosida yaratiladi. G ermaniyli diodlarning teskari toklari qiymati
tem p eratu ra o'zgarishi bilan tez ortgani sababli, germ aniy asosida
katta q u w a tli diodlar yaratilmaydi.
E ritib tay y o rlan g an d io d la r asosan k re m n iy d a n tay y o rla n ib ,
chastotasi 5 kGs gacha bo'lgan toklarni to'g'rilash uch u n ishlatiladi.
K r e m n i y l i, d iffu z iy a usuli b ila n t a y y o r l a n g a n d i o d l a r y u q o r i
chastotalarda (100 kGs gacha) ishlatilishi mumkin. Epitaksiya usuli
bilan tayyorlangan kremniyli (Shottki bareri asosida ishlaydigan) diodlar
500 kGs gacha bo'lgan chastotalarda qo'llanilishi m umkin. Arsenid
g a lliy a so sid a ta y y o r l a n g a n t o 'g 'r i l o v c h i d i o d l a r n i n g c h a s t o t a
xarakteristikalari eng yaxshi bo'lib, ular bir necha megagerslargacha
ishlay oladi.
Y a r im o 't k a z g i c h d io d la r n in g VAXi t a h l i l i d a n u n i n g asosiy
parametrlarini aniqlash mumkin. Bunda p-no'tish orqali o 'tayotgan
tokning dioddagi kuchlanishga bog'liqligi Ebers-Moll tenglamasi bilan
aniqlanishini e ’tiborga olish kerak:
I = / 0(ехр(£/ / A(pT) - \ ) , (3.1)
bu yerda: I 0 — diodning to'yinish toki,
A- p-no 't is h d a n o 'tay o tg a n tok m ex an izm in i a n iq la sh tiru v c h i
www.ziyouz.com kutubxonasi
p aram etr b o ‘lib, u VAX idealligi parametri deb h a m yuritiladi. A—\
b o ‘lganda tok o ‘tishining injeksiya, A= 2 boMganda rekombinatsiya
mexanizmlari ishlaydi.
Yarim o'tkazgich materiallar uchun Т^ЗОО К da issiqlik potensiali
qiymati (pT= 26 m V ni tashkil etgani sababli, p-no'tishdagi kuchlanish
qiymati U = 0,1 V ni tashkil etganda ( U > (p T ), (3.1) formulaning
soddalashgan k o'rinishidan
I = I 0ex p(U / AcpT)(3.2)
foydalanish m um kin.
D io d xusu siy atlarin i belgilovchi m u h im p a r a m e t r b o 'l i b p-n
o'tishning differensial qarshiligi hisoblanadi. U dioddagi kuchlanish
o'zgarishlarini d io d d an o'tayotgan tok o'zgarishlariga nisbati bilan
aniqlanadi:
rDIF - d U / d l (3.3)
(3.2) va (3.3)lardan foydalanib differensial qarshilikni hisoblash
mumkin:
1 d U 1 , ч _ A (p T
r „ ~ d l ~ h ) yokir" F “ / + / , ' (3'4)
p-no'tish orqali katta tok o'tganda (ushbu tokning qiymati, diod
turiga bog'liq holda milliamperlardan bir necha o 'n milliamperlargacha
b o 'lis h i m u m k in ) y a rim o 'tk a z g ic h h ajm iy qarsh ilig i Rhisobiga
kuchlanish pasayishi sodir bo'ladi. Shu sababli E bers-M oll tenglamasi
quyidagicha yozilishi kerak:
I = I 0 е х р [ ( £ / - 1 ■ R ) / A (pT ] (3.5)
bu yerda: R — yarimo'tkazgich hajmiy qarshiligi, u k e tm a -k e t qarshilik
deb h am ataladi.
Yarim o'tkazgich diodlarning elektr sxemalarda shartli belgilanishi
3.1, a-rasm da, uning tuzilmasi ko'rinishi 3.1, b - ra s m d a keltirilgan.
Rasmlarda diodning chiqishlari A va К ko'rsatilgan bo'lib, ular diodning
elektrodlari deb ataladi. Diodning p-tom oniga ulangan elektrod anod
deb, л -tom oniga ulangani esa katod deb ataladi. D io d n in g statik
VAXi 3.1, d -ra s m d a keltirilgan.
www.ziyouz.com kutubxonasi
а) b)
А А
Р
I T E S K
и
3.1-rasm. Yarimo'tkazgich diodning shartli belgilanishi (a),
tuzilmasi ko'rinishi (b) va statik VAXi (d).
Yarimo‘tkazgich diodning to ‘g‘ri va teskari yo'nalishlaridagi
qarshiliklari bir-biridan keskin farq qiladi: to‘g‘ri yo‘nalishda siljitilgan
diodning qarshiligi qiymati kichik, teskari siljitilgan diodniki esa —
katta bo‘ladi. Shu sababdan diod bir tomonga elektr tokini yaxshi
o ‘tkazadi, ikkinchi tomonga esa — yomon o'tkazadi.
7o ‘g ‘rilagich deb o'zgaruvchan kuchlanishni o ‘zgarmasga
o ‘zgartiruvchi elektron qurilmaga aytiladi. To‘g ‘rilagichning asosiy
vazifasi — to ‘g ‘rilagich kirishiga berilgan kuchlanish y o ‘nalishi
o ‘zgarganda, yuklamdan oqib o ‘tayotgan tok yo‘nalishini o ‘zgartirmay
saqlashdan iborat. Yarimo'tkazgich diodlar asosidagi to‘g‘rilagichlar
ulardagi diodlar soni va ulanish sxemalari bilan farqlanadilar.
To‘g‘rilagichlarning ba’zi sxemalari bilan tanishamiz.
Yarimo'tkazgich diod asosidagi, aktiv yuklamaga ulangan, birfazali,
yarim davrli sodda to1,g'rilagich sxemasi3.2-rasmda keltirilgan.
3.2-rasm. Bir fazali, yarim davrli to‘g‘rilagich sxemasi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
Bir fazali, yarim davrli to ‘g ‘rilagich kirishidagi o ‘zgaruvchan
kuchlanishning faqat bitta yarim davrini chiqishiga o ‘tkazadi (3.3-rasm).
ll b > lly u
0
r \ r \ r \
3.3-rasm. Bir fazali, yarim davrli to‘g‘rilagich kirishidagi (a) va
chiqishidagi (b) kuchlanishlar diagrammasi.
Bunday to‘g‘rilagich chiqishidagi kuchlanishning 0‘rtacha qiymati
quyidagi formulaga muvofiq topiladi:
1 7 . i U
U CHIQ = S ln 0 j t d t = — (3-6)
T o 71
bu yerda: Um — trasformatoming ikkilamchi o ‘ramidagi kuchlanish;
T — kirish kuchlanishining davri; to — signal chastotasi, to = 2n/T.
Yarim davrli to‘g‘rilagich chiqishidagi signal davri kirish signali
davriga, dioddagi maksimal teskari kuchlanish qiym ati, kirish
kuchlanishining maksimal qiymatiga teng:
U = U .(3.7)
I IU X 14'
Ikki fazali, to4iq davrli to^rilagich sxemasi3.4-rasmda keltirilgan.
Rasmda keltirilgan sxem a parallel ulangan ikkita bir fazali
to‘g‘rilagichlardan tuzilgan.
www.ziyouz.com kutubxonasi
3.4-rasm. To'liq davrli to‘g‘rilagich sxemasi.
Bir fazali to‘g‘rUagichlar transformator ikkilamchi o'ramlarining
yarmidan elektr ta’minlanadi. Natijada ikkita qarama-qarshi fazali
kuchlanish to ‘g ‘rilagichlar hosil qilinadi. Bunday to ‘g ‘rilagich
chiqishidagi kuchlanish diagrammasi 3.5-rasmda ko'rsatilgan.
3.5-rasm. Ikki fazali to‘liq davrli to‘g‘rilagich kirishidagi (a) va
chiqishidagi (b) kuchlanishlar diagrammasi.
Ikki fazali to‘liq davrli to‘g‘rilagichda transformator unumliroq
ishlatiladi. To‘g‘rilagich chiqishidagi kuchlanishning o'rtacha qiymati
quyidagi formula bilan topiladi:
www.ziyouz.com kutubxonasi
ж
T o ‘liq davrli t o ‘g ‘rilagich chiqishidagi signal davri yarim davrli
t o ‘g ‘rilagichnikiga nisbatan ikki marta kichik bo'ladi. H a r bir dioddagi
m a k s im a l tesk a ri k u c h la n i s h q iy m a ti t r a n s f o r m a t o r ik k ila m c h i
o 'r a m l a r id a g i m ak sim a l k u c h la n ish q i y m a tid a n d io d d a g i t o ‘g ‘ri
kuchlanish pasayishining UT0.G. ayirmasiga teng
U = U - UTn,r , . (3.9)
max m TOGv 7
Bir fazali t o ‘g ‘rilagichning k o ‘prik sxemasi (3.6-rasm) kirish va
chiqish kuchlanishlari diagrammasi h am d a chiqish kuchlanishining
o 'rta c h a qiymati t o ‘liq davrli ikki fazali t o ‘g ‘rilagichnikidek bo'ladi.
K o ‘p r ik s x e m a s i u c h u n m a k s im a l te s k a r i k u c h l a n i s h q iy m a ti
transform ator ikkilamchi c h o ‘lg‘amidr gi kuchlanish qiymatiga teng
b o ‘ladi.
Bunday to ‘g ‘rilagich ikki fazali t o ‘liq davrli t o ‘g ‘rilagichdan farqli
ravishda transformatorsiz ishlay oladi. Uning kamchiligi sifatida diodlar
soni ikki baravar ortishini k o ‘rsatish mumkin.
Y u q o ri c h a s to ta li to 'g 'r ila g ic h d io d la r .Y u q o r i c h a s t o t a l i
t o ‘g‘rilagich diodlarning vazifasi o 'n la rc h a va yuzlarcha megagers
chastotalarda signallarni nochiziqli elektr o ‘zgartirishdan iborat. Yuqori
c h a s t o t a l i d i o d l a r y u q o r i c h a s t o t a l i d e t e k t o r l a r d a , s ig n a lla r n i
aralashtiigichlarda, chastota o ‘zgaitirgichlar sxemalarida va boshqalarda
ishlatiladi. B a rch a b u n d a y o ‘zgartishlarda diod to k in in g berilgan
kuchlanish bilan nochiziq bog‘lanishidan foydalaniladi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
Yuqori chastotali diodlar inersiyasi kamligi bilan farqlanadi. U lar
kichik sirtli (nuqtaviy) p-no'tishga ega, shuning uchun barer sig‘imi
pikofaradalarni tashkil etadi. Diodlarning baza sohasini oltin bilan
legirlash undagi EZTlar yashash vaqtini kamaytiradi. Natijada diffuziya
sig‘imi ham kamayadi.
StabiUtrondeb sxemalarda kuchlanish qiymatini barqaror (stabil)
saqlab turuvchi yarimo'tkazgich asbobga aytiladi. Stabilitron sifatida
V A X id a t o k q i y m a ti k e s k in o 'z g a r g a n d a k u c h l a n i s h d e y a r l i
o ' z g a r m a y d i g a n s o h a m a v ju d b o ' l g a n e l e k t r o n a s b o b l a r d a n
foydalaniladi. Bunday soha kremniyli yarim o'tkazgich diod elektr
teshilish rejimida ishlaganda kuzatiladi. Shuning uchun yarimo'tkazgich
stabilitron sifatida kremniyli diodlardan foydalaniladi.
Stabilitronlaming sxemada shartli belgilanishi 3.7, a- va b-rasmlarda,
VAXi esa 3.7, d-rasm da keltirilgan.
3.7-rasm. Birtomonlama (a) va ikki tomonlama (b) stabilitronlaming
sxemada shartli belgilanishi hamda VAXi (d).
Keng tarqalgan kam quwatli kremniyli stabilitronlar uchun ko'chki
toki qiymati taxminan 10 mA ni tashkil etadi, shuning uchun stabilitron
orqali oqayotgan tokni cheklash uchun unga ketm a-ket cheklovchi,
ballast qarshilik RB ulanadi (3.8, a-rasm). Agar stabilitrondan oqayotgan
ko'c hki toki qiymati ruxsat etilgan tok qiymatidan ortm asa, bunday
3.2. Stabilitronlar
a) b)
I S ta b is to r
www.ziyouz.com kutubxonasi
rejimda u uzoq vaqt ishlashi mumkin. K o ‘pgina stabilitronlar uchun
ruxsat etilg a n s o c h ilu v c h i quvvat (0 ,1 -^0,8) kVt g a c h a b o ‘lgan
qiymatlarni tashkil etadi.
S t a b i l i t r o n d a n o q a y o tg a n to k q iy m a ti ISTmin d a n ISTmax g a c h a
o ‘zgarganda, qiymati deyarli o ‘zgarmaydigan, barqarorlash kuchlanishi
UST deb ataluvchi, kuchlanish stabilitronning asosiy elek tr param etri
hisoblanadi (3.9-rasm).
a) b)
RB Rb
3.8-rasm. Stabilitron (a) va stabistor (b) ning sxemalarda ulanishi.
Stabilitron VAXning elektr teshilish sohasida ishlaydi. Barqarorlash
kuchlanishi qiymati p-n o ‘tish kengligiga bo g ‘liq, p-n o ‘tish kengligi
esa, diod baza sohalaridagi kiritmalar konsentratsiyasi bilan aniqlanadi.
Agar stabilitron tayyorlashda kiritmalar konsentratsiyasi yuqori bo'lgan
yarim o‘tkazgichlardan foydalanilsa, p-no ‘tish kengligi yupqa b o ‘lishiga
x t.m a x i.i t
3.9-rasm. Stabilitron VAXi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
erishiJadi. Bunday p-no'tishlarda tunnel teshilish sodir bo‘ladi va
ishchi kuchlanishi 3—4 V dan oshmaydi.
Stabilitron asosidagi sodda param etrik kuchlanish stabilizatori
sxemasi 3.8-rasm da keltirilgan. Sxemadagi chegaralovchi (ballast)
qarshilik RB qiymati berilgan kirish kuchlanishi UKIR da stabilitron
orqali o'tayotgan tok qiymati ISTmin va l STmax toklarning taxm inan
o ‘rta qiymatiga teng bo ‘ladigan qilib tanlanadi.
IsTmin ~ stabilizatsiya tokining elektr teshilish sodir bo'ladigan
minimal qiymati. ISTmax tok qiymati stabilitron sochishi mumkin bo'lgan
(ruxsat etilgan) maksimal quw at Rmax bilan aniqlanadi.
Kirish kuchlanishi ortganda yoki yuklama qarshiligi R Yu ortishi
hisobiga yuklama toki kamayganda, stabilitron orqali o ‘tayotgan tok
qiymati keskin ortadi. Natijada RB ballast qarshilikda kuchlanish
pasayishi ortadi. Kirish kuchlanishining ortgan deyarli barcha qiymati
ballast qarshilikda tushadi. Kirish kuchlanishi kamayganda yoki (R Y ii
yuklama qarshiligi kamayishi hisobiga) yuklama toki ortganda stabilitron
orqali o ‘tayotgan tok qiymati keskin kamayib, Ru ballast qarshilikda
kuchlanish pasayishiga olib keladi. Ikkala holda ham stabilizatorining
chiqishidagi kuchlanish qiymati deyarli o ‘zgarmay qoladi.
Kichik kuchlanishlarni barqarorlash uchun stabistor qo'llaniladi
va u ishlaganda to'g'ri yo‘nalishda siljitiladi. Bunda bitta stabilitronning
barqarorlash kuchlanishi 0,7h-0,8 V ni tashkil etadi. Kremniyli oddiy
diodlar to ‘g‘ri siljitilganda ham shunday natijaga erishiladi. Bunday
yarimo'tkazgich diod stabistordeb ataladi (3.7, b-rasm).
Yuqori kuchlanishlarni barqarorlovchi stabilitronlarda p-no'tish
kenligi katta b o ‘lm og‘i lozim. Shu sababli ulardagi kirishm alar
konsentratsiyasi kichik b o ‘lib, krem niy asosida tayyorlanadilar.
Stabilitronlarda ko'chkili teshilish sodir bo'lib, barqarorlash kuchlanishi
7 V dan yuqori qiym atlarni tashkil etadi. Sanoatda barqarorlash
kuchlanishi 3 V dan 400 V gacha bo'lgan stabilitronlar ishlab chiqariladi.
Stabilitronlaming teshilish sohasidagi dinamik (differensial) qarshiligi
rD barqarorlash darajasini xarakterlaydi. Bu qarshilik qiymati, berilgan
kichik toklarda, dioddagi kuchlanish qiymati kichik o'zgarishlarini
tokning mos o'zgarishlariga nisbati bilan aniqlanadi (3.9-rasm), rD
qiymati qanchalik kichik bo‘Isa, barqarorlash shunchalik yaxshi bo'ladi:
A U ,
www.ziyouz.com kutubxonasi
Stabilitron VAXining bo‘lak-chiziqli approksimatsiyasi 3.10-rasmda
ko'rsatilgan. VAXning ushbu sohasi quyidagi tenglama bilan aniqlanadi:
T_ U s r ~ ^ B O ' S
A s r - ------ --------- . (3.11)
' D
S tab ilitro n m u h im param etrlarid an biri b o ‘lib barqarorlash
kuchlanishining temperatura koeffitsienti(K TK ) hisoblanadi. U
tem peratura bir gradusga o ‘zgarganda barqarorlash kuchlanishining
nisbiy o'zgarishlarini ifodalaydi. Tunnel teshilish kuzatiluvchi kichik
kuchlanishli stabilitronlar manfiy, ko'chkili teshilish sodir b o ‘luvchi,
yuqori kuchlanishlarda ishlaydigan stabilitronlar esa m usbat KTK ga
ega. K TKning stabilitronlarga xos qiymati 0,2 —0,4 % gradusdan
ortmaydi.
a) b)
3.10-rasm. Stabilitron VAXining bo‘lak-chiziqli approksimatsiyasi (a) va
kuchlanish stabilizatorining yuklama VAXi (b).
Barqarorlash koeffitsienti KST deb, kirish k uchlanishi nisbiy
o ‘zgarishini chiqish (stabilizatsiya) kuchlanishi nisbiy o ‘zgarishi
bo‘linmasiga teng miqdorga aytiladi:
www.ziyouz.com kutubxonasi
Kirish kuchlanishi yoki yuklama qarshiligi ortishi bilan barqarorlash
koeffitsienti ortadi. Kirish kuchlanishining ortishi bilan ta ’minlovchi
manba quwatining ballast qarshilikda yo'qolishi ortadi. Shuning uchun
manba kuchlanishi qiymati barqarorlash kuchlanishidan ikki, uch marta
katta qilib tanlanadi. :• .1 г :
Yuklama qiymati RYukichik va u yuklama qarshiligiga keskin bog'liq (3.10, b-rasm). Shu
sababli ular murakkab tranzistorli kuchlanish stabilizatorlarida tayanch
kuchlanish datchiklari sifatida ishlatiladi.
3.3. Varikaplar
Varikaplarelektr boshqariluvchi sig'im vazifasini o ‘taydilar.
Ularning ishlash prinsipi p-no ‘tish barer sig‘imining teskari siljituvchi
kuchlanishga bog‘liqligiga asoslanadi (2.8-rasm).
Varikaplar asosan tebranish konturlar chastotasini sozlash uchun
ishlatiladi. Elektr o ‘tish sig'imini boshqarishga asoslangan param etrik
diodlar o ‘ta yuqori chastotali signallami kuchaytirish va generatsiyalash
uchun, ko‘paytuvchi diodlar esa — keng chastota diapazoniga ega
chastota ko‘paytirgichlarda ishlatiladi.
3.4. Shottki barerli diodlar
Shottki barerli diodlar qayta ulanish chastotalarini o ‘nlarcha G G s
va undan yuqori qiymatlarga yetkazish, radioelektron apparatlar massa
va o ‘lcham]arini kichiklashtirish va elektr m anbalar FIK ni oshirish
imkonini yaratgani munosabati bilan qayta ulanuvchi elektr manbalarda
keng ko‘lamda ishlatiladi.
Shottki diodideb potential bareri metall - nyarim o'tkazgich
orasidagi elektr o ‘tish hisobiga hosil bo'luvchi diodlarga aytiladi.
Shottki diodi qator afzalliklarga ega. Ularning ichida eng muhimi
— diodning yuqori tezkorligi. U larga t o ‘g ‘ri siljitish berilganda
elektronlarning metalga injeksiyasi yuz berishi va u yerda 10-I2-M 0-13
sek davomida ortiqcha energiyasini sochishi, hamda term odinam ik
muvozanat holatga o'tishlari hisobiga yuzaga keladi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
Shottki diodlarini hosil qilishda yarim o'tkazgich sifatida n —
krem niydan, m etall sifatida esa — Al, Au, M o va boshqalardan
foydalaniladi. Bunday diodlarda diffuziya sig'imi nolga teng, barer
sig'imi esa 1 p F dan ortmaydi.
3 .5 . Tunnel va o ‘girilgan diodlar
Tunnel dioddeb, aynigan yarimo'tkazgichlar asosida hosil qilingan,
teskari va kichik to 'g 'ri kuchlanish ta ’sirida zaryad tashuvchilarning
tunellashuvi ham da VAXsining to'g'ri shoxobchasida manfiy differensial
qarshilikli soha kuzatiladigan elektron asboblarga aytiladi.
Tunnel diodlar tuzilishi boshqa diodlamikidan deyarli farq qilmaydi,
lekin ulam i hosil qilish uchun kiritmalar konsentratsiyasi 1020 s n r 3ni
tashkil etuvchi yarim o'tkazgichlardan (GaAs yoki G e) foydalaniladi.
Agar tunnel diodga to ‘g‘ri yo'nalishda kichik kuchlanish berilsa,
elektronlar o'tkazuvchanlik zonadan qarshisidagi valent zonaning bo'sh
sathlariga tunnel ravishda o 'tadi (3.11, a-rasm). T o 'g 'ri siljituvchi
kuchlanish qiymati ortishi bilan to 'g 'ri tunnel tok ortib boradi va
o'tkazuvchanlik zonadagi elektronlarning maksimal konsentratsiyasi
valent zonadagi bo'sh sathlaming maksimal soniga teng bo'lganda eng
yuqori qiymatga erishadi (3.11, b-rasmda diod VAXning OA qismi).
T o'g'ri siljituvchi kuchlanish qiymati yana ham ortishi bilan Wc
va Wvsathlarning bir-birini qoplashi kamayadi, natijada tunnel tok
qiym ati k am ayadi, Wcsath W vsath n in g ro 'p a ra sig a kelganda
elektronlarning tunnellashuvi to'xtaydi (3.11, b-rasm da diod VAXning
AB sohasi). Bunda to 'g 'ri tok nolgacha kamaymaydi, chunki to 'g 'ri
siljituvchi kuchlanish qiymati ortishi bilan diffuziya tokiorta boshlaydi.
VAX nochiziqli bo'lganda, uning har bir kichik sohasi to 'g 'ri chiziq
sifatida qaralib, xarakteristikaning ushbu nuqtasi uchun differensial
qarshilik kiritiladi R D = d U / d l ■ Agar xarakteristikada kuchlanish ortishi
bilan tok kamayadigan (tushuvchi) soha mavjud bo'lsa, ushbu sohada
differensial qarshilik manfiy {RD< 0) qiymatlarga ega bo'ladi.
Tunnel diod VAXi 3.11, b-rasmda keltirilgan. Xarakteristikaning
AB sohasi manfiy differensial qarshilikka egaligi bilan ifodalanadi.
Agar tunnel diod elektr zanjir tebranish konturiga ulansa, kontur
parametrlari va manfiy differensial qarshilikning qiymatlari orasidagi
m a’lum m unosabatlarda ushbu zanjirda signallarni kuchaytirish yoki
generatsiyalash im koniyati yuzaga keladi. T unnel dio d lar asosan
www.ziyouz.com kutubxonasi
3.11 -rasm. Tunnel diodning energetik diagrammasi (a) va VAXi (b).
3—30 GGsgacha chastotalar diapazonida ishlatiladi (3.12, a-rasm).
Potensial to ‘siq balandligi diod n-va p-sohalarining konsentrat-
siyalariga bog'liq. Yuqori konsentratsiyali (yuqori legirlangan) p-n
o'tish sohalaridan birida legirlash darajasi kamaytirilsa, p-no'tishga
kuchlanish berilmagan holda WCn va Wvsathlar bir xil balandlikda
yotishiga erishish mumkin. Bunday holda p-no'tish to 'g 'ri siljitilganda
tunnel tok hosil bo'lmaydi va VAXning to 'g 'ri shoxobchasi diffuziya
toki hisobiga hosil bo'ladi. Ushbu diodlarning teskari shoxobchasi
elektronlaming tunnellanishi bilan aniqlanadi (3.12, b-rasm ) va ular
o'girilgan dioddeb ataladi. Ular tunnel diodlarning bir ko'rinishi
bo'lib, radiotexnik qurilm alarda detektorlar, signallar sathi past
b o iganda, aralashtirgich sifatida hamda kalit qurilmalarda ishlatiladi.
a) b)
I
7 i
2Jrz>
3.12-rasm. Tunnel diodining ulanish sxemasi (a) va o'girilgan diod
VAXi (b).
www.ziyouz.com kutubxonasi
3 .6. ОЧа yuqori chastotalarda ishlovchi diodlar
Ko'chkili uchma diod (KUD)generatsiyalovchi diodlarning bir
ko‘rinishini tashkil etadi. Yuqori chastotalarda uning VAXida, p-n
o ‘tishda ko‘chkili teshilish sodir bo'lganda, manfiy qarshilikka ega
soha hosil bo'ladi. Agar K U D rezonatorga joylashtirilsa unda chastotasi
100 Gs gacha bo'lgan so'nm as elektr tebranishlar hosil bo'ladi. O 'ta
yuqori ch asto ta (O 'Y C H )larg a 300 M G s d an 300 G G s gacha
diapazondagi tebranishlar kiradi va detsimetrli, santim etrli, millimetrli
to'lqin uzunlikdagi tebranishlarni o'z ichiga oladi.
O 'Y C H d ia p a z o n d a g i te b ra n is h la r n i K U D la r y o rd a m id a
generatsiyalash va kuchaytirish uchun ikkita shart qanoatlantirilishi
zarur:
a) diodga tashqi o'zgarm as kuchlanish berilganda, uning tuzilmasi
m a’lum uchib o 'tish vaqtiga ega bo'lgan elektronlar to'plam lari hosil
bo'lishini ta ’minlashi kerak;
b) diod albatta RLC param etrlari tarqoq tebranish konturga
ekvivalent O 'Y CH rezonatorga ulanishi kerak.
Bunda uchish vaqti bilan aniqlanadigan davriy takrorlanuvchi
elektronlar to 'p lam i o 'z energiyasini signalni kuchaytirishga yoki
rezonatordagi quvvat yo'qotishlarni kompensatsiyalashga sarflaydi va
shu bilan so'nm as tebranishlarni saqlab qoladi.
Kuchaytirish yoki generatsiyalash rejimiga mos shartlarni elektron
asboblarning manfiy dinamik (differensial) qarshiligi(M D Q ) bilan
xarakterlash qabul qilingan. Elektron asbobda M DQ ning mavjudligi
uni energiya yutuvchi sifatida emas, balki o'zgaruvchan tok energiyasi
manbayi sifatida qarash kerakligini anglatadi.
K U D — yarim o'tkazgich asbob bo'lib, uning ishlash prinsipi
O'YCH diapazonda zaryad tashuvchilaming ko'chkisim on ko'payishi
va ularning elektr maydon ta ’sirida uchib o'tishi natijasida M DQ
hosil bo'lishiga asoslanadi.
Hozirgi vaqtda K U D lar millimetrli to'lqin uzunligida eng katta
quw atli O'YCH tebranishlar hosil qiluvchi qattiq jismli manbalarning
biridir. 10 G G s chastotada uzluksiz tebranishlarning maksimal quw ati,
FIK 40 % bo'lganda, 10 Vt larni tashkil etadi.
Ko'chki toki shovqinlari yuqori bo'lgani sababli, K U D asosidagi
kuchaytirgichlar shovqin koeffitsienti 30—40 dB ni tashkil etadi va
K U D larning kuchaytirgich sifatida ishlatilishini cheklaydi. K UD
www.ziyouz.com kutubxonasi
asosidagi quw at kuchaytirgichlar radioreleli va sun'iy yo'ldoshli aloqa
tuzilmalarida qo'llaniladi.
KUD tuzilmasi va KUD asosidagi generatorning elektr sxemasi
3 .13-rasmda ko'rsatilgan. RLCmikroto'lqinli rezonatorni tashkil etadi.
KUDda xususiy avtotebranishlarni tashqi rezonans kontursiz ham
uyg'otish mumkin.
KUD param etrlari va teskari kuchlanish U qiymati shunday
tanlanadiki, p+ — no'tishdagi elektr maydon kuchlanganligi EL~ \ 0 5
V/sm, / — sohada esa ET0.Y ~ 5—10 kV/sm bo'lsin.
Elektr maydon kuchlanganligi EL ga yetganda yarim o'tkazgich
kristall panjarasi atomlarining zarbdan ionlashuvi boshlanadi. Zarbdan
ionlashuv natijasida zaryad tashuvchilarning ko'chkisim on ko'payishi
kuzatiladi. Elektr maydon kuchlanganligi / — sohada Ero.y dan katta
b o 'lg a n i sa b a b li z a ry a d ta s h u v c h ila r d r e y f te z lig i m a y d o n
kuchlanganligiga bog'liq bo'lmaydi va Dro.K~ Ю7 sm /s ni hosil qiladi.
E lektr zanjirlarda doim mavjud b o 'lad ig an elektr toki yoki
kuchlanishi fluktuatsiyalari hisobiga sxemada hosil bo'lgan birlamchi
tebranishlar qurilmani generatsiyalash rejimiga o'tkazadi. Tebranish
k o n tu rid a elek tr m aydonning o 'zg aru v ch a n tashkil etuvch isin i
belgilovchiU = Ums\n(dto'zgaruvchan kuchlanish hosil qilinadi
Musbat AEyarim davrlarda p+-no'tishda elektron-kovak juftliklar
generatsiyalanadi. A E ortib borishi bilan vaqt birligi ichida hosil
bo'layotgan zarrachalar soni shunday ortadiki, AEmusbat yarim davri
oxirida eng ko'p zaryad tashuvchilar hosil bo'ladi. Kovaklar p+-n
o'tishdan p +- sohaga siljiydi, elektronlaming asosan ko'p qismi Q
3 .13-rasm. KU D asosidagi generator elektr sxemasi.
E - E . + E sin cot .
L m
(3.14)
www.ziyouz.com kutubxonasi
zaryadli to ’plam sifatida p +-no ‘tish maydoni hisobiga Lqalinlikka
ega bo'lgan va dreyf qatlami deb ataluvchi /-sohaga o ‘tadi. Dreyf
qatlamida elektronlar o'rtacha v T0.Y tezlik bilan n+ — sohaga siljiydi.
Elektr maydon tezlatuvchi maydondan sekinlatuvchi maydonga o'tish
vaqtida elektronlar to ‘plami dreyf sohasida harakatlanishga boshlaydi.
Agar dreyf qatlami uzunligi Lda elektronlarning uchib o ‘tish
vaqti r DRtebranishlar davri yarmiga yaqin {rDR = 7 7 2 ) qilib olingan
b o ‘lsa, elektronlar to ‘plami Lning butun uzunligida yuqori chastotali
maydon bilan torm ozlanadi va unga o ‘z energiyasini berib boradi.
Kinetik energiya uzatilishi elektronlar to ‘plamining kristali panjara
bilan to ‘qnashuvlari orasida sodir bo'ladi.
E lek tro n lar o ‘zining bir qism energiyasini yuqori chastotali
maydonga uzatishi K U D M DQka ega ekanini anglatadi.
0 ‘Y C H m ay d o n g a energiya u z atish n in g m a q b u l sh a rtid a n
т = T 12kelib chiqqan holda, UD li generatorning ishchi chastotasi
f ni baholaymiz:
1 1 &
r _ 1 _ 1 _ TQ'Y
T 2TDK 2L• (ЗЛ5)
1 = 1 0 mkm ni tashkil etganda f = 5 G G s bo ‘ladi. Hisoblab topilgan
chastota uchib o'tish chastotasi,ko‘rilgan rejim esa uchib o'tish rejimi
deb ataladi.
Generatsiyalovchi diodlarning boshqa turini G ann diodlari tashkil
etadi.
Gann diodlari (GD) — bir jinsli yarim o'tkazgichda G ann effekti
hisobiga M DQ ka ega yarim o'tkazgich asbob. Hajm iy rezonatorga
ulangan G D O 'Y CH li garmonik tebranilar generatsiyalashga qodir.
Diod uzunligi 10~2-M0~3 smli bir jinsli yarimo'tkazgich plastinadan
iborat. Plastinaning qarama-qarshi tomonlarida katod К va anod A deb
ataluvchi metall kontaktlar hosil qilinadi. G ann diodlarini hosil qilish
uchun n — turli GaAs, InSb, InAs va InP kabi birikmalardan foydalaniladi.
Diod tebranish konturiga ulanadi. Gann diodi kontaktlariga kuchlanganligi
3 • 103 V/sm ga yaqin elektr maydon hosil qiluvchi doimiy kuchlanish
berilganda uning hajmida chastotasi 60 G G s gacha bo'lgan elektr
tebranishlar hosil bo'ladi. Elektr tebranishlar quw ati 10-ь 15 Vt gacha
bo'ladi, diodning FIKi esa 10-H2 % ni tashkil etadi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
G D asosidagi generatorning 10 G Gs chastotadagi maksimal quw ati
2 Vtga yaqin (FIK 9-H5% ). Chastota ortishi bilan \\M f 1 qonun
bo'yicha kamayib boradi. Bunday natijalar nobarqaror hajmiy zaryad
sohasirejimida olingan.
G Dlari ko'chm a radiolokatorlarda, aloqa tizimlarida, shuningdek
mantiqiy elem entlar sifatida va boshqa qurilmalarda keng qo'llaniladi.
Bir jinsli, n — turli GaAs va InP kristalarida G ann effekti asosini
vohalararo o'tishdeb ataluvchi davriy tok impulslari hosil bo‘lishiga
olib keluvchi o 'tish tashkil etadi. Q utbli y arim o 'tk azg ich la rd a
o'tkazuvchanlik zonasi energiyalar oralig'i bilan bir-biridan ajratilgan
bir nechta minimumga yoki “vohaga” ega. Soddalashtirish uchun,
o'tkazuvchanlik zonasi bosh voha 1 va ekvivalent voha 2 dan iborat
deb hisoblanadi (3.14-rasm). GaAs uchun Д Ж ;=0,36 eV, Д W =1,43
eV.
Elektronlar (kovaklar) effektiv massasi material turiga, kristall
tuzilishiga ham da zaryad tashuvchilar energiyasiga bog'liq, chunki
kristall panjara xususiy elektr maydoni tezlanishiga ushbu zarrachalar
ta ’sir etadi. GaAs kristalida elektronlarning yuqori — 2 vohadagi effektiv
massasi mEF = \,2m,pastki voha 1 dagisi esa mEF=0,07mni tashkil
etadi, bu yerda m— vakuumdagi erkin elektronning massasi. Ikkinchi
to m o n d a n , elek tro n la r effektiv massasi o rtgani sayin u larn in g
harakatchanligi f i к, ( m Ef) 3/2 • T U2 qonunga binoan kamayadi,
bu yerda: T — kristalning absolut temperaturasi. Shuning uchun yuqori
voha “ o g'ir’' elektronlarining harakatchanligi = 100 sm2/[ V - s ] ,
pastki voha “yengil” elektronlarining harakatchanligi esa /л{ = 5000
sm2/[V -s ] ni tashkil etadi. Shunday qilib, berilgan tem peraturada
o'tkazuvchanlik zonasida bir vaqtning o'zida “yengil” va “o g 'ir”
elektronlar mavjud. Bolsman taqsimotiga (1.5-form ulaga qarang)
muvofiq xona temperaturasida elektronlarning ko'p qismi pastki vohada
to'planadi.
Agar diodga katta bo'lm agan potensiallar farqi berilsa, unda
elektronlarni tezlatuvchi maydon hosil bo'ladi (3.15-rasmda 1—2 soha).
E l e k tr o n la r Sdr= / j. xE te z lik k a e r is h a d i la r va d io d d a
j ( E ) = qnxv DR(E) - qn^/u^E tok hosil bo'ladi. Tok hosil bo'lishida
www.ziyouz.com kutubxonasi
Masofa
3.14-rasm. Gann effektini tushuntiruvchi energetik diagramma.
yuqori voha elektronlarining ulushi, ular konsentratsiyasi kichik bo ‘lgani
sababli, hozircha juda kichik.
3.15-rasm. Dreyf tezlikning elektr maydon kuchlanganligiga bog'liqligi.
Y arim o‘tkazgichga berilgan elektr m aydon Eortishi bilan kristall
tem peraturasi ortadi, shu bilan bir qatorda elektronlam ing o 'rtac h a
energiyasi ham ortadi. EB0.fz 3,2 kV/sm ga yetganda G aAs kristali
elektronlari A W tpotensial to 'siq n i yengib o 'tish u ch u n yetarli
energiya oladilar. N atijada pastki voha elek tro n la rd an b o 'sh a b ,
www.ziyouz.com kutubxonasi
yuqoridagisi esa — to ‘ladi. Bu jarayon vohalararo o'tishdeb ataladi.
E - E bo . sb o ‘lgan m ay d o n t a ’sirid a (3 .1 5 -ra s m , 2 — 3 so h a )
elektronlarning asosiy qismi pastki vohadan yuqori vohaga o ‘tadi.
Ushbu o'tish natijasida elektronlarning dreyf tezligi 3 = JU^Ega
teng bo‘lib qoladi va ilgarigiga qaraganda kamayadi, hosil bo'layotgan
tok zich lig i ham k am ayadi. E le k tr m aydon dio d g a b e rilg a n
kuchlanishga proporsional, dioddagi tok esa elektronlarning dreyf
tezligiga proporsional bo'lgani sababli 3.15-rasm da keltirilgan egri
chiziqni diod VAXi sifatida qarash mumkin. Egri chiziqning pastga
qarab ketgan sohasida, diod M DQka ega. M DQ mavjudligi, diodga
passiv zanjir, masalan, rezonator ulab, tebranishlar generatsiyalovchi
yoki kuchaytiruvchi sifatida foydalanish imkonini ochadi. M aydon
kuchlanganligi yana ham orttirib borishi bilan dreyf tezlik to ‘yinadi
(! 9TO,y ~ 107sm /s) (3.15-rasmda 3—4 soha).
Statik rejimda bunday xarakteristika kuzatilm aydi. D iodning
vohalararo o'tishlar sodir bo'layotgan m a’lum tor sohasidagina elektr
maydon kuchlanganligining bo‘sag‘aviy qiymatiga EB0.S erishiladi.
Ushbu soha hajmiy elektr noharqarorlik sohasideb ataladi.
Y a r im o 'tk a z g ic h m a te ria l h a jm id a h a r d o im k ir itm a la r
konsentratsiyasi kichik bo‘lgan soha mavjud bo'ladi. Ushbu S sohaning
qarshiligi atrofidagi boshqa sohalar qarshiligiga nisbatan yuqoriroq
bo'lgani sababli undagi elektr maydon kuchlanganligi EB0.S ga yetadi
(3.16, a-rasm ). Natijada £ sohada zaryad tashuvchilarning pastki
nim zonadan yuqoridagi nimzonaga o'tishi boshlanadi.
£ sohadagi elektronlarning dreyf tezligi kichikroq bo'lgani sababli
ular sohadan tashqaridagi elektronlardan orqada qoladilar. Natijada
kuzatilayotgan tor sohada elektr domendeb ataluvchi qo ‘sh elektr
zaryad sohasi vujudga keladi. D om enning chap to m o n id a sust
h arak a tlan u v c h i elektro n lar, o ‘ng to m o n d a esa, zaryadlari tez
harakatlanuvchi elektronlar bilan kompensatsiyalanmagan, musbat
ionlar to'planadi. Domen hosil qilgan maydon birlamchi maydonga
q o 's h ila d i va yangi e le k tro n la rn i y uqori n im zo n ag a o 'tis h in i
ta ’minlaydi. Domendagi va undan tashqaridagi elektronlar tezliklari
tenglashmagunga qadar domen zaryadi uzluksiz ortib boradi. Shuning
uchun stabil domen hosil bo'lishi uchun domen hosil bo ‘lish vaqti
www.ziyouz.com kutubxonasi
TF dom enning katoddan anodga uchib o ‘tish vaqti T 0 = L I 3 JO,y dan
kichik bo ‘lm og‘i zarur.
A nodga yetgan dom en so ‘rilib ketadi. S h u n d a n keyin S ~
q atlam d a yangi d o m en hosil b o 'la d i va ja ra y o n ta k ro rla n a d i.
D o m e n la rn in g y o ‘q o lish i va y a n g isin in g h o sil b o ‘lish i d io d
q arshiligining o 'zg arish i bilan davom etad i, n a tija d a diod toki
tebranishlari kuzatiladi. T = T0 bo'lganda diod toki tebranishlari
chastotasi f — &m ,Y I L ga teng, bu yerda, STO,y = 107 sm /s, L -yarimo'tkazgich uzunligi. Diodning domenlar hosil qilib ishlash rejimi
uchib o'tish rejimideb ataladi.
3.16-rasm. Gann diodi tuzilmasi (a), unda elektr maydon
kuchlanganligi (b) va konsentratsiyaning (d) taqsimlanishi.
G D asosidagi generatoming sodda sxemasi 3.17-rasmda keltirilgan.
Rezonator Cf sig'imli, LE induktivlikli va /?£ qarshilikli ekvivalent kontur
bilan almashtirilgan. Generator Ri; ning kichik qiymatlarida o ‘z -o ‘zini
a)
b)
•V
x
www.ziyouz.com kutubxonasi
uyg'otadi va uchib o'tish rejimi amalga oshadi. Ushbu rejim da
yuklamadagi quvvat domen hosil qiladi, diodning qolgan qismi passivdir.
Shuning uchun diodning FIK bir necha foizdan oshmaydi.
о
vjt)
—о
3.17-rasm. Gann diodi asosidagi sodda generator sxemasi.
G D asosidagi generatorning ko'rib chiqilgan rejimi bir necha G G s
chamasidagi chastotalar uchun o'rinli bo'lib, tranzistorlar asosidagi
anchagina yuqori FIK ga ega bo'lgan generatorlar bilan raqobatlasha
olmaydi. 10 G G s dan yuqori chastotalarda G Dlari hajmiy zaryad
to'planishini chegaralash(X ZTCH ) rejimida ishlatiladi. Diod RE
qarshiligi katta rezonatorga joylashtiriladi. Bunda statsionar dom en
hosil b o 'lm a y d i va u diod an o d ig a y e tg u n ch a s o 'n ib ketad i.
Generatsiyalanayotgan tebranishlar chastotasi rezonator chastotasi bilan
aniqlanadi. X ZTCH rejimida 160 G G s ni tashkil etuvchi ishchi
chastotalarga erishiladi. G D asosidagi santimetrli diapazonda qayta
generatsiyalovchi kuchaytirgichlarning kuchaytirish koeffitsienti 6—
10 dB, chiqish quw ati 1 Vt gacha va FIK 5 % gacha bo'ladi. Ularning
shovqin koeffitsienti maydonli tranzistorlar asosidagi kuchaytirgich­
larning shovqin koeffitsientidan yuqori. Shuning uchun ular oraliq
kuchaytirgich kaskadlarda ishlatiladi.
3.7. Fotodiodlar
Bitta p -n o'tishga ega bo'lgan fotoelektr asbob fotodioddeb ataladi.
Fotodiod sxemaga tashqi elektr manba bilan (fotodiod rejimi) va
tashqi elektr manbasiz (fotovoltaik rejim) ulanishi mumkin. Tashqi
elektr manba shunday ulanadiki, bunda p -n o'tish teskari yo'nalishda
siljigan bo'lsin. Fotodiodga yorug'lik tushmaganda dioddan berilgan
kuchlanishga bog'liq bo'lm agan I0 ekstraksiya toki deb ataluvchi,
www.ziyouz.com kutubxonasi
juda kichik qiymatga ega “qorong'ulik” toki oqib o ‘tadi. Diodning
n — baza sohasi taqiqlangan zona kengligidan katta h v energiyaga
ega b o ‘lgan fotonlar bilan yoritilganda elektro n -k o v ak juftlik lar
generatsiyalanadi. Agar hosil bo‘lgan juftliklar bilan p-no ‘tish orasidagi
masofa zaryad tashuvchilarning diffuziya uzunligidan kichik bo ‘lsa,
g e n e ra ts iy a la n g a n k o v a k la r p-n o ‘tish m a y d o n i y o rd a m id a
ekstraksiyalanadi va teskari tok qiymati uning “q o ro n g ‘ulik’'dagi
qiymatiga nisbatan ortadi. Yorug‘lik oqimi Fintensivligi ortishi bilan
diodning IF teskari toki qiymati ortib boradi. Y o ru g iik oqim ining
turli qiym atlari u ch u n fotodiod VAXi 3 .1 8 -ra sm d a keltirilgan.
Y oritilganlikning keng chegarasida fototok bilan yorug‘lik oqimi
orasidagi bog‘lanish am alda chiziqli bo'ladi.
Proporsionallik k o effitsien ti^, = dIF 18Fbir necha m A /lm ni
tashkil etadi va fotodiodning sezgirligideb ataladi. Fotodiodlar turli
o'lchash qurilmalarida hamda optik tol-ili aloqa liniyalarida yorug’lik
oqimini qabul qiluvchilar sifatida ishlatiladi.
Fotodiodning fotodiod rejimidan tashqari fotovoltaik rejimi keng
ishlatiladi. Ushbu rejimda fotodiod tashqi elektr m anba ulanmagan
holda ishlatiladi va yorug'lik (quyosh) energiyasini bevosita elektr
energiyaga o'zgartirish uchun qo'llaniladi.
3.18-rasm. Yorug‘lik oqimining turli qiymatlarida
fotodiod VAXining o'zgarishi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
Diod fotovoltaik rejimda yoritilganda uning chiqishida foto EYK
hosil bo‘ladi. Quyosh nuri energiyasini elektr energiyaga o ‘zgartiruvchi
o ‘zaro ulangan o'zgartgichlar elektr manba sifatida kosmik kemalarda
va yer ustidagi avtonom elektr energiya qurilm alarida ishlatilib
kelinmoqda.
3.8. Nurlanuvchi diodlar
Nurlanuvchi diodlar— bitta p -n o ‘tishga ega bo'lgan, elektr
energiyani nokogerent yorug'lik nuriga o'zgartuvchi yarim o'tkazgich
nurlanuvchi elektron asbobdir. Nurlanuvchi diodlarda elektron-kovak
juftliklarining rekombinatsiyalashuvi natijasida yorug'lik nuri paydo
b o 'la d i. A gar p -n o 'tis h t o 'g 'r i y o 'n a lish d a siljitilg an b o 'ls a
rekombinatsiya sodir bo'ladi. Nurlanuvchi rekombinatsiya to 'g 'ri
zonali deb ataluvchi yarim o'tkazgichlarda hosil bo'ladi. Bunday
y a rim o 'tk a z g ic h sifa tid a a rse n id g a lliy n i k e ltirish m u m k in .
Nurlanayotgan yorug'likning to'lqin uzunligi Я energiyasi taxm inan
yarim o'tkazgich taqiqlangan zonasi kengligiga mos keluvchi kvant
energiyasi bilan aniqlanadi. Arsenid galliy asosida tayyorlangan
nurlanuvchi diodlarning to'lqin uzunligi Я = 0,9—1,4 mkm ni tashkil
etadi. K o'rinuvchi nurlar diapazonidagi nurlanuvchi diodlar fosfid
galliy, karbid kremniy va boshqalar asosida tayyorlanadi. Zam onaviy
n u r la n u v c h i d io d la r d a g a lliy n in g a z o t va a lu m in iy b ila n
birikm alaridan foydalaniladi.
N urlanuvchi diodlarning energetik xarakteristikasi sifatida kvant
chiqishi(samaradorlik) dan foydalaniladi. Kvant chiqishi boshqaruv
zanjiridan o'tayotgan har bir elektronga nurlanuvchi diod chiqishida
nechta nurlanish kvanti to 'g 'ri kelishini ko'rsatadi. G om oo'tishli
nurlanuvchi diodlar uchun odatda kvant chiqishi 0,01—0,04 ni
tashkil etadi. G eteroo'tishli nurlanuvchi diodlar hosil qilish uchun
b in a r va u ch k o m p o n e n ta li y a rim o 'tk a z g ic h b irik m a la rd a n
foydalaniladi, ular uchun kvant chiqishi ancha yuqori qiym atni
(0,3 gacha) tashkil etadi, lekin ham m a vaqt birdan kichik bo'ladi.
VAXlari, oddiy d io d larn ik id ek , ek sp o n en sial b o g 'la n ish bilan
ifodalanadi. N urlanuvchi diodning qayta ulanish vaqti 10~7- H 0 -9 s
ni tashkil etadi.
N u rla n u v c h i d io d la r o p tik alo q a lin iy a la rid a , in d ik a tsiy a
www.ziyouz.com kutubxonasi
qurilm alarida, optoelektron juftliklarda va yaqin kelajakda elektr
yoritgich asboblarni almashtirishda qo'llaniladi.
F o to d io d va n u rlan u v c h i diod o p to e le k tro n ik a n in g asosiy
yarim o'tkazgich asboblaridir. Optoelektronika — elektronikaning
bo'lim i bo ‘lib, axborotlarni qabul qilish, uzatish va qayta ishlashda
yorug'lik signallar elektr signallarga va aksincha o'zgartirilishini
ta ’minlovchi elektron qurilmalarni ishlab chiqish, yaratish va amaliy
qo'llash bilan shug'ullanadi.
3.9. Optronlar
Optoelektron juftlik, yoki optojuftlikkonstruksiyasi jihatdan optik
m uhit orqali o ‘zaro bog'langan nurlatgich va foto qabul qilgichdan
tashkil topgan bo'ladi.
K iruvchi e le k tr signal t a ’sirida n u rlan u v c h i d io d y o ru g 'lik
to 'lq in la r in i g en e ra tsiy a la y d i, fo to q a b u lq ilg ic h esa (fo to d io d ,
fotorezistor, fototranzistor va boshqalar) yorug'lik ta ’sirida fototok
generatsiyalaydi.
N urlanuvchi diod va fotodioddan (a), fo to tran zisto rd a n (b),
fototiristordan (d), fotorezistordan (e) tashkil topgan optojuftliklarning
sxemada shartli belgilanishi 3.19-rasmda keltirilgan.
a) b) d) e)
3 .19-rasm. Nurlanuvchi diod va fotodioddan (a), fototranzistordan (b),
fototiristordan (d), fotorezistordan (e) tashkil topgan optojuftliklarning
sxemalarda shartli belgilanishi.
Optojuftliklar raqamli va impuls qurilmalarda, analog signallami
u zatu v ch i q u rilm a la rd a , av to m a tik a tiz im la rid a y u q o ri v oltli
ta ’minlovchi manbalarni kontaktsiz boshqarish va boshqalar uchun
qo'llaniladi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
1. Stabilitronlarda elektr teshilishning qaysi turi ishlatiladi?
2. Diodlarning qanday turlarini bilasiz? Ularning shartli belgilanishini
с hi zing.
3. Diod yordamida to ‘g ‘rilash effekti nimadan iborat?
4. Varikap deganda nima tushuniladi va и qayerda q o ‘llaniladi?
5. E lektr zanjirda stabilitron q an day qilib chiqish kuchlanishini
stabillashtiradi?
6. To ‘g ‘rilovchi va tunnel diodlar ishlash mexanizmidagi farq qiluvchi
xususiyatlar nimadan iborat?
7. Optoelektron asbob qanday asbobligini tushuntiring va и qayerlarda
qo ‘llaniladi?
8. Fotodiodlarning ishlash prinsipi va asosiy x a rakteristikalarin i
tushuntiring.
9. Nurlanuvchi diodlar ishlash prinsipi va asosiy xarakteristikalarini
tushuntiring.
11.0 ‘YCH yarimo ‘tkazgich asboblaming asosiy turlarini aytib bering.
12. Tunnel dio d i VAXining та ’lum soh alarida tok hosil bo ‘lish
mexanizmini tushuntirib bering.
13. 0 ‘girilgan diod deganda nimani tushunasiz? Uning nomini qanday
tushuntirish mumkin ?
14. KUD manfiy differensial qarshilikka ega asboblardan nima bilan
farq qiladi?
15. Gann diodi uchun ishlatiladigan yarimo ‘tkazgich material qanday
xususiyatlarga ega b o ‘lishi kerak?
www.ziyouz.com kutubxonasi
IV B O B . B IP O L Y A R T R A N Z I S T O R L A R
4 .1 . Umumiy ma’lumotlar
Bipolyar tranzistor(ВТ) deb o ‘zaro ta ’sirlashuvchi ikkita p-n
o ‘tishdan tashkil topgan va signallarni tok, kuchlanish yoki quw at
bo'yicha kuchaytiruvchi uch elektrodli yarimo'tkazgich asbobga aytiladi.
BTda tok hosil bo'lishida ikki xil (bipolyar) zaryad tashuvchilar —
elektronlar va kovaklar ishtirok etadi.
ВТ p — va n — o ‘tkazuvchanlik turi takrorlanuvchi uchta (emitter,
baza va kollektor) yarimo'tkazgich sohaga ega (4.1, a yoki b-rasmlar).
a)
b)
E e o ' B ко' К
n
n
T
в
к
p
f
1 n
4.1-rasm. p-n-p(a) va n-p-n(b) turli ВТ lar tuzilmasi va ularning
sxemada shartli belgilanishi.
Yarimo'tkazgich sohalarni belgilashda asosiy zaryad tashuvchilar
konsentratsiyasi yuqori bo'lgan soha p+yo k\n + belgisi qo'yilishi bilan
boshqa sohalardan farqlanishi qabul qilingan.
Tranzistorning sohalari ichida eng yuqori konsentratsiyaga ega bo'lgan
chekka soha ( n+ — soha) n +-p-nyoki (p+— soha) p +-n-p turli
tranzistorlarda emitter( E)deb ataladi. Emitteming vazifasi tranzistorning
baza (B)sohasi deb ataluvchi o'rta ( p - yoki n — turli) sohasiga zaryad
tashuvchilami injeksiyalashdan iborat. Tranzistor tuzilmasining boshqa
www.ziyouz.com kutubxonasi
chekkasida joylashgan n — soha (n+-p-n) yoki p — soha (p+-n-p) kollektor
( К) deb ataladi. Uning vazifasi baza sohasidagi noasosiy zaryad
tashuvchilarni ekstraksiyalashdan iborat. Emitter bilan baza orasidagi
p — n o‘tish emitter o'tish(EO '), kollektor bilan baza orasidagi p — n
o ‘tish esa kollektor o'tish(KO‘) deb ataladi.
Baza sohasi em itter va kollektor o ‘tishlarning o ‘zaro ta ’sirlashuvini
ta ’minlashi kerakligi sababli, BTning baza sohasi kengligi La bazadagi
noasosiy zaryad tashuvchilar diffuziya uzunligidan kichik (p+-n-pBT
uchun LB« L n , n+-p-nBT uchun LB« L r)bo‘lmog‘i shart. Aks
holda em itterdan bazaga injeksiyalangan asosiy zaryad tashuvchilar
KO‘gacha yetib bormaydilar va BT samaradorligi pasayadi. Odatda,
baza sohasi kengligi LB~ 0 ,0 1-H mkm ni tashkil etadi.
Tuzilish xususiyatlariga va tayyorlash texnologiyasiga ko‘ra BTlar
eritib tayyorlangan, planarva planar-epitaksialtranzistorlarga
ajratiladi. Q otishm ali tranzistorlarning baza sohasida kiritm alar
taqsimlanishi bir jinsli (tekis) bo‘lganligi sababli, unda elektr maydon
hosil bo'lmaydi. Shuning uchun EZNlar bazadan kollektorga diffuziya
hisobiga ko‘chadilar.
Planar va planar-epitaksial tranzistorlarning baza sohasida kiritmalar
konsentratsiyasi taqsimoti bir jinsli emas (notekis) bo‘lib, u kollektorga
siljigan sari kamayib boradi. Bunday BTlar dreyflitranzistorlar deb
ataladi. Kiritmalar konsentratsiyasi gradiyenti ichki elektr maydon
hosil bo‘lishiga olib keladi va EZNlar bazadan kollektorga dreyf va
diffuziya jarayonlari hisobiga ko‘chadilar. Demak, dreyfli BTlaming
tezkorligi yuqori bo'ladi.
BTlar asosan chastotalarning keng diapazonida (0-M0 GGs) va
quvvat bo‘yicha (0,01^-100 Vt) elektr signallami o'zgartuvchi, generator
va kuchaytirgich sxemalarni hosil qilish uchun ishlatiladi.
BTlar chastota bo‘yicha: past chastotali — 3 M Gs gacha; o ‘rta
chastotali 0,3-^30 MGs; yuqori chastotali 30-^300 M Gs; o ‘ta yuqori
chastotali — 300 MGs dan yuqori guruhlarga boiinadi.
Quvvat bo'yicha — kam quw atli — 0,3 Vt gacha; o ‘rta quw atli —
0,3 -r- 1,5 Vt; katta quw atli - 1,5 Vt dan yuqori guruhlarga ajratiladi.
Nanosekund diapazonida katta quwatli impulslarni hosil qilishga
m o‘ljallangan ko'chkilitranzistorlar BTlaming yana bir turini tashkil etadi.
Tuzilishi bo‘yicha BTlar ko'p emitterli (KET), ko'p kollektorli
(KKT)va tarkibiy(Darlington va Shiklai) tranzistorlari boMadi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
ВТ kirishiga berilgan signal quw at bo'yicha kuchaytiriladi. Buning
u c h u n uni o 'z g a r tir ila d ig a n signal z a n jirig a Uc(k irish yoki
boshqaruvchi) ham da kuchaytirilgan RVu (chiqish yoki boshqariluvchi)
signal zanjiriga ulanadi.
BTning beshta asosiy ish rejimi mavjud.
Agar tashqi kuchlanish manbalari (UEB, UKB) yordamida EO' to'g'ri
yo'nalishda, КО' esa teskari yo'nalishda siljitilsa, u holda ВТ aktiv (normal)
rejimda ishlaydi. Bu rejim analog sxemotexnikada keng qo'llaniladi.
Agar EO ' teskari yo'nalishda, КО' esa to 'g 'ri yo'nalishda siljitilgan
bo'lsa, ВТ invers (teskari)rejimda ishlaydi.
Agar em itter va kollektor o'tishlar to 'g 'ri siljitilgan bo'lsa, ВТ
to'yinish,teskari siljitilgan bo'lsa — berkrejimda ishlaydi. Bu rejimlar
raqamli sxemotexnikada keng qo'llaniladi. EO' to 'g 'ri siljitilganda
KO'da EYK hosil bo'lsa, ВТ injeksiya — voltaikrejimda ishlaydi.
BTning yana bir rejimi bo'lib, u teskari siljitilgan KO'ga yuqori
kuchlanishlar yoki tem peratura ta ’sir etganda yuzaga keladi. Bu rejim
teshilishrejimi deb ataladi. Ko'chkili tranzistorlar elektr teshilish
hisobiga ishlaydi.
4 .2 . Bipolyar tranzistorning ulanish sxemalari
BTda elektrodlar uchta bo'lgani sababli, uch xil ulanish sxemalari
mavjud: umumiy baza (UB)', umumiy emitter (UF); umumiy kollektor
(UK)(4.2-rasm). Bunda ВТ elektrodlaridan biri sxemaning kirish va
chiqish zanjirlari uchun umumiy, uning o'zgaruvchan tok (signal)
bo'yicha potensiali esa nolga teng qilib olinadi. BTning 4.2-rasm da
keltirilgan ulanish sxemalari aktiv rejimga mos.
a) b) d
4.2-rasm. BTning statik rejimda umumiy baza (a), umumiy emitter (b)
va umumiy kollektor (d) ulanish sxemalari.
www.ziyouz.com kutubxonasi
4.3. Tranzistor tuzilmalarining energetik diagrammalari
BTning elektr signallar quw atini kuchaytirish imkoniyati uning
energetik diagrammasida yaqqol ko‘rinadi. Diagramma elektron va
kovaklarning tuzilmada egallagan o‘rni bilan potensial energiyalarining
bog'liqligini ko‘rsatadi.
Dreyfsiz n-p-ntuzilmali ВТ energetik diagrammasi 4.3-rasmda
ko'rsatilgan. Elektronlam ing potensial energiyasi (o ‘tkazuvchanlik
zonasi tu b i energiyasi Wc)н-y a rim o 'tk a z g ic h d a kich ik va p-yarim o‘tkazgichda katta. Kovaklar potensial energiyasi (valent zona
shipi energiyasi Wy),aksincha, я -yarim o'tkazgichda katta va p-yarim o‘tkazgichda kichik.
Elektronlam ing em itterdan yoki kollektordan bazaga o'tishida
potensial barer balandligi elektronlaming p-va я -yarimo'tkazgichlardagi
potensial energiyalari ayirmasiga teng bo'lgan mos potensial to ‘siqlami
yengib o ‘tishi bilan bogiiq. Kovakning bazadan (pyarim o'tkaz-
gichdan) emitterga yoki kollektorga o ‘tishida potensial barer balandligi
elektronlar uchun o'tkazuvchanlik zonadagi potensial barer kattaligiga
teng potensial barerni yengib o'tish bilan bog'liq.
Muvozanat holatda Fermi sathi tuzilm aning barcha elementlari
uchun bir xil, ya’ni elektronni em itterdan bazaga o'tkazish uchun
sarflan ad ig an ish, e le k tro n n i b azadan kollek to rg a o 'tk a z ish d a
ajraladigan energiyaga teng bo'ladi. E m itter va kollektor orasida
e le k tro n la m in g uzluksiz alm ash in u v i, tab iiy k i, b u tu n tu z ilm a
energiyasining o'zgarishiga olib kelm aydi. E lektron em itterd an
kollektorga ham da kovak kollektordan em itterga o'tganda energiya
balansi buzilmaydi.
EO'ga to 'g 'ri siljitish, KO'ga esa teskari siljitish berilganda, em it­
ter — baza potensial barer pasayadi, kollektor — baza potensial barer
esa ortadi. Energetik diagramma 4.3, b-rasmda keltirilgan ko'rinishga
ega bo'ladi.
O'tishlarga berilgan kuchlanishlar natijasida tuzilmada energiya
balansi o'zgaradi. Em itter sohasi Fermi kvazisathining yuqoriga siljishi
va potensial barerning mos kamayishi, elektronni EO 'dan o'tkazish
uchun zarur ishning kamayishini anglatadi. Xuddi shu vaqtda kollektor
sohasi Fermi kvazisathining pastga siljishi va К О ' potensial barerining
ortishi, elektronni bazadan kollektorga o'tishda ajralib chiqadigan
energiyaning ortishini anglatadi. Agar vaqt birligi ichida kollektorga
www.ziyouz.com kutubxonasi
4.3-rasm. n — p — nturli dreyfsiz BTning muvozanat holatdagi (a) va
aktiv rejimdagi (b) energetik diagrammalari.
o ‘tuvchi elektronlar soni, xuddi shu vaqt davomida, em itterdan bazaga
o ‘tuvchi elektronlar soniga, hech b o ‘lm aganda, kattalik darajasi
b o ‘yicha teng b o ‘lsa, elek tro n larn i bazaga injeksiyalash uchun
sarflan a d ig an quv v at, ushbu e le k tro n la r k o lle k to rg a o ‘tg a n d a
ajraladigan quw atga nisbatan kichik bo ‘ladi.
Ushbu o rtiqcha quvvat chiqish zanjiri elektr toki q u w atid ek
n am o y o n boM adi. Y u q o rid a k o ‘rib o ‘tilg a n la r BT da quvvat
kuchaytirilishining fizik mohiyatini belgilaydi. Bazadan kollektorga
yo‘nalgan e le k tro n la r oqim i em itterd an bazaga oquvchi ushbu
zarrachalar oqimi bilan bir xil bo'lishi uchun, baza sohasi kengligi
yetarlicha kichik va elektronlarning rekombinatsiya hisobiga yo‘qolishi
kam bo ‘lmog‘i kerak.
Kovak kollektordan emitterga o ‘tganda energiya balansi, albatta,
shundayligicha qoladi. Lekin, kollektor sohada kovaklar konsentratsiyasi
emitterdagi elektronlar konsentratsiyasiga nisbatan juda kichik bo‘lgani
sababli, birlik vaqt davomida kollektordan em itterga o ‘tuvchi kovaklar
soni elektronlarning em itterdan kollektorga o ‘tishiga nisbatan mos
marta kam bo'ladi. Kovaklar o'tishi hisobiga quvvat b o ‘yicha yutug‘,
elektronlar o'tishi hisobiga quw atdagi yutug‘ga nisbatan, inobatga
olmasa bo‘ladigan darajada kam bo‘ladi.
p — n — p tuzilm ali BTlarda esa quvvat b o ‘yicha yutug‘ning
asosiy qismi kovaklarning em itterdan kollektorga o ‘tishi hisobiga
www.ziyouz.com kutubxonasi
b o 'lad i. E lektro n larn in g k ollektordan em itterg a o 'tish i quvvat
kuchaytirishda inobatga olmasa bo'ladigan darajada kam bo'ladi.
T r a n z is to r la rd a quvvat o 'z g a r tir is h n in g b a ’zi to m o n la r i
gidrodinamik energivani o'zgartirish jarayoniga o'xshab ketadi. Emitter
va kollektor sohalarni do'nglik bilan ajratilgan ikkita suv havzasiga
o'xshatish m um kin. T ranzistor tuzilm aning m uvozanat holatiga,
gidrogeologlar tili bilan aytganda, yuqori va pastki tub sathlari bir xil
va do'nglik sathidan pastda yotgan holat to 'g 'ri keladi. EO'dagi to 'g 'ri
va KO'dagi teskari siljishga yuqori tub sathi do'nglik sathiga nisbatan
yuqori ko'tarilg an , tubning pastki sathi esa, aksincha, sezilarli
pasaytirilgan holat to'g'ri keladi. Yuqori suv havzadagi suv do'nglikdan
oshib o'tadi va qisman filtratsiya va bug'lanish hisobiga kamayishiga
qaramasdan (elektronlarning bazada rekombinatsiya bo'lishi hisobiga
kamayishi), ikkinchi suv havzasi chegarasigacha yetib boradi. Bu yerda
u pastki tub sathiga nisbatan katta potensial energiya zaxirasiga ega
bo'ladi va sharshara sifatida oqib, jam g'arilgan energiyani ajratish
uchun gidroturbina o'rnatishni taqozo qiladi. Tranzistorlarda bunday
turbinalar vazifasini kollektor zanjirining yuklama elementlari bajaradi.
p — n — ptu z ilm a li t r a n z is to r la r d a b a rc h a ja r a y o n la r
yuqoridagilarga o'xshash bo'ladi, faqat ishchi suyuqlik rolini elektronlar
emas, kovaklar bajaradi.
Dreyfli tranzistorlar baza sohasida kiritmalar notekis taqsimlangan
bo'lgani uchun elektr o'tish bazaning butun kengligini egallaydi.
n — p — ntuzilmali dreyfli tranzistor energetik diagrammasi 4.4-
rasmda keltirilgan.
n p n
4.4-rasm. n - p ~ n turli dreyfli BTning aktiv rejimdagi energetik
diagrammasi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
Bunday tranzistorda baza sohasi do'nglikdan emas, balki kollektor
tom onga og‘gan tekislikdan iborat. Elektronlarning bazadan o ‘tishi
d iffu ziy a b ila n d re y f hisobiga am alga o sh a d i. G id ro d in a m ik
o ‘xshatishda suyuqlikning suv havzalar orasidagi harakati nafaqat
gidrodinam ik bosim ostida, balki ko'proq gidrostatik bosim ostida
yuz berishini anglatadi. Suv o ‘tish tezligi ortadi, o'tishdagi yo‘qotishlar
esa kamayadi.
Quvvat o ‘zgartirish jarayonlarini miqdor jihatdan ifodalash uchun,
bazaga injeksiyalanuvchi elektronlar oqimi va K0 ‘ chegarasidagi ushbu
zarrachalar oqim i orasidagi bog'lanishni aniqlash kerak. Bu o ‘z
navbatida BT elektrodlar toklarini va turli ish rejimlarida ular orasidagi
bog‘liqlikni aniqlashdan iborat ekanligini anglatadi.
4 .4 . Tranzistorda elektrodlar toklari
UB sxemada ulangan, eritib tayyorlangan n-p-nBTning aktiv
rejimda ishlashini ko‘rib chiqamiz (4.5-rasm).
BTning ishlashi uch hodisa hisobiga amalga oshadi:
— em itterdan asosiy zaryad tashuvchilaming bazaga injeksiyalanishi;
— bazaga injeksiyalangan EZTlarning diffuziya va dreyf hisobiga
K O ‘gacha yetib kelishi;
— bazaga injeksiyalangan va KO‘gacha yetib kelgan noasosiy zaryad
tashuvchilam ing ekstraksiyalanishi.
h
4.5-rasm. Aktiv rejim uchun kuchlanish manbalari qutblari va
elektrodlar toklari yo'nalishlari.
www.ziyouz.com kutubxonasi
E 0 ‘ to ‘g‘ri siljitilganda ( \JEB ta ’minot manbasi hisobiga amalga
oshiriladi) uning potensial bareri pasayadi va elektronlar em itterdan
bazaga injeksiyalanadi. Elektronlarning em itterdan bazaga ham da
kovaklarning bazadan emitterga injeksiyalanishi hisobiga em itter toki
IE hosil bo‘ladi:
h = h , + h r , (4.1)
bu yerda: I En, IEp - mos ravishda elektronlar va kovaklar injeksiya
toklari.
Em itter tokining IEr tashkil etuvchisi kollektor orqali oqmaydi va
shuning uchun foydasiz tok hisoblanadi. IEp qiymatini kamaytirish
uchun bazadagi akseptor kiritmalar konsentratsiyasi qiymati emitterdagi
donor kiritmalar konsentratsiyasiga nisbatan ikki tartib kichik qilib
olinadi.
Emitter tokida elektronlarning injeksiya toki / £я ulushini injeksiya
koeffitsientideb ataluvchi kattalik ifodalaydi. U em itter ishlash
samaradorligini belgilab, emitter tokidagi foydali tok ulushini ko‘rsatadi
r = Y - (4-2)
1 E
Odatda /= 0 ,9 9 0 —0,995 ni tashkil etadi. Bazaga injeksiyalangan
elektronlar, bazada kollektor tomonga diffuziyalanib KO‘gacha yetib
boradi. So‘ngra kollektorga ekstraksiyalanadi (K O ‘ning elektr maydoni
ta ’sirida kollektorga tortib olinadi) va kollektor toki IKn ni hosil qiladi.
Kollektorga o ‘tish davomida injeksiyalangan elektronlarning bir
qismi baza sohadagi kovaklar bilan uchrashib rekombinatsiyalanadi
va ularning konsentratsiyasi kamayadi. Yetishmovchi kovaklar tashqi
zanjir orqali kirib (elektr neytrallik sharti bajarilishi uchun), baza
tokining rekombinatsiya tashkil etuvchisi IBREK ni hosil qiladi. IBREK
qiymati katta bo‘lgani uchun uni kamaytirishga harakat qilinadi. Bunga
baza kengligini kamaytirish bilan erishiladi.
Em itterdan injeksiyalangan elektronlar tokining baza sohasida
rekombinatsiya hisobiga kamayishi elektronlarni tashish koeffitsienti
deb ataluvchi kattalik bilan ifodalanadi:
www.ziyouz.com kutubxonasi
Real tranzistorlarda a T =0,980 -f- 0,995.
Aktiv rejimda tranzistorning KO‘ teskari yo'nalishda siljitilgan (UKB
bilan amalga oshiriladi) ligi sababli, kollektor zanjirida xususiy tok IKn
oqadi. U ikki xil noasosiy zaryad tashuvchilam ing dreyf toklaridan
tashkil topgan. Natijada p-no'tishning teskari toki I K0 = I pn + I np
amalda teskari kuchlanishga bogiiq boim aydi va xona tem peraturasida
kremniyli o'tishlarda IA,(7= 10-15 A ni tashkil etadi. Shunday qilib, em itter
toki boshqaruvchi,kollektor toki esa boshqariluvchidir.Shuning uchun
BT tok bilan borshqariluvchi asbobdeyiladi.
Kollektor toki ikki tashkil etuvchidan iborat
I К = IKn + I ко ■
Agar 1^em itterning to ‘liq toki bilan bog‘liqligi e ’tiborga olinsa,
u holda
I K = + I к о > (4-4)
bu yerda: a = y a r — em itter tokini uzatish koeffitsienti. a < 1
b o lg an i uchun UB ulangan BT tok ni kuchaytirmaydi ( I к к /,,).
Baza elektrodidagi tok rekombinatsiya tashkil etuvchi IBREK dan
tashqari, EO ‘ning injeksiyalangan kovaklar toki / £ va K O ‘ning xususiy
toki IK() dan tashkil topadi. Ko‘rinib turibdiki,
(4.5)
Baza to k in in g rekom binatsiya IBREK va injeksiya IEp tashkil
etuvchilari yo'nalishlari bir xil. Agar KO‘ga qo‘yilgan kuchlanish teskari
yo‘nalishda bo ‘lsa, uning xususiy toki l K0 teskari yo‘nalgan b o ‘ladi.
Shuning uchun
I К ~ 0 — &T En 1 Ep ~ 1 K0 ~~ (1 — E ~ ^ КО ■ (4-6)
Tok b o ‘yicha katta kuchaytirish koeffitsientini ta ’m inlovchi sxema
4.2, b-rasm da keltirilgan bo ‘lib, unda BT UE sxemada ulangan. Ushbu
sxemada umumiy elektrod bo‘lib em itter, kirish toki bo ‘lib baza toki,
chiqish toki b o ‘lib esa — kollektor toki xizmat qiladi.
Kirxgofning birinchi qonuniga muvofiq em itter toki tranzistorning
boshqa elektrodlari toklari bilan quyidagi munosabat orqali bog‘langan:
www.ziyouz.com kutubxonasi
(4.4')
(4.40 va (4.5) munosabatlarni e ’tiborga olgan holda UE ulangan
sxemada kollektor toki uchun tenglama quyidagi ko‘rinishga ega boMadi:
fi koeffitsient baza tokini uzatish koeffitsientideb ataladi. /? ning
qiym ati 10-И 000 b o ‘lib, UE sxem ada ulangan ВТ yaxshi tok
kuchaytirgich hisoblanadi.
4 .5 . Bipolyar tranzistor ish rejimlarini elektrodlar toklariga
Kollektor va em itter toklarining o ‘zaro bog'lanishi baza orqali
amalga oshadi. Dreyfsiz ВТ bazasida turli rejimlarda zaryad tashuvchilar
konsentratsiyasining taqsimlanishi 4.6-rasmda ko'rsatilgan.
Bazaning chap tomoni EO‘dan boshlanib X=0,o ‘ng tom oni K 0 ‘
bilan chegaralanadi X=LB. Aktiv rejimda em itterdan asosiy zaryad
tashuvchilar bazaga injeksiyalangani sababli, bazaning chap tom on
chegarasida, EO‘ga yaqin sohada, konsentratsiyasi n0ni tashkil etuvchi
nomuvozanat elektronlar paydo bo‘ladi. Bazaning o ‘ng tom onida,
K 0 ‘ yaqinida, noasosiy zaryad tashuvchilar K O ‘ning ichki elektr
m a y d o n i y o rd a m id a e k s tra k s iy a la n g a n i sa b a b li, e le k tr o n la r
konsentratsiyasi muvozanat holatdagi np konsentratsiyaga nisbatan
e’tiborga olmasa bo‘ladigan darajada kichik bo ‘ladi. Bazada elektronlar
konsentratsiyasi gradiyenti d n t dx hosil bo‘lgani hisobiga elektronlar
konsentratsiya katta sohadan kam tomonga diffuziyalanib harakatlanadi
va bazada elektronlaming diffuziya tokini hosil qiladi:
? K - + I k ) + I ko
Bundan
(4.7)
Agar P = ------ deb belgilansa, (4.7) ifodani quyidagi ko‘rinishda
\ - a
yozish mumkin:
IK =/ V B+(/3 + \)IK0 (4.8)
ta ’siri
www.ziyouz.com kutubxonasi
I«(x ) = S,,qD — ,
dx
bu yerda: SE — EO ‘ning yuzasi, Dn — elektronlarning baza sohadagi
diffuziya koeffitsienti.
Baza sohasida elektronlar nochiziqli taqsimlanadi, chunki harakat
d a v o m id a e l e k t r o n l a r r e k o m b in a ts iy a h is o b ig a y o ‘q o la d i.
Elektronlarning taqsimlanishidagi farq juda kichik b o ‘lgani sababli,
uni rasmda ko‘rsatish qiyin.
4.6-rasm. Turli rejimlarda zaryad tashuvchilarning ВТ bazasida
taqsimlanishi:
7 —muvozanal holat (UEB — 0, UKB — 0), 2 — aktiv, 3 — invers,
4 —to ‘yinish, 5 — berk rejimlarga mos keladi.
DreyfliВТ bazasida elektronlar toki diffuziya va dreyf tashkil
etuvchilaridan tashkil topadi
I X х )= S EqDn dn-+ S Eqfinn{x)EB
dx
bu yerda: n(x) — ixtiyoriy x kesimda elektronlar konsentratsiyasi,
EK = ( k T / qNA ) !{dNA / dx) - akseptor kiritmalar konsentratsiyasi NA
notekis taqsimlangan bazada ichki elektr maydon kuchlanganligi.
Invers rejimda KO‘ to ‘g‘ri yo‘nalishda siljitilgan b o ‘lib, elektronlar
kollektordan bazaga injeksiyalanadi. Baza sohasidagi noasosiy zaryad
www.ziyouz.com kutubxonasi
tashuvchilar konsentratsiyasi kollektordan em itterga kamayib boradi
va bu holda tok teskari yo'nalgan bo‘ladi. T o ‘yinish rejimida, ikkala
p-no ‘tish to ‘g ‘ri siljitilganda, p-no ‘tishlar yaqinida elektronlar
konsentratsiyasi muvozanat holatdagiga qaraganda yuqori boMadi,
shuning uchun n(x)konsentratsiyaning bazada taqsimlanishi 4-chiziq
bilan ifodalanadi. Ushbu taqsimlanishni aktiv va invers rejimlardagi
konsentratsiyalar taqsimlanishi yig‘indisi sifatida ko‘rsatish mumkin.
Ikkala p-no ‘tishga teskari siljitish berilgan berk rejimda, bazaning
p-no ‘tishlarga yaqin sohalarida, elektronlar konsentratsiyasi amalda
nolga teng b o ‘lib, m uvozanat h o latd a bazad a ta q sim lan g an g a
qaraganda kamroq bo‘ladi (5-chiziq). p-no ‘tishlar yaqinida hosil
bo'ladigan konsentratsiya gradiyentlari p-no ‘tishlaming teskari toklarini
aniqlaydi. Zaryad tashuvchilarning bazada taqsimlanishini bilish p-n
o ‘tishlarga berilgan kuchlanishlarning tranzistor elektrodlaridagi toklar
qiymatiga ta ’sirini grafik ravishda yaqqol ko'rsatish imkonini beradi.
Yuqorida keltirilgan zaryad tashuvchilar taqsim lanishi o ‘tishlarga
berilgan kuchlanishlar ta'sirida baza sohasi kengligining o ‘zgarishlarini
e ’tiborga olmagan holda ko‘rib chiqildi. Real BTlarda p-no ‘tishlarga
berilgan kuchlanishlar ta ’sirida p-no ‘tish kengligi o ‘zgaradi, bu o ‘z
navbatida baza sohasi kengligi Lg ning o ‘zgarishiga olib keladi. Agar
p-no ‘tishlar kengaysa, baza torayadi va aksincha bo‘ladi. Ushbu
hodisa Erli ejfektiyoki baza kengligi modulatsiyasideb ataladi.
Erli effekti qanday natijalarga olib kelishi mumkinligini ko‘rib
chiqamiz.
Aktiv rejimda KO‘dagi teskari kuchlanish qiymati UKB ortgan sayin
baza kengligi LB kichiklashadi. Bu o ‘z navbatida bazaga injeksiyalangan
elektronlar konsentratsiyasi gradiyentini oshiradi, natijada em itter toki
ortadi. Baza kengligi kamayishi bilan, em itter tokining rekombinatsiya
hisobiga yo‘qolishi kamayib, tashish koeffitsienti a rqiymati ortadi.
T o ‘yinish rejimida em itter va kollektordan bazaga elektronlar
injeksiyalanadi. Natijada UK ortishi bilan EO‘ning elektronlar toki
keskin kam ayadi. E m itter sam aradorligi ham keskin kam ayib,
UK = UE bo‘lganda y = 0 bo'ladi.
Berk rejim da y = 0. Invers rejim da p-no ‘tish la r vazifalari
almashadi — K 0 ‘ boshqaruvchi bo‘lib, EO‘ boshqariluvchi b o ‘lib
qoladi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
4 .6 . Bipolyar tranzistorning elektr modellari
Umumiy m a ’lumotlar.Modellashning asosiy vazifasi BT elektr
xarakteristikalari bilan fizik param etrlari orasidagi b o g 'la n ish n i
aniqlashdan iborat. Buning uchun BT elektr m odel k o ‘rinishida
keltiriladi. Uning modeli ba’zan ekvivalent sxemayoki almashlash
sxemasideb ham ataladi.
Elektr modelda BT oddiy elementlar (diod, tok manbayi, rezistor
va kondensatorlar) yoki to ‘rt qutbli bilan almashtiriladi. Tranzistor
m odellari elektron sxem alar param etrlari va x arak teristik alarin i
hisoblashda va eng m uhim i, integral sxemalarni ishlab chiqarishda,
murakkab sxemani sodda va aniq modellar asosida tahlil qilish zarur
bo‘lganda ishlatiladi.
Ba’zi modellar tranzistorning statik rejimi uchun, boshqalari esa —
dinamik rejimi uchun ishlab chiqilgan. BT elektrodlaridagi kuchlanishlar
vaqt b o ‘yicha o ‘zgarmas b o ‘lgan rejim s atik rejim deyiladi. Bu vaqtda
rejimning barcha param etrlari vaqt davomida o ‘zgarmas qoladi.
Tranzistor ishlaganda, uning elektrodlari zanjirlariga o ‘zgarmas
kuchlanish m anbalaridan tashqari, kuchaytirilishi yoki o ‘zgartirilishi
zarur bo ‘lgan signal manbayi ham ulanadi. Signal berilganda tranzistor
elektrodlaridan birida kuchlanish (tok) vaqt davomida o‘zgaruvchan
bo‘lib, tranzistor dinamik rejimholatida bo'ladi.
U m um iy holda, tok va kuchlanishlarning o ‘zgaruvchan tashkil
etuvchilari orasidagi bog‘lanish bilan ularning o ‘zgarm as tashkil
etuvchilari orasidagi bog‘lanish bir-biridan farq qiladi ((4.4) va (4.8)
tenglamalar). Buning ikkita sababi bor. Birinchidan, tranzistor p-n
o ‘tishlarining barer sig‘imlari mavjud, kollektor va baza sohalari sezilarli
hajmiy qarshilikka ega. Shular hisobiga p-no'tishlardagi kuchlanishlar
tranzistor elektrodlaridagi kuchlanishlar bilan sinfaz o ‘zgarm aydilar
va amplitudasi bo ‘yicha elektrodlardagi kuchlanishlarga nisbatan doim
kichik qiymatga ega bo ‘ladi. Kuchlanishlar qiymatidagi farq signal
chastotasi ortishi bilan ortadi. Ikkinchidan, zaryad tashuvchilam ing
baza orqali o ‘tishi, ya’ni E 0 ‘ diffuziya sig‘imining qayta zaryadlanishi
inersion jarayondir. Shuning uchun, dinam ik rejim da elektrodlar
toklarining oniy qiymatlari p-no ‘tishlardagi kuchlanishlarning oniy
qiymatlariga mos kelmay qoladi, zaryad tashuvchilam ing em itterdan
kollektorgacha yetib borishi uchun, kollektor tokining kechikishi deb
ataluvchi m a’lum vaqt zarur bo ‘ladi. Shunday bo'lishiga qaram asdan,
www.ziyouz.com kutubxonasi
agar kechikish vaqti o'zgaruvchan kuchlanishning o ‘zgarish davriga
nisbatan juda kichik bo'lsa, o 'zaro bog'lanishlarning farqi katta
bo‘lmaydi, ya’ni oniy qiymatlar bog'lanishlari am alda statik rejimdagi
o'zgarm as qiym atlar orasidagi bog'lanishlar kabi b o ‘ladi. Bunday
chastotalarni past chastotalardeb atash, past chastotalardagi dinamik
rejimni esa — kvazistatik rejimdeb atash qabul qilingan.
Signal qiymati, ya'ni o'zgaruvchan tashkil etuvchilari katta yoki
kichik bo'lishi mumkin.
Kirish va chiqish signallari o'zgaruvchan tashkil etuvchilari orasida
chiziqli bog'lanish kuzatiluvchi signal kichik signaldeb ataladi. Agar
kirish signali amplitudasi ikki marta kamaytirilsa, o'lchanayotgan
param etr qiym ati, masalan, kuchaytirish koeffitsienti, + 10% ga
o'zgarsa, shartli ravishda signal amplitudasi yetarlicha kichik deb
hisoblanadi. Kichik signalning boshqa ta ’riflari ham mavjud.
O 'zgaruvchan va o'zgarm as tashkil etuvchilar turli m odellar
yordamida hisoblanadi va tahlil qilinadi. O'zgarmas tashkil etuvchilarni
tahlil qilishda u yoki bu sonli integral parametrlarga ega nochiziqli
Ehers — Mollmodelining turli variantlari ishlatiladi. Ularning nochiziqli
deyilishiga sabab, katta signal rejimida diod va sig'imlarning nochiziqli
xarakteristikalarga egaligidadir.
Kichik o'zgaruvchan tashkil etuvchilarni tahlil qilishda nochiziqli
modellardan foydalanishning m a’nosi yo'q, chunki differensiallar deb
ataluvchi kichik o'zgarishlar orasidagi bog'lanishlar funksiyalarning
o'zi bilan emas, balki ularning differensiallari bilan belgilanadi. Shu
sababdan o'zgaruvchan tashkil etuvchilarni tahlil qilishda maxsus kichik
signalli(chiziqli) dinam ik m odellardan foydalaniladi. B unday
modellarda tok va kuchlanishlarning kichik o'zgarishlarini bog'lovchi
kattaliklar tranzistorning differensial parametrlarideb ataladi.
Statik rejimda BTning nochiziqli elektr modeli (Ebers-Moll modeli).
Ebers-M oll modeli tranzistor p-no'tishlari orqali aktiv (normal) (4.6)
va invers rejimlarda oquvchi toklar uchun yozilgan tenglamalarga
asoslanadi
/ „ = ccl, + ,
к t ко ( 4 9 )
I E — CLjlK+ I E0,
bu yerda: or va a ~ mos ravishda, aktiv va invers rejimlarda
em itter tokini uzatish integral koeffitsienti.
www.ziyouz.com kutubxonasi
n-p-ntranzistor uchun modelning eng sodda varianti 4.7-rasm da
ko'rsatilgan.
( X \h
E
o
J 1)1 11)2
К
О
4
и
h
о в
4.7-rasm. ВТ uchun Ebers — Moll modeli.
Model ikkita qarama-qarshi ulangan tok manbalari va ikkita dioddan
tashkil topgan. VD1 diod E 0 ‘ xususiyatlarini, VD2 diod esa K 0 ‘
xususiyatlarini m odellashtiradi.a^/., va ocNI ] tok manbalari m osdiodlar
bilan boshqariladi. Tok manbalarining ichki qarshiligi juda yuqori
bo ‘lgani sababli, zanjir qarshiligi qiymatiga bog'liq bo ‘lmagan holda,
zanjirdan oqayotgan tok qiymatini belgilaydilar.
Diodlar VAXlari (2.9) ga muvofiq approksimatsiyalanadi
bu yerda: I0E, I0K — model param etrlari,
quyidagicha bog‘langan
/ , = / „ * ( * " -D * h = I o A e * - О
'Z* Чл
(4.10)
www.ziyouz.com kutubxonasi
/ , = / , - / , = 0 - a ) J 0C( e £ - 0 - 0 - « , ) / „ ( < ; * - 1)- И Л 2)
Ushbu tenglamalar BT ning m atem atik modellaridir. Ular asosida
turli ulanish sxemalarda statik VAXlarning ixtiyoriy oilasi uchun analitik
ifodalarni topish mumkin.
Masalan, (4.10) tenglama UB ulangan sxema uchun statik kirish
xarakteristikalarni bevosita aniqlaydi. UB ulanish sxemasida ulangan
BT ning statik chiqish xarakteristikalarini aniqlovchi ifoda (4.11)
tenglamani (4.10)ni e ’tiborga olgan holda o ‘zgartirish yo‘li bilan hosil
qilinadi
IK = ocIE - (1 - a a , ) - I0K(e * -1 ) •
UE ulangan sxema uchun kirish xarakteristikalarni ifodalovchi
m unosabatlar (4.12) da U BK = U BF —U KE deb olinadi. Sxemada
ulangan BT ning chiqish xarakteristikalarini ifodalovchi munosabatlar
(4.11) va (4.12) da UBK = UBE~ UKE\a UBE o ‘zgaruvchini almashtirish
orqali topiladi. / i)> > /0/,b o ‘lganda u quyidagi ko‘rinishga keladi:
1
1
... . i
1 - ? e ^
P,
bu yerda Д = ------— .
1 - a ,
Shunday qilib, modelning to ‘rtta param etri bor: I 0E, I 0K,ccva
a r a va « ; param etrlar em itter va kollektor toklarini mos ravishda
aktiv va invers rejimlarda o ‘lchash va quyidagi formulalar bo ‘yicha
hisoblashlar orqali topiladi:
www.ziyouz.com kutubxonasi
(4.13)
Ushbu formulalarda I0K tok normal aktiv rejimda, em itter zanjiri
uzilgan holda (IE=0), K O ‘ning teskari tokini, J0Eesa — aktiv rejimda,
kollektor zanjiri uzilgan holda (IK- 0), EO ‘ning teskari tokini tashkil
etadi.
Parametr l0E EO‘ VAXning teskari shoxobchasi orqali o‘lchanilmaydi.
Shuning uchun l0E ni aniqlashda UKB=const bo‘lgandagi IK—f (UEB)
bog‘liqlik 4.8 —rasmda ko'rsatilgandek, yarim logarifmik masshtabda
quriladi. Tok l0E UEB= 0 bo‘lganda IK tokining qiymatiga teng bo‘ladi.
Invers rejimda xuddi shunga o ‘xshab IE—f ( UKB)o ‘lchashlam i bajarib
va grafik qurib UK =0 bo‘lganda I0K ni aniqlash mumkin.
Eng sodda Ebers-Moll modelida I0E, I0K, a va a ,la r o ‘zgarmas,
ya’ni elektrodlardagi tok va kuchlanishlarga bog4liq emas deb hisoblanadi.
Modelning aniqligini oshirish uchun unga emitter, baza va kollektor
sohalarining hajmiy qarshiligi qo‘shi!ib, Erli effekti inobatga olinadi. Bu
esa, o ‘z navbatida, model parametrlari sonining oshishiga, tranzistor
modelining murakkablashuviga olib keladi. Bundan tashqari, ushbu model
tranzistorning statik xarakteristikalarini aniqlaydi va unga yuqori chastotali
signallar ta ’sir etgandagi inersiya xususiyatlarini aks ettirmaydi.
10~5
1(T15
0 0.2 0.4 0.6 O.S I' eb’ V
4.8-rasm. Ebers-Moll modelidagi emitter diodining
yarim logarifmik masshtabda qurilgan VAXi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
4.7. Bipolyar tranzistorning statik xarakteristikalari
Ebers — Moll tenglamalari (4.13) ВТ statik rejimlarini tahlil qilish
va statik xarakteristikalarni topish uchun qo'llaniladi. Chunki, bu
tenglamalar tranzistor p-no'tishlaridagi har qanday kuchlanishlarda
uning asosiy xususiyatlarini to ‘liq aks ettiradi. Ammo, shuni ham
aytib o ‘tish kerak-ki, modelda I0E\a l 0Ktoklar p-no ‘tishlarning o ‘zida
zaryad tashuvchilarning generatsiyalanish va rekombinatsiyalanishini
ham da Erli effektini e ’tiborga olmaydi. Shu sababdan UB, UE va
UK ulangan sxem alarda BTning real xarakteristikalarini ko ‘rib
chiqamiz.
ВТ statik kirish xarakteristikalari.
Kirish xarakteristikasideb chiqish kuchlanishining berilgan va
o ‘zgarmas qiymatlarida, kirish tokining kirish kuchlanishiga bog‘liqligini
ko‘rsatuvchi grafikka aytiladi.
UВ sxema.UB ulangan sxemada kirish toki bo‘lib em itter toki IE,
kirish kuchlanishi b o ‘lib em itter-b aza kuchlanishi UEB,chiqish
kuchlanishi bo‘lib esa kollektor-baza kuchlanishi UKB xizmat qiladi.
Shuning uchun UB ulangan sxemaning kirish xarakteristikalari KO‘dagi
kuchlanish UKB ning belgilangan qiymatlarida l = f ( UEB)bog‘lanish
orqali ifodalanadi.
BTda em itter va kollektor o ‘tishlarning o ‘zaro ta ’siri o ‘tishlarga
quyilgan kuchlanish qutblariga bog‘liq. Masalan, aktiv rejimda KO‘
toki baza — emitter kuchlanishi bilan aniqlanadigan EO‘ tokiga bog‘liq.
K O ‘ kuchlanishining E 0 ‘ tokiga ta ’siri nisbatan sustroq b o ‘ladi.
T o ‘yinish rejim ida ikkala o 'tis h bazaga zaryad ta sh u v ch ilarn i
injeksiyalaydi va KO‘ning E 0 ‘ tokiga ta ’siri kuchli bo‘ladi.
Agar em itter toki I£ da kovaklar toki elektronlar tokiga nisbatan
foizning ulushlarini tashkil etish e ’tiborga olinsa, simmetrik tuzilmali
UB ulangan BTning kirish xarakteristikalar oilasi quyidagi tenglama
bilan ifodalash mumkin:
й\У*:\ 4 \U bk \
(4-14)
U KB= 0 bo ‘lganda xarakteristika tenglamasi:
q\um\
/ * = / 0( е * - 1) ’
(4.15)
www.ziyouz.com kutubxonasi
ko‘rinishga ega bo ‘lib diod VAXiga o ‘xshaydi. Shunga qaram asdan,
diodda l0. \/L ga, tranzistorda esa / 0_ 1 / LB ekanligini e ’tiborga olish
lozim. Aktiv rejim da e x p (- q\UKB\Ik T ) ni e ’tiborga olm asa ham
bo'ladi, unda
Ko‘rinib turibdiki, UB ulangan sxemada kirish xarakteristikasi
ordinatalar o ‘qida Ig kesma kesuvchi eksponenta orqali ifodalanadi.
K O ‘ga berilgan teskari kuchlanish qiymati ortgan sari Erli effekti
hisobiga baza kengligi kamayadi, l0 esa - ortadi, chunki I0 baza
kengligi LB ga teskari proporsional bog'langan. Shu sababli, UKB ortishi
bilan kirish xarakteristikalari chapga va yuqoriga siljiydi (4.9, a-rasm).
UE sxema.UE ulangan sxemada kirish toki bo ‘lib baza toki IB,
chiqish kuchlanishi bo'lib kollektor-em itter kuchlanishi UKE xizmat
qiladi. Shuning uchun kirish xarakteristikalar oilasi bo'lib, kollektor-
em itter kuchlanishi UKE ning belgilangan qiym atlarida l B= f ( UBE)
bog‘lanish xizmat qiladi. UKE = UKB+UBE bo‘lgani uchun UKE ning
o ‘zgarm as qiym atlarida kirish kuchlanishi UBE ning o ‘zgarishlari
KO'dagi UKB kuchlanishning o ‘zgarishlariga olib keladi. Bu esa, o ‘z
navbatida, /£ toki qiymatlariga va KO‘ning xususiy toki IK0 qiymatlariga
ta ’sir ko‘rsatadi.
b)
/p. inA
a)
4.9-rasm. UB (a) va UE (b) ulangan BTning kirish xarakteristikalar
oilasi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
A ktiv re jim d a , \UKE | > \U BE| b o ‘lg a n d a , tr a n z is to r k irish
xarakteristikalarini ko‘rib chiqamiz. Bu holda em itter toki (4.14) ifoda
bilan aniqlanadi, kirish xarakteristikasi (4.6) ga muvofiq
(4.17) va (4.16) larni solishtirib UB va UE ulangan sxemalarda
kirish xarakteristikalar ko‘rinishi eksponensial ekanini va tikligi bo‘yicha
b ir-b irid an farqlanishini ko ‘ram iz. U E ulangan sxem ada kirish
xarakteristikasi tikligi UB sxemada ulangan ВТ kirish xarakteristikasi
tikligidan 1 /(1 - o r ) - /? +1 marta kichik. UB =0 bo‘lg a n d a a < l va
baza toki amalda IK0 ga teng boTib qoladi, ya’ni o ‘z yo‘nalishini
o ‘zgartiradi. Teskari kuchlanish qiymati ortishi bilan lK() tok ham ortishi
m a ’lum . S h u n in g u ch u n UKE k u c h la n ish o rtish i b ilan kirish
xarakteristikalari pastga va o ‘ngga siljiydi (4.9, b-rasm).
A gar UBE> 0 va b u n d a UK =0 b o ‘lsa ( k o lle k to r va e m itt e r
potensiallari bir xil), ikkala p-no ‘tish to ‘g‘ri yo‘nalishda siljigan bo‘ladi.
Kirish xarakteristikasi to ‘yinish rejimiga mos keladi, baza toki esa
e m itte r d a n va k o lle k to rd a n b ir v a q tn in g o ‘zid a e le k tro n la r
injeksiyalangani uchun baza toklari yig‘indisiga teng boTadi. UBE
kuchlanishi ortishi bilan ikkala p-no ‘tishdagi injeksiya ortadi, bazada
noasosiy zaryad tashuvchilar konsentratsiyasi ortadi, bu esa o ‘z
navbatida bazada rekombinatsiyaning ortishiga, baza tokining keskin
ortishiga olib keladi.
UK sxema.UK ulangan sxemada kirish toki — baza toki IB, chiqish
kuchlanishi esa UEK kuchlanishdir. Demak, kirish xarakteristikalar oilasi
f/Mkuchlanishning belgilangan qiymatlarida IH=f ( U EK) bog‘liqlik orqali
ifodalanadi (4.10-rasm). UBK= UEK~ UEB bo‘lgani uchun UEK ning
o ‘zgarmas qiymatlarida UBK o ‘zgarishlari baza toki IB ni eksponensial
kamaytiradi. Tranzistorning dinamik kirish qarshiligi UE ulangan
sxemadagidek bo ‘ladi.
Bipolyar tranzistorning statik chiqish xarakteristikalari.
Chiqish xarakteristikasideb kirish tokining berilgan, o ‘zgarmas
qiymatlarida chiqish toki bilan chiqish kuchlanishi orasidagi bog‘liqlikga
aytiladi.
UВ sxema.UB ulangan sxemada chiqish toki bo ‘lib IK , chiqish
www.ziyouz.com kutubxonasi
Ig.mkA
100
Ce k = V CEK=10 r (£A=J5 I'
lEK~-so-/ / / / /
60 -40-20-0 2 4 6 $ 10 12 14 16 IS
1 J'
20 l BK
4.10-rasm. BTning UK ulanishdagi kirish xarakteristikalari.
kuchlanishi bo ‘lib UKB,kirish toki bo‘lib esa — em itter toki l E xizmat
qiladi. Shuning uchun UB ulangan sxemaning chiqish xarakteristikalar
oilasi e m itte r toki / £ ning belgilangan q iy m a tla rid a IK=f{UKB)
bog'lanishdan iborat bo ‘ladi.
Chiqish xarakteristikasi (4.4) tenglama bilan ifodalanadi. Aktiv
rejimda xarakteristikalar bilan tanishamiz. n— p -ntuzilm ali BTlar
uchun aktiv rejim faqat UEB> 0 va UKB> 0 bo‘lgandagina am alga oshadi.
1=0 bo'lganda K O ‘ning kollektor-baza zanjiri bo ‘ylab oquvchi IK()
teskari toki chiqish xarakteristikani tashkil etadi.
IE qiymati ortishi bilan chiqish xarakteristikalar yuqoriga siljiydi.
Erli effekti e ’tiborga olinm aganda tok uzatish koeffitsienti a ni
o'zgarmas, UKB%a bog'liq emas va chiqish xarakteristikalarni gorizontal
deb hisoblash mumkin. UB ulangan sxemada rekombinatsiya hisobiga
yo‘qotishlar kamaygani uchun a aslida asta-sekin ortib boradi. Odatda
chiqish xarakteristikalarning gorizontal chiziqlardan farqi deyarli
sezilmaydi. Aktiv rejimning boshlang‘ich sohasidagi keskin, lekin
qiymati b o ‘yicha katta boMmagan ortishi UKB=0 bo‘lganda K O ‘ teskari
tokining noldan maksimal l K0 qiymatgacha o ‘zgarishi bilan bog‘liq.
Agar UKB kuchlanish ishorasi teskarisiga o ‘zgartirilsa, K O ‘ to ‘g ‘ri
siljitilgan bo‘lib qoladi va tranzistor to ‘yinish rejimga o ‘tadi. Bunda
(4.4) tenglama to ‘yinish rejimi uchun quyidagi ko‘rinishda yoziladi:
www.ziyouz.com kutubxonasi
(4.18)
IK = a I E- I 0{ e * - 1 )
To'yinish rejimida UKB ortishi bilan em itter toki o ‘zgarishsiz qolgan
holda kollektor toki kollektordan injeksiya sodir b o ‘lishi hisobiga
kamayadi. UKB=0,4-^0,6 V bo'lganda am alda KO‘ ochiladi. Shu
sababdan UKp -0 bo'lganda IK tokning sezilarli kamayishi boshlanadi.
To'yinish rejimida tranzistorning chiqish xarakteristikalari 4.11, a-
rasmda ikkinchi kvadrantda keltirilgan.
UE sxema.UE ulangan sxemada chiqish toki b o iib kollektor toki
IK, kirish toki bo‘lib baza toki IB, chiqish kuchlanishi bo‘lib esa UKE
kuchlanishi xizmat qiladi. Shu sababdan UE ulangan sxemaning chiqish
xarakteristikalari baza toki / fining berilgan qiymatlarida IK~ f { U KE)
bog‘lanishdan iborat (4.11, b-rasm).
a) b)
I jc .m A
^ *-0,Л ie = qSmA ,' ^
IF= 0.6m A J 1
___ 11 _ - /
IE = 0 . 4 m A
E
0 1
IE=0.2mA
-&
I м
10 20 SO 40UKB,V
IK ,mA
0. 8 -0, 6 -0,4-0, 2 -УкЕ- 1 ' вЕ , ,
Ijj—SmkA, i
IB=6mhA, / j
IB=4mhA / 1
IB=2 ink A
i ---- r ^ i ---- 1 ---- 1 ---- г
0 T- 0,5 1,0 5 10 15 UKE, V
1 KE win
В
4.11-rasm. UB (a) va (UE) (b) ulangan BTning chiqish
xarakteristikalari.
Kollektor tokining baza tokiga bog‘liqligi (4.8) tenglama orqali
ifodalanadi. Ko‘rganimizdek, p va IK0 param etrlar qiymatlari K 0 ‘
qanday ulanganiga bog‘liq. Kollektor sohasining hajmiy qarshiligi rK
hisobga olingan holda KO‘dagi kuchlanish UKB=UKE-UBE-rKI Kga teng.
Natijada, U BE>0 va U KE>0 bo'lganda ham aktiv rejim amalga oshishi
mumkin. Rejimlar almashishi KO‘dagi kuchlanish UK =0 bo‘lganda
www.ziyouz.com kutubxonasi
sodir bo ‘ladi. Bundan UKE ning izlanayotgan bo‘sag‘aviy qiym ati
U°K =UBE-rKI"r UBF ning qiymati berilgan baza tokiga muvofiq kirish
xarakteristikalardan, / / n i n g qiymati esa (4.18) tenglam ada / / = 0 deb
qabul qilinib topiladi, chunki KO‘dagi kuchlanish nolga teng deb
berilgan. Natijada
n =А Л
(4 19)
K B=uBE+rKPJBy
bu yerda: po — kuchlanish UK=0 bo'lgandagi p ning qiym ati, 1 °
— tok esa, baza tokining berilgan qiymatidagi kollektor toki qiymati.
Shunday qilib, (4.19) tenglam alar yordamida berilgan baza toki
nuqtalari ordinata o ‘qida b o ‘sag‘aviy kuchlanish UKE°ni va absissa
o ‘qida kollektor toki Ig° qiymatlarini beruvchi chiziqni chizish mumkin
(4.11, b-rasm da punktir chiziq). Baza tokining har bir qiym ati uchun
UK>U°KE soha aktiv rejim sohasiga, UKE< U°KE soha esa to ‘yinish
rejimi sohasiga mos keladi.
Aktiv rejim uchun chiqish xarakteristikalami ko‘rib chiqam iz. 1 =0
bo ‘lganda barcha UKE>0 qiymatlarda aktiv rejim o ‘rinli bo‘ladi, bunda
kollektor toki/^. = (J3 + \)IK0 ifoda bilan aniqlanadi.
UKE ortishi bilan, Erli effekti ta ’siri natijasida p ning qiymati ortadi.
Shuning uchun UE sxemada chiqish xarakteristikalar tikligi UB ulangan
sxemaga nisbatan p m arta ortib, sezilarli bo ‘lib qoladi.
T o ‘yinish rejimida p va IKg lar KO‘dagi to ‘g‘ri kuchlanishga kuchli
bog‘liq funksiyalarga aylanadi. UKB ortishi bilan IKg tok yo‘nalishini
o'zgartiradi va eksponensial o ‘sadi, p qiymati esa injeksiya koeffitsienti
/ n i n g kam ayishi hiso b ig a nolgacha keskin kam ay ad i. U shbu
omillarning birgalikdagi ta ’siri hisobiga kollektor toki UKE kamayishi
bilan keskin kam ayadi va U KE = (kT / q)Ln{ 1 / a , ) da nolga teng
bo ‘lib qoladi ( a ~ em itter tokini uzatishning invers koeffitsienti).
UE ulangan ВТ ning Erli effekti e ’tiborga olingan statik chiqish
xarakteristikalari 4.12-rasm da keltirilgan.
Chiqish xarakteristikalar oilasi aktiv rejimda baza toki IB yoki
kollektor-baza kuchlanishi UKE ni ortishi bilan i/£/;i/kuchlanishidan
chiquvchi to ‘g‘ri chiziqlar bilan ifodalanadi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
4.12-rasm. UE ulangan ВТ ning Erli effekti e ’tiborga olingan holda
chizilgan statik chiqish xarakteristikalari.
UK sxema.UK ulangan sxemada chiqish toki bo‘lib em itter toki
IE, kirish toki bo ‘lib baza toki IB, chiqish kuchlanishi bo ‘lib esa UEK
xizm at qiladi. Shuning uchun UK ulangan sxem aning chiqish
xarakteristikalar oilasi UBK kuchlanishning belgilangan qiymatlarida
IE=f ( U EK) bog'lanishdan iborat (4.13-rasm). Chiqish xarakteristikasi
UBK kuchlanish qiymatiga siljigan diod VAX iga o ‘xshaydi. U K ulangan
tranzistorning o'ziga xos xususiyati uning dinam ik qarshiligining
kichikligidir.
U K u la n g a n sxem a k u c h la n ish s ta b iliz a to rla ri va quvvat
kuchaytirgichlarda keng qo‘llaniladi.
IF.mA
I M i = 0 - 7 '
l n - 1 0 1 - fk =- " r
/ / / /
J
in if :oci*r
4.13-rasm. UK sxemada ulangan ВТ chiqish xarakteristikalari.
www.ziyouz.com kutubxonasi
4.8 . Bipolyar tranzistor xarakteristika va parametrlarining
temperaturaga bog‘liqligi
ВТ p-no ‘tishlari toklari va bazasida noasosiy zaryad tashuvchi-
larning harakatlanish jarayoni temperaturaga bog'liq. Bu bog‘liqlik
tra n z is to r p a ra m e tr va x ara k te ristik a la rin i te m p e ra tu ra g a m os
o ‘zgarishiga olib keladi.
UB ulangan BTning kirish xarakteristikalariga tem peratura ta ’sirini
ko‘rib chiqamiz.
Aktiv rejimda E O ‘ tokini quyidagicha ifodalash mumkin:
р ( ^ ы ] .
k T
Tem peratura ortishi bilan to ‘yinish toki / fleksponenta kamayishiga
nisbatan tezroq kattalashadi. Ikkita omilning qaram a-qarshi t a ’siri
natijasida UB ulangan sxemaning kirish xarakteristikalari tanlangan
em itter toki lE daA£fc-(l-H2) mV/°C qiymatga chapga siljiydi (4.14,
a -rasm).
U E ulangan BTning turli temperaturalardagi kirish xarakteristikalari
4.14, b-rasmda keltirilgan. (4.12) tenglamadan ko‘rinib turibdiki, UBE=0
bo'lganda baza toki qiymati am alda teskari siljitilgan KO‘ toki I K0ga
te n g b o ‘ladi. Bu to k te m p e ra tu ra g a b o g ‘liq b o ‘lgani sab ab li,
tem peratura ortishi bilan xarakteristikaning boshlanish qismi pastga
tushadi.
4.14-rasm. UB (a) va UE (b) ulangan BTning
kirish xarakteristikalariga temperaturaning ta’siri.
www.ziyouz.com kutubxonasi
UBE> 0 qiymatlarda temperatura ortishi bilan bazaning to ‘g‘ri va
teskari toklari ortadi. Bu tra n z isto r to k larin in g te m p eratu rag a
ek sp o n en sial bog‘liqligi bilan asoslanadi. T ra n z isto rn in g turli
tem peraturalarda olingan xarakteristikalari o ‘zaro kesishishini qayd
qilish zarur, bu (4.17) ifodadagi tashkil etuvchilaming temperaturaga
turlicha bog‘liqligi bilan tushuntiriladi.
T e m p e ra tu ra n in g UB va U E u la n g a n tr a n z is to r c h iq ish
xarakteristikalariga ta ’sirini ko‘rib chiqamiz. Ulanish sxemalariga mos
ravishda chiqish toklari (4.18) va (4.19) tenglamalar bilan ifodalanadi:
IK = odE + IK0 va IK = (31R + {(3+1 )IK0.
Turli tem peraturalarda chiqish xarakteristikalarni o ‘lchash UB
ulangan sxema uchun / £=const va UE sxema uchun esa 1 = const
hollarda bajarilishi kerak. Shuning uchun tem peratura ortganda UB
ulangan sxemada a = const bo'lib Zoning ortishi faqat IK0 qiymatining
ortishiga bog‘liq. Ammo, lK0 odatda (X IEga nisbatan ancha kichik
bo‘lgani uchun, I K0ning o'zgarishlarini e ’tiborga olmasa ham bo ’ladi
(4.15, a-rasm).
UB ulangan sxemaning muhim afzalligi — chiqish xarakteristikalari
tem peratura barqarorligining yuqoriligidan iborat.
a) b)
4.15-rasm. UB (a) va UE (b) ulangan BTning chiqish
xarakteristikalariga temperaturaning ta’siri.
www.ziyouz.com kutubxonasi
UE ulangan ВТ chiqish xarakteristikalari tem peraturaga ko‘proq
bog‘liqligi sababli, tem peratura o ‘zgarganda baza toki IB qiymatini
o ‘zgarmas saqlab turish zarur. Agar p temperaturaga bog liq emas
deb qaralsa, kollektor toki I Kning tem peraturaga bog'liqligi (y 3+1 ) I K0
had bilan aniqlanadi. / ^ t o k tem peratura har 10 °C ga ortganda
taxm inan ikki marta ortadi va misol uchun p =99 bo‘lganda tranzistor
chiqish xarakteristikalarining nisbiy dreyfi tenglamaning faqat ikkinchi
hadi hisobiga 300 % ni tashkil etadi.
U E ulangan tranzistor chiqish xarakteristikalarining tem peratura
o ‘zgarishlarga sezgirligi 4.15, b-rasmdan ko‘rinib turibdi. Shu sababdan,
ishchi rejimni barqarorlash uchun tranzistorni boshqarishda baza toki
bilan boshqarish rejimidan EO ‘ kuchlanishi bilan boshqarish rejimiga
o ‘tish taklif etiladi.
ava p koeffitsientlar ham tranzistor ishchi rejimiga, ya’ni KO'dagi
tok va kuchlanishga bog‘liq (4.16- va 4.'17-rasmlar).
a) b)
4.16-rasm. p ning kollektor tokiga (a) va kuchlanishiga (b)
bog'liqligi.
Baza tokini uzatish koeffitsienti p ning kichik toklar sohasida
k a m a y ish i E O ‘dag i va s irt b o ‘ylab re k o m b in a ts iy a h iso b ig a
tushuntiriladi. Katta toklar sohasidagi kamayishi esa nom uvozanat
www.ziyouz.com kutubxonasi
zaryad ta sh u v ch ilar k o n sentratsiyasi k atta b o ‘lganda bazaning
solishtirma o ‘tkazuvchanligining ortishi bilan asoslanadi.
4.17-rasm. p ning temperaturaga bog‘liqligi.
4 .9 . Tranzistor chiziqli to ‘rt qutblililik sifatida
Tranzistorning chiziqli dinamik modeli uni chiziqli aktiv to ‘rt
qutblik bilan tenglashtirishga asoslanadi. Kirishda kuchlanish Ut va
tok 1! chiqishda kuchlanish U2va tok / , ta ’sir etayotgan qurilma to ‘rt
qutblilikni tashkil etadi (4 .18-rasm).
4.18-rasm. Tranzistorni chiziqli to ‘rt qutblik sifatida ko'rsatilishi.
Uning U,, U2, 1 I 2 parametrlarga nisbatan ikkita ichki bog'lanishlar
tenglamasini yozish mumkin.
Agar tranzistor tok bilan boshqarilsa,ixtiyoriy o ‘zgaruvchi sifatida
kirish toki 7; va chiqish kuchlanishi U2 tanlanadi. Unda to ‘rt qutblilik
tenglamasi, ya’ni tranzistorning chiziqli m atem atik modeli quyidagi
ko'rinishga ega bo‘ladi:
www.ziyouz.com kutubxonasi
Ixtiyoriy o ‘zgaruvchilar oldidagi xususiy hosilalar, garm onik
tebranishlar ta ’sir etgan holda h n, h l2 h2l hr belgilar bilan belgilanadi
va h — parametrlardeb ataladi. Param etrlar turli o ‘lchamlarga ega
va shuning uchun ular gibrid param etrlar tizimi deb ataladi.
hu - d U ] / 5 /, — tranzistorning kirish differensial qarshiligibo‘lib,
ВТ chiqishidagi kuchlanishning o ‘zgaruvchan tashkil etuvchisi qisqa
tutashtirilganda (dU = 0, “ qisqa tutashuv” rejimida) aniqlanadi;
hn ~ d U l / d U ^~ tranzistorning kuchlanish bolyicha teskari aloqa
koeffitsienti Ъо‘\\Ъ,tokning o ‘zgaruvchan tashkil etuvchisi uchun kirish
uzilganda ( d l = 0 , “salt yurish” rejimida) aniqlanadi;
h2] - d l n / 5/, — tranzistorning tok ho'yicha differensial uzatish
ko effitsien tib o 'lib , c h iq ish o ‘z g a ru v c h an to k b o ‘y ic h a qisqa
tutashtirilganda (dU= 0, “qisqa tutashuv” rejimida) aniqlanadi;
h21 = d l 2 / d U 2 — tranzistorning differensial о‘tkazuvchanligibo‘lib,
tokning o ‘zgaruvchan tashkil etuvchisi uchun kirish uzilganda (dJ= 0,
“salt yurish” rejimida) aniqlanadi.
Parametrlarning belgilanishlarida indeksdagi birinchi son 1 b o ‘lsa,
ikkala orttirm a kirish zanjiriga, birinchi son 2 bo‘lsa — chiqish zanjiriga
tegishli ek an in i an g latad i. U c h in c h i indeks b,e, кla r orqali
tranzistorning ulanish sxemasi ko‘rsatiladi.
h nva h l2 param etrlar kirish xarakteristikalar orqali, h2t va h22 esa
chiqish xarakteristikalar yordam ida topiladi. (4.20) ifodalardagi
differensiallar, katta xatolikka yo‘l qo ‘ymagan holda, tranzistordagi
o ‘zgarmas kuchlanish va toklar orttirm alarining absolut qiymatlari
bilan alm ashtirilishi m um kin. h — param etrlarning afzalligi past
chastotalarda ulam i o ‘lchash osonligidadir.
Agar tranzistor kuchlanish bilan boshqarilsa,ixtiyoriy o ‘zgaruvchi
(4.20)
www.ziyouz.com kutubxonasi
sifatida kirish Ut va chiqish U? kuchlanishlari tanlanadi. Unda to ‘rt
qutblilik tenglamalari quyidagi ko‘rinishda bo‘ladi:
d l = ^ ~ d U ] + - ^ - d U ,
' dUt ' dU2 1
d l ^ d U + * L d n
2 dU , 1 dU2 2
(4.21)
Ixtiyoriy o ‘zgaruvchilar oldidagi xususiy orttirm alar garm onik
tebranishlar ta ’sir etganda y n, у ]2 y21 y22 deb belgilanadi va modelning
у — parametrlarideb ataladi.
у = QIX / d U l — tranzistorning kirish differensial o'tkazuvchanligi,
y u = d I J d U 2— tranzistorning teska ri differen sia l uzatish
o‘ tkazuvchanligi;
= d l 21 d U l ~ tranzistorning to ‘g ‘ri d ifferen sia l uzatish
o'tkazuvchanligi;
y 22 — d l 2 / d U , — tr a n zis to r n in g c h iq ish differ ensial
o'tkazuvchanligi.
Barcha у — param etrlar tokning o'zgaruvchan tashkil etuvchilari
uchun qisqa tutashuv rejimida to ‘rt qutblilikning qarshi tom onida
aniqlanadi: y22 va y ^ la r uchun kirishda “ qisqa tu tash u v ” rejim ida
dU = 0, y u \a y2llar uchun chiqishda “qisqa tutashuv” rejimida dU = 0.
h,i’ — param etrlar berilgan chastotada bevosita o ‘lchanadilar.
Yuqo hastotalarda h nva h nparam etrlarni o ‘lchash qiyinlashadi,
chunki EO'ning yetarlicha katta sig‘im o ‘tkazuvchanligi hisobiga “salt
yurish” rejimini amalga oshirib bo‘lmaydi. у — param etrlarni o ‘lchash
kirish va chiqishlarda qisqa tutashuv rejimi amalga oshirilgan holda
bajariladi. Yuqori chastotalarda qisqa tutashuv rejimi mos elektrodlarga
yetarlicha katta sig‘imga ega kondensator ulash bilan amalga oshiriladi.
Shuning uchun ВТ lar asosidagi yuqori chastotali o ‘zgartgichlarni
hisoblashda faqat у — param etrlardan foydalaniladi. Past chastotali
o ‘zgartgichlarni hisoblashda h— param etrlardan foydalanish qulayroq,
c h u n k i u la rn in g q iy m a tla r i t r a n z i s t o r n i n g s ta n d a r t s ta tik
xarakteristikalaridan topiladi va m a’lum otnom alarda keltiriladi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
у — param etrlar qiymati m a’lum h — param etrlardan quyidagi
munosabatlar asosida topilishi mumkin:
1 _ hl2 _ h 2X _ h
У и ~~Й~7 > У2]~~И^’У п ~~И^ ( h = h\\h2 2 - hn K ) -4 .1-jadvalda tu rli tra n z isto rla r uch u n h— p a ra m e trla rn in g
cham alangan qiym atlari keltirilgan, bunda tranzistorning chiqish
qarshiligi o ‘rniga 1/ h22 keltirilgan.
4 .1-jadval
Parametr UE ulangan sxemada UB ulangan sxemada
h n 0,1 - lOkOm 1 - 100 Om
h n
О
■I-rn
О
T
о
•I-(N
о
h2,
2 0 - 1000 0,950 - 0,998
1/ h22 1 + lOkOm 0,1 - 10 MOm
Odatda, m a’lum otnom alarda It — param etrlarning UE ulangan
sxem a uchun qiym atlari k eltiriladi. h- p a ra m e trla r orasidagi
m unosabatlar 4.2-jadvalda keltirilgan.
www.ziyouz.com kutubxonasi
4.2-jadval
h =
T*£ 1.7
AlA' ^1 It'
h =
IIB 1 , /
1 + A 2 I£
Г,\ 2 Е ~ , , , "l 2 «
1 + Й 2 Ш
^12 K = ^
7 , _\lE- ^22 £ 7 .
'* 12 Д , , / 12 £
21 £
/г = ^ 1B
1 , 7
^ 2\B
^ia = K b+ 1 h = - J h ^
1 + Л 2 .£
h =- A l
2 1 + A,ie
^22 A' — ^ 22 Л'
h
h = 22E
22B 1 , 7
I + 2 \E
ВТ differensial parametrlari orasidagi munosabatlar 4.3-jadvalda
keltirilgan.
4.3-jadval
I 1
>u = 7 “ Al. = —
К >11
> » - ht
h =-£*- ri\2
к У и
h2\
h >21
У 2 . = 7 - 21 —
Л.1 >11
h
У 22 ~ , h22= —
К У и
Bu yerda y — y n y 22>i2> 2i ’ ^ ^ 11^22 ^ 12^ 21*
www.ziyouz.com kutubxonasi
Ebers — Moll bo'yicha BTning chiziqli dinamik modeli.U В ulangan
ВТ ning kichik signal rejimi uchun modeli 4.19-rasm da keltirilgan.
U nda nochiziqli Ebers — Moll modelidagi (4.5-rasm) VD1 va VD2
diodlarni qarshiligi em itter va kollektor o ‘tishlarning differensial
qarshiliklariga teng bo'lgan rE va rK rezistorlar bilan almashtirilgan.
4.19-rasm. UB ulangan ВТ ning kichik signal modeli.
Analog sxemalar to ‘yinish rejimida ishlamaganligi sababli sxemadan
a , I 2 tok manbayi olib tashlangan. ВТ vaqt davomida o ‘zgaruvchi
signallar bilan ishlagandagi inersiya xususiyatlari kondensator CEB, CKB,
CKDF lar yordamida aks ettirilgan. H ar bir kondensator sig‘imi p-n
o ‘tishlarning diffuziya va barer sig‘imi yig‘indisidan tashkil topadi:
С =c +c с =c +c
^ E EB E D F ’ ' - ' K KB K D F '
Ammo, CKDF aktiv rejim da CKB ga nisbatan kichik, shu sababdan
ushbu sig‘im modelga kiritilmagan. M a’lum otnom alarda keltirilishiga
muvofiq turli tranzistorlar uchun hajmiy qarshiliklar /?B=5(H-200 Om,
R = 5-^20 Om, Re~^~0 larni tashkil etadi. RKva RE am alda em itter va
kollektor o'tishlam ing qarshiligini aks ettiradi. RE ning qiym ati juda
kichik boMgani sababli u sxemaga kiritilmagan.
Modelda aniqlanishi zarur bo‘lgan param etrlar soni beshtani tashkil
www.ziyouz.com kutubxonasi
etadi: rE, rK, CE, CK a . Em itter va kollektor o ‘tishlarning rE va rK
qarshiliklarining qiymatlari RE va RK qiymatlariga teng bo‘lmasligi
m u m k in , sig ‘im la r C£^ C = 1 -H 0 p F n i ta sh k il e ta d i, a = h 2]li
m a’lumotnomalarda ko'rsatiladi. M a’lum otnomalarda, odatda, rE va
rK qiymatlari keltirilmaydi, shuning uchun ular tranzistorning /; -
parametrlari yordamida hisoblab topiladi:
h 1 — h
r = h -LhUL(\ + h ) r = -2]-E n \\B , V a t '*21 h )\ ' к1
22 В 221i
(4.16) formuladan keltirib chiqarilgan U ~ (p T l n ( / / / 0 ) ifodani
differensiallab rE ni hisoblash mumkin:
_ d U s _ (f>T
,:~hrE~Tls- <422)
bu yerda: l E — em itter tokining o ‘zgarmas tashkil etuvchisi. Xona
temperaturasida ^ .= 0 ,0 2 6 V bo'lgani uchun, 1 = 1 mA bo ‘lganda
r = 26 Om ni tashkil etadi.
KO‘ning differensial qarshiligi
rK ~ y (4.23)
1 к
ifoda orqali topiladi.
Kichik signal modelida uzatish koeffitsienti differensial bo ‘lmog‘i
kerak, ya’ni UK =0 bo ‘lganda a DF - d I K / d I E o rttirm alar orqali
aniqlanishi kerak. Integral uzatish koeffitsienti a ning qiymati a DF
ning qiymatidan kam farqlangani uchun bundan buyon yozilganda
qo'shim cha indeks tushirib qoldiriladi.
Berilgan kirish kattaligi sifatida baza toki xizmat qilganda (UE
ulanganda), boshqa ekvivalent sxema (4.20-rasm) dan foydalaniladi.
Bunda kollektor zanjiridagi tok manbayi (4.8) ga muvofiq baza toki
bilan boshqariladi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
a lE bilan belgilangan tok manbayini /?/aga alm ashtirilganda KO‘
qarshiligi rK ni kichik qiymat
ga, CKB sig‘imni esa
r„= ( 1- « K . ^ T
C' =08+1X7,
katta qiymatga almashtirish zarur.
4.20-rasm. UE ulangan BTning kichik signal modeli.
Bunda baza tokini uzatish koeffitsienti /? = A7/£ham differensial
bo'lib, uning qiymati integral /? koeffitsient qiymatiga yaqin bo ‘ladi.
Shuning uchun u alohida belgilanmaydi.
Eslatma:ko‘rib chiqilgan modellar yuqori chastotalar diapazoni
uchun T — simon m odellar deb ataladi.
Demak, barcha ko‘rib chiqilgan modellarda param etrlar sifatida
bir xil kattaliklar: differensial kirish va chiqish qarshiliklar ham da turli
ulanish sxemalari uchun differensial tok uzatish koeffitsientlari xizmat
qiladi. Bunda h uparam etr rEkattalik bilan h vUE ulangan sxemada
differensial/? param etr bilan, UB ulanganda e s a a param etr bilan
bir xil, h22= l / rK b o ‘ladi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
4.10. Bipolyar tranzistorlaming chastota xususiyatlari
Analog sxemalarda kuchaytiruvchi element sifatida ishlovchi BTning
asosiy param etrlari bo'lib EO‘ning r£ va K O ‘ning /^differensial
qarshiliklari va mos ravishda UB hamda UE ulangan sxemalarda esa
h2,B va h2lE differensial tok uzatish koeffitsientlari xizmat qiladi.
T ranzistor chastota xususiyatlari param etrlarining chastotaga
bog'liqligi bilan ifodalanadi. Tok uzatish differensial koeffitsientining
chegaraviy chastotasi fCHEG tranzistor sifatini belgilovchi eng m uhim
ko‘rsatkich hisoblanadi. U UE ulangan sxemada, tok uzatish differensial
koeffitsienti h2IE qiym ati birga teng b o ‘ladigan ch asto ta sifatida
aniqlanadi. UE va UB ulangan sxemalar tok uzatish koeffitsientlarining
chastotaga bog‘liqligi 4.21-rasmda logarifmik masshtabda keltirilgan,
shu yerda chegaraviy chastotalar ham belgilangan bo‘lib, f = f CHEG
bo‘lganda birga ekstropolyatsiyalanuvchi to ‘g‘ri chiziqli kesma mos
keladi. Bundan f CHEG - f h2lFhll[: ekanligi kelib chiqadi.
T o ‘g‘ri chiziqli kesmada f h2lEh,lE ko'paytm a o ‘zgarmas qolgani
uchun, chegaraviy chastotani \h2iE\ ni to ‘g‘ri chiziqli kesmaga mos
ixtiyoriy chastotada o'lchab topish mumkin.
h2IE va h21B parametrlar orasidagi bog‘liqlik asosida f h2W chegaraviy
chastota f h2lE chastotaga nisbatan (/?+ 1) marta katta. Bu UE ulangan
sxem aning ch asto ta xususiyatlari UB u langan sxem a ch asto ta
xususiyatlariga nisbatan yomon ekanligini bildiradi.
Dinamik rejimda h2IB va h21E kattaliklar chastotaga bog‘liq bo‘ladi.
Shu sababdan ushbu uzatish koeffitsientlari kompleks qiymatlari bilan
almashtiriladi.
Tranzistor o ‘tishlari sig‘imlarining chastota xususiyatlariga ta ’siri
4.22-rasmda ko‘rsatilgan. Sxemada chiqish sig‘imi chiqish qarshiligi
R Y u bilan RC — zanjirni tashkil etadi ( R Yu kollektor bilan yuklam a
qarshiligini, CYu esa o ‘tish bilan yuklama sig'im ini o ‘z ichiga oladi).
Shu sababli / = 1 / 2nRYuCyu chastotada signal pasaya boshlaydi.
M anba qarshiligi RM\ a kirish sig'imi Cfi£haqida ham yuqoridagilarni
aytish mumkin.
CKB sig'im boshqacha xususiyatga ega. Kuchaytirgich kuchlanish
www.ziyouz.com kutubxonasi
4.21-rasm. UE va UB ulangan sxemalarda tok uzatish koeffisietlarining
chastotaga bog'liqligi.
bo‘yicha m a’lum kuchaytirish koeffitsienti Kvga ega. Kirishdagi kichik
signal kuchlanishi kollektorda kirishdagiga nisbatan Kvmarta kuchayadi.
Bundan signal manbayi uchun CKB uni baza va um um iy nuqtaga
ulangandagiga qaraganda (Ки+\) marta kattaligi kelib chiqadi, ya’ni
kirish signali kesilish chastotasini hisoblashda teskari aloqa sig‘imi
o'zini kirish va umum iy nuqta orasiga ulangan CKB (Кц+X)sig‘imli
kondensatordek tutadi. CKB sig‘imning effektiv ortishi Miller ejfekti
deb ataladi. Bu effekt kuchaytirish pasayishida asosiy sabab hisoblanadi,
chunki teskari aloqani hosil qiluvchi sig‘im CKf z 4p F ni tashkil etadi
va umum iy nuqtaga ulangan bir necha yuz pikofaradalik effektiv
sig‘imga mos keladi.
4 .1 1 . 0 ‘YCH bipolyar tranzistorlar
0 ‘YCH bipolyar tranzistor tuzilmasi. Barcha 0 ‘YCH BTlar planar-
epitaksiyali tuzilmaga ega (4.23-rasm).
Tuzilmaning eng m uhim kritik o ‘lchamlari — em itter S va baza
LB kengligidan iborat. Zamonaviy tranzistorlarda S < 1 mkm, LB —
bir necha m ikrom etr b o ‘lib, uning qarshiligi katta b o ‘ladi. Baza
tokining katta qiym atida baza sohasi qarshiligida baza kuchlanish
www.ziyouz.com kutubxonasi
4.22-rasm. Tranzistor o‘tishlari sig‘imlarining
ta’sirini ko‘rsatuvchi sxema.
pasayishi katta bo‘ladi. Baza elektrodi В em itter elektrodi E ni qurshab
olgan. Shu sababdan EO‘ning markazidagi to ‘g ‘ri kuchlanish qiymati
uning chegaralaridagi to ‘g‘ri kuchlanish qiym atidan kichik boMadi.
Natijada p-no'tishdan o‘tayotgan tok asosan emitterning chekkalaridan
C D S i° :
, 5 , 1
1 7 a - A
//+ It p
T kollektor T
4.23-rasm. 0 ‘YCH ВТ tuzilmasi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
oqadi (em itter tokini uning chekkalariga siljitish effekti). Em itter
uzunligi ortishi bilan BTning katta tok o ‘tkazish imkoniyati kengayadi.
Shuning uchun bir-biriga qarshi joylashgan qoziqsimon, ko ‘p em itterli
va yacheykali konfiguratsiyali katta q u w atli 0 ‘YCH tranzistorda
em itter perimetrining uning yuzasiga nisbati katta qiymatga ega bo‘ladi.
0 ‘YCH bipolar tranzistorlar parametrlari. Asosiy param etrlar bo‘lib
ishchi chastota f,quvvat b o 'y ich a kuchaytirish koeffitsienti Kp,
chiqishdagi qu w at RCH,Q va shovqin koeffitsienti KSH hisoblanadi.
0 ‘YCH BTlar quyidagi parametrlarga ega: Kv= 9,5 dB; f = 1 G G s
b o ‘lganda KSH = 1,3+3 dB va f =7 G G s bo‘lganda KSH = 2 dB.
U lar radiolokatsiya, su n ’iy yo‘ldosh orqali aloqa, radiorele
tizim larida kuchaytirgich sifatida ishlatiladi.
4 .1 2 . Tranzistor teshilishi va uning barqaror ishlash sohasini
kengaytirish usullari
BTlarda ikki turdagi elektr teshilishlar kuzatiladi: birlam chi va
ikkilamchi.
Birlam chi teshilisho d atd a tran z isto r kuchaytirgich rejim ida
ishlaganda kuzatiladi va k o llek to r-b az a yoki k o lle k to r-e m itte r
kuchlanish m a’lum b o ‘sag‘aviy kuchlanishdan ortganda, kollektor
(em itter) tokining keskin ortishi bilan belgilanadi.
Ikkilam chi teshilishtranzistorning im puls yoki kalit rejim ida
kuzatiladi va o ‘zini kollektor-em itter kuchlanish bir vaqtda keskin
pasayganda kollektor toki keskin oshishi bilan namoyon qiladi. Bunday
teshilish natijasida tranzistor asosidagi elektron kalit boshqarilmaydigan
bo ‘lib qoladi va uni bu holatdan chiqarib bo ‘lmaydi.
U E ulangan tranzistorning statik chiqish xarakteristikalarida
birlam chi va ikkilamchi teshilish sohalari 4.24-rasm da ko‘rsatilgan.
Birlamchi teshilish sodirbo‘lish mexanizmi va rivojlanishi yetarlicha
sodda. U boshlanishining birinchi sababi, teskari siljitilgan K O ‘da
z a ry a d ta s h u v c h ila r n in g k o ‘c h k ili k o ‘p a y ish i b ila n b o g ‘liq.
Z aryadlarning ko ‘chkili ko ‘payishi, kollektorga berilgan teskari
kuchlanish qiym ati, b o ‘sag‘aviy k u ch lan ish d an k a tta b o ‘lganda
boshlanadi. Teshilishning rivojlanishiga kollektoming xususiy toki bilan
em itter toki orasida musbat teskari aloqa mavjudligi yordam beradi.
K O ‘da kuchlanish (kollektor zanjiridagi qarshilikda kuchlanish tushishi
n a tija s id a ) k am a y ish ig a q a ra m a s d a n k o lle k to r to k i (c h iq is h
www.ziyouz.com kutubxonasi
xarakteristikalarda manfiy differensial qarshilikli sohalar) ortib boradi.
4.24-rasm. Tranzistorning chiqish xarakteristikalarida birlamchi va
ikkilamchi teshilish sohalari.
UB ulangan sxemani ko‘rib chiqamiz va boshida em itter kirish
uzilgan ( / £=0) deb faraz qilamiz. Bu holatda KO‘ izolatsiyalangan
bo‘lib qoladi va uning teshilishi, sharoitiga muvofiq, alohida olingan
teskari siljitilgan p-no'tishning teshilishiga o ‘xshaydi.
p-no ‘tishda zaryad tashuvchilar ko‘payish koeffitsientini Mbilan
belgilaymiz. Unda ko‘chkili ko‘payish sharoitida K 0 ‘ xususiy toki
qiymati quyidagicha bo'ladi:
^KB 0 ~~ M • I KQ >
bu yerda: l KH — berilgan UKH kuchlanishda zaryad tashuvchilaming
faqat term ik generatsiyasi va ekstraksiyasi bilan belgilangan xususiy
toki qiymati.
Elektr teshilish l Kg-+oo ni bildiradi. Demak, elektr teshilishi UKB
ning shunday qiymatida yuzaga keladiki, unda M>00. Ushbu qiymatni
UKm deb belgilaymiz.
Ko'payish koeffitsienti Mning 0 ‘tishdagi kuchlanishga bog‘liqligi
quyidagi empirik ifoda bilan yetarlicha aniqlikda ifodalanadi:
www.ziyouz.com kutubxonasi
м = ------' и
Л®
и ,
(4.24)
V й кво J
b u yerda: k — y a rim o ‘tk a z g ic h k im yoviy ta b ia tig a va o ‘tis h tu rig a
(n-p yoki p-n)b o g ‘liq h o ld a , 2 d a n 6 g a c h a q iy m a tla m i q a b u l q ilish i
m u m k in .
E m itte r to k i b ila n b o s h q a rilg a n d a (1ЕФ0 ), k o ‘c h k ili k o ‘p a y is h
re jim id a k o lle k to r to k i
Гк = M ■ I K — M a I E + M - I K0 . (4.25)
Г к —>co sh a rt, x u d d i ilg arid ek , M —> b o ‘lish in i ta la b q ila d i,
bu esa / ^ 0 b o ‘lg an d a b irla m c h i tesh ilish q iy m a ti UKB0 d a n k a m farq
q ilish in i an g latad i. Bu m u tla q o tu sh u n d rli, c h u n k i IE = c o n s t b o ‘lib,
k o lle k to r to k i o s h g a n d a u sh b u to k n in g o ‘zgarishi a v to m a tik h o ld a
t o ‘x ta tila d i (m u sb at te sk ari a lo q a s o ‘n d irilad i).
U E u la n g a n sx em a b a z a to k i b ila n b o sh q a rilish in i k o 'r ib c h iq ish g a
o ‘ta m iz .
K o ‘c h k i l i k o ‘p a y i s h r e j i m i d a e m i t t e r t o k i n i u z a t i s h
k o effitsie n ti a * = M • a boM gani u c h u n , o ‘sh a re jim d a b a z a to k in i
u z a tish k o effitsien ti
a* M - a
p = i— Г = Т м (4-26>
1 - a 1 - M- a
ifoda b ila n a n iq lan a d i.
N a tija d a , k o ‘chkili k o ‘payish re jim id a U E u lan g an sx em a k o lle k to r
to k i
+ 1 ) ’ ^ o -T e sh ilish /3* o o , y a ’n i M = 1 /a b o ‘lg a n d a s o d ir b o ‘lad i.
U s h b u q iy m a tn i ( 4 .5 1 ) g a q o ‘y ib , U E s x e m a u c h u n t e s h i l i s h
k u c h la n ish in i to p am iz:
U m = K / T ^ - U m o .(4.27)
U E u la n g a n s x e m a b a z a to k i b ila n b o s h q a r ilg a n d a b ir la m c h i
www.ziyouz.com kutubxonasi
teshilish kuchlanishi U B ulangan sxem adagi UKB0teshilish k u ch lanishiga
n isb a ta n 2-^3 m a rta kichik b o ‘ladi. U sh b u k u ch lan ish 1 = 0 b o 'lg a n d a
(b aza e lek tro d i uzilg an d a) m in im al q iy in atg a ega b o 'la d i. S h u sababli
U E u lan g an sxem a, kirish za rjirin in g uzilishiga, ayniqsa, k atta q u w a tli
t r a n z is to r la r is h la tilg a n d a , m u tla q o y o ‘l q o ‘yib b o ‘lm a y d i. B aza
elek tro d ig a ballast q arshiliklar ulanishi m aqsadga m uvofiq em as, ch u n k i
u k o l l e k t o r va e m i t t e r to k l a r i o r a s id a g i m u s b a t t e s k a r i a lo q a
k o e f fits ie n tin i o s h ira d i va tr a n z is to r n in g b a r q a r o r is h la s h so h asi
q isq arad i.
D em ak , b a rq a ro r ishlash sohasi kengligiga y uqori ta la b la r q o ‘yilgan
fu n k sio n al (im p u ls va kalit) q u rilm a la rn i ishlab ch iq ish d a b az a to k i
b ila n b o sh q arilu v ch i U E u lan g an sx em ala rd an fo y d a la n m aslik kerak.
K irish k u ch lan ish i b ilan b o sh q arilg an d a yoki e m itte r z a n jirid a tesk ari
m an fiy alo q an i sh ak llan tirish yoki tark ib iy tra n z isto rla r q o ‘llash kerak.
O xirgi h o ld a tark ib iy tra n z isto rn in g ch iq ish tra n z isto ri e m itte r to k i
b ilan b o sh q arilu v ch i rejim ga q o 'y ila d i. B u n d a e m itte r to k i q iy m ati
ik k in ch i (ishga tu sh iru v ch i) tra n z isto r o rqali b erilad i va u n d a k o lle k to r
toki k o lle k to r-b a z a k u ch lan ish ig a ju d a sust b o g ‘liq b o ‘lad ig an yoki
b o g ‘liq b o ‘lm ay d ig an rejim ga q o ‘yiladi. M asa la n , t o ‘y in ish re jim in in g
b o s h la n g ‘ich sohasi (injeksiya — voltaik rejim d a) ishlatiladi.
Y u q o rid a k e ltirilg a n k o ‘r s a tm a la rd a n f o y d a la n is h n in g a m a liy
n atijalari q u y id a keltirilgan.
4.25-rasm. E m itter zanjiriga rezistor ulangan tran zisto r sxemasi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
4.26-rasm. Baza potensialining ikki xil qiym atida e m itte r to k in in g
UKB kuchlanishga bo g ‘liqligi.
Em itter zanjiriga rezistor ulangan tranzistorlar.B u n d ay tra n z is to r
sx em asi 4 .2 5 -ra s m d a va u n in g k o lle k to r to k in in g UKB g a b o g ‘liqlik
g rafik lari 4 .2 6 -ra sm d a k eltirilg an . Bu y e rd a n u q ta la r b ila n to k n in g
ta jrib a d a o ‘lc h a n g a n q iy m a tla ri belg ilan g an .
E m itte r z a n jirid a re z is to r b o ‘lm ag an h o ld a (p u n k tir c h iz iq la r),
e m itte r to k in in g U KBga b o g ‘liqligi so lish tirish u c h u n k eltirilg an .
E m itte r zanjirig a re z isto r u la n g a n d a e m itte r to k in in g k o lle k to r-
b a z a k u ch lan ish ig a b o g ‘liqligi a m a ld a t o ‘liq y o ‘q o lad i. T ra n z is to rd a g i
UKB k u ch lan ish h a tto k o llek to rd a so ch ilad ig an q u w a tn in g ru x sat etilg an
q iy m a tla rid a n 2-^3 m a rta k a tta b o ‘lg an d a h a m b a rq a ro r ishlaydi.
B azalari umumlashtirilgan ta rk ib iy tranzistor.T ark ib iy tra n z is to r
sx em asi 4 .2 7 -ra s m d a , u n in g U B u lan ish sx em ad ag i kirish k u c h la n is h i
UBE n in g tu rli q iy m a tla rid a g i c h iq is h x a ra k te ris tik a la r o ilasi e s a 4 .2 8 -www.ziyouz.com kutubxonasi
4.27- rasm. Tarkibiy bipolyar tran zisto r sxemasi.
u a k s- 150 m l T
LE N = 0.77V
\ UEm=0.76V
------- — — < --------------\
\
t~EBi 75 V
\
\
\
\
t ebi
0 5 10 15 20 25 L'KB. Г
4.28-rasm. Kirish kuchlanishi UBI,ning turli qiym atlarida
kollektor tokining UKB ga bog‘liqligi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
rasm d a k o ‘rsatilgan. Ishga tu sh iru v ch i tra n z isto r VT1 k re m n iy li, ch iq ish
tra n z isto ri VT2 g erm an iy li.
VT1 t r a n z i s t o r k o lle k to r in in g p o te n s ia li h a m m a v a q t b a z a s i
p o te n s ia lid a n VT2 tra n z is to r E O 'd a g i t o ‘g ‘ri k u c h la n ish m iq d o ric h a
k ich ik b o ‘ladi.
N a tija d a , VT1 tr a n z is to r UK \ a UK[R k u c h la n is h la r n in g ix tiy o riy
q iy m a tla rid a , t o ‘y in ish re jim in in g b o s h la n g ‘ich s o h a sid a injeksiya —
v oltaik rejim da b o ‘ladi. VT1 tra n z isto r chiqish tran zisto ri V T 2 e m itte rin i
t a ’m in lo v c h i ideal b a rq a ro r to k g e n e ra to ri vazifasini o ‘tay d i.
K o l l e k t o r to k i IK k u c h l a n i s h UM g a j u d a su st b o g ‘la n g a n . B u
b o g ‘liq lik fa q a t E rli e ffek ti b ila n a n iq la n a d i. T r a n z is to r la r ju ftlig i
k o lle k to rd a so ch ilay o tg an q u w a t ruxsat etilg a n q u w a tn in g p a sp o rt
q i y m a t l a r i d a n 2 ,7 m a r t a k a t t a b o ‘lg a n d a h a m k o l l e k t o r - b a z a
k u c h la n ish i 16 V ni va k o lle k to r to k i 25 m A g a c h a b o ‘lg an d a h a m
b a r q a ro r h o la td a ishlaydi. T ra n z isto rk -r ju ftlig id ag i h a r b ir a lo h id a
o lin g a n tra n z isto r esa, k o lle k to r-b a z a k u c h la n ish i 5 V d a n to k esa 8
m A d a n o rtg a n d a n o b a rq a ro r re jim g a o ‘tad i.
Nazorat savollari:
1. Bipolyar tranzistor (В Т) nima?
2. BTning ishlash prinsipini tushuntiring.
3. В Т emitteri, bazasi va kollektorining vazifalari nimalardan iborat?
4. n-p-n va p -n -p turli BTlar ishlash prinsipida farq bormi?
5. BTning qanday ulanish sxemalarini bilasiz?
6. В Т asosiy ish rejim larini a y ting.
7. BTning turli ulanish sxemalarida statik VAXlarida aktiv va to ‘yinish
rejimlarini aniqlang.
8. Tranzistorning tok uzatish koeffitsienti nimani anglatadi? UB va UE
ulangan sxemalarda tok uzatish koeffitsientlari qiymatlarini solishtiring.
9. Tranzistorni to ‘rt qutblilik sifatida tasavvur etib, uning kichik signal
parametrlari qanday aniqlanishini va ulaming birliklarini tushuntiring.
10. Erli effekti nimadan iborat?
11. Miller effekti nimadan iborat?
12. UE va UB ulanganda tranzistor chiqish xarakteristikalari tikligini
solishtiring.
13. UE va UB ulangan sxemalarda kollektordagi kuchlanish ortganda,
kirish xarakteristikalari qanday siljiydi?
14. BTning barqaror ishlash sohasini kengaytirish usullari.
www.ziyouz.com kutubxonasi
V B O B . K O ‘P Q A T L A M L I Y A R IM O ‘T K A Z G IC H
A S B O B L A R
5.1. Umumiy ma’lumotlar
V A X ida m anfiy differensial q arshilik m avjud b o ‘lgan, u c h va u n d a n
o rtiq p-no ‘tish larg a ega k o ‘p q atlam li y a rim o ‘tk azg ic h asb o b tiristor
d eb atalad i.
T iristo rn in g V AX ida to k o rtish i b ilan k u ch lan ish k a m ay a d ig an AB
s o h a m avjud (5 .1 -rasm ).
5.1-rasm. T iristorning S — sim on VAXi.
T iris to r ish lag an d a ikkita m u v o z a n a t h o la td a b o ‘lishi m u m k in .
B erk h o la td a tiris to r k atta q arsh ilik k a ega va u n d a n k ich ik to k oqad i.
O c h iq h o la td a tiris to r q arshiligi k ich ik va u n d a n k a tta to k o q ad i.
S h u n d a n y a rim o ‘tkazgich asb o b n in g n o m i (tira — eshik) q o ‘yilgan.
T iris to rla r ra d io lo k atsiy ad a, ra d io a lo q a q u rilm a la rid a , av to m a tik a d a
m an fiy o ‘tk azu v c h an lik k a ega y a rim o ‘tk azg ic h asbob sifatid a h a m d a
to k b o s h q a ru v c h i k a litla r, e n e rg iy a o ‘z g a rtg ic h la rn in g b o ‘sag 'av iy
e le m e n tla r i sifa tid a yo k i b o s h la n g ‘ic h h o la td a e n e rg iy a is te ’m o l
q ilm a y d ig a n asbob — trig g erlar sifatid a keng ishlatiladi.
T iristo rlar chiqishlari soniga qarab diodli (dinistor), triodli ( trinistor)
va tetrodli tiristorlarga b o ‘linadi va t o ‘rt q atlam li p-n-p-n tu z ilm a d a n
m o s rav ish d a ch iq arilg a n ikki, u ch va t o ‘rt c h iq ish g a ega b o 'la d i.
T u z ilm a chekkasidagi pq atlam anod(A ), nq a tla m esa katod (K ) deb
n o m la n a d i. A n o d va k ato d o rasidagi n-va /7-sohalar bazad eb atala d i,
u larg a o 'rn a tilg a n elek tro d la r esa boshqaruvchi elektrodlard eb atalad i.
www.ziyouz.com kutubxonasi
D io d li va trio d li tiris to rla r to k n i faq at b ir to m o n la m a o ‘tk a z a d i. Bu
o 'z n a v b a t i d a , t i r i s t o r l a r n i n g o 'z g a r u v c h a n t o k n i b o s h q a r i s h
im k o n iy a tin i chek lay d i. O 'z g a ru v c h a n to k z a n jirla rid a ikki to m o n la m a
kalit sifatid a sim istor(sim m e trik tiris to r) ish latilad i. S im is to r tria k
d e b h a m a ta la d i. S im is to r p -n -p -n -p tu z ilm a g a va b ir y o k i ikki
b o sh q a ru v c h i e lek tro d g a ega.
5.2. Dinistor tuzilmasi va ishlash prinsipi
U c h ta p-n o 'tis h g a ega d io d g a o 'x s h a s h ikki e le k tro d li a sb o b
dinistord eb atala d i. U n in g tu zilm a si 5.2, a -ra s m d a , sh artli b elg ilan ish i
esa 5.2, b -ra s m d a k eltirilg an . D in is to rn in g u c h ta p-n o 'tis h i J ,, J , va
J 3 d e b b elg ilan g an .
j :
J,
a)
A n o d
+
©
K a to d
b)
A n o d
Q
V ]1)
K a to d
5.2-rasm. D inistor tuzilm asi (a) va uning sxem alarda
shartli grafik belgilanishi (b).
D in is to r sx em alard a o 'z a ro u la n g a n ik k ita trio d li tu z ilm a b ila n
a lm a s h tirilg a n h o ld a k o 'rsa tilish i m u m k in . D in is to rn i tash k il e tu v c h i
t r a n z i s t o r l a r g a a jr a tilis h i va o 'z a r o u la n g a n t r a n z i s t o r l a r b ila n
a lm a sh tirilish i 5 .3 -ra sm d a k o 'rsa tilg a n .
Bu u la n ish d a T1 tra n z isto rn in g k o lle k to r to k i T 2 tra n z is to rn in g
b az a to k in i, T2 tra n z isto rn in g k o lle k to r to k i esa T1 tra n z is to rn in g
b az a to k in i tash k il etad i. T ra n z is to rla m in g b u n d a y u lan ish i h iso b ig a
asb o b ic h id a m u sb at T A hosil b o 'la d i.
www.ziyouz.com kutubxonasi
a)
A
?
Ti
P
Ik :
/V A*
i V i \
p
l K l
P
Jr 1
N
1
7 ;
к
b>
A
С
+E
' l E l
СГ7Ч 1
a , (
\
Л / v
ъ
JK2 h i
h :
CL'
h i
К -E
5.3-rasm. D inistom i ikkita tuzilm aga ajratilishi (a) va alm ashtirish
sxemasi (b).
A g ar a n o d g a kato d g a n isb atan m u sb at k u ch lan ish b erilg an b o ‘lsa,
J , va J 3 p-n o ‘tis h la r t o ‘g ‘ri s iljitilg a n b o ‘la d i, J 2 o ‘tis h e s a te s k a ri
siljitiladi, shu sab ab d an m an b a En ing b a rc h a k u c h lan ish i J 2 o ‘tishga
t u s h a d i . T l v a T 2 t r a n z i s t o r l a r n i n g e m i t t e r t o k l a r i n i u z a tis h
k o effitsie n tlari m os ravishda a, va a 2 b o ‘lsin.
5.3, b -rasm g a m uvofiq tiristo r orqali oqay o tg an to k ikkala tran z isto r
k o lle k to r to k lari va sizilish to k i IK0 y ig 'in d isig a te n g b o ‘ladi:
I = a J E] + a 2I E2+ I K0 . (5.1)
T ashqi zanjirdagi tok IE = IE2= /, shuning u chun / ni (5.1) ga q o ‘yib:
/(1 - a , - a 2) = I K0 deb yozish m um kin. B undan tashqi to k Iqiym ati
/ =
1 - ( a , - a 2)
(5.2)
e k a n in i to p am iz.
www.ziyouz.com kutubxonasi
(cr, + a 2) < 1 sh art b ajarilg a n d a d in is to r o rq ali o q a d ig a n to k IK0 ni
ta sh k il etad i. ( a t + a 2) >1 b o ‘lg an d a d in is to r o c h ila d i va to k o ‘tk a z a
b o sh lay d i. D in isto rn in g u lan ish sh a rti s h u n d a n ib o rat.
D in is to r d a a ! y o k io r2 to k u z a tish k o effitsie n ti a rn i o s h iris h n in g
yag o n a usuli u n in g an o d id a k u ch lan ish n i o sh irish d an iborat. K u c h la n ish
o rtish i b ila n U = UULAN d a n tra n z is to rla m in g biri t o ‘y in ish rejim ig a
o ‘ta d i. U sh b u tra n z isto rn in g k o lle k to r to k i, ik k in ch i tra n z is to rn in g
b a z a z a n jirid a o qib u n i o c h a d i, o ‘z n a v b a tid a , b irin c h i tra n z is to rn in g
b a z a to k in i o sh irad i. N a tija d a tra n z is to rla m in g k o lle k to r to k la ri u la r
t o ‘y in ish rejim iga o ‘tm a g u n c h a k o ‘ch k ili o rtad i.
a) b)
+E
О
<’ R \ 7 M h
o - H H = h '
m ao
Ry
5 .4 -rasm . D inistor VAXi (a) va uning im puls ulanish sxem asi (b).
T ra n z is to rla r u la n g a n d a n s o ‘ng d in is to r o c h ila d i va to k / faqat
tash q i zan jir qarshiligi b ilan ch e g ara la n ad i. O ch iq asbobdagi k u ch lan ish
p asa y ish i IV d a n k ich ik b o ‘lib, ta x m in a n o d d iy d io d d ag i k u c h la n is h
tu sh ish ig a ten g . D in is to rn in g VAX i 5.4, a -ra s m d a , im p u ls u la n ish
sxem asi esa 5.4, b -ra s m d a k o ‘rsatilg an .
5 .4 -ra sm d a UULAN — d in is to rn in g u lan ish k u ch lan ish i, UQ0L — o c h iq
d in isto rd a g i q o ld iq k u c h la n ish p asay ish i, I Yu — y u k lam a to k i, I um —
d in is to m i o 'c h iris h to k i, VD1 — y a rim o ‘tkazgich d io d , V D 2 — d in isto r,
R Yu — y u k lam a qarsh ilig i, R — c h e g a ra lo v c h i q arsh ilik , С— a jra tu v ch i
k o n d e n s a to r, UB0SHQ — b o sh q a ru v c h i im puls.
www.ziyouz.com kutubxonasi
D in isto rn i u n d a n o q ay o tg an to k n i IbZIL q iy m a tg a c h a k am ay tirib
y o k i d in is to r a n o d id a g i k u c h la n is h q u tb in i o ‘z g a rtirib o ‘c h iris h i
m u m k in . D in isto rn i o ‘ch irish n in g tu rli usullari 5 .5 -ra sm d a keltirilg an .
B irinchi sx em ad a (a) d in isto r zanjiridagi to k kaliti Кy o rd a m id a uziladi.
Ik k in c h i sx e m a d a (b) d in is to rd a g i k u c h la n is h p asa y ish i n o lg a c h a
k am ay ad i. U c h in c h i sx em ad a (d) d inistordagi to k q o ‘sh im c h a q arshilik
Rq q o ‘sh ish b ila n IUZIL g a c h a k a m a y tirila d i. T o ‘r tin c h i sx e m a d a (e)
kalit Кtu ta sh tirilg a n d a ajratu v ch i k o n d e n s a to r С y o rd a m id a d in isto r
an o d ig a tesk ari qu tb li k u ch lan ish beriladi.
b)
+E
d)
+E
e)
+E
О
RriiM ^ Rr,
С
r z > 5 ?
j
5 .5 -rasm . Zanjirni uzish (a), dinistorni shuntlash (b),
an o d tokini kam aytirish (d), teskari kuchlanish berish (e) bilan
dinistorni o ‘chirish usullari.
5 .5 -rasm d a: RYu — y u k lam a qarsh ilig i, RD — q o ‘s h im c h a qarsh ilik ,
С — ajratu v ch i k o n d en sa to r, К— kalit.
5.3. Tiristor tuzilishi va ishlash prinsipi
T iris to r d in isto rg a o ‘xshash tu zilm a g a ega b o ‘lib, b az a so h a la rid a n
biri b o sh q aru v ch i b o ‘ladi. A gar b a z a la rd a n b irig a b o sh q a ru v c h i to k
berilsa, m os tran zisto rn in g uzatish koeffitsienti o rtad i va tiristo r ulanadi.
B o sh q aru v c h i e le k tro d (B E ) jo y la sh g a n so h asig a m o s rav ish d a
tiris to rla r k ato d b ilan va a n o d b ila n b o sh q a ru v c h ila rg a ajratilad i. BE
www.ziyouz.com kutubxonasi
la m in g jo y lash ish i va tiris to rla rn in g sh artli b elg ilan ish i 5 .6 -ra s m d a
k eltirilgan.
a) b)
BE
A
p
С p
B E
P
N
P bi s
7 VD ° —
iV
P
N
i J
N
B E
A
Q
%
K
I'D
К К
5 .6 -rasm . K atod (a) va an o d (b) orqali boshqariluvchi tiristo r
tuzilm asi va shartli belgilanishi.
BE ga signal b erilg a n d a y o p ilu v ch i tiris to rla r h a m m av ju d . B u n d ay
t i r i s t o r l a r n i n g B E t o k i t i r i s t o r u z i l a y o t g a n d a a s o s i y
k o m m u ta tsiy a la n a y o tg a n to k k a q iy m at jih a td a n y aq in la sh g a n i u c h u n
c h e g a ra la n g a n h o lla rd a q o ila n ila d i.
T iris to rn in g u la n ish sx em asi va VAXsi 5 .7 -ra s m d a k e ltirilg a n .
T iris to rn in g d in is to r d a n fa rq i s h u n d a - k i, u la n is h k u c h la n is h i B E
zan jirid ag i to k n i o ‘z g a rtirib ro stla n a d i. S h u n d a y qilib, tir is to r u la n ish
k u c h la n ish i b o sh q a rila d ig a n d in isto rg a ekvivalent.
a) b)
' h o s H ( > 2 > h o s H o i I b o s h o i> 0 Ib o s h o « = 0
=1
U L A N 2 ^ U L A N I L ULANO
5 .7 -rasm . T iristorning ulanish sxem asi (a) va VAXi (b).
www.ziyouz.com kutubxonasi
T iristo r u la n g an d a n s o ‘ng BE b o sh q arish x u su siy atin i y o ‘q o tad i,
natijada u y o rd am id a tiristo rn i o ‘ch irib b o ‘lm aydi. T iristo rn in g o ‘chirish
sxem alari d in isto rn ik id ek .
D in is to r va tiristo rla rn in g asosiy statik p a ra m e trla ri q u y id ag ilard a n
iborat:
— ruxsat etilgan tesk ari k u ch lan ish UTES',
— b erilg a n t o ‘g ‘ri to k d a o c h iq h o la td a g i asb o b d ag i k u c h la n ish
p asayishi Uto .g;,
— ruxsat etilg an t o ‘g ‘ri to k I Yu.
D in is to r va tiristo rla r aso san o ‘zg arm as va o 'z g a ru v c h a n to k larn i
q ay ta u lo v ch i sx em alard a e le k tro n kalit sifatid a q o ‘llan ilad i.
5.4. Simistor tuzilishi va ishlash prinsipi
S im is to r — s i m m e tr ik t i r i s t o r b o ‘lib , o ‘z g a r u v c h a n to k n i
k o m m u ta tsiy a la sh g a x izm at q ilad i. U reversiv t o ‘g ‘rila g ic h la r yoki
o ‘z g a ru v ch a n to k so zlag ich lari y aratish u c h u n ish latilish i m u m k in .
S im m e trik tiris to r tu zilm asi 5.8, a -ra s m d a , u n in g sh artli belgilan ish i
esa 5.8, b -rasm d a keltirilgan. S im isto r tuzilm asi tu rli o 'tk azu v ch an lik k a
e g a b e s h t a y a r i m o ‘tk a z g i c h q a t l a m d a n t a s h k i l t o p g a n b o ‘lib
tiristo rn ik ig a n isb atan m u rak k a b ro q tuzilish g a ega. S im isto r VAXi 5.9-
ra sm d a keltirilgan.
a)
A
I
b)
УП7777
IT
N
A
О
B E
К
К B E
5 .8 -rasm . Sim m etrik tiristo r tuzilm asi (a) va uning shartli grafik
belgilanishi (b).
www.ziyouz.com kutubxonasi
S im is to r V A X id an u n in g B E ig a b o s h q a ru v c h i m u s b a t im p u ls
b erilg a n d a asb o b ixtiy o riy y o ‘n alish d a ulanishi k o ‘rin ib tu rib d i.
5.9-rasm. S im istor VAXi.
B o sh q aru v ch i im p u lsg a q o ‘y ilad ig an ta la b la r, sim isto rn in g asosiy
x arak teristik alari va u n i b e lg ilan ish tizim i tiristo rn ik id e k . S im isto rn i
u m u m iy B Eli q a r a m a -q a rs h i p a ra lle l u la n g a n ik k ita tir is to r b ila n
alm ash tirish m u m k in .
5 .5. Boshqariluvchi to ‘g ‘rilagichlar
T iristo rla rd a u lan ish m o m e n tin i b o sh q arish im k o n iy a ti b o ‘lgani
sababli u lar b o sh q a rilu v c h i t o ‘g ‘rila g ic h la r sx em alarid a ish latila d i.
B itta tiristo rli b o s h q a ru v c h i t o ‘g ‘rilag ich n in g en g s o d d a sx em asi
5.10, a -ra s m d a keltirilg an .
T iristo r ulanishi u c h u n ikkita sh art bajarilishi zarur: tiristo r ano d id ag i
k u ch lan ish m usbat b o ‘lishi z a ru r (lek in UT0.G. ULAN k u c h la n ish id a n k a tta
b o ‘lm asligi kerak) va B E ga o c h u v c h i to k k a m o s m u sb at k u c h la n ish
b erilg a n b o ‘lishi sh art. B irin ch i sh a rt e le k tr ta rm o q n in g m u sb at y arim
davrida tarm o q kuchlanishi иш (5 .10, b -rasm ) u c h u n bajariladi, ikkinchi
s h a rt b ajarilish i u c h u n tiris to rn in g B Eiga o c h u v c h i im p u ls (J0CH( 5.10,
d -ra s m ) b erilad i. T iris to r o c h ilg a n d a n s o ‘ng BE o ‘z in in g b o sh q a rish
x u su siy atin i y o 'q o ta d i, s h u n in g u c h u n a n o d d a g i o n iy k u c h la n ish nolga
te n g b o ‘lg an d a u n in g o ‘ch ish i s o d ir b o ‘ladi.
Rezistiv y uklam a /?K„dagi filtrlan m ag an ku ch lan ish im pulslari shakli
UY ii 5A0,e -ra s m d a k eltirilg an . T iris to rn in g u lan ish m o m e n tin i ta rm o q
k u ch lan ish in in g m u sb at y arim dav ri d av o m id a, y a ’ni 0 < a www.ziyouz.com kutubxonasi
а)
В
KI R I
В OS НО
К "
Ь)
d)
а
: п + а 4 я + а сот
е)
О
A —
Ги.О'ЛГ /'" Ч
k - J \ -A— 1 i - t — X -a я : я з я
: ------ 3 — ^ — •*
4Я COT
5 .1 0 -rasm . Sozlanuvchi to ‘g ‘rilagich sxemasi (a) va uning kirishidagi (b),
tiristorning boshqaruvchi elektrodidagi (c) h am da chiqishdagi (d)
kuchlanishlar diagram m asi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
so zlash m u m k in lig i k o ‘rin ib tu rib d i. B u y e rd a a — UKIR = 0 m o rn e n tg a
n is b a ta n b o sh q a ru v c h i im p u lsn in g siljish b u rc h a g i, u ulanish burchagi
d eb a ta la d i. S h u n d a y qilib , tiris to rn in g u la n g a n h o la ti d av o m iy lig i:
- T (i a \
t BOSHQ_ ( )
2 тс
ifo d a b ila n a n iq la n a d i, b u yerda: T — kirish k u c h la n ish i UKlR n in g
te b ra n is h davri.
Y u k lam ad ag i o ‘rta c h a k u ch lan ish :
1 * U
U Y h.o - r t ~ ~ j — _ (1 C O S O f)
2 Jta 2 Я
g a te n g b o ‘ladi.
B u n d a a g a r t i r i s t o r a = 0 d a u l a n s a , y u k la m a d a g i o ‘r t a c h a
t o ‘g ‘rila n g a n k u ch lan ish UYu 0 .RT m ak sin al q iy m atg a ega b o ‘lad i, a g a r
а = я b o ‘lsa, UYu 0 .R T k u ch lan ish n o lg a te n g b o 'la d i. T iris to rn i b u n d a y
b o s h q a ris h fazaim p u ls usuli d eb atala d i.
N a z o ra t savollari
/. Tiristorning ishlash prinsipini ikkita n-p-n va p -n -p (yoki aksincha)
tranzistorlar ulanish modelida tushuntiring.
2. n sohaga tushgan elektrodlar qan day qilib kovaklarning qarshi
injeksiyasini hosil qilishini tushuntiring.
3. Tunnel diod VAX/ bilan tiristor VAXi orasidagi farq nimada ?
4. Tiristorning asosiy param etrlari nomini va ulam ing qiym atlarini
keltiring.
5. Dinistor asosidagi tok kalitining ishlash prinsipini tushuntiring.
6. Tiristor asosidagi tok kalitining ishlash prinsipini tushuntiring.
www.ziyouz.com kutubxonasi
V I B O B . M A Y D O N IY T R A N Z IS T O R L A R
6.1. Umumiy ma’lumotlar
E lek tro d to k lari asosiy zaryad ta sh u v c h ila m in g kristall h ajm id a g i
e l e k t r m a y d o n t a ’s irid a d r e y f h a r a k a tla n is h ig a a s o s la n g a n u c h
e le k tro d li, k u ch lan ish bilan b o sh q arilad ig a n y a rim o 'tk a z g ic h asbob
m aydoniy tranzistor(M T ) deyiladi. M T lard a to k hosil b o ‘lish id a faqat
b ir tu rli — asosiy zary ad ta s h u v c h ila r (e le k tro n la r yo k i k o v ak lar)
q atn a sh g a n i sababli u lar b a ’zan unipolyar tranzistorlard e b atala d i.
M T la rd a , B T la rd a g i k abi te z k o rlik k a t a ’sir e tu v c h i in je k s iy a va
e k stra k siy a n a tija sid a n o aso siy za ry ad ta s h u v c h ila m in g t o 'p la n is h
ja ra y o n la ri m avjud em as.
M T la rd a to k b o 'y la m a e le k tr m a y d o n t a ’s irid a e r k in z a ry a d
ta s h u v c h ila m in g d re y f h arak ati tufayli hosil b o ‘ladi. T ok h o sil q ilu v ch i
o ‘tk azg ic h q a tla m kanaldeb atala d i va u n — k an alli va p— k an a lli
b o ‘lishi m u m k in . K anal ch e k k alarig a ele k tro d la r o ‘rn a tilg a n b o ‘lib,
u la rn in g biri istok, ikkinchisi esa stok d eb atalad i. E le k tro d la rd a n qay
b iri isto k , q aysinisi sto k d eb o lin is h in in g a h a m iy a ti y o ‘q. Z a ry a d
ta s h u v c h ila r qaysi e le k tro d d an kan alg a oq sa, o ‘sha ele k tro d istok d eb ,
z a ry a d ta s h u v c h ila rn i k a n a ld a n o ‘ziga q ab u l q ilu v ch i e le k tro d esa
stok d eb b elg ilan ad i. U c h in c h i e le k tro d — zatvory o rd a m id a k an ald ag i
to k q iy m ati k o ‘n d alan g ele k tr m ay d o n bilan b o sh q arilad i.
T u zilm asi va kanal sohasi o ‘tk azu v c h an lig in i b o sh q a rish usuliga
k o ‘ra M T la m in g b ir-b irid a n farq lan u v ch i u c h ta tu ri b or.
1. Zatvori izolatsiyalangan MTlardam etall za tv o r va k an a l o ra sid a
y u p q a d ielek trik q atlam m avjud. B unday M T m etall — d ie le k trik —
y a rim o 'tk a z g ic h (M D Y ) tu zilm a g a egaligi sababli M D Y — tranzistor
d eb h a m atalad i. U n in g kanali qurilganva kanali induksiyalangan
tu rla ri m avjud b o i i b : b irin c h i tu rd ag i tra n z isto rla rd a k an al so h asi
te x n o lo g ik usul b ilan hosil q ilin a d i, ik k in ch isid a esa — k an a l so h asi
za tv o rg a m a ’lum q utbli va qiym atli k u ch lan ish b erilg a n d a hosil b o ‘ladi
(in d u k siy alan a d i). K o ‘n d alan g ele k tr m ay d o n y u p q a d ie le k trik o rq a li
o 'tib , k an ald ag i zary ad tash u v c h ila r k o n sen tra tsiy a sin i b o sh q a ra d i.
2. Shottki barerliM Tlarda m etall bilan y arim o ‘tk azgichning bevosita
k o n ta k ti z a tv o r s ifa tid a is h la tila d i. Is h c h i re jim d a t o ‘g ‘rilo v c h i
k o n ta k tg a teskari siljituvchi k u ch lan ish b erilad i. U k o n ta k t o stid ag i
y a rim o ‘tk a z g ic h n in g k am b ag 'allash g an sohasi q alin lig in i o ‘zg a rtirib ,
www.ziyouz.com kutubxonasi
to k o 'tk a z u v c h i kan al kengligi, k an ald ag i z a ry ad ta s h u v c h ila r so n i va
u n d a n o q a d ig a n to k q iy m atin i b o sh q arad i.
3. p —n o ltish bilan boshqariluvchi M l la rd a z a tv o r sifatid a k an
o ‘t k a z u v c h a n l i g i g a n i s b a t a n t e s k a r i o 't k a z u v c h a n l i k k a e g a
y a rim o ‘tk a z g ic h d a n fo y d alan ilad i. N a tija d a u la r o ra sid a p ~ n o ‘tish
h o sil b o ‘lib , ish c h i re jim d a u sh b u p —n o ‘tish te sk ari siljitilad i. B u n d a
z a tv o rd ag i k u c h la n is h b o sh q aru v ch i p ~ n o ‘tis h n in g k a m b a g ‘allash g a n
s o h a s i k e n g lig in i va s h u b ila n to k o ‘tk a z u v c h i k a n a l s o h a s in in g
k o ‘n d a la n g k e s im in i, u n d ag i z a ry a d la r so n in i o ‘zg a rtira d i va n a tija d a
k an ald ag i to k q iy m a ti o ‘zgaradi. p —n o ‘tis h k a m b a g ‘a llash g a n so h asi
k e n g l i g i n i n g o ‘z g a r i s h i , S h o t t k i b a r e r b a l a n d l i g i v a i k k a l a
tra n z is to rla m in g asosiy xususiyatlari b ir xil b o ‘lgan i sab ab li, b u n d a n
b u y o n z a tv o r sifatid a faqat p —n o ‘tis h d a n fo y d a ia n a d ig a n M T la m i
o ‘rg a n am iz.
E le k tr sx e m a la rd a M T n in g zatvori k irish e le k tro d i b o ‘lib x izm at
q ilad i va k a n a ld a n tesk ari u lan g an p —n o ‘tish yoki d ie le k trik b ilan
iz o la ts iy a la n a d i. S h u n in g u c h u n M T la r B T la rd a n fa rq li ra v ish d a
o 'z g a rm a s to k d a k a tta kirish qarshiligiga (1 08н -1010 O m ) ega.
M D Y — t r a n z i s t o r l a r in te g r a l m i k r o s x e m a l a r n in g , a y n iq s a
0 ‘K IS la rn in g asosiy e le m e n tin i tash k il e ta d i. U la r m ik ro p ro tse sso rla r,
m ik ro k o n tro lle rla r, ax b o ro t sig‘im i k a tta x o tira q u rilm a la ri, e le k tro n
so atlar, tib b iy o t elek tro n ik a si q u rilm alari v a b o s h q a la rd a q o ‘llan ilad i.
K a tta q u w a tl i M D Y — tra n z is to r q a y ta u lo v c h i sx e m a la rd a k en g
q o ‘llan ila d i. B o sh q aru v c h i elek tro d i m e ta ll-y a r im o ‘tk a z g ic h o 'tis h d a n
tash k il to p g a n arsen id galliy aso sid a ta y y o rla n g a n tra n z is to r la r o ‘ta
tez ishlovchi raq am li IM S larn i va 0 ‘Y C H li q u rilm alarn i y aratish u c h u n
ish latilad i. K re m n iy asosidagi p —n o ‘tish b ila n b o sh q a rilu v c h i M T la r
p ast c h a s to ta li d isk ret e le k tro n asbob sifatid a q o ‘llan ilad i.
6.2. p — no ‘tish bilan boshqariluvchi maydoniy tranzistorlar
Tuzilishi va ishlash prinsipi. p ~ n o ‘tish b ila n b o sh q a rilu v c h i n —
kanalli M T tu zilm a sin in g k o ‘nd alan g kesim i va u n in g sh artli belgilanishi
6.1 - ra s m d a k eltirilg an .
Ik k ita sim m e trik zatvorli M T n m g ishlash p rin sip in i k o ‘rib ch iq a m iz
(6.1, d -ra s m ).
Isto k — sto k o rasid ag i b o sh q a rilu v c h i s o h a in g ic h k a n — tu rli
o ‘tk a z u v c h i k a n a ln i tash k il etad i. K a n al y o n to m o n la ri z a tv o r hosil
www.ziyouz.com kutubxonasi
q ilu v ch i ik k ita p — y a rim o 'tk a z g ic h so h a la r b ila n c h e g a ra la n g a n .
T ra n z isto rd a za tv o r uzunligiga ten g b o ‘lgan m asofa — k an al u zu n lig i
L, ik k ita p —n o ‘tis h n in g fizik c h e g a ra la ri o ra sid a g i m aso fa b ila n
a n iq la n u v c h i k a n a ln in g tex n o lo g ik qalinligi dn va unga p e ф e n d ik u la r
y o ‘nalishdagi kanal kengligi deb ataluvchi p aram etrlar bilan ifodalanadi.
T o k o ‘tk azu v c h i k an al kengligi n o sim m e trik p ~ n o ‘tis h la rn in g
( Na» N d) k a m b a g ‘a lla s h g a n s o h a la r i o ra s id a g i m a s o fa g a te n g :
d = d 0 - 2 A 0 ,b u y e r d a : Д 0 — t e s k a r i s i l j i t i l g a n p — n o ‘t i s h
k a m b a g ‘allash g an sohasi kengligi (sh trix lan g a n so h alar).
b
a)
d)
/
Q-Z
И
s
- o
-ouz,o— 6 z
------------------ О Us,O-6 .1 -ra sm . n - kanali p - n o ‘tish bilan boshqariluvchi M T tuzilm asining
k o 'n d a la n g kesimi (a), tranzistorlarning shartli belgilanishi (b) va ikkita
sim m etrik zatvorli M T tuzilm asi (d).
Bu h o ld a
lee,
A ° i q N ,
4 U K - U 2, ) .
(6 -1 )
www.ziyouz.com kutubxonasi
Isto k to m o n d a to k o ‘tk azu v ch i kan al q alin lig i (6 .1 ) ni e ’tib o rg a
olgan h o ld a
g a te n g b o ‘ladi.
M T n in g ish lash p rin sip i UZI va Uslq iy m a tla ri o ‘zg a rg a n d a p —n
o ‘tish k a m b a g ‘a lla sh g a n so h alari k en g lig in in g o ‘zg a rish ig a aso slan a d i.
B u e s a o ‘z n a v b a t i d a , k a n a l s o h a s i k e n g l i g i n i n g , u n i n g
o 'tk a z u v c h a n lig in in g va sto k to k in in g o ‘zg arish ig a olib k elad i.
T ra n z is to rg a ta s h q i k u c h la n is h la r b e rilm a g a n d a (Uz = 0, USI= 0)
kanal u zu n lig in in g b o s h id a n oxirigacha kan al k o ‘n d a la n g kesim i b ird ek
b o ‘ladi (6 .2 , a - ra s m ). Z a tv o rla rg a | t / z; >0 k u c h la n ish b e rilg a n d a p —n
o ‘tis h la r te sk ari siljiydi, n atijad a p~ n c ‘tis h la rn in g k a m b a g ‘allash g a n
s o h a la ri k a n a l to m o n g a k e n g a y a d i, k a n a ln in g k o ‘n d a la n g k esim i
k a n a ln in g u zu n lig i b o ‘ylab b ir xil to ray ad i. Z atv o rla rd a g i k u c h la n is h la r
Uz lberkitish kuchlanishiga( UZIBERK)te n g b o 'lg a n d a k a m b a g ‘allash g an
so h alar ch e g a ra la ri u s tm a -u s t tu sh ad i, k an al kengligi n o lg a te n g b o ‘ladi
(6.2, b -ra sm ).
B u n d a t e x n o l o g i k p a r a m e t r d0 b e v o s ita o ‘lc h a n u v c h i e l e k tr
p a ra m e tr — d = 0 b o ‘lg an d ag i b erk itish k u c h la n ish i UZIBERK ni (6.2)
ifo d ad a n a n iq la s h m u m k in :
Ish ch i re jim d a USI> 0, sh u n in g u c h u n k an a l o rq a li e le k tro n la rn in g
isto k d an sto k k a y o ‘n alg an d re y f h a rak ati b o sh la n a d i, y a ’n i k a n a l o rq ali
sto k to k i Iso q a d i. USI k u ch lan ish m a n b a y in in g u lan ish i p —no ‘tish
k e n g lig ig a h a m t a ’s ir e ta d i. T r a n z is to r u m u m iy is to k s x e m a d a
ulan g an lig i u c h u n isto k p o ten sialin i USI ga te n g d e b q a b u l q ilam iz.
E ndi k an aln in g ixtiyoriy kesim ida p - n o 'tish d ag i k u ch lan ish lar yig‘indisi
Uz, (x )= UZI + USI(x ) g a te n g , j a ’n i is to k d a n s to k k a o r t i b b o r a d i.
N a tija d a p —no ‘t i s h k e n g lig i o r t a d i , k a n a l k e n g lig i e s a s to k k a
y aq in lash g a n sari p o n a s im o n k o ‘rin ish d a k am ay ib b o ra d i.
(6. 2)
(6.3)
www.ziyouz.com kutubxonasi
S h u n d ay qilib, k an ald an o q ay o tg an to k n i UZIva USI k u ch lan ish larn i
o ‘zg artirib b o sh q arish m u m k in . B unda UZI k an al k o ‘n d alan g k esim in i,
USI esa kanal uzunligi b o 'y la b k o 'n d a la n g kesim va to k n i o 'z g a rtira d i.
Isto k to m o n d a kan al kengligi b erilg an U ZIq iy m ati b ila n , sto k to m o n d a
esa Uz/+ Usr k u c h la n ish la r yig ‘indisi bilan an iq la n a d i. (JSI q iy m ati
o rtish i b ila n k a n a ln in g “ p o n a s im o n lig i” k o ‘pay ib , k an al q arsh ilig i
o rtad i.
UZI n in g b erilg an q iy m a tid a Usl
U 7.1 U S l.T O -Y — U 7,1 BERK ’ (6-4)
s h a rtn i q a n o a tla n tiru v c h i UslT0.Y q iy m atg a o rtg a n d a , k a n a ln in g sto k
to m o n d a g i k o ‘n d alan g kesim i nolga ten g b o 'la d i (6.2, c -ra s m ). USIT0.Y
k u ch lan ish to'yinish kuchlanishid eb atalad i. Uz = 0 b o ‘lgan xususiy
h o ld a USI T0.{ — UZI BERK-a) b)
c) d)
6 .2 -rasm . Uzlva lfsl kuchlanishlarning turli qiym atlarida zatvorlar
orasidagi kanal k o ‘ndalang kesim ining o ‘zgarishi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
S h u n d a y q ilib , Us/= USI T0.y b o 'lg a n d a k a n a l q a rs h ilig i e n g k a tta
q iy m atg a e rish a d i. K a n al b erk ilish i b ilan sto k to k i to 'x ta m a y d i, balki
o rtish i t o ‘x tay d i. Us l > Usito. y b o ‘lg a n d a k a n a ln in g b e rk ilis h n u q ta si
s to k d a n isto k k a q a ra b siljiydi (6 .2 , e -ra s m ) va k a n a l u z u n lig i AL
qiy m atg a k a m ay a d i. Bu kan al uzunligi m odulatsiyasi hodisasideyilad i.
K anal b erk ilish so h asi ALda o ‘tish m a y d o n i va A U = U SI - U SITOr
k u ch lan ish m av ju d . U s h b u m ay d o n la rn in g h a r biri b erk ilish so h asig a
o ‘tu v c h i e le k tr o n la r u c h u n te z la tu v c h i m a y d o n n i ta s h k il e ta d i va
e le k tro n la m i sto k k a o ‘tk a z a d i, n atijad a sto k to k i h o sil b o ‘ladi.
M T la m in g u lan ish sx em alari 6 .3 -rasm d a k o ‘rsatilgan: umumiy istok
( UI), umumiy stok ( US)va umumiy zatvor( UZ)u lan ish . A sosiy u lan ish
sxem asi b o ‘lib U I u la n ish x iz m a t qiladi.
6 .3 -rasm . M T lam in g ulanish sxemalari: U I (a), U S (b) va U Z (d).
M T sta tik x arak te ristik a la ri.
S ta tik stok xarakteristikalaroilasi d eb z a tv o r-is to k k u c h la n is h i
UZI nin g o ‘zg a rm as q iy m a tla rid a sto k to k i / c n in g sto k -is to k k u c h la n ish
U s lga b o g 'liq lik la ri Is= / (USI)ga aytilad i. S to k -isto k k u c h la n is h in in g
a) b)
www.ziyouz.com kutubxonasi
USI= O-ь USIT 0 . Y o ra lig ‘ida o rtish i kanal to k i q iy m atig a q arsh i t a ’sir
e tu v ch i ikkita effek tn i hosil qiladi. Bir to m o n d a n USI o rtish i b ila n
e le k tro n la m in g k analdagi d re y f tezligi o rta d i, to k k u ch i q iy m a ti esa
d r e y f te z lik k a c h iziq li b o g ‘liq, d e m a k , to k q iy m a ti o rtis h i k e rak .
Ik k in ch i to m o n d a n esa, USI n in g o rtish i k a n a ln in g “ p o n a s im o n lig in i”
o rttira d i, y a ’ni kan al q arsh ilig i o rtad i. N a tija d a USI o rtish i b ila n b u
ikki o m iln in g birgalikdagi t a ’sirida stok to k i ch iziq li
o ‘zgarishga n isb atan su stro q o rtad i. S to k -isto k k u ch lan ish i USI = Usr m .Y
q iy m atg a y etg an d a stok to k in in g o rtish i t o ‘xtaydi (6.4, b -r a s m d a N
n u q talar). Bu stok xarakteristik alarn in g gorizo n tal sohalariga m o s keladi
va to'yinish sohasid eb y u ritiladi. Z atv o r-isto k k u ch lan ish UZI q a n c h a lik
k a tta q iy m a tg a ega b o ‘lsa, USI k u c h la n is h n in g s h u n c h a lik k ic h ik
q iy m a tla rid a t o ‘yin ish so d ir b o 'la d i.
S to k x a r a k t e r i s t i k a l a r d a m u s ta q il s o h a l a r n i f a r q la s h k e r a k .
X a ra k te ris tik a n in g s h trix la n g a n c h iz iq d a n c h a p ro q q is m id a ( tekis
o'zgaruvchan kanal rejim i,I so h a) tra n z isto r o ‘zin i o d d iy re z isto rd e k
tu ta d i, b u n d a re z isto r q arshiligi za tv o r-isto k k u ch lan ish UZI ga b o g 'liq .
M T n in g u sh b u x u su siy atid an , m asalan , b o sh q arilu v ch i p o te n s io m e tr
hosil qilish u c h u n ishlatiladi.
X a ra k te ristik a n in g sh trix c h iz iq d a n o ‘n g ro q d a jo y lash g an so h a sid a
(, fazoviy zaryad rejim i yoki to‘yinish rejim i y uzaga k elad i, II so h a)
tra n z is to rn in g asosiy funksiyasi — kan al to k in i b o s h q a ris h am a lg a
oshiriladi.
T o 'y in is h rejim id a Us/k u ch lan ish o rtish i b ilan k an al uzunligi b iro z
k am ayadi (kanal uzunligining m odulatsiyasi hodisasi). B uning natijasida
k an al qarsh ilig i k am ay ib , sto k to k i ortadi.
S to k -isto k k u ch lan ish i Us l n in g k atta q iy m a tla rid a (III so h a) sto k
y a q in id a z a tv o r-k a n a l o ‘tis h n in g k o ‘chk ili te s h ilis h i s o d ir b o ‘ladi.
0 ‘tish d a g i tesk ari k u c h la n is h USI~ Uzlga te n g b o ‘lgan i s a b a b li, UZI
k u c h la n ish k am ay g a n d a tesh ilish k u ch lan ish i USITESH h a m k am ay ad i.
M Tning sta tik sto k -za tvo r x a ra k te ristik a la r oilasiy o k i o'tish
x a r a k te r is tik a s i d e b s t o k - is to k k u c h la n is h i Usln in g o ‘z g a rm a s
q i y m a t la r i d a s to k to k i Z o n in g z a tv o r - i s t o k k u c h l a n i s h UZI g a
b o g iiq lik la ri Is= / (UZI) ga aytiladi. S to k -z a tv o r x a ra k te ristik a la rn i
sto k x a ra k te ris tik a la rd a n fo y d a la n g a n h o ld a h o sil q ilish m u m k in .
B u n in g u c h u n USI k u c h la n is h n in g b iro r q iy m a tid a z a tv o r — isto k
kuchlanishi UZI ning turli qiym atlari u ch u n stok toki Isning qiy m atlarin i
www.ziyouz.com kutubxonasi
b)
£ m I zi2l r. zn
u l'n = Q ^
LJZ If Zf. B E R K
0 с
III
6 .4 -rasm . n— kanalli M T ning stok-zatvor (a) va sto k (b) VAXlari
sto k x a ra k te ris tik a la rd a n an iq la sh yetarli b o ‘ladi. A g a r USI > UZLBERK
b o ‘lsa, Is = f (UZI)b o g ‘liq lik f /^ n in g b a rc h a q iy m atla ri u c h u n a m a ld a
b ir xil b o ‘lad i, c h u n k i b u n d a t o ‘y in ish rejim i o ‘rin li. S ta tik sto k -
z a tv o r x a ra k te ris tik a la r oilasi 6.4, a -ra s m d a k eltirilg an . H a r q a n d a y
M T n in g t o ‘y in is h re jim id a g i s to k -z a tv o r x a r a k te ris tik a s i q u y id a g i
b o g ‘lanish o rq ali ap p ro k sim a tsiy a la n a d i:
U sh b u b o g 'la n is h p a ra m e trla ri q u y id ag ich a to p ila d i. B o sh la n g ‘ich
to k ISmaxza tv o r — istok k u ch lan ish Uz = 0 b o ‘lganda o ‘lc h a n a d i, UZIBERK
ni to p ish u c h u n I s = ( 1 / 4 ) I Snm da Uzj k u ch lan ish o ‘lc h a n a d i. (6.4)
ifo d ad an U „ OL.Dl. = 2U*ek a n i m a ’lum b o 'la d i.
/.i. ntKh z/
M D Y - tra n z is to r la rd a m etall z a tv o r y a rim o 'tk a z g ic h d a n y u p q a
d ielek trik q a tla m b ila n izo latsiy alan g an b o 'la d i. B u n d ay tu z ilm a o 'z ig a
xos k o n d e n s a to rn i ta s h k il e ta d i. K o n d e n sa to rn in g b itta q o p la m a si
y a rim o 'tk a z g ic h d a n ib o ra t. K o n d e n sa to r a o p la m a la rig a p e rp e n d ik u la r
oilasi.
(6-5)
7.1. BERK
6 .3 . M D Y — tuzilma va maydon effekti
www.ziyouz.com kutubxonasi
y o ‘nalgan tash q i e le k tr m ay d o n t a ’sirida y a rim o ‘tk a z g ic h n in g sirtq i
q a tla m id a e rk in zary ad ta sh u v c h ila r k o n sen tratsiy asi o 'z g a ra d i. Bu
h o d is a m aydon effektid e b a ta la d i. M a y d o n y o ‘n a lis h i va u n in g
kuchlanganligiga b o g ‘liq h olda y arim o ‘tkazgichning sirtqi q atlam i asosiy
z a ry a d ta s h u v c h ila r b ila n boyishiyoki kam bag1,allashishih a m d a
o 'tk a z u v c h a n lik tu ri o ‘zgarishi (in v ersiy alan ish i) m u m k in .
A k sep to r k irish m alar konsentratsiyasi N = 1015 s r r r 3 b o ‘lgan b irjin s li
p — y a r im o ‘tk a z g ic h m iso lid a m a y d o n e ffek tin i k o ‘rib c h iq a m iz .
K r e m n iy d a m u v o z a n a t h o la td a g i k o n s e n tr a ts iy a (a s o s iy z a ry a d
ionlar
I i __
Ц G O
— i
0 G
V
a) ~ jU O O
<---- ►
1'kam
--------0 , 0 -------0 V
6 .5 -rasm . M D Y — tuzilm alarda ^P sirt<(Pbo' sholatda
(invers qatlam hosil bo'lm aganda) m aydon effekti (a),
potensial taqsim lanishi (b) va zonalar energetik diagram m asi (d).
www.ziyouz.com kutubxonasi
t a s h u v c h i l a r ) p = 1 0 15 s m " 3, e l e k t r o n l a r e s a ( n o a s o s i y z a r y a d
ta sh u v ch ilar) n = 105 s m -3 ni tash k il etad i. T ash q i k u c h la n is h t a ’sirid a
h o s i l b o ‘lg a n e l e k t r m a y d o n m e t a l l s i r t i d a m u s b a t z a r y a d
in d u k siy alay d i, y a r im o ‘tk a z g ic h d a esa q iy m at jih a td a n x u d d i sh u n d a y
m an fiy zary ad h o sil q ilad i. E rk in zary ad ta s h u v c h ila r k o n sen tra tsiy a si
1022-M 0 23 sm -3 boM gan m e ta lla rd a n farqli rav ish d a y a r im o ‘tk a z g ic h d a
z a ry a d k r is ta ln in g y u z a s id a n ic h ig a m a ’lu m m a s o fa g a ta rq a la d i.
Y a rim o ‘tk a z g ic h d a g i m a n fiy zary ad sirtg a to rtilg a n e le k tr o n la r va
k ovaklari k ristall ic h ig a kirib k etg an a k se p to r io n la ri b ila n b o g ‘liq.
L ekin bu yerda e le k tro n la r konsentratsiyasi ju d a k ich ik b o ‘ladi. S h u n in g
u c h u n s irt y a q i n i d a k a m b a g ‘a lla s h g a n m e ta ll 1 h o s i l b o ‘la d i.
K a m b a g 'a lla s h g a n q a tla m d a k o v a k la r k o n s e n tra ts iy a s i m u v o z a n a t
h oldagi Ppo d a n k ic h ik , q a tla m kengligi esa 1 м и ni ta sh k il e ta d i (6.5,
a-rasm ).
A g ar y a r im o 'tk a z g ic h h a jm id a p o te n s ia l n o lg a te n g d e b q ab u l
q ilin sa, sirtid a z a ry a d la r b o ‘lganligi sababli u n in g p o te n s ia li n o ld a n
farq q iladi. S irt b ila n h a jm o rasidagi p o te n s ia lla r farqi s ir t poten siali
d eb a tala d i va (psiRT d e b b elg ilan ad i. M D Y — tu z ilm a d a p o te n sia l
taq sim la n ish i 6 .5 , b -r a s m d a k o ‘rsatilgan. Sirt p o te n sia li
n a f a q a t y a r i m o ‘tk a z g ic h m a te r ia l x u s u s iy a tig a , b a lk i q o ‘y ilg a n
k u c h la n is h Uq iy m a tig a h a m b o g 'liq . U n in g q iy m a ti (pSIRT sirt
p o ten sialin i b elg ilay d i ( s Ya~ y a rim o ‘tk azg ic h n in g d ie le k trik sin g d iru v -
chanligi).
Y a r i m o ‘t k a z g i c h s i r t i g a y a q i n q a t l a m d a e l e k t r p o t e n s i a l
ta q s im la n ish ig a m o s k elu v ch i e n e rg e tik p o te n s ia ln in g ta q s im la n is h i
6.5, c -ra s m d a k e ltirilg an . M D Y — tu zilm a o rq a li to k o q m a g a n i sababli
F e rm i sath i o ‘z g a rm a y d i. B u n d an ta s h q a ri, e n e rg e tik p o te n s ia lla r
( 6. 6)
va k a m b a g ‘a lla sh g a n q a tla m qalinligi
0 t' Y a ' r s m r
(6.7)
www.ziyouz.com kutubxonasi
m anfiyz a ry a d la n g a n z a rra c h a la r — e le k tr o n la r en e rg iy a si h a m d a
m u s b a tz a r y a d l a n g a n z a r r a c h a l a r — p o t e n s i a l l a r e n e r g i y a s i
ifo d ala n ish in i n a z a rd a tu tm o q kerak. S h u n in g u c h u n y a rim o ‘tk a z g ic h
sirti y a q in id a p o te n s ia ln in g o rtish i e n e rg e tik z o n a la rn in g o g 'is h ig a
m o s k e la d i. Y a r i m o ‘tk a z g ic h d a g i e l e k t r o n l a r k o n s e n t r a t s i y a s i
o ‘tk a z u v c h a n lik zo n a si Wctu b id a n F erm i sath i WFg a c h a b o 'lg a n
m aso fa b ila n , k o v a k la r k o n sen tra tsiy a si esa F e rm i s a th id a n v a le n t
z o n a W vs h i p i g a c h a b o ‘l g a n m a s o f a b i l a n a n i q l a n a d i .
K a m b a g ‘allash g a n so h a d a WF~ H ^ a y irm a y a r im o 'tk a z g ic h sirtig a
y a q in la sh g a n sari o rtis h i, Wc— l ^ a y i r m a esa — k a m a y ish i ra s m d a n
k o 'r in ib tu rib d i.
S h u sab a b li y a r im o 'tk a z g ic h s irtid a k o v a k la r k o n s e n tra ts iy a s i
k am ay ib , e le k tro n la r k o n sen tratsiy asi o rtad i. K o v ak lar va e le k tro n la r
k o n sen tratsiy asi m os rav ish d a quyidagi ifo d alar b ilan an iq la n a d i:
P SIRT = P p o e X P
(PT J
( 6. 8)
Yl
SIRT
= nroexp
\
(6.9)
T a q iq la n g a n z o n a o ‘rta sath i Wjni F erm i sath i kesu v ch i tek islik d a
e le k tro n la r k o n sen tratsiy asi kovaklar k o n sen tratsiy asig a te n g b o ‘ladi.
K ic h k in a tash q i k u ch lan ish Ub erilg a n d a F erm i sath i W.s a th d a n
p a std a b o ‘ladi. S h u n in g u c h u n k am b ag ‘allash g an so h a d a e le k tro n la r
k o n sen tra tsiy a si k o v ak lar k o n sen tra tsiy a sid a n k ich ik b o ‘ladi (6 .6 , a -
ra sm d a u lar k o ‘rsatilm ag an ). K u ch lan ish q iy m ati o rtish i b ila n k o v ak lar
q o c h a v e ra d i, k a m b a g ‘allash g an q atlam esa ken g ay av erad i. S h u b ila n
b irg a lik d a y a r im o ‘tk a z g ic h s irtig a k o 'p r o q e l e k t r o n la r t o r t i la d i .
Y a rim o 'tk a z g ic h s irtid a e le k tr o n la r k o n s e n tra ts iy a s i u la rn in g sirt
t o m o n g a d r e y f l a n i s h i v a y a r i m o 't k a z g i c h s i r t i d a h a m d a
k am b ag ‘allashgan so h a h ajm ida issiqlikdan g en eratsiy alan ish tezlig in in g
o rtish i h iso b ig a k o ‘payadi.
O d a td a elek tro n lam in g issiqlikdan generatsiyalanish to k i ju d a kichik,
www.ziyouz.com kutubxonasi
sh u n in g u c h u n istoksiz M D Y — tu z ilm a d a invers q a tla m sh ak llan ish i
ju d a sekin (1 m k s d a n 10 s g ac h a) s o d ir boMadi.
a)
e l e k t r o n l a r
H L I
ООО
11111111 11
11II11111
P
< — H
Lkam
+ -
—n
6 .6 -ra s m . M D Y — tuzilm alarda (psmT>
(invers qatlam hosil b o ‘lganda) m ay d o n effekti (a),
potensial taqsim lanishi (b) va zonalar energetik diagram m asi (d).
O rtib b o ru v c h i e le k tro n la r zary ad i q o lg a n k o v a k la r z a ry a d id a n
o r t g a n d a s i r t q i q a t l a m d a o ' tk a z u v c h a n l ik t u r i o ' z g a r a d i
( inversiyalanadi).
www.ziyouz.com kutubxonasi
S irt p o te n s ia li
o 'tk a z u v c h a n lik tu ri inversiyasi so d ir b o ‘ladi:
E le k tro n la r (n o aso siy zary ad tash u v ch ilar) hosil qilgan q a tla m 2
(6.6, a -ra sm ) invers qatlam deb atalad i. (p>
q a tla m M D Y tra n z isto rla rd a isto k d an sto k k a to k o ‘tk azu v c h i k an al
b o ‘lib qoladi.
T a h lil k o ‘rs a tis h ig a q a r a g a n d a , in v e rs q a tla m d a e l e k t r o n l a r
k o n sen tratsiy asi va m ay d o n k u ch lan g an lig i sirtd a n ich k arig a k irg an
sari keskin kam ayadi. M ay d o n k uchlanganligi, u bilan birga ele k tro n la r
k o n sen tratsiy asi em a rta k am ayuvchi m asofa
D ebay uzunligid eb atala d i. N = 1015 sm -3 d eb o lsak , L ^ 0 ,1 2
m k m ek an lig in i to p am iz.
T ashqi k u ch lan ish n in g yan a ham o ‘sishi sirt p o ten sialin in g o'sish ig a
olib keladi. B u n d a sirt p o ten siali F e rm i sath i v alen t z o n a sh ip in i
k esg u n c h a o rta d i. S h u n d a n keyin ch e g arav iy q a tla m y arim m etall
h o latg a o ‘ta d i va sirt p o ten siali (psmT m ak sim al q iy m atin i saqlaydi:
T ash q i k u ch lan ish ishorasi o ‘zg arg an d a boyish rejim ih o sil b o ‘ladi,
ch u n k i kovaklar sirtga to rtilad i va u larn in g k o n sen tratsiy asi a k se p to rla r
k o n sen tra tsiy a sid a n y u q o ri b o ‘ladi. Boyitilgan qatlam qalin lig i (6.11)
fo rm u la y o rd a m id a to p ilad i.
6 .4 . Kanali induksiyalangan M D Y — tranzistor
Tuzilishi va ishlash prinsipi. n — k an ali in d u k siy alan g an M D Y —
tra n z is to r tu zilm asi 6.7, a -ra s m d a , sh artli b elg ilan ish i esa 6.7 , b -
ra sm d a k o ‘rsatilgan.
p — tu rli k re m n iy d a n iborat asos sust leg irlan g an b o ‘lib, ak se p to rla r
konsentratsiyasi tax m in an 1015s n r 3 ni tashkil etadi. Asos sirtida diffuziya
9 s ,rt= 2<^7. In - (6. 10)
(6 . 11)
cpSIRr = 2 ( W , - W i).
www.ziyouz.com kutubxonasi
yo k i io n le g irla s h u su lla ri b ila n q a lin lig i 1 m k m g a y a q in n + —
o ‘tk a z u v c h a n lik k a ega b o 'lg a n c h o ‘n ta k s im o n istok va sto k s o h a la r
hosil q ilin g a n . Istok va sto k orasid ag i u zu n lig i £ = 0 , 1 - 1 0 m k m n i
tash k il e tu v c h i so h a kanal u zu n lig in i tash k il e ta d i. Y a rim o ‘tk azg ic h
sirtid a q alin lig i 0 ,0 5 —0,1 m km ni ta sh k il e tu v c h i d ie le k trik (S iO ,)
q a tla m h o sil q ilin g an . D ielek trik sirtig a z a tv o r d eb a ta lu v c h i m etall
e le k tro d o ‘rn a tilg a n . Istok va sto k s o h a la ri b ila n asos o ra s id a ik k ita
/)+— p o ‘tis h la r hosil b o ‘ladi. M D Y tu z ilm a g a isto k va sto k n i q o ‘sh ish
invers q a tla m (n— k an al) hosil qilish ja ra y o n ig a keskin t a ’sir e ta d i.
0 ‘tis h la rn in g k a m b a g ‘allash g an so h alari ra sm d a sh trix lab k o ‘rsatilg an .
Z a tv o r m e ta li b ilan y a rim o ‘tk azg ic h o rasid ag i solishtirm a sig4m
S 0 q a i tc h a l ik k a t t a b o 4 s a , z a t v o r d a g i UZI k u c h l a n i s h
y a rim o ‘tk a z g ic h n in g sirti y a q in id a s h u n c h a lik k o ‘p so lish tirm a zary ad
in d u k siy alay d i. N a tija d a , z a tv o r b ilan k a n a ln in g so lish tirm a sig‘im i
kan al о ‘tkazuvchanligining modulatsiyalanish darajasinib elg ilay d i,
y a ’ni z a tv o rn in g b o sh q arish x u su siy atin i an iq lay d i. S h u n in g u c h u n
kanal b ilan za tv o r hosil qilgan so lish tirm a sig ‘im M D Y — tra n z isto rn in g
m u h im p a ra m e trla rid a n b irin i tash k il eta d i. U q u y id ag i ifo d a b ila n
a n iq lan a d i:
b u y erd a: d — d ie le k trik q alin lig i (6 .6 , a - r a s m ) , ^ - d ie le k trik
sin g d iru v ch an lik .
6 .7 -ra s m . n— kanali induksiyalangan M D Y — tran zisto r tuzilm asi
(a) va n — h am d a p — M D Y tran zisto rlarn in g grafik shartli belgilanishi
( 6. 12 )
b)
(b).
www.ziyouz.com kutubxonasi
Solishtirm a sig'im ni oshirish u chun dielektrik qalinligi kam aytiriladi.
B unda d ie le k trik n in g tesh ilish i so d ir b o iis h i m u m k in .
Invers q a tla m (k an al) hosil qiluvchi UZI k u ch lan ish bo'sag'aviy U0
kuchlanishd eb ataladi.
B o s h q a ru v c h i k u c h la n is h b o ‘s a g ‘av iy k u c h l a n i s h d a n k ic h ik
{UZI< U() , sto k b ilan istok o rasid a k u ch lan ish esa USI?0 b o ‘lsin. B u n d a
kan al m avjud em as, sto k « +— po 'tis h esa, tesk ari siljitilgan b o ‘ladi.
S h u n in g u ch u n stok zanjirida to k ju d a kichik, tax m in an teskari siljitilgan
p - n o ‘tish n in g teskari tokiga te n g b o ‘ladi va M D Y — tra n z is to r b erk
re jim d a ishlaydi.
Z a tv o rd a g i k u c h la n is h Uz = 0 d a n Uz l > U 0 g a c h a o ‘z g a rg a n d a ,
y a rim o ‘tkazgich sirtiga yaqin q atlam n — turli o 'tk az u v ch an lik k a ega
b o 'la d i. Uz, —U0 b o ‘lganda invers q atlam d a elek tro n la r k onsentratsiyasi
(6.10) ga m uvofiq /V)= 1 0 h sm -3 b o ‘lganda « = 1 0 15 sm _3ni tashkil etadi.
Istok va stok so h alar yuqori legirlangan y a rim o ‘tkazgich b o ‘lib, u lard a
elek tro n la r konsentratsiyasi я л ~ 1 0 ‘8 sm -3 ni tashkil etadi. A m m o bu
1 nn
holda istok bilan kanal orasida elektr o ‘tishning balandligi
n
eV b o ‘lgan p o ten sial b arer m avjud. S h u n d ay b o iis h ig a q a ram asd an ,
e le k tr o n la r u n i o so n y en g ib o 'ta d i. S h u n in g u c h u n isto k m av ju d
b o ‘lg an d a tra n z is to rd a g i invers q a tla m isto k d a n k an a lg a o ‘tu v c h i
e le k tro n la r bilan hosil qilinadi. Invers q atlam en d i isto k d an stokka
injeksiyalangan elek tro n larn in g uchib o ‘tish vaqtida TUCH hosil b o 'la d i.
E l e k t r o n l a r n i n g k a n a ld a g i d r e y f te z l i g i 3 OR= /j.nE , b u y e r d a
E = US, / L — kanaldagi m ay d o n k u ch lan g an lig in in g b o 'y la m a tashkil
etuvchisi. N atijad a
L L2
T UCH ~ n ~ n J T ■ (6ЛЗ)
& D R SI
S tatik stok xarakteristikalar oilasi.T ra n zisto rd a n — kan al m avjud,
y a ’ni zatv o rd ag i k u ch lan ish b o ‘sag‘aviy k u c h la n ish d a n k a tta (Uz l>Un)
d eb hisoblaym iz.
n — k a n a li in d u k s i y a l a n g a n M D Y — t r a n z i s t o r n i n g s to k
x arak teristik alar oilasi, y a ’ni Uz = co n st b o lg a n d a g i IC=AUs) b o g ‘liqlik
grafigi 6 .8 -ra sm d a keltirilgan.
www.ziyouz.com kutubxonasi
а) b)
6 .8 -rasm . n— kanali induksiyalangan M D Y — tran zisto rn in g stok (a) va
sto k -zatv o r (b) xarakteristikalar oilasi.
f/^ k u c h la n is h n in g k a n a l tu zilish ig a t a ’sirin i k o ‘rib c h iq a m iz . A g ar
Us = 0 b o ‘lsa, h o s il b o ‘lg a n k a n a l k e n g lig i k a n a l u z u n lig i b o ‘y ic h a
b ir xil. U SI> 0 b o 'lg a n d a z a tv o r va y a rim o 'tk a z g ic h s irti o ra sid a g i
p o te n sia lla r farqi va h a r a k a tc h a n zary ad ta s h u v c h ila rn in g s o lish tirm a
z a ry a d i sto k y o ‘n a lis h id a k a m a y a d i. M o s ra v is h d a s to k y a q in id a
k a m b ag 'allash g an q a tla m q alin lig i istok y aq in id ag ig a n is b a ta n k a tta
b o i i b , kan al kengligi isto k d a n sto k k a kam ayadi.
S h u n d ay qilib , Uslk u c h la n is h n in g o rtish i e le k tro n la r te z lig in in g
o rtish ig a olib k elad i, to k k u c h i d re y f tezlik k a p ro p o rsio n a l. Ik k in c h i
to m o n d a n , l i n i n g o rtish i k a n a ln in g p o n asim o n lig in i va u b ila n b o g ‘liq
k an a l q a rsh ilig in i o r ttir a d i. U s h b u o m illa rn in g b irg a lik d a g i t a ’siri
c h iz iq li q o n u n iy a tg a n is b a ta n k u c h s iz ro q . S to k - is to k k u c h la n is h
Usl to"y~ ^ z i~ ^0 q iy m a tg a y e tg a n d a invers q a tla m n in g s o lish tirm a
zary ad i k a n a ln in g s to k to m o n id a nolga te n g b o 'la d i. K a n a ln in g sto k
to m o n i o ‘zg a rm a sd a n , t o ‘y in ish rejim i hosil b o 'la d i.
T o ‘yinish re jim id a s to k to k i a m a ld a stokdagi k u c h la n is h g a b o g ‘liq
b o ‘lm a y q o la d i. R a s m d a s h tr ix c h iz iq b ila n x a r a k t e r i s t i k a n i n g
abssissalari Usl =U si to. ym o s n u q ta la ri b irlash tirilg an .
www.ziyouz.com kutubxonasi
S to k - z a tv o r x a r a k te r i s t i k a la r o ila s i.T r a n z i s t o r n i n g s to k
x ara k te ristik a la rid a n ta sh q a ri, unin g sto k -z a tv o r (u zatish ) Usl= c o n s t
b o ‘lgandagi Ic=flU z/)x arak teristik alari keng ish latiladi (6 .8 , b -ra s m ).
S to k — istok k u ch lan ish i USI >f/5/7.0.).(to‘yinish rejim i) boM ganda
u z a tis h x a r a k te ris tik a la ri (U ZI-U 0 )-q iy m a tg a p r o p o r s io n a l. 6 .8 , b -
ra s m d a g i p a stk i x a r a k te ris tik a ( USI < USI T0.Y)k ic h ik k u c h la n is h g a ,
y a ’ni sto k x a ra k te ristik a la rn in g tik so h alarig a (k an ali tek is o ‘zgarish
rejim iga) m os keladi. U shbu x arakteristika bir jinsli kanalga m os kelgani
u c h u n chiziqli.
6 .5 . Kanali qurilgan M D Y - tranzistorlar
Tuzilishi va ishlash prinsipi. n — k anali q u rilg an M D Y — tra n z is to r
tu zilm asi 6.9, a -ra s m d a va sh artli grafik tasv irlan ish i 6.9, b -ra s m d a
keltirilgan.
B u n d a y t r a n z is to r la r d a isto k va s to k o ra s id a jo y la s h g a n to k
o 'tk a z u v c h i k an al tra n z isto rn i tay y o rlash ja ra y o n id a hosil q ilin a d i.
S h u n in g u c h u n b u n d a y tra n z is to r k anali “ q u rilg a n ” M T d eb atala d i.
K an al io n Iegirlash usuli b ilan y a rim o ‘tkazgich sirtiga y aq in s o h a la rd a
y u p q a q a tla m hosil qilish b ilan am alg a o sh irilad i. K a n ali q u rilg an
M D Y — t r a n z is to r la r isto k k a n is b a ta n z a tv o rg a ik k i xil is h o ra li
k u c h la n is h la r b e rilg a n d a h am ishlay oladi.
A gar UZI = 0 b o ‘lg an d a tra n z isto rg a Uslk u ch lan ish b erilsa, kan al
o rq ali e le k tro n la r to k i o q ad i. Bu to k sto k n in g b o sh la n g ‘ich to k i ISB0SHL
d e b a ta la d i. Z a tv o rg a isto k k a n is b a ta n m an fiy k u c h la n is h b e rilg a n d a
k a n a ld a to k y o ‘n a lis h ig a k o 'n d a la n g e le k tr m a y d o n h o sil b o ‘lad i.
Bu m a y d o n t a ’sirid a e le k tr o n la r k a n a ld a n su rib c h iq a rila d i. K a n a ld a
e le k tr o n la r so n i k a m a y a d i (k a n al k a m b a g ‘a lla s h a d i), u n in g q arsh ilig i
o rta d i va sto k to k i q iy m a ti k a m a y a d i. Z a tv o rd a g i m a n fiy k u c h la n is h
q iy m a ti o rtg a n s a ri, to k q iy m a ti k a m a y a v e ra d i. T r a n z is to r n in g b u
re jim i k a n tb a g iallash gan re jim d e b a ta la d i. Z a tv o r g a b e r ilg a n
m a n fiy k u c h l a n i s h n i n g m a ’lu m q iy m a tid a s to k to k i n o l g a c h a
k a m a y a d i (b e rk re jim ), u sh b u k u c h la n is h b erk itish ku ch lan ish i
U Z,.BERKdeb 3 tala d i-www.ziyouz.com kutubxonasi
а) b)
I z s
6 .9 -rasm . n — kanali qurilgan M D Y - tran zisto r tuzilm asi (a),
bu n d ay tran z isto rla m in g shartli grafik belgilanishi (b).
A gar zatv o rg a m u sb a t k u c h la n is h b erilsa, u sh b u k u c h la n is h h o sil
q ilg an m a y d o n t a ’sirid a isto k , s to k h a m d a k ristali aso sd an e le k tr o n la r
k an alg a k ela b o sh lay d i, k a n a l o ‘tk azu v c h an lig i va sto k to k i q iy m a ti
o rtad i. U s h b u rejim k a n a li boyitilgan rejim d eb atalad i.
K o ‘rib ch iq ilg an ja ra y o n la r 6.10, a -ra s m d a k o ‘rsatilg an sta tik s to k -
z a tv o r x a ra k te ris tik a Usl= c o n s t b o ‘lg an d ag i Is = f (UZ1)d a aks
ettirilg an .
D e m a k , Uzl> 0 b o i g a n d a tra n z is to r k an ali b o y itilg an re jim d a ,
Uz/ <0 b o ‘lg an d a esa, k a m b a g ‘allash g a n re jim d a ishlaydi.
K a n a l b o y itilg a n r e jim d a (6 .1 0 , b - r a s m ) t r a n z i s t o r n in g s to k
x a ra k te ristik a la ri b o s h la n g ‘ich Uz = 0 b o ‘lg an d ag i x a ra k te ris tik a d a n
y u q o riro q d a n , k an ali k a m b a g ‘a llash g a n rejim d a esa — b o s h la n g 'ic h
x ara k te ristik a d a n p a s tro q d a n o ‘tad i.
n - k a n a li q u r i l g a n M D Y — t r a n z i s t o r n i n g s t o k - z a t v o r
x a r a k t e r i s t i k a s i s h a k l i b o 'y i c h a n — k a n a l i i n d u k s i y a l a n g a n
tra n z isto rn in g sh u n d a y x a ra k te ristik a si b ilan b ir xil b o i a d i , le k in UZI
k u ch la n ish n in g m an fiy q iy m a tla rig a UB0,Sd an UZIBERK g a c h a su rilg an
b o ‘ladi. K an ali q u rilg an M D Y — tra n z isto rn in g s to k -z a tv o r va sto k
x a r a k te r is tik a la r i k a n a li in d u k s iy a la n g a n M D Y — t r a n z i s t o r l a r
x arak teristik alari k abi tu s h u n tirila d i.
www.ziyouz.com kutubxonasi
S to k -z a tv o r va stok x a ra k te ristik a la r o ‘zaro b o g ‘liq b o ‘lib, grafik
usulda biri ik k in ch isid a n hosil q ilin ish i m u m k in .
a) b)
6 .1 0 -rasm . n — kanali qurilgan M DY - tranzistorning
stok-zatvor (a) va stok (b) xarakteristikalari.
6.6. Maydoniy tranzistorlarning matematik modellari
p-n o 'tis h b ila n b o s h q a rila d ig a n M T la rn in g asosiy te n g la m a s i
darajasi 3 /2 b o ‘lgan tash k il etu v ch ilarg a ega. S h u n in g u c h u n a m a ld a
b a rc h a M T la r u c h u n V A X larin in g ap p ro k sim atsiy asid an fo y d alan ilad i.
K an ali in d u k siy alan g an M D Y — tra n z isto r u c h u n sto k to k i k an al
tek is o 'z g a ru v c h i rejim da quyidagi ifo d ad a n to p ilish i m u m k in :
/ с - а д / . - а д , - ^ ] . (6 .i4 )
Bu yerda: В— M D Y — tra n z isto rn in g so lish tirm a tikligi
Z C 0/ /
B =(6.15)
S h u n d a y q i l ib , k a n a l u z u n lig i Lq a n c h a lik k ic h ik , z a r y a d
ta s h u v c h ila r h a ra k a tc h a n lig i ц, z a tv o r ostidagi d ielek trik sig‘im i C0 va
k an al kengligi Z k a tta b o ‘lsa, sto k to k i sh u n ch a lik k a tta b o 'la d i.
S to k to k i z a tv o r k u c h la n is h in in g m a ’lum Uz = co n st q iy m atid a
(6.14)ga m uvofiq USIT0.Y=(U Z[-U 0)sh artn i q an o a tla n tiru v c h i q iy m atd a
o ‘zin in g m ak sim al / 5.roT q iy m atig a erish ad i. B unday t o ‘yinish re jim id a
sto k toki
www.ziyouz.com kutubxonasi
U s i > U s ,г о т b o ‘lg an d a k an a l u z u n lig i k am ay a d i (k an al u zu n lig in i
m o d u latsiy a lash effek ti), tik lik В(6 .1 5 ) ga m u vofiq o rtad i. Bu h o ld a
T ajrib a n atijalarig a a so sa n tra n z is to r la r u c h u n g = 1 0 -2-H0,5 • 10~3
g a te n g , y a ’ni stok to k i USI k u c h la n is h o rtish i b ilan b iro z o rtad i.
U z u n kanalli tra n z is to rla r u c h u n o ‘rin li b o ‘lgan (6 .1 5 ), (6.16) va
(6.17) ifo d alar Uzr Usl, Ug k u c h la n is h la rn in g ixtiyoriy m u n o sa b a tla rid a
sto k to k i q iy m atin i an iq la sh va tra n z is to rn in g statik x a rak teristik alarin i
to p ish im k o n in i b erad i.
U z u n k an al deb uzun lig i L >3 m k m b o ‘lgan k an alg a ay tilad i. K a lta
k analli M D Y — tran z isto rla rd ag i jarayor.-larni hisoblash ju d a m u rak k ab .
H iso b la sh la r va ta jrib a n in g aso siy n a tija la ri q u y id ag ilard a n ib o rat. Usl
k u c h la n is h q iy m a ti o r t g a n d a t o k o r tis h i s e k in la s h a d i, t o ‘y in is h
k u c h la n is h i USIT0.Y k a m a y a d i, b o ‘s a g ‘av iy k u c h la n is h s to k - i s t o k
k u c h la n ish i USI ga b o g ‘liq b o i i b q o la d i.
(6 .1 4 ), (6.16) va (6.17) ifo d a la r p-n o 'tis h b ilan b o sh q arilad ig a n
M T la r u c h u n h a m , ag a r ( UZ[- Ug)o ‘rn ig a ( UZUSERK- Uzl)q o ‘yilsa, k an ali
q u rilg a n M D Y — tra n z is to rla r u c h u n h a m o ‘rinli. B u n d a p a r a m e tr В
k an ali induksiyalangan M D Y — tra n z is to r so lish tirm a tikligiga o 'x sh a sh
b o ‘lib, u n in g g e o m e trik o ‘lc h a m la ri b ila n an iq lan a d i:
6.7. Maydoniy tranzistor parametrlari
M T la r k u c h a y tirg ic h s ifa tid a k ic h ik signal re jim id a ish la g a n d a
ch iq ish x a ra k teristik alarin in g to 'y in is h so h asi ishlatiladi. Bu s o h a d a
sig n allar m in im a l n o c h iz iq li b u z ilis h la r b ila n k u ch ay tirilad i.
X a rak teristik a tikligi
I s m ; = f (f’ г, ~ U , )= [l + ? ( « „ + U s, „ r)]. (6.17)
31
USI = co n st b o 'lg a n d a g i S = — — ;
d U a
ich k i (d ifferensial) q arsh ilik
www.ziyouz.com kutubxonasi
Uz = co n st b o 'lg a n d a g i R= л- ; (6.20)
З/.s
k u c h la n ish b o ‘y ich a k u ch a y tirish koeffitsienti
dUa
L = co n st b o ‘lg an d ag i M = ' . (6.21)
K ich ik signal p a ra m e trla ri o ‘z a ro /и = SRt ifoda b ila n b o g ‘lan g an .
S to k -z a tv o r x a ra k te ris tik a tik lig i USI k u c h la n is h n in g o 'z g a rm a s
q iy m a tla r id a to p ila d i. T o ‘y in is h s o h a s id a tik lik (6 .1 6 ) ifo d a d a n
a n iq lan a d i.
S = B(UZI- U 0), (6.22)
(Uz l — U0) = IV b o ‘lg a n d a S = B ,s h u n in g u c h u n Вp a r a m e t r
solishtirma tiklik d eb atala d i.
(6.22) va (6.16) ifo d a la rd a n S= f{Is)b o g ‘lan ish n i
5 = p B I s(6.23)
k o 'rin is h d a to p am iz.
I c h k i q a r s h i l i k n i n g e n g k i c h i k q i y m a t l a r i c h i q i s h
x a ra k te ris tik a la rn in g tik so h a la rig a m o s keladi. T o ‘y in ish re jim id a
q arsh ilik (6.16) ni e ’tib o rg a o lg an h o ld a
R .= —
L l2qNAUs
SI
(6.24)
ifo d ad a n to p ila d i.
6.8. Stok tokining temperaturaga bog‘liqligi
M D Y - tra n z isto rn in g stok toki Iso 'zg arm as b o ‘sag‘aviy k uchlanish
£/0 q iy m a tid a (6.14) ifo d ag a m uvofiq so lish tirm a tik lik Вga, u esa
(6.15) ifodaga m u v o fiq k an a ld a g i zary ad tash u v ch ilar h a ra k a tc h a n lig i
ц ga p ro p o rsio n a l. Z a ry a d ta s h u v c h ila r h a ra k atch a n lig i te m p e r a tu ra
o rtish i b ila n k am ay a d i va o ‘z n a v b a tid a stok to k in in g k am ay ish ig a
olib keladi. Ik k in c h i to m o n d a n , te m p e ra tu ra ortish i b ilan b o ‘sag ‘aviy
ku ch lan ish £/0kam ayadi. S h u n d ay qilib, ikkala om il stok tokiga q a ra m a -
q a rsh i t a ’s ir k o ‘rsa ta d i va b ir-b irin i k o m p e n s a ts iy a la s h i m u m k in .
N a tija d a , M D Y — tra n z is to rn in g sto k -z a tv o r x a ra k teristik asid a sto k
to k i te m p e ra tu ra g a b o g i i q b o ‘lm ag an ishchi n u q ta m av ju d b o ‘lishi
kerak. B unday n u q ta term obarqaror nuqta deyiladi. T e rm o b a rq a ro r
www.ziyouz.com kutubxonasi
n u q ta n in g m avjudligi k an ali p-n o ‘tish b ilan b o sh q arilu v ch i M T la r
u c h u n h am tegishlidir.
M T o d atd a k atta sto k to k la rd a ishlagani m u n o sab ati b ilan tra n z isto r
k u ch a y tirg ic h k ask ad id a is h la g a n d a b u n d a y ishchi n u q ta n i h a m m a
v aqt h am to p ib b o ‘lm ay d i.
U m u m a n , M T l a r n i n g t e m p e r a t u r a k o e f f i ts i e n ti B T l a r n i n g
te m p e ra tu ra koeffitsientiga n isb atan a n c h a yaxshi va o d atd a te m p e ra tu ra
b ir gradusga o ‘zg arg an d a 0 ,2 % d a n o sh m ay d i. T e m p e ra tu ra o rtish i
b ilan stok toki kam ayadi. B u n in g sababi tu sh u n arli. B T larda noasosiy
zaryad tashuvchilar konsentratsiyasi tem p eratu ra ortishi bilan eksponensial
q o n u n iy at b o ‘yicha o rtu v ch i to k b ila n an iq lan ad i. M T lard a te m p e ra tu ra
t a ’s irid a a so siy z a ry a d t a s h u v c h i l a r n in g k o n s e n tra ts iy a s i d e y a rli
o ‘zgarm aydigan h arak ati to k n i belgilaydi.
M D Y — tran zisto rlard a te m p e ra tu ra ortishi bilan stok toki kam ayadi.
Bu zaryad tash u v ch ilar h a ra k a tc h a n lig i k am ay g an d a y a rim o ‘tk azg ich
qarshiligining ortishi bilan tu sh u n tirilad i. T em p eratu ran in g ortishi zaryad
tash u v ch ilar konsen tratsiy asin in g o rtish ig a, u esa, stok to k in in g ortishiga
olib keladi. Stok to k in in g ab so lu t q iy m ati b u larn in g birgalikdagi t a ’siri
b ilan aniqlanadi. K a tta sto k to k la r rejim id a te m p e ra tu ra n in g ortish i
sto k to k in in g kam ayishiga o lib kelad i.
6.9. Maydoniy tranzistorlarning chastota xususiyatlari
M D Y — tran zistorlarnin g chastota xususiyatlari.U I s x e m a d a
u lan g an M D Y — tra n z is to rn in g so d d a la sh tirilg a n k ich ik signal fizik
ek vivalent sxem asi 6 .1 1 -rasm d a k e ltirilg an . U n d a M T n in g asosi isto k
b ila n u la n g a n b o ‘lib , y u q o r i c h a s t o t a d a is h lo v c h i s x e m a l a r n i
h iso b lash d a keng q o ila n ila d i.
6 .1 1 -rasm . U m um iy istok sx em ad a ulangan M D Y — tranzistorning
kichik signal ekvivalent sxemasi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
Ekvivalent sxem adagi to k m anbayi ^ ^ t r a n z i s t o r n i n g k u ch ay tirish
xususiyatini, R.rezistor esa istok-stok zanjirining (6.19) va (6.24) ifodalar
b i l a n a n i q l a n u v c h i d i f f e r e n s i a l q a r s h i l i g i n i e ’t i b o r g a o l a d i .
T ra n zisto rn in g ch a sto ta xususiyatlari asosan sig‘im lari b ilan an iq lan a d i.
Ekvivalent sxem adagi k o n d e n sa to rla r M D Y — tu zilm a n in g quyidagi
sig ‘im la rin i ifodalaydi: SZI — istok q atlam ig a n isb atan z a tv o r m etall
e le k tro d in in g sig‘im i; Cz s ~ sto k q a tlam ig a n isb a ta n m e ta ll z a tv o r
sig‘im i; CSA — sto k o ‘tish b a r e r sig‘im i, y a ’ni sto k — asos sig ‘im i.
S x em ag a sig‘im k iritilm ag a n , ch u n k i istok b ilan asos u la n g a n , u n in g
q arshiligi n olga ten g d eb CIA = 0 h iso b lan ad i.
U c h ta k o n d e n s a to rd a n faqat Cz /va CZ5.bevosita M D Y — tu z ilm a
b ilan b o g ‘langan. U sh b u k o n d e n sa to rla rn in g q ay ta zary ad lan ish i k an al
o rq a li isto k d a n stokka o q a y o tg a n e le k tro n la r oq im i y o rd a m id a am alg a
o sh a d i. K a n al to k i k o 'rs a tilg a n k u c h la n ish la rg a b o g ‘liqligi sab ab li
t o ‘yin ish re jim id a Czs= 0.
E lek tro n lam in g isto k d an stokka uchib o ‘tish vaqti m a ’lu m qiym aiga
ega b o ‘lgani sababli, tra n z is to r tikligi k om pleks k attalik d ir.
|g|= , s
l + ( £ y , ( 6 , 5 )
b u yerda: fs~ tik lik n in g ruxsat etilg an ch a sto ta si, b u c h a s to ta d a |S |
sta tik S tik lik k a n is b a ta n ^ 2 rn a rta k am ay ad i. fsc h a s to ta za ry ad
tash u v c h ila rn in g u c h ib o ‘tish vaqti r UCH b ilan q u y id ag ich a b o g ‘lan g an :
f s ~ ^ . (6.26)
UCH
E le k tro n la m in g isto k d an sto k k a u c h ib o ‘tish vaq ti (6 .1 3 ) ifoda
b ila n a n iq la n a d i. f « f sc h a s to ta la rd a tik lik n i o ‘zg arm as S — S deb
h iso b lash m u m k in .
A gar 1 = 1 0 m k m , jun = 1 5 0 0 s m /V - s, Us = 4 V b o ‘lsa, TUCH = 0 ,5
n s n i ta s h k il e ta d i. B u n d a 300 M G ts . Z a m o n a v iy M D Y —
www.ziyouz.com kutubxonasi
tra n z isto rla rd a kanal u zu n lig i 4 m k m d a n kichik. B u n d a TUCH<0,01
ns va /у >15 G G s. N a tija d a , tik lik n in g inersiyaliligini e ’tib o rg a o lm asa
h a m b o ‘ladi.
K uchaytirgichlarda ruxsat etilg an c h a sto ta fs d an tash q ari chegaraviy
c h a s to ta f CHEG d e b a ta l u v c h i c h a s t o t a k ir itilg a n . M T a s o s id a g i
k u c h a y t i r g i c h n i n g c h e g a r a v i y c h a s t o t a s i k u c h l a n i s h b o ‘y i c h a
kuch ay tirish koeffitsienti m o d u li b iig a ten g ch a sto ta sifatida a n iq lan a d i.
f - S
CHEG I tt C > (6-27)
CH1Q
b u y erd a Cchiq —Csa + C Y u.
M T la r asosidagi k u c h a y tirg ic h la r ch iq ish ig a sig‘im i SZIga y a q in S Yu
k o n d e n s a to r n i u lash fCHEG c h a s to ta n i b i r n e c h a m a rta k a m a y tiris h in i
a lo h id a t a ’kid lash k erak . S Yu sig ‘im n in g c h e g ara v iy c h a s to ta g a k a tta
t a ’sir k o ‘rsatishining sababi, M T lard a B T laiga nisbatan tiklik qiym atining
kichikligidadir.
p-n o‘tish bilan boshqariladigan m aydoniy tranzistorning chastota
xususiyatlari. n—k an a li r-n o ‘tis h b ila n b o s h q a rila d ig a n M T n in g
soddalashtirilgan kichik signal ekvivalent sxemasi 6.12-rasm da keltirilgan.
U sh b u sxem a e le m e n tla ri M D Y — tran zisto rn ik id ek : R. — to 'y in is h
re jim id a k a n a ln in g d iffe re n s ia l q a rsh ilig i; |S | UZI — tra n z is to r n in g
k u ch a y tirish xo ssalarin i aks e ttiru v c h i to k m an b ay i; Cz l\ a Cz s ~ P —
no ‘tish y on to m o n la rin in g b a r e r sig ‘im lari.
II
) ---- 1
' II '
C2S
- Czi( \
—.......... i r —"
>4
t )
'•<1
..
] r ,
---- r
6.12-rasm. n — kanali p-no ‘tish bilan boshqariladigan M T ning
soddalashtirilgan kichik signal ekvivalent sxemasi.
T o k o ‘zg a rish la rin in g in ersiy alilig i M D Y — tra n z isto rla m ik i k abi
www.ziyouz.com kutubxonasi
u ch ib o ‘tish vaqti TVCH b ilan ifod alan ad i. U sh b u p a ra m e tr h a m kan al
q a rsh ilig in i z a tv o r — k an a l q a rsh ilig ig a k o ‘p a y tirilg a n ig a te n g va
quyidagi ifoda bilan an iq lan a d i:
_ 2 1 }
7 иен ~ t t • (6.28)
Zl
S h u n d a y q ilib , M T va M D Y — t r a n z i s t o r l a m i n g c h a s t o t a
xu su siy atlari p rin sip d a b ir xil b o 'lish i m u m k in . A m m o a m a ld a M T la r
kanali uzunligi Lni zam o n a v iy M D Y — tra n z isto rla rn ik id e k k ich ik
q ilib b o ‘lm aydi. S h u sababli M T larn in g tezkorligi a n c h a g in a past.
M T Iarn in g m u h im afzalligi x arak teristik alarin in g v aq t d a v o m id a
b aq a ro rlig id an va ichki sh o v q in lari sath in in g p astlig id an ib o rat.
6.10. 0 ‘YCH maydoniy tranzistorlar
H ozirgi k u n d a m e ta ll-y a rim o ‘tkazgich (M Y ) turli y u q o ri ch a sto ta li
m a y d o n iy tr a n z is to r yoki a rs e n id g alliy aso sid ag i S h o ttk i b a re rli
M T larn in g 0 ‘Y C H d ia p a z o n d a q o ‘llanilishi B Tlarga n isb a ta n o rtib
b o rm o q d a .
M Y tra n z isto rn in g ishlash prin sip i p-n o ‘tish b ilan b o sh q arilad ig a n
M T ning ishlash prinsipiga o ‘xshaydi. S hottki bareri y arim o ‘tk azgichning
kim yoviy to z a sirtiga o ‘ta to z a m etall purkash b ilan hosil q ilin a d i.
B are r b alan d lig i я -G a A s-A g tu z ilm a d a 0,88eV , « -G a A s-A l tu z ilm a d a
0,80eV , я -G a A s -R t tu z ilm a d a 0 ,84eV ni tashkil etadi.
M Y tranzistorlar tuzilmasi.0 ‘Y C H d iap az o n u c h u n y aratila d ig a n
b arch a M YA tran z isto rla r legirlanm agan galliy arsenid asosida yaratiladi
(6.13-rasm ).
T a q iq la n g a n zo n a si k a tta b o ‘lgani u c h u n aso sn in g s o lish tirm a
q arshiligi y u q o ri (1 0 7- H 0 S O m s m ) b o ‘lib, am ald a d ielek trik d ir.
Asos sirti y aq in id a ion legirlash usuli b ilan n + — tu rli isto k 2 va
sto k 8 so h alari h a m d a y u p q a (0,1 -r- 0,2 m km ) kanal q a tla m i 6 hosil
q ilin ad i. S irtd a za tv o rn in g m etall elek tro d i 4 (m asa la n , T i/W , yoki
A u k o m p o z its iy a ) h o sil q ilin a d i. M e ta ll e le k tro d q a tla m 6 b ila n
t o ‘g ‘rilo v c h i k o n ta k t ( S h o ttk i b a re ri) h o sil q ilad i. Lu z u n lik d a g i
o ‘t k a z u v c h i k a n a l a s o s 1 v a z a t v o r — k a n a l k o n t a k t n i n g
k a m b a g 'a lla s h g a n q a tla m i 5 o ra s id a h o sil q ilin a d i. 3 va 7 m e ta ll
e le k tr o d la r (m a s a la n , A u G e /A u k o m p o z itsiy a ) isto k 2 va s to k 8
www.ziyouz.com kutubxonasi
6 .1 3 -rasm . M etall — y arim o ‘tkazgich turli M T tuzilm asi k o ‘rinishi.
so h alarg a o m ik k o n ta k t b e ra d i. Isto k va sto k so h alari orasid ag i m aso fa
2-^3 m k m n i, z a tv o r 4 u zu n lig i 0 ,5 -^ 2 m k m n i tash k il etad i. Isto k va
sto k o m ik k o n ta k tla r a s b o b n in g ish o n ch lilig i va x arak teristik alarig a
k a tta t a ’sir k o ‘rsatg an i sab a b li a m a ld a sto k tesh ilish k u c h la n is h in i
o sh irish g a va k o n ta k tla r q arsh ilig in i k am ay tirish g a y o ‘n altirilg a n , istok
va sto k hosil q ilish d a b o sh q a u s u lla r h a m q o ‘llaniladi.
Kichik signal rejim i uchun ekvivalent sxema.G aA s asosidagi M T la r
y u q o r i c h a s to t a li s x e m a l a r d a k a m s h o v q in li k u c h a y t i r g i c h l a r ,
g e n e ra to rla r va te z k o r m a n tiq e le m e n tla r sifatid a ishlatiladi.
K u c h a y tir g ic h la rd a q o ‘lla n ila d ig a n tr a n z is to r la r n in g c h a s to ta
x u su siy atlari aso sa n u la rn in g fizik tu z ilm a s ig a x os sig ‘im la r b ila n
a n i q l a n a d i . T r a n z i s t o r n i n g u m u m iy is to k u la n i s h s x e m a s i va
so d d alash tirilg an k ich ik signal ek v iv alen t sxem asi 6.14 -ra s m d a asos
isto k b ilan u lan g an h o ld a k e ltirilg an .
E k v iv a le n t s x e m a d a k o n d e n s a t o r l a r t u z i l m a n i n g q u y id a g i
s ig ‘im la rin i ifo d a la y d ila r: Czl— z a tv o r - i s t o k s ig ‘im i; Cz s ~ z a tv o r -s to k s ig ‘im i; CSA — s to k - a s o s s ig ‘im i. R.re z is to r t r a n z i s t o r c h iq is h
q arsh ilig i, SUZI — g e n e ra to r to k i, R,— isto k n in g o m ik q arshiligi.
M T larn in g y u q o ri c h a s to ta la rd a g i x arak teristik alari ik k ita asosiy
om ilga: u ch ib o ‘tish vaq ti va R S za tv o rn in g x arak terli za ry ad lan ish
v aq tig a b o g 'liq . U c h ib o ‘tish v aq ti t m/nd eb zary ad ta sh u v c h ila r isto k d an
sto k g ach a b o ‘lgan Lm a so fa n i b o sib o ‘tish i u c h u n z a ru r m in im a l
v aq tg a aytiladi. U c h ib o ‘tish v a q tin in g m in im a l q iy m ati t m(n zary ad
tash u v c h ila rn in g m ak sim al tezlig i i T0.Y ga m o s k elad i, u n g a e le k tr
m ay d o n kuchlanganligi E = 5 —10 k V /sm boMganda erishiladi. K rem n iy
www.ziyouz.com kutubxonasi
va a r s e n id g a lliy u c h u n i T0.Y= 10 7s m / s . Z a r y a d t a s h u v c h i l a r
h a ra k a tc h a n lig in i o 'z g a rm a s va m a y d o n k u c h la n g a n lig i k a tta d eb
hiso b lab
t min= L / i T0.y(6-29)
d eb yozish m u m k in .
M asalan , z a tv o r uzunligi 1 m k m n i tash k il etu v ch i G aA s asosidagi
M T d a u ch ib o ‘tish vaqti 10“ " s ni tash k il e ta d i, bu RCvaqt d o im iysiga
n isb a ta n k atta em as.
a)
X
b) ^ J — — I —
l ------------- о
= ( Z!(J 0 s i ’иM ' =- C&4
I
6 .1 4 -rasm . M T ning um um iy istok ulanishi (a) va
kichik signal rejimidagi ekvivalent sxemasi (b).
Ekvivalent sxem aga m os ravishda (6.14, b-rasm ) chegaraviy ch a sto ta
fcHEG sh u n d a y ch a sto ta k i, bu c h a sto ta d a CZ1 sig‘im o rq ali o q a y o tg an
to k m iq d o ri SUZI g e n e ra to r to k ig a ten g b o ‘ladi:
fc H E G
f Q \
_ TO'Y
2 7tC
ziV
2 7iL
(6.30)
B u y e r d a Uc l — c o n s t b o ‘lg a n d a S - d I s / d U zls t o k - z a t v o r
x arak teristik a tikligi.
T e b ra n is h la m in g m ak sim al ch asto ta si
www.ziyouz.com kutubxonasi
(6.31)
ifo d a b ilan an iq lan a d i. Bu y e rd a: r , = (RKIR+Rf)/Rj — kirish va ch iq ish
q arsh ilik lari n isb ati, t ,= 2 p R,CZS — v aq t doim iysi.
K irish qarshiligi
U s h b u f o r m u l a g a m u v o f i q z a t v o r t o k i Iz—> 0 v a y a r im
izolatsiyalovchi aso sn in g sizilish to k i ISIZ= 10_I0A b o ‘lg an d a x o n a
te m p e ra tu ra s id a kirish q arsh ilig i ~ 250 M O m n i tash k il etad i.
K u ch lan ish b o ‘y ich a k u c h a y tiris h k o e ffitsie n tin in g m o d u li b irg a
te n g b o ‘lg an d a, ta s h q i y u k la m a s ig ‘im CYu b o ‘lm a sa , c h e g a ra v iy
c h a s to ta
q iy m atg a yetishi m u m k in , b u y erd a: ju(, = S R j — statik k u c h a y tiris h
k o effitsien ti.
Agar, >10 b o ‘lsa, ch eg arav iy c h a s to ta 300 G G s d a n k atta b o ‘ladi.
Chastota va q u w a t bo‘yicha cheklanishlar.M Y — tra n z isto rla rn in g
c h e g a ra v iy c h a s to ta s i u n in g g e o m e t r ik o ‘lc h a m la r i v a m a te r ia l
p a ra m e trla ri b ilan an iq la n a d i. K re m n iy va arsen id g alliyda e le k tro n la r
kovaklarga n isb atan k a tta ro q h a ra k a tc h a n lik k a ega b o ‘lg an i u c h u n ,
0 ‘Y C H — sx em alard a fa q at w -kanalli M T la rd a n fo y d an ilad i. B u n d a n
ta s h q a ri, e le k tro n la m in g G a A s d ag i h a ra k a tc h a n lig i k re m n iy Si d agi
e le k tro n la r h a ra k a tc h a n lig ig a n is b a ta n k a tta b o lg a n i sab ab li, G a A s
aso sid ag i tra n z is to r la rd a , c h e g a ra v iy c h a s to ta k re m n iy li s h u n d a y
e le k tro n asb o b larn ik ig a q a ra g a n d a , b e sh m a rta y u q o ri b o ‘ladi.
M T n in g eng m u h im g e o m e tr ik p a ra m e tri b o ‘lib, z a tv o r u zu n lig i
Lh iso b lan ad i. Z a tv o r u zu n lig i Lk a m a y tirilg a n d a z a tv o r sig ‘im i Czl
h a m k am ay a d i, n a tija d a , c h e g a ra v iy c h a s to ta fCHEG o rta d i. L e k in ,
k a n a l d a n e l e k t r o n l a r s a m a r a l i o ‘t i s h i u c h u n u n i n g u z u n l i g i
{dUzJ q(Iz + / (/)
(6.32)
www.ziyouz.com kutubxonasi
c h u q u rlig id a n katta ( L /a > 1) b o ‘lish i kerak. S h u n in g u c h u n , L
qisqartirilganda, bir vaqtning o 'zid a kanal chuqurligi ham kam aytirilishi
kerak. B uning uch u n kanal soh asi k on sen tratsiyasi orttiriladi, lek in
t e s h ilis h n in g o ld in i o lis h m a q sa d id a /Vo~ 5 - 1 0 17s n r 3 d a n y u q o r i
q ilin m a y d i. K o n sen tra tsiy a b u n d a y b o ‘lga n d a , k a n a ln in g m in im a l
uzu n ligi 0,1 m km ga y aq in b o ‘lad i, f CHEG » lOOGGs ni tashkil etadi.
Sinusoidal signal ta’sir etganda chiqishdagi maksimal qu w at tokning
maksimal qiymatlariga /„„„va teshilish kuchlanish UTES[fgp.quyidagicha bog‘liq:
D _ max TESH / s
tnax ~ ----- g----- • (0-33)
Bu yerda: Imax = q N p l T0.ya Z — t o ‘liq o c h ilg a n k a n a ln in g t o ‘y in ish
to k i, q — e le k tr o n za ry a d i, Z — kanal k en gligi; UTESH = 5 • 1 0 l3/ Q c—
tesh ilish kuchlanishi. S a y o z kanallar uchun birlik yuzadagi t o ‘liq zaryad
Qc — NDa^ 2 * 10 12 c m -2 ni tashkil etadi.
N a zo rat savollari
1. M T deb nimaga aytiladi va nima uchun uni unipolyar tranzistor deb
ham atashadi?
2. MTlaming turlarini keltiring.
3. MTlaming kanali, zatvori, istoki, stoki va asosini qanday tushunasiz?
4. p-n o'tish bilan boshqariluvchi M T ishlash prinsipini tushuntiring.
5. Asosga nisbatan zatvordagi va istokdagi kuchlanishlar о 'zgarganda
kanal geometriyasi qanday o ‘zgaradi?
6. M T tokiga zatvordagi va istokdagi kuchlanishlar qanday la ’sir
ко ‘rsatadi?
7. MTlaming ulanish sxemalarini aytib bering.
8. M T qanday ish rejimlarda ishlashi mumkin?
9. MTlaming VAXlarini keltiring.
10. M Tlar asosiy parametrlarini ay ting va ular qanday topiladi?
11. Kanali qurilgan M DY — tranzistorning ishlash prinsipi nimadan iborat?
12. Kanali induksiyalangan M DY — tranzistorning ishlash prinsipi nimadan
iborat?
13. M Tlar statik xarakteristikalari xususiyatlarini ayting.
14. Kanali qurilgan M DY — tranzistorlar statik VAXlari xususiyatlarini ayting.
15. K anali induksiyalangan M D Y — tranzistorlar sta tik VAXlari
xususiyatlarini ayting.
16. MTlaming chastota xususiyatlarini ayting.
www.ziyouz.com kutubxonasi
V I I B O B . I N T E G R A L M I K R O S X E M A L A R
7 .1 . U m um iy m a’lumotlar
I n te g r a l m ik r o s x e m a ( IMS) k o ‘p s o n li t r a n z i s t o r , d i o d ,
k o n d en sato r, rezisto r va u la rn i b ir-b irig a ulovchi o ‘tk azg ich larn i yag o n a
k o n stru k siy a g a b ir la s h tir is h n i (k o n s tru k tiv in te g ra ts iy a ); s x e m a d a
m urakkab axborot o ‘zg a rtirish lar bajarilishini (sxem otexnik integratsiya);
y a g o n a t e x n o l o g i k s i k l d a , b i r v a q t n i n g o ‘z i d a s x e m a n i n g
e le k tro ra d io e le m e n tla ri (E R E ) h o sil q ilin is h in i, u la n is h la r am a lg a
o sh irilish in i va b ir v a q td a g u ru h usuli b ilan k o ‘p sonli b ir xil in teg ra l
m ik ro sx em alar hosil q ilish (tex n o lo g ik in teg ratsiy a) n i aks e ttira d i.
IM S , yagona tex n o lo g ik sik ld a, y ag o n a asosda tay y o rlan g an va ax b o ro t
o ‘zg a rtirish d a m a ’lu m fu n k s iy a n i b ajaru v ch i o ‘z a ro e le k tr jih a td a n
u lan g an E R E la r m ajm u a sid ir.
IM S e le k tro n a s b o b la r q a to rig a k irad i. U n in g e le k tr o n asb o b
sifatidagi asosiy x u su siy ati sh u n d a k i, u m ustaqil rav ish d a, m asala n ,
a x b o ro tn i eslab q o lish i y o k i sig n aln i k u ch a y tirish i m u m k in . D isk ret
e le m e n tla r aso sid a s h u fu n k s iy a la rn i b ajarish u c h u n tra n z is to r la r,
re zisto rlar va b o s h q a e le m e n tla r d a n ib o rat sx em an i q o 4 d a yig4sh
zarur.E lektron asbobning u sk u n a tark ib id a ishlash ishonchliligi a w a la m
b o r kavsharlangan u lan ish lar so n i bilan aniqlanadi. IM S lard a e le m e n tla r
b ir-b iri bilan metallashy o ‘li b ila n u la n ad i, y a ’ni k a v sh a rlan m ay d i
h a m , payvand h a m q ilin m a y d i. B u n in g natijasida yig‘ish, m o n ta j qilish
ishlarining sifatini oshirish m asalasi yechildi, k atta m iqdordagi E R E larg a
ega radioelektron q u rilm a la r ishlab ch iq arish d a ishonchlilik t a ’m in lan d i.
H o z irg i k u n la rd a ta y y o r la s h u su li va b u n d a h o sil b o 'la d ig a n
tu zilm a sig a k o ‘ra IM S la rn i b ir-b irid a n p rin sip ial fa rq la n u v c h i u ch
tu rg a ajratiladi: ya rim o ‘‘tkazgich, pardaliva gibrid.IM S la rn in g h a r
tu ri, m ikrosxem a ta rk ib ig a k iru v ch i e le m e n tla r va k o m p o n e n tla r so n in i
ifodalovchi, in teg ra tsiy a d a ra ja si va k onstruksiyasi b ilan farq q ilad i.
E lem en td e b , k o n s t r u k s i y a s i b o ‘y ic h a k r is ta li y o k i a s o s d a n
ajralm aydigan, E R E fu n k siy asin i bajaruvchi IM S n in g q ism iga aytilad i.
IM S komponentid e b , d is k re t e le m e n t fu n k siy asin i b a ja ru v c h i,
lekin m o n ta jd a n a w a l m u sta q il m a h su lo t b o lg a n IM S n in g b o ‘lagiga
aytiladi.
Y ig‘ish, m o n taj q ilish o p e ra ts iy a la rin i b ajarish d a k o m p o n e n tla r
m ik ro s x e m a a s o s ig a o ‘r n a ti l a d i . Q o b iq s iz d io d va tr a n z i s t o r la r ,
k o n d e n s a to r la r n in g m a x s u s t u r l a r i , k ic h ik o ‘lc h a m li in d u k tiv lik
www.ziyouz.com kutubxonasi
g ‘a l t a k l a r i v a b o s h q a l a r s o d d a k o m p o n e n t l a r g a , m u r a k k a b
k o m p o n en tlarg a esa — b ir n e c h ta e le m e n td a n tash k il to p g a n , m asala n ,
d io d yoki tra n z isto rla r y ig 'm a la ri kiradi.
E lem en tlari y a rim o ‘tk azg ic h aso sn in g sirtiga y aq in q a tla m d a h o sil
q ilin g an m ik ro sx em alar yarim o‘tkazgich IM S d eb atalad i.
E le m e n tla ri d ielek trik asos sirtid a p a rd a k o ‘rin ish id a hosil q ilin g a n
m ik ro sx em alar pardali IM S d eb atalad i. P a rd a la r tu rli m a te ria lla rn i
p ast b o sim d a y u p q a q a tla m sifatid a o ‘tk azish y o ‘li b ila n hosil q ilin a d i.
P a rd a hosil qilish usuli va u b ilan b o g ‘liq p a rd a q alin lig ig a m u v o fiq
IM S larn i yupqa p a rd a li (qalinligi 1—2 m k m ) va qalin p a rd a li(qalinligi
10 m k m d a n y u q o ri) larga ajratilad i. A d a b iy o tlard a k o ‘p h o lla rd a
IM S y ozuv o ‘m ig a IS d eb yoziladi.
H o z irg i k u n d a p a r d a li d io d va tra n z is to r la rn in g p a r a m e trla r i
b a rq a ro r b o ‘lm ag an i sab ab li, p ard ali IM S la r faqat passiv e le m e n tla rg a
(rezisto rlar, k o n d e n s a to rla r va b o sh q alar) ega.
P a rd a li te x n o lo g iy a d a e le m e n t p a ra m e trla rin in g ru x sat e tilg a n
tarq o q lig i 1-^2 % d a n o sh m ay d i. Passiv e le m e n tla r p a ra m e trla ri va
u la rn in g b a rq a ro rlig i h al q ilu v ch i a h a m iy a t kasb e tg a n d a b u ju d a
m u h im b o ‘la d i. S h u s a b a b d a n p a r d a li I S la r b a ’zi f iltr la r , fa z a
o ‘zgarishiga sezgir va ta n lo v c h i sx em alar, g e n e ra to rla r va b o s h q a la r
tay y o rla sh d a ishlatiladi.
G ibrid IM S (yoki G IS)d eb u m u m iy d ie lek trik asosda jo y la sh g a n
p ard ali passiv va d isk ret ak tiv e le m e n tla r k o m b in atsiy a sid a n ib o rat
m ik ro sx em ag a aytilad i. D isk ret k o m p o n e n tla r o sm a deyilad i. G ib rid
IM S la r u c h u n aktiv e le m e n tla r q obiqsiz yoki jajji m etall q o b iq la rd a
tay y o rla n ad i.
G IS la rn in g asosiy afzalliklari: ishlab ch iq ish n in g n isb a ta n k ich ik
d av rid a an a lo g va ra q am li m ik ro sx em alarn in g keng sin fin i y aratish
im k o n iy a tid a n , k en g n o m e n k la tu ra li passiv e le m e n tla r h o sil qilish
im k o n iy a tid a n (M D Y — asb o b lar, dio d li va tra n z isto rli m a tritsa la r)
va is h la b c h iq a r ila y o tg a n m ik ro s x e m a la r d a y a r o q lila r fo iz in in g
k o ‘p lig id a n iborat. G IS la r alo q a a p p a ra tla rin in g q ab u l qilish — u za tish
tizim la rid a, y u q o ri ch a sto ta li k u ch ay tirg ich lard a, O lY C H q u rilm a la rd a
va b o sh q a la rd a q o 'lla n ila d i.
Ish la tilg a n tr a n z is to r tu rig a m u v o fiq y a r im o 'tk a z g ic h in te g ra l
m ik ro sx e m a la r bipolyarva M D Y /M S la rg a ajra tilad i. H o zirg i k u n d a p
— no 'tis h b ila n b o sh q arilad ig a n M T la r asosida y aratilg a n IM S la r
www.ziyouz.com kutubxonasi
k atta a h a m iy a t kasb e tm o q d a . U sh b u sinfga arsen id galliy aso sid a,
zatvori S h o ttk i diodi k o ‘rin ish id a b o ‘lgan M T la r kiradi. S o ‘nggi p ay td a
tark ib id a h am b ipolyar, h am m ay d o n iy tra n z isto rla r ish latilg an IM S lar
h am tay y o rla n m o q d a .
IM S n in g fu n k sio n al m u rak k ab lig i u n in g tark ib id ag i e le m e n t va
k o m p o n e n t l a r s o n in i k o ‘r s a tu v c h i in te g ra tsiy a d a r a ja s i b ila n
ifo d alan ad i. In teg ratsiy a koeffitsien ti s o n jih a td a n K = lg N ten g lik b ilan
an iq la n a d i, bu yerda: N — sx em a e le m e n tla ri va k o m p o n e n tla ri soni
(7 .1 -jadval).
7 .1-jadval
Integratsiya
k oeffisienti
К qiym ati E lem en tla r soni IM S nom i
1 < 1 10 tag ac h a oddiy
2 1 3 2 < K. < 4 I0 I-H 0 000 k atta (K1S)
4 -5 > 4 > 10 000 o ‘ta k atta ( 0 ‘K !S)
O d d iy IM S larg a m isol sifatid a m a n tiq e le m e n tla r n i k o ‘rsatish
m u m k in . 0 ‘lS larg a ja m la sh q u rilm asi, h iso b lag ich lar, o p e ra tiv x o tira
q u rilm a la ri (O X Q ), sig ‘im i 2 5 6 —1024 b it b o ‘lg an d o im iy x o tira
q u rilm alari (D X Q ) m isol b o ‘la oladi. K IS larga m a n tiq iy — a rifm e tik
va b o sh q aru v ch i q u rilm a la r kiradi. 0 ‘K IS larga 1,9 m illia rd M D Y —
tr a n z is to r la r d a n ta s h k il to p g a n , s ig ‘im i 294 M B b o ‘lg a n x o tira
m ik ro sx em alari m isol b o ‘la oladi.
K ristaldagi e le m e n tla r jo y lash u v in in g zichligi — birlik y uzaga t o ‘g ‘ri
k eluvchi e le m e n tla r soni IS ko n stru k siy asi va tex n o lo g iy asi sifatin in g
m u h im k o ‘r s a tk ic h i h is o b la n a d i. T e x n o lo g iy a d a ra ja s i m in im a l
tex n o lo g ik o 'lc h a m , y a ’ni erishish m u m k in b o ‘lgan en g k ich ik o ‘lch am
bilan ifo d ala n ad i, m asala n , e m itte r kengligi, o ‘tk a z g ic h la r kengligi,
u lar orasidagi m asofa b ilan x arak terlan a d i.
IM S la r is h la b c h iq a r is h te x n o lo g iy a s in i m u k a m m a lla s h tir is h
jaray o n id a m in im al tex n o lo g ik o ‘k h a m A ning yillar b o ‘y ich a o ‘zgarishi
7 .2 -jad v ald a k eltirilgan.
www.ziyouz.com kutubxonasi
Y il 1999 2001 200 3 2 00 5 2 0 0 7 2 0 0 9
Д, nm 180 130 90 65 45 32
X o tira q u rilm a la rid a e le m e n tla r jo y lash u v zichligi h a r ikki y ild a
ikki m a rta o rtib b o ra y o tg a n in i 1965-yilda G o rd o n M u r b a sh o ra t qilgan
ed i. 7.2 -jad v al u sh b u n i tasd iq lay d i.
F u n k sio n a l vazifasiga k o ‘ra IS lar analog va raqamlM xgab o ‘lin ad i.
A n alo g lS la rd a signal u zluksiz funksiya sifatid a o 'z g a ra d i. E ng k en g
ta rq a lg a n a n a lo g IS — o p e ra ts io n k u c h a y tirg ic h d ir. R aq am li IS la r
diskret k o ‘rin ish d a berilg an signallarni o ‘zgartirishga va q ay ta ishlashga
x iz m a t q iladi.
7 .2 . Y arim o‘tkazgich IM S la r yaratishda texn ologik jarayon va
operatsiyalar
Tayyorlov operatsiyalari.Y a rim o 'tk a zg ich IM S lar tayyorlash u c h u n
asosiy m a te ria l b o 'lg a n — k re m n iy m o n o k ristall q u y m alari o lish d a n
b o sh lan ad i. M o n o k ristall q u y m a la r hosil q ilish n in g b ir q a n c h a usullari
m avjud.
C hoxralskiy usulidata rk ib ig a d o n o r yo k i a k s e p to r k ir itm a la r
q o 's h ilg a n o ‘ta to z a k re m n iy eritm asi yuziga k re m n iy m o n o k rista li
tu sh irila d i. E ritm a eritg a n m o n o k ristall o ‘z o ‘qi a tro fid a a s ta -s e k in
ay lantirilib k o ‘tarilad i. M o nokristall k o ‘tarilishi bilan eritm a k ristalan ad i
va k re m n iy m o n o k rista li h o sil b o 'la d i. H osil b o ‘lgan k re m n iy q u y m asi
n — yoki p — tu rli e le k tr o ‘tk a z u v c h a n lik k a ega b o 'la d i. Q u y m a
u zun lig i 150 sm , d ia m e tri esa 150 m m va u n d a n k atta b o ‘lishi m u m k in .
Zonali eritish usulidam o n o k ristall iflo slan tiru v ch i k iritm a la rd a n
q o ‘sh im c h a to z a la n a d i. B u n d a k ristaln in g to r zo n asi e ritilib , e ritilg a n
z o n a k ris ta ln in g b ir u c h id a n ik k in ch i u ch ig a asta siljitib b o rila d i.
K i r i t m a l a r n i n g e r i g a n f a z a d a e r u v c h a n l i g i q a t t i q h o l a t d a g i
e ru v ch an lig ig a q a ra g a n d a k atta b o ‘lsa, o ‘sha k iritm a la r su y u q fazag a
o ‘tib k ristaln in g ikkin ch i uch ig a siljib b o ra d i, va o ‘sha y erd a t o ‘p lan ad i.
K iritm a la r t o ‘p lan g an soha tozalash jara y o n lari tu g ag an d a n s o ‘ng kesib
ta sh la n a d i.
Epitaksiya.E pitaksiya ja ra y o n i asos sirtida u n in g k ristali tu z ilish in i
ta k ro rlo v c h i y u p q a m o n o k ristall ishchi q a tla m la r hosil q ilish u c h u n
ish latilad i. A sos b u n d a m u stah k am lik n i t a ’m in lash va k rista la n a y o tg a n
www.ziyouz.com kutubxonasi
q a tla m tak ro rla sh i z a ru r b o 'lg a n kristall p a n jara sifatid a x iz m a t qiladi.
K eyingi te x n o lo g ik ja ra y o n la rd a ep itak sial q a tla m d a IM S n in g aktiv
va passiv e le m e n tla ri hosil qilinadi.
G a z fazali va su y u q fazali ep itak siy a usullari k en g ta rq a lg a n b o 'lib ,
u la r m o n o k ristall asos sirtid a n— yoki p —tu rli o ‘tk a z u v c h a n lik k a ega
b o ‘lgan ep itak sial q a tla m la r hosil qilish im k o n in i b erad i.
Termik oksidlash.T e rm ik oksidlash — k re m n iy s irtid a oksid (S iO ,)
q a tla m (p a rd a ) hosil qilish m aq sad id a s u n ’iy y o ‘l b ila n o k sid lash d an
ib o rat ja ra y o n . U y u q o ri (1000-^1200) °C te m p e ra tu ra la rd a k ech ad i.
IM S la r ta y y o rla sh d a S iO , q a tla m b ir n e c h a m u h im fu n k siy alarn i
bajaradi: sirtn i h im o y alo v ch i q atlam ; n iq o b v azifasin i b ajarib , u ndagi
tirq ish d a n z a ru r k iritm a la r kiritiladi; M D Y — tra n z is to rla rd a z a tv o r
o stidagi y u p q a d iele k trik q a tla m sifatida ishlaydi.
Legirlash.Y a rim o ‘tk azg ic h hajm iga k iritm a la rn i k iritish ja ra y o n i
legirlash d eb a tala d i. IM S la r tay y o rlash d a legirlash sx em an in g aktiv
va passiv e le m e n tla rin i hosil qilish u c h u n , z a ru r o ‘tk a z u v c h a n lik n i
t a ’m in la s h u c h u n k e r a k . L e g ir la s h n in g a s o s iy u s u lla r i y u q o r i
tem p e ra tu ra la rd a k iritm a lar ato m larin i diffuziyalash va y u q o ri energiyali
io n la r b ilan b o m b a rd im o n qilish (io n larn i kristall p a n ja ra g a k iritish )
d an iborat.
Diffuziya yordam ida legirlashb u tu n kristall yuzasi b o ‘ylab yoki
niq o b d ag i tirq is h la r o rq a li m a ’lum so h alard a (lo k al) am a lg a o sh irilad i.
Ion legirlash y etarli e n e rg iy ag ac h a te z la tilg a n k iritm a io n la rin i
n iq o b d ag i tirq is h la r o rq ali kristalga k iritish b ilan am a lg a o sh irilad i.
Ion legirlash universalligi va oson am alga oshirilishi bilan xarakterlanadi.
I o n la r to k in i o 'z g a r tir ib leg irlo v ch i k iritm a la r k o n s e n tra ts iy a s in i,
energiyasini o ‘zgartirib esa — legirlash ch uqurligini b o sh q arish m u m k in .
Yemirish.Y a rim o ‘tk a z g ic h , u n in g sirtid ag i o k s id la r va b o sh q a
birikm alam i kimyoviy m o d d alar ham d a ulam ing aralashm alari yordam ida
eritib to zalash jara y o n ig a yem irish deyiladi. Y em irish y a rim o ‘tkazgich
sirtini to zalash , oksid q a tlam d a “ d a rc h a ” lar o ch ish va tu rli k o ‘rinishga
e g a b o 'l g a n “ c h u q u r c h a l a r ” h o s il q ilis h u c h u n q o 'l l a n i l a d i .
Y arim o ‘tkazgich sirtini tozalash va “ d a rc h a ”lar hosil qilish u ch u n izotrop
yemirishdanfo y d alan ilad i, b u n d a y arim o 'tk a zg ich b a rc h a kristalografik
y o 'n a lish la r b o 'y la b b ir xil tezlikda eritiladi. B a’z a n y a rim o 'tk a z g ic h n i
turli kristalografik y o 'n a lis h la r b o ‘ylab turli tezlik d a eritish va n atijad a
tu rli k o 'rin ish g a eg a b o 'lg a n “ c h u q u rc h a ” lar hosil qilish z a ru r b o 'lad i.
www.ziyouz.com kutubxonasi
A nizotrop yem irish b ila n , m a s a la n , m ik ro s x e m a la r ta y y o r la s h d a
(e le m e n tla rn i b ir-b irid a n dielek trik bilan izo latsiyalashda) d ielek trik
q atlam o ‘stiriluvchi “ c h u q u rc h a ” lar hosil qilinadi.
Fotolitografiya.Y a rim o 'tk a zg ich p lastinadagi m etall yoki d ielek trik
p a rd a la r sirtid a m a ’lu m shakldagi lokal so h alarn i hosil qilish ja ra y o n i
fo to lito g ra fiy a d e b a ta la d i. U s h b u s o h a la r k im y o v iy y e m iris h d a n
h im o y a la n g a n b o ‘lishi sh art. F o to lito g rafiy a ja ra y o n id a u ltra b in a fsh a
n u r t a ’sirid a o ‘z x u su siy atlarin i o ‘zg a rtiru v ch i, fotorezistd eb a ta lu v c h i,
m axsus m o d d a la r ishlatiladi.
F o to re z ist o k sid lan g an k re m n iy plastinasi sirtiga su rtilad i va kvars
shisha niq o b orqali yoritiladi. N iq o b lar shafifof va sh affo f e m as sohalarga
e g a b o ‘lg a n i u c h u n f o to r e z is tn in g m a ’lu m s o h a la r ig a y o r u g ‘lik
(u ltra b in a fsh a n u r) t a ’sir e tib , u n in g xususiyati o ‘zg a rtirila d i. B u n d ay
n iq o b la r fotoshablonlard eb atalad i. F o to rezist tu rig a b o g ‘liq h o ld a
u n in g eru v ch an lig i o rtish i (p o zitiv fotorezist) yoki k am ay ish i (n eg ativ
fo to re zist) m u m k in . P o zitiv fo to rezist q a tla m y o ru g ‘lik n u ri t a ’sirid a
n o b a r q a ro r h o latg a o ‘ta d i va e ritu v c h i t a ’sirid a e riy d ig a n , n eg a tiv
fo to rezist esa — a k sin ch a , y o ru g 'lik t a ’sirida erim ay d ig an b o ‘lib q o lad i,
un in g y o ru g ‘lik t a ’sirid an h im o y alan g an soh alari eriydi. S h u n d a y qilib,
fotorezist q atlam d an fotoshablondagi shaklni tak ro rlo v ch i him o y alo v ch i
n iq o b hosil q ilin a d i. F o to re z ist q a tlam d a hosil q ilin g a n “ d a r c h a ” lar
o rq a li o k sid lan g an y a rim o 'tk a z g ic h n in g h im o y a la n m a g a n so h alarig a
kim y o v iy ishlov b erilad i (y em irilad i).
IM S tay y o rlash d a fotolitografiya ja ra y o n id a n b ir n e c h a m a rta (5-^7
m a rta ) fo y d a la n ila d i (n eg iz q a tla m la r, e m itte rla r, o m ik k o n ta k tla r
hosil qilish d a va h.k.). B unda h ar gal o ‘ziga xos “ ra sm ’Mi fo to sh ab lo n lar
ishlatiladi.
O ltita E R E g a ega IM S hosil q ilish d a fo to lito g rafiy a ja ra y o n in in g
k e tm a -k e tlig i 7 .1 -ra s m d a k o ‘rsatilgan.
P a rdalar hosil qilish.P a rd a la r IS e le m e n tla rin i e le k tr jih a td a n
u lash h a m d a re zisto rlar, k o n d e n s a to rla r va g ibrid IS la rd a e le m e n tla r
o rasid ag i izo latsiy an i am alg a o shirish u c h u n qoM laniladi.
P a r d a la r v a k u u m d a te rm ik b u g ‘la tis h , m a te ria ln i io n la r b ila n
b o m b a rd im o n qilib u ch irish yoki gaz fazadan, suvli e ritm a d a n kim yoviy
o ‘tk a z ish usullari b ilan hosil q ilin ad i. H a r b ir u su ln in g afzalligi va
k a m ch ilig i m avjud.
M isol ta riq a sid a metallashnx — k ristall yoki asos s irtid a m e ta ll
www.ziyouz.com kutubxonasi
p a rd a la r (sx e m a d a e le m e n tla rn in g o ‘z a ro u lan ish i, k o n tak t y u za ch alar,
passiv va ak tiv e le m e n tla r e lek tro d la ri) h o sil qilish ja ra y o n in i k o ‘rib
ch iq a m iz . M e ta lla sh u c h u n o ltin , nik el, k u m u sh , a lu m in iy va C r-A u ,
T i-A u va b o s h q a la r ishlatiladi.
K re m n iy asosidagi IM S la rd a m eta lla sh n i am a lg a o sh irish u c h u n
aso san a lu m in iy d a n fo y d alan ilad i. N a rx i q im m a t b o ‘lm a g a n h o ld a,
k o ‘r s a ti b o 't i l g a n m e t a l l a r k a b i, u p — k r e m n i y b i l a n o m ik
( to ‘g ‘rila m a y d ig a n ) k o n ta k t hosil q ilad i, k ich ik s o lish tirm a q arsh ilik k a
ega va k a tta to k k a ch id ay d i. A lu m in iy v a k u u m d a te rm ik b u g ‘latish
usuli b ila n sirtg a o ‘tk azilad i. n — tu rli so h a b ila n o m ik k o n ta k t hosil
qilish u c h u n u n d ag i d o n o rla r konsentratsiyasi 1020 sm~3 atro fid a b o 'lish i
k erak . B u n d a n y u q o ri k o n s e n tra ts iy a g a eg a b o ‘lg an s o h a n + d eb
b elgilanadi. M etallash jara y o n i y a rim o 'tk a zg ich p la stin a h a jm id a sxem a
elem e n tlari hosil q ilin g an d an so ‘ng am alg a osh irilad i. B irinchi navbatda
p lastin a sirtid a S i 0 2 q a tla m hosil q ilin a d i. S h u n d a n keyin k re m n iy
b ilan k o n ta k tla r h o sil qilin ish i k erak b o ‘lgan jo y la rd a , fo to lito g rafiy a
u su li b ila n , S i 0 2 p a r d a q a tla m id a “ d a r c h a ” la r o c h ila d i. S o ‘ng
v a k u u m d a te rm ik b u g ‘latish usuli b ila n p la s tin a s irtid a q alin lig i 1
m k m a t r o f id a b o ‘lg an a lu m in iy q a tla m h o s il q ilin a d i. K o n ta k t
y u z a c h a la ri va e le k tr jih a td a n b irlash tiru v ch i o ‘tk a z g ic h la rn in g zaru riy
shakli fo to lito g rafiy a usuli b ilan hosil q ilin a d i. A lu m in iy q a tla m in in g
ish la tilm a y d ig a n so h alari yem irish usuli b ila n o lib ta s h la n a d i, s o 'n g ra
a lu m in iy b ilan k re m n iy o ra sid a k o n ta k t h o sil qilish u c h u n p lastin ag a
t e r m i k i s h l o v b e r i l a d i . H o z i r g i v a q t d a m e t a l l a s h d a e l e k t r
o ‘t k a z u v c h a n l i g i a l u m in iy g a n i s b a t a n k a t t a b o ‘lg a n m is h a m
q o 'lla n ilm o q d a .
P lastinalarni kristalarga ajratish va y ig ‘ish operatsiyalari.B arch a
asosiy te x n o lo g ik o p era tsiy a la r b ajarib b o 'lin g a n d a n s o ‘ng, y u zla rc h a
va u n d a n k o ‘p IS larg a ega p lastin a a lo h id a k ristalarg a b o ‘linadi.
P la s tin a la r la z e r sk ra y b er y o rd a m id a , y a ’n i ta y y o rla n g a n IS lar
o ra sid a n la z e r n u rin i yurgizib kristalarg a ajra tila d i. Ish latish g a y aro q li
kristalar q o b iq larg a o ‘rnatiladi, b u n d a kristali a w a l q o b iq q a yelim lanadi
yoki k a v sh a rlan ad i. S o ‘ng kristali sirtid ag i k o n ta k t y u z a c h a la r qob iq
ele k tro d la rig a in g ich k a ( 0 20^-30 m k m ) s im la r y o rd a m id a u lan ad i.
S im la r u la n a y o tg a n d a te rm o k o m p re s s iy a d a n fo y d a la n ila d i, y a ’ni
u la n a y o tg a n sim b ila n k o n ta k t y u zach asi yo k i m ik ro sx e m a e lek tro d i
2 0 0 -^ 3 0 0 ° C t e m p e r a t u r a d a va y u q o ri b o s im d a b i r - b i r i g a b o s ib
www.ziyouz.com kutubxonasi
а)
b)
d)
e)
0
y o r u g ilik ta 's ir etm agan
fo to re zist o lib
tush lan gan p la stin a
S iO : o k s id y em irilislii
g)
fo to r e z is tiii olib
tush lash
Y ////A V/.
S iO * b irla m ch i p la stin a
f o to r e z is t su rtilgan
p la stin a
) • o rn g ‘ lik )-oritish
f o to s h a b lo n
7.1-rasm. Fotolitografiya jarayonining ketm a-ketligi.
166
www.ziyouz.com kutubxonasi
b irik tirila d i. M o n ta j o p eratsiy a lari tu g a g a n d a n s o ‘ng kristall yuzasi
a tr o f - m u h it a tm o sfe ra si t a ’sirid an h im o y a la s h u c h u n q o b iq la n a d i.
O d d iy in teg ra l sx em ala rd a ch iq ish e le k tro d la ri soni 8 —14 ta , K IS la rd a
esa 64 ta g a c h a va u n d a n k o 'p ro q b o ‘lishi m u m k in . IS la r q o b iq lari
m etall yoki p lastm assad a n tay y o rla n ad i. IS la rn in g q o b iq siz tu rla ri h am
m av ju d .
7.3 . Bipolyar tranzistorlar asosidagi integral mikrosxemalarni
tayyorlash
B T li I M S l a r e l e m e n tla r i ( t r a n z i s t o r l a r , d i o d l a r , r e z is to r la r ,
k o n d e n s a to rla r) asosini n+ - p — ntu z ilm a tash k il etad i.
IM S tayyorlash u c h u n planar, planar— epitaksial texnologiyalardan
fo y d a la n ila d i. P la n a r tex n o lo g iy ad a e le m e n tla r p — yoki n— tu rli
y a rim o 'tk a z g ic h asosda hosil qilinadi. P la n ar-ep itak sial texnologiyasida
e le m e n tla r asos sirtiga o 'stirilg a n e p itak sial q a tla m d a hosil q ilin ad i.
T e x n o lo g iy a asosni (epitaksial q a tla m n i) n a v b a tm a -n a v b a t d o n o r
va a k s e p to r k iritm a la r bilan legirlashga a so slan a d i, n a tija d a sirt tag id a
tu rli o ‘tk a z u v c h a n lik k a ega y u p q a q a tla m la r va q a tla m la r ch e g ara sid a
p —no ‘tis h la r hosil b o ‘ladi. A lo h id a q a tla m la r re z is to rla r sifatid a, p —
no 't i s h l a r esa d io d va t r a n z is to r tu z ilm a la r i s ifa tid a is h la tila d i.
K o n d e n s a to rla r sifatid a teskari siljitilgan p —no ‘tish Ia r x izm at qiladi.
Integral rezistorlar.Integral re z isto rla r tra n z isto rla rn in g b az a yoki
e m itte r so h a sin i hosil qilish o p eratsiy asi b ilan b ir v a q td a tay y o rla n a d i.
R ezisto r qarshiligi berk holatdagi p —no ‘tish chegarasi b ilan ch e k lan g an
q a tla m n in g h ajm iy q arsh ilig id an ib o rat b o ‘ladi.
E m itte r so h a asosida qarshiligi 3-MOO O m b o ‘lgan kichik qarshilikli
r e z is to r la r h o sil q ilin a d i, c h u n k i e m i t te r q a tla m n in g s o lis h tirm a
q arsh ilig i k ich ik b o ‘ladi.
K a tta q arsh ilik li re zisto rlar n isb atan k a tta s o lish tirm a q arsh ilik k a
ega b a z a q a tla m d a tay y o rla n ad i. B u n d a y re z is to rla rn in g m ak sim al
q arshiligi 200-^300 k O m b o ‘ladi.
Integral kondensatorlar.In teg ral k o n d e n s a to rla r hosil q ilish u c h u n
ix tiyoriy p —no ‘tish: k o llek to r — asos, b a z a — k o llek to r, e m itte r —
b az a, y ash irin n+ — q a tla m — izo latsiy alo v ch i p — so h a ishlatilishi
m u m k in . T e sk a ri siljitilgan p - n o ‘tis h n in g b a r e r sig‘im i b e rila y o tg a n
k u c h la n ish g a b o g ‘liq b o ‘ladi. K o ‘p h o lla rd a k o lle k to r o 'tis h sig‘im i
ish latilad i.
www.ziyouz.com kutubxonasi
Intergal diodlar.In teg ral d io d la r integ ral tra n z isto r aso sid a hosil
q ilin a d i. T ra n z is to rn in g istalgan p —no ‘tishi d io d hosil qilish u c h u n
ishlatilishi m u m k in . K o ‘p h o llard a b a z a -e m itte r o ‘tish i, k o lle k to r b aza
b ilan tu ta sh tirilg a n h o ld a (UKB— 0) yoki k o lle k to r zanjiri u zilgan h o ld a
(IK= 0) b a z a - e m itte r o ‘tish ish la tila d i. B u n d ay d io d la rn in g o c h iq
h o la td a n b erk h o latg a o ‘tish vaqti en g k ich ik b o ‘ladi.
IM S tay y o rla sh d a y a rim o ‘tk azg ich aso sn in g b ir to m o n ig a ishlov
b e rila d i, hosil q ilin g a n e le m e n tla rn in g ch iq ish e le k tro d la ri p la stin a
sirtid a b itta tek islik d a jo y lash ad i. S h u n in g u c h u n “ p la n a r te x n o lo g iy a ”
d eb n o m berilgan.
Y a rim o ‘tkazgich IM S la rn i tay y o rlash d a o p eratsiy a lar k etm a-k etlig i
m ik ro sx em ad a e le m e n tla rn i e le k tr jih a td a n izolatsiyalash usullari b ilan
b e lg ila n a d i: ele m en tla rn i te s k a r i siljitilg a n p —n o ‘tish la r bilan
izolatsiyalash ; dielektrik ( S i 0 2 qatlam ) yordam ida izolatsiyalash.S h u
m u n o sa b a t b ilan y a rim o ‘tk azg ic h IM S la r tay y o rla sh n in g ikkita asosiy
jaray o n i:
a) e le m e n tla rn i p —no ‘tish b ilan izolatsiy alo v ch i p lan ar-e p ita k sia l
tex n o lo g iy a;
b) d ie le k trik q a tla m S iO , y o rd a m id a iz o la ts iy a lo v c h i p la n a r -
ep itak sial tex n o lo g iy a (E P I C — tex n o lo g iy a) m avjud.
Planar-epitaksial texnologiya.P lan ar-ep itak sial texnologiya asosida
t o 'r t t a e le m e n t (k o n d e n s a to r С , d io d D,tra n z isto r Tva re zisto r R)
d a n tash k il to p g a n (7 .2 -ra sm ) so d d a IM S n i tay y o rla sh d a tex n o lo g ik
o p era tsiy a la r k e tm a -k e tlig in i k o ‘rib c h iq am iz.
IM S tayyorlash u c h u n p— o ‘tk azu v ch an lik k a ega, qalinligi 0,2-^0,4
m m , b o ‘lgan k re m n iy aso sd an fo y d alan ilad i (7 .3 -ra sm ).
B unday asosda elem en tlari soni m in g tag ach a yoki y uzlarcha b o ‘lgan
o ‘rta va y u q o ri in teg ratsiy a darajali m ik ro sx e m a la r b ir v aq td a hosil
q ilin a d i (h a r b ir k v ad ratd a b ir xil IM S la r jo y lash ad i).
A sos sirtid a te rm ik o k sid lash y o ‘li b ila n qalin lig i 0,5-^ 1 m k m
b o ‘lg a n S i 0 2 q a t l a m h o s il q i l i n a d i . S h u n d a n s o ‘n g b i r i n c h i
fo to lito g rafiy a oksid q a tla m d a “ d a r c h a ” la r o c h ish u c h u n o ‘tk azilad i.
D a rc h a la r o rq ali 1-^2 m k m q alin lik k a d o n o r k iritm a la r (su rm a yoki
m a r g u m u s h ) d iffu z iy a q ilin a d i. N a tija d a b o ‘lg ‘usi t r a n z i s t o r la r
k o llek to rlari o stid a e le k tr to k in i yaxshi o ‘tk azu v c h i n+ — so h a hosil
b o 'la d i. U sh b u q atlam y ash irin n + — q a tla m (c h o ‘n tak ) d eb atalad i.
U k o lle k to r q arsh ilig in i k a m a y tira d i, n a tija d a tra n z is to r tezk o rlig i
o rta d i, k o lle k to r esa ikki q a tlam li n+— n b o ‘lib qoladi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
S h u n d a n keyin k rem n iy oksidi y e m irila d i, asos sirtiga qalinligi
8-r-10 m k m n i tash k il etu v ch i n— tu rli ep itak sial q a tla m o ‘stiriladi va
e p ita k s ia l q a tla m s ir tid a o k s id q a tla m h o sil q ilin a d i. Ik k in c h i
fo to lito g r a fiy a y o rd a m id a o k sid q a tla m d a a jra tu v c h i d iffu z iy a n i
o 'tk a z is h u c h u n “ d a r c h a ” la r o ch ila d i. A k se p to r k iritm a la rn i (bor)
“ d a r c h a ” la r o rq ali q atlam o x irig ac h a diffuziya q ilib t o ‘rtta n - soha
(sxem adagi e le m e n tla r soniga m os) hosil q ilin ad i. Bu n — s o h a la r b ir -
b irid a n p —no ‘tis h la r y o rd a m id a iz o la ts iy a la n g a n b o 'la d i. U sh b u
s o h a la r n in g b ir i t r a n z is t o r n in g k o lle k t o r i b o ‘lib x iz m a t q ila d i.
T ra n z isto rn in g bazasi, k o n d en sa to r, d io d va re zisto r hosil qilish u c h u n
b ir-b irid a n izolatsiyalangan n — sohalarga ak se p to r k iritm alar diffuziyasi
I M S
www.ziyouz.com kutubxonasi
a m alg a o sh irilad i. B uning u c h u n a w a l hosil q ilin g an oksid q a tla m d a
u c h in c h i fo to lito g rafiy a y o rd a m id a sh u n d a y o ‘lch am li “ d a r c h a ”la r
hosil q ilin a d ik i, b u n d a hosil q ilin g an e le m e n tla r p a ra m e trla ri ta la b
etilg an n o m in a lla rn i q a n o a tla n tirsin .
K ey in tra n z isto r e m itte ri, d io d k a to d i, k o n d e n s a to r q o p lam asi,
k o lle k to r so h an in g o m ik k o n ta k tin i hosil qiluvchi n+ — tu rli e m itte r
s o h a la r hosil q ilin ad i. B uning u c h u n y an g id an hosil q ilin g an oksid
q a tla m id a t o ‘rtin c h i fo to lito g rafiy a y o rd a m id a z a ru r k o ‘rin ish d a g i
“ d a r c h a ” la r o c h ib , u lar o rq ali n + — tu rli k iritm a hosil qilu v ch i a to m la r
diffuziyasi am alg a oshiriladi. IM S tu zilm asi hosil q ilin u v ch i tex n o lo g ik
ja ra y o n ele m e n tla rg a o m ik k o n ta k tla r olish va e le m e n tla rn i o ‘za ro
u lash b ila n y ak u n lan a d i. Bu S i 0 2 q a tla m d a b esh in c h i fo to lito g rafiy an i
a m a l g a o s h i r i s h , a l u m i n i y n i v a k u u m d a p u r k a s h , a l u m i n i y n i
ish latilm ay d ig an so h alard an olib tash lash va te rm ik ishlov b erish b ilan
am alg a o sh irilad i.
7 .2 -ra s m d a k eltirilg an sx em ag a m os IM S tu zilm a si 7 .4 -ra sm d a
k o 'rsa tilg a n .
D ie le k trik bilan izolatsiyalash usuli (EPIC — texnologiya).Bu
tex n o lo g iy a p —no ‘tish b ilan izo latsiy alan ib ta y y o rla n g an IM S larg a
n is b a ta n y a x sh iro q x a ra k te ris tik a la rg a ega m ik ro s x e m a la r y a ra tish
im k o n in i b erad i. X u su san , izolatsiyalash darajasi ta x m in a n 6 tartib g a
o rta d i, tesh ilish k u ch lan ish i k a ttalash a d i, p a ra z it sig ‘im la r ta x m in a n 2
ta rtib g a k am ay a d i, rad iatsiy ag a c h id a m lilik o rta d i, IM S tezk o rlig i
o sh ad i. U sh b u tex n o lo g iy a aso sid a k ich ik q u w a tli va y u q o ri tezlik d a
ishlaydigan raqam li IM S lar y aratish m aqsadga m uvofiq, ch u n k i b u n d ay
te x n o lo g ik ja ra y o n n arx i p la n a r -e p ita k s ia l te x n o lo g iy a g a n is b a ta n
yuq o ri.
kondensator diod tranzistor rezistor
www.ziyouz.com kutubxonasi
S o d d a IM S y aratish k etm a-k etlig i 7 .5 -ra s m d a k o 'rsa tilg a n .
0 ‘tk a z u v c h a n lig i n— tu rli a so sg a s u r m a y o k i m a rg u m u s h 1-^2
m k m g a d if f u z iy a q ilis h y o 'l i b ila n p l a s t i n a n i n g b u t u n y u z a s i
b o 'y la b n +— o ‘tk a z u v c h a n lik k a eg a y a s h irin q a tla m h o sil q ilin a d i.
A s o s n i n + — q a tla m t o m o n d a n t e r m i k o k s i d l a b , u n in g b u t u n
y u z a s id a o k s id q a tla m h o s il q i l in a d i. B ir i n c h i f o t o l i to g r a f i y a
y o r d a m i d a u s h b u q a t l a m d a i z o l a t s i y a l o v c h i s o h a l a r u c h u n
“ d a r c h a ” la r o c h i l a d i (7 .5 , a - r a s m ) , o k s id b ila n h im o y a la n g a n
s o h a la r y e m irilg a n i u c h u n 8 - И 5 m k m b o ‘lg a n “ c h u q u r c h a ” la r
h o s il q i l i n a d i ( 7 .5 , b - r a s m ) . S o ‘n g “ c h u q u r c h a ” l a r y u z a la r i
o k s i d l a n a d i (7. 5, d - r a s m ) . B u n d a n k e y i n o k s i d l a n g a n
“ c h u q u r c h a ” la r to m o n d a n aso s s irtig a 0 ,2 —0 ,2 5 m m q a lin lik d a g i
p o lik ris ta ll kremniy o ‘s tirila d i. P o lik r is ta ll k re m n iy k e y in c h a lik
b o ‘lg ‘usi IM S aso si b o ‘lib x iz m a t q ila d i (7 .5 , e - r a s m ) .
S h u n d a n so ‘ng asosning qarshi to m o n i oksid q atlam g ac h a shlifovka
q ilin a d i yoki y em irilad i (7.5, f-rasm ). S h u n d a y q ilib , b ir-b irid a n SiO ,
q atlam bilan izo latsiyalangan, n+ — o ‘tk azu v ch an lik li y ash irin qatlam g a
ega n— so h alar (c h o ‘ntak ch alar) hosil q ilin ad i. Bu so h alard a oksidlash,
fo to lito g ra fiy a va d iffu ziy a u su llari b ila n m ik ro s x e m a e le m e n tla ri
y aratilad i. B aza so h alarin i hosil q ilish d a n b o sh lab keyingi ja ra y o n la r
p la n a r-e p ita k sia l tex n o lo g iy a ja ra y o n la rig a o ‘x sh ash d av o m etad i.
ВТ asosidagi raq am li IM S larn in g b a ’zi m a n tiq e le m e n tla rid a k o ‘p
e m itte rli va k o ‘p kollek to rli tra n z isto rla r qoM lanadi.
K o ‘p e m itte rli tra n z isto r (K E T )n in g sh artli b elgilanishi va tuzilm asi
7 .6 -ra s m d a k o ‘rsatilgan.
K E T b az alari va k o llek to rlari u lan g an tra n z is to rla r m ajm u i b o ‘lib,
u n d ag i e m itte rla r so n i 5-^-8 ta b o 'lis h i m u m k in . K o ‘p k o llek to rli
tra n z is to rla r (K K T ) — invers re jim d a ish lay o tg an K E T d ir. B unda
u m u m iy e m itte r b o ‘lib K E T n in g k o llek to ri, k o llek to rlari b o ‘lib esa
em itte rla rn in g « +— so h alari xizm at qilad i.
www.ziyouz.com kutubxonasi
а)
S iO :
\* ***** * <~7I
О
polikristall kremniy asosi
7.5-rasm . IMS elementlarini dielektrik qatlam bilan izolatsiyalash.
monokristall kremniy lokal
soh a ta ri
www.ziyouz.com kutubxonasi
а) b)
£Y
E:----- 1
В
7.6-rasm . KET tuzilmasi (a) va shartli belgilanishi (b).
7.4. M D Y — tranzistorlar asosidagi IM Slarni tayyorlash
Diskret M D Y — tranzistorlam ing VI bobda keltirilgan tuzilish
sxemalari va param etrlari integral texnologiya u ch u n h am qo'llanilishi
m um kin. Bunda M D Y — tran zisto rlar asosida IM S lar tayyorlash
tex n o lo g iy a si B T la r a so sid a IM S la r ta y y o rla sh te x n o lo g iy a sig a
qaraganda ancha sodda b o ‘lib, u ikkita om il bilan bo g ‘liq:
1) k a n a llari b ir xil o ‘tk az u v c h a n lik k a ega in te g ra l M D Y —
tra n z is to rla r u c h u n tu zilm a la rn i izolatsiyalash operatsiy asi talab
e tilm a y d i. A sos h a m m a v aq t istok va sto k g a n is b a ta n tesk a ri
o'tkazuvchanlikka ega b o ‘ladi. Shuning uchun istok — asos va stok —
asos p —n o'tish lam in g biri kuchlanishning ixtiyoriy qutbida stok orasida
teskari ulanadi va izolatsiyani ta ’minlaydi;
2) barcha tayyorlash jarayoni faqat M D Y — tuzilm ani hosil qilishga
olib kelinadi, chunki u nafaqat tranzistorlar sifatida, balki rezistorlar
va k o ndensatorlar sifatida ham ishlatiladi.
Shunday b o ‘lishiga qaram asdan, kristalda y o n m a-y o n joylashgan
va turli o ‘tk azu v ch an lik li kanallarga ega k o m p le m e n ta r M D Y —
tranzistorlarda (K M D Y ) izolatsiya talab etiladi. Izolyatsiyalash uchun
tranzistorlardan birini izolatsiyalovchi c h o ‘ntakchaga joylashtirish kerak
b o ‘ladi. M asalan, agar asos sifatida p— krem niy ishlatilsa, p — kanalli
tranzistor uchun a w a l n — turli c h o ‘ntakcha tayyorlanishi kerak.
M D Y — tran zisto rlar asosidagi IM S lar p lan ar texnologiya asosida
yaratiladi. Bu texnologiyada krem niy sirtida oksidlash, fotolitografiya
va ochilgan “ d a rc h a ” larga kiritm alar diffuziyasini am alga oshirish
ilgaridek bajariladi.
M D Y — tranzistorli IM S lar yaratishda zatvor ostidagi dielektrik
www.ziyouz.com kutubxonasi
qatlam ni hosil qilish eng murakkab jarayon b o ‘lgani uchun unga alohida
talab lar q o ‘yiladi. X arakteristika tikligini oshirish u ch u n (6.18)ga
muvofiq zatvor osti dielektrikning qalinligi kamaytirilishi kerak. Oxirgi
40 yil ichida dielektrik m aterial sifatida asosan krem niy ikki oksidi
( S i 0 2) q o 'l la n i li b k e ld i, z a tv o r esa k re m n iy d a n ta y y o r la n d i.
M ikrosxem alarning har bir yangi avlodiga o ‘tish bilan izolatsiyalovchi
qatlam qalinligi kichrayib bordi. Lekin, SiO : qatlam yupqalanishi
bilan sizilish toklari oshadi, ortiqcha issiqlik ajralishlar paydo b o ‘ladi
va tran zisto r holatini boshqarish og'irlashadi.
B u g u n g i k u n d a I n t e l k o r p o r a t s i y a s i t o m o n i d a n i s h la b
chiqarilayotgan tranzistorlarda zatvor osti dielektrigining qalinligi ( S i0 2)
1,2 nm ni, yoki besh atom qatlam ni tashkil etm oqda. 2007-yildan
buyon 45 nmli ishlab chiqarish texnologiyasiga o ‘tildi. Bu texnologiyada
kichik sizilish tokli tranzistorlar zatvorlarini hosil qilishda dielektrik
sifatida yuqori dielektrik singdiruvchanlikka ega b o ‘lgan gafniy tuzlari
asosidagi high — к m aterial ishlatilm oqda. N atijada, qalinroq dielektrik
ishlatish va sizilish tokini o ‘n m artadan k o ‘proq kam aytirish imkoni
tug'ildi. Lekin, yangi m aterial kremniyli zatvor bilan “ch iq ish m ad i” .
Shunda zatvor sifatida m ateriallarning yangi turini ishlatish tak lif etildi,
natijada ular asosidagi tranzistorlar ulanishi va uzilishi uch u n 30%
kam energiya sarflanishiga erishildi. Yangi texnologiya bir xil yuzada
joylashadigan tranzistorlar sonini ikki m arta oshirish im konini berdi.
M D Y — tranzistorlar ichida m etall — nitrid krem niy — dielektrik
- y arim o ‘tkazgich (M N D Y A ) tranzistorlar (7.7, a-rasm ) alohida o ‘rin
tu tad i Bunday tranzistorlar xotira elem enti rolini bajaradi va qayta
dasturlanuvchi xotira qurilm alar asosini tashkil etadi.
U shbu tranzistor dielektrigi ikki qatlam dan: qalinligi 2-^5 nm ni
tashkil etuvchi SiO, va krem niy oksidi ustiga purkalgan 0 ,0 5 ^ 0 ,1
m km qalinlikdagi S i,N 4 krem niy nitrididan tashkil topadi.
M antiqiy 1 ni hosil qilish uchun zatvorga qisqa (100 mks) m usbat
im puls beriladi, bunda elektronlar asosdan yupqa SiO , orqali tunnel
o ‘tib ikki qatlam chegarasida to 'p la n a d i, chunki qalin Si3N 4 qatlam
elektronlarni o ‘tkazm aydi. T o ‘plangan zaryad m antiqiy 1 ni yozishda
berilgan im puls o ‘chirilgandan so‘ng ham saqlanib qoladi. B o‘sag‘aviy
k u c h la n ish U0] q iym ati U02 g ach a q iy m atli im p u ls b e rilg a n d a n s o ‘ng
kam ayadi (7.7, b-rasm ).
Axborotni o ‘qish uchun tranzistor zatvoriga Ucr kuchlanish beriladi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
a) b)
7.7-rasm . MNDYA — tranzistor tuzilmasi (a) va stok-zatvor VAXi (b).
U ning absolut qiym ati Uot va U02 orasida b o ‘lish kerak. Agar m antiqiy
1 yozilgan bo‘lsa, tranzistor ochiq, agar m antiqiy 0 b o ‘lsa — berkligicha
qoladi.
Nazorat savollari
7. Integral mikrosxema ( IMS) nima ?
2. IMSlaming asosiy xususiyatlari nimada ?
3. IM S elementi va komponenti deb nimaga aytiladi?
4. Pardali, gibrid va yarimo ‘tkazgich IMSlar farqini tushuntiring.
5. Nima sababdan tranzistor tuzilmasi IM S turli elementlarini tayyorlash
asosi b o ‘lib xizm at qiladi?
6. IMS elementlari qanday qilib bir-biridan izolatsiyalanadi?
7. Planar va planar — epitaksial usullari bilan tayyorlangan tranzistorlar
nimasi bilan bir-biridan farqlanadi?
8. Raqamli va analog IMSlar murakkablik darajasi qanday aniqlanadi?
9. Analog va raqamli IMSlarda qanday signallar о ‘zgartiriladi?
10. IMSlar sinflanishini aytib bering.
11. Yarimo‘tkazgich IM Slar ishlatilganda qanday noqulayliklar yuzaga
keladi?
12. MD Y IMSIarga ta ’r if bering.
13. Gibrid IMSIarga ta ’r if bering.
14. Mikroelektronika rivojining uchta asosiy yo ‘nalishini aytib bering
va ular orasidagi bog ‘lanishni ко ‘rsating.
15. Guruhlab IM Slar ishlab chiqarish та ’nosi nimada ?
www.ziyouz.com kutubxonasi
V I I I B O B . A N A L O G E L E K T R O N IK A
8.1. Elektron qurilmalarning tasniflanishi
Fan, texnika va ishlab chiqarishning axborotlarni qayta ishlash va
o ‘zgartirish uchun xizm at qiluvchi elektron qurilm alarni ishlab chiqish
ham da tatbiq etish bilan shug‘ullanuvchi sohasi elektronikadeb ataladi.
Elektron qurilm alarni tasniflashda axborotlarni to ‘plash, uzatish
va qabul qilish usuli eng m uhim belgilardan hisoblanadi. E lektron
qurilm alar (EQ) analogva diskret (raqamli) qurilm alarga ajratiladi.
Analog elektronikauzluksiz o ‘zgaruvchi elektr signallarni uzatish,
qayta ishlash, qabul qilish uchun xizmat qiluvchi EQlarni ishlab chiqish
va o ‘rganish bilan shug'ullanadi. Bu, analog EQ (A EQ )larda signal
qiym ati m inim aldan m aksim algacha o ‘zgarganda, uni qayd qilish va
uzatish uzluksiz am alga oshirilishini anglatadi.
A E Q la rn in g asosiy afzallig i n isb a ta n te z k o r ish la sh id a n va
soddaligidan iborat. K am chiliklari sifatida tem p eratu ra va boshqa
o m illarta'sirid a param etrlari nobarqarorligini va xalaqitbardoshligining
kichikligini; axborotni uzoq vaqt saqlash qiyinligini aytib o ‘tish kerak.
Analog qurilm alar asosini sodda kuchaytirgich kaskadlar tashkil
etadi. U lar asosida m urakkabroq kuchaytirgichlar, tok va kuchlanish
s ta b iliz a to rla ri, c h a s to ta o ‘z g a rtg ic h la r, sin u so id a l te b r a n is h la r
generatorlari va boshqa q a to r sxem alar yaratiladi.
Raqamli elektronikaqiymati bo'yicha kvantlangan elektr signallarni
uzatish, qayta ishlash va qabul qilishga m o ‘ljallangan diskret EQ
(D E Q )larni ishlab chiqish bilan shug'ullanadi. Kvantlashdeb uzluksiz
signalni uning alo h id a n uqtalardagi qiym atlari bilan alm ashtirish
jarayoniga aytiladi. N atijada, D E Q lar signallarning b ir-b irid an keskin
farqlanuvchi ikkita sath bilan ish ko‘radi.
D E Q larning afzalliklari: qurilm ada sochiluvchi q u w a t kichikligi,
elem en tlar param etrlari nobarqarorlikka nisbatan sust b o g ian g an lig i,
xalaqitbardoshligining yuqoriligi, axborot saqlash, uzatish va qayta
ishlash kanallarida bir turdagi elem en tlar q o ‘llanishi, o ‘z navbatida,
yuqori ishonchlilik, kichik o ic h a m lilik va arzonlilikni ta ’m inlaydi.
R aqam li q u rilm alar asosini ikkita tu rg 'u n (ochiq va berk) ho latd a
ishlashi m um kin boMgan tranzistorli elektron kalitlar tashkil etadi.
Sodda kalitlar asosida m urakkabroq sxemalar: mantiqiy, bistabil, triggerli
va boshqalar yaratiladi.
R aqam li va analog q u rilm alar xususiyatlarini, chiqish kattaligining
www.ziyouz.com kutubxonasi
kirish kattaligiga bog'liqligini ifodalovchi, uzatish xarakteristika1 ardan
o ‘rganish qulay. Aniqlik uchun bunday kattalik kuchlanishdan iborat
deb qabul qilingan.
Analog va raqam li sxem alar inverslaydigan yoki inverslam aydigan
bo'lishi m um kin. Inverslaydigansxem alarda kirish kuchlanishining
k ich ik q iy m a tla rig a k a tta ch iq ish k u c h la n is h la ri t o ‘g ‘ri k e la d i,
inverslamaydiganlardaesa — kichik kirish kuchlanishlariga kichik
chiqish kuchlanishlar to ‘g ‘ri keladi.
Inverslaydigan sxem alarning a n ’anaviy uzatish xarakteristikasi 8.1-
rasm da ko‘rsatilgan. E lektron sxem a elem en tlari p aram etrlarin in g
tarqoqligi, tem peraturaga bog‘liqligi yoki eskirishi hisobiga uzatish
xarakteristika deform atsiyalanadi va u uch xil k o ‘rinishdan biriga ega
b o ‘ladi (8.1-rasm dagi 1,2,3 — egri chiziqlar).
I C H I о
8.1-rasm. Inverslaydigan sxemaning uzatish xarakteristikasi.
Kuchaytirgich kaskadlardauzatish xarakteristikasining A va В
nuqtalari orasidagi uzluksiz kvazicbiziqli ishchi sohasi ishlatiladi. Kirish
va chiqish signallari ko‘rsatilgan soha chegarasida ixtiyoriy qiym atlarni
qabul qilishi m um kin. K irish sig n alin in g m a ’lum b ir q iy m atid a,
m asalan, UKlRl deform atsiya hisobiga chiqish signali uch xil qiym atga
www.ziyouz.com kutubxonasi
eg a bo M ish i m u m k in : U/ CHIQr U//CHIQI y o k i Uw CHIQr D e m a k ,
ku ch ay tirg ich kaskadi, y a ’ni an alo g sx em alar h am , p a ra m e trla r
tarqoqligiga, ularning tem peratura ta'sirida o ‘zgarishiga va vaqt hisobiga
eskirishi natijasida shovqinlarga va xalaqitlarga sezgir. Shovqinlardeb
elek tro n asboblarda tok va k u ch lan ish n in g tasodifiy o ‘zgarishlari
tushuniladi. Shovqinlar barcha REAIarga xos va ularni butunlay yo'qotib
b o ‘lm ay d i. S h o v q in la r te b r a n is h la r n in g a m p litu d a va c h a s to ta
fluktuatsiyalariga sabab bo'ladi (tasodifiy o'zgarishlar), axborot uzatishda
xatoliklarga olib keladi va elektron asbobning sezgirligini belgilaydi.
Tashqi xalaqitlar(kuchlanish manbayi pulsatsiyalari va elektrom agnit
m aydon) ham shunday natijaga olib keladi.
fi
t •
o -1
a)
I CH
b)
о
1 1 i
d)
I
I a
1
e) 0 g)
1 i i 1 1
X
i
h) j)
8 .2 -r a sm . Analog o ‘zgartgichlarning belgilanishi: a) operatsion
kuchaytirgich; b) bir kirishli kuchaytirgich; d) komparator; e) cheklagich;
f) ikki tomonlama cheklagich; g) ко ‘paytirgich; h) polosali filtr;
j) yuqori chastotalar filtri; i) past chastotalar filtri.
www.ziyouz.com kutubxonasi
Tranzistorli elektron k a litla rd a k irish va c h iq ish sig n allari
(kuchlanish) faqat ikkita qiym atga ega b o ‘Iadi: yoki UKIR2 va UCH1Q2,
yoki UKIR1 va UCHIQ3. U z a tish x a ra k te ristik a sin in g A va В n u q ta la r
orasidagi turli ko‘rinishlarida chiqish signallari am alda o ‘zgarmas qoladi.
D em ak , k alitlar va u la r asosidagi raq am li sx em alar p a ra m e trla r
tarqoqligiga, ularning tem p eratu ra ta ’sirida o'zgarishiga va eskirishiga,
shuningdek shovqin va xalaqitlarga sezgir emas. Shovqin yoki xalaqitlar
8 . 1-rasm d a UKIR2 va UK[R3 n u q ta la r a tro fid a sin u so id a l o r ttir m a la r
k o ‘rinishida k o ‘rsatilgan.
Shuning uchun zam onaviy elektronika — integral m ikroelektronika
b o ‘lib, unda raqam li integral elektron tizim larga hal qiluvchi o ‘rin
berilgan.
Shunday b o ‘lishiga qaram asdan raqam li elektron tizim lar analog
tizim lar o 'rn in i butunlay egallay olm aydi, chunki tabiatda kechadigan
jarayonlar (birlamchi axborot) uzluksiz qonuniyat b o ‘yicha sodir bo'ladi
va in so n n in g a x b o ro t q ab u l q ilu v c h i, re s e p to r a p p a ra ti a n a lo g
o ‘z g a rtg ic h kabi ish la y d i. D e m a k , s ig n a lla rn i o ‘z g a rtiris h n in g
boshlang‘ich va oxirgi bosqichlari analog b o ‘lm asligining iloji yo'q.
U shbu axborotga ishlov b erish n i raq am li k o ‘rin ish d a olib borish
m a ’qulroq. N atijada, axborotga ishlov berishda raqam li usullardan
foydalanuvchi h ar qanday tizim analog va raqam li signallarni o ‘zaro
o ‘zgarLuvchi tizim larga ega b o ‘lishi shart. U lar analog— raqamli
(ARO ‘) va raqam li — analogo ‘zgartgichlar (RAO1) deb ataladi.
N ihoyat, shunday m asalalar b o r-k i, ularda qurilm aning tezkorligi va
uni amalga oshirishning soddaligi hal qiluvchi aham iyat kasb etadi,
signallarni o ‘zgartirishda yuqori aniqlik ham talab etilm aydi. Bunday
hollarda analog qurilm alarsiz m asalani hal etib bo'lm aydi.
Signalni 0 ‘zgartirish turlari.Analog signallarga ishlov berilganda
ular kuchaytirilishi, ko‘paytirilishi, solishtirilishi, qiymati chegaralanishi,
chastotasi filtrlanishi va boshqa o'zgartishlarga uchrashi m um kin.
Kuchaytirish, solishtirish, ko‘paytirish kabi signal o ‘zgartishlar keng
k o ‘lam da ishlatiladigan, sanoatda seriyali ishlab chiqarilayotgan analog
integral m ikrosxem alar (AIS) yordam ida amalga oshiriladi.
Kuchaytirishdeg an d a signal (k uchlanish yoki tok) am p litu d asi,
k u c h la n is h m a n b a y i e n e rg iy a s in i c h iq is h sig n a li e n e rg iy a s ig a
o 'zg artirilish i hisobiga c h a sto tala rn in g cheg aralan m ag an o ralig ‘ida
nochiziqli buzilishlarsiz Ки m arta k o 'p ay tirish tushuniladi. Signallarni
www.ziyouz.com kutubxonasi
kuchaytirish operatsion kuchaytirgich (O K ) lar, v ideochastotalarning
keng p o lo sa li va Y U C H k u c h a y tirg ic h la ri y o rd a m id a a m a lg a
oshiriladi.
Chiziqli analog o‘zgartirishlarn\am alga oshirishda O K negiz
qurilm a b o ‘lib xizm at qiladi. Nochiziqlianalog o ‘zgartirishlarni amalga
oshiruvchi asosiy qurilm a sifatida signallarni analog ko^paytirgichxizmat
qiladi. U ikkita kirishga ega bo'lgan o ‘zgartgichdan iborat b o ‘lib, X
va Y analog kattaliklar k o ‘paytm asi UCHlQ ni aniqlaydi:
UCHI=KXU,
bu yerda: К — m asshtablovchi koeffitsient b o ‘lib A'va Kga b o g ‘liq
emas.
S ig n allarn i a n a lo g k o ‘p ay tirg ich universal q u rilm a b o ‘lib, u
ko‘paytirish, b o 'lish , darajaga ko‘tarish, ildiz chiqarish kabi am allarni
bajarish uch u n ishlatiladi. K o‘paytirgichlar asosida b arch a turdagi
detektorlar, m o d u lato r — dem odulyatorlar, aktiv filtrlar, boshqaruvchi
gen erato rlar va boshqalar hosil qilinadi.
Komparatorikkita analog kattalik £/; va U2 ni m a ’lum aniqlik Д
bilan solishitirish funksiyasini bajaradi. K o m p a ra to r O K asosida
yaratilgan nochiziqli TA bilan qam rab olingan maxsus qurilm adir. U
istalgan shakl va davomiylikdagi signallarni hosil qilish, oMchash va
analog axborotni raqam liga o ‘zgartirish uchun ishlatiladi.
Ba’zi kuchaytirgichlarda kirish va chiqish kuchlanishlari bog‘liqligi
chiziqli b o ‘ladi. Q a to r holatlarda ortib boruvchi yoki kam ayuvchi
uzatish koeffitsientli kuchaytirish zarur b o ‘ladi. Bunda O K larning TA
z a n jirla ri c h iz iq li ( re z is to r ) va n o c h iz iq li ( d io d , s ta b ilitr o n )
elem entlardan tuzilgan m urakkab b o ‘lgichlar k o ‘rinishida yaratiladi.
B unday q u rilm a la rd a c h iq ish signali kirish sig n a lin in g m a ’lum
qiym atidan boshlab o ‘zgarm as b o 'lib qoladi.
Aktiv filtrlaro ‘zgartirilayotgan to ‘liq spektrdan zarur ch asto talar
diapazonini ajratib olish uchun ishlatiladi. Diskret elektronikada asosan
LC — yoki RC — k o n tu rlar ko‘rinishidagi passiv elem entlardan tashkil
topgan a n ’anaviy filtrlar ishlatiladi. M ikroelektronikada filtrlarning
asosiy e le m e n ti b o ‘lib , c h iz iq li TA ga ega b o T g a n , o p e ra ts io n
kuchaytirgich xizm at qiladi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
8 .2 . Analog qurilmalar sxem otexnik asi
E lektronikaning elektron asboblar VAXlari xususiyatlarini e ’tiborga
olgan holda axborotga ishlov berish usullarini ishlab chiquvchi b o 'lim i
sxemotexnikadeb ataladi.
Mikrosxemotexnikadeb elektronikaning IM Slarda va ular asosidagi
REAlarda ishlatiladigan elek tr va tuzilm a sxem alarini ishlab chiqish,
tadqiq etishlar bilan sh u g ‘ullanadigan b o ‘limiga aytiladi.
Z am onaviy IM S lar m urakkab elektron qurilm adir, shuning uch u n
ularni sxem otexnik ifodalashning ikki usuli mavjud:
— elektr sxemak o ‘rinishida ifodalanish b o ‘lib, u o ‘zaro ulangan
alohida k o m p o n en talar (tranzistorlar, diodlar, rezistorlar va boshqalar)
dan tashkil topadi;
— tizim sxemak o ‘rinishida ifodalanish b o ‘lib, u A lS larda analog
kaskadlarni ulanishidan yoki R ISlarda alohida m an tiq elem en tlar va
triggerlarning ulanishidan iborat. Ushbu kaskadlar va elem entlar analog
(kuchaytirish, filtrlash va boshqa) yoki elem en tar m antiqiy (H A M -
E M A S , Y O K I-E M A S va b o sh q a ) o p e ra ts iy a la rn i b a ja ra d i. Bu
operatsiyalar yordam ida h ar qanday analog, analog-raqam li va raqamli
funksiyalarni am alga oshirish m um kin.
Diskret sxemotexnikagaelek tr sxem alarda u ch u n sxem otexnik
yechim lar soddaligi va qim m at aktiv elem entlarni m inim al ishlatish,
a jra tu v c h i k o n d e n s a to r , tr a n s f o r m a to r va b o s h q a la r d a n k en g
foydalanish xosdir.
Integral sxemotexnikada b a rc h a e le m e n tla r y ag o n a k ristald a
shakllantirilgani sababli, ularning qiymati elem en tlar narxi bilan em as,
balki kristall narxi bilan belgilanadi. Shuning uchun kristalda iloji
b o ric h a k o ‘p ro q e le m e n tla r n i jo y la s h tiris h m aq sad g a m u v o fiq .
Kristalldagi aktiv elem en tlar — tranzistorlar, diodlar m inim al yuzaga,
passiv elem en tlar esa — m aksim al yuzaga ega. S huning uchun ISlarda
rezistorlar soni m inim al boMishiga intilinadi, katta yuzani egallovchi
k o n d e n s a t o r l a r q o 'l l a n i l m a y , u l a r n i n g o ‘r n ig a k a s k a d l a r n i
m uvofiqlashtiruvchi kaskadlardan foydalaniladi.
ISIarning boshqa xususiyati m urakkab elem en tlam in g bir-biriga
juda yaqin (< 10 m km ) joylashganligi sababli, ularning param etrlari
ham b ir-b irid an deyarli farq qilm aydi (egizaklik prinsipi). E lem entlar
eskirganda, kuchlanish m anbayi va tem p eratu ra o ‘zgarganda ularning
param etrlari ham bir xilda o ‘zgarib, param etrlar korrelatsiyasi saqlanadi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
ISlarning ushbu xususiyati, diskret tranzistorli tuzilm alarda am alga
o sh irib b o ‘lm ay d ig an , y u qori a n iq lik d ag i d ifferen sial k a sk ad la r,
b arqaror tok va kuchlanish generatorlarini yaratish im konini berdi.
A1S m ah su lo tlari turlari k o 'p b o ‘lishiga qaram asd an , u larn in g
ham m asida, sxemotexnik um umlashtirish va loyihalashni yengillashtirish
m aqsadida, chegaralangan sonli negiz elem entlar: sodda kuchaytirgich
kaskadi, differensial kuchaytirgich, barqaror tok generatori, o ‘zgarm as
kuchlanish sathini siljituvchi qurilm a, chiqish kaskadi va b oshqalardan
foydalaniladi. U lar asosida integral m ikrosxem otexnikaning O K lari
va analog ko'paytirgichlari yaratilgan b o ‘lib, istalgan analog funksional
m asala am alda hal qilinishi m um kin.
8 .3 . A nalog kuchaytirgich qurilmalarning aso siy xususiyatlari
Umumiy m a ’lumotlar.Signal m anbayi q u w a ti yetarli b o ‘lm aganda
yuklama RVu deb ataluvchi bajaruvchi qurilm a norm al ishlashi u ch u n
kuchaytirgich qurilm alardan foydalanish zarurati tu g ‘iladi. A kustik
tizim lar, elektron — n u r trubkalar, keyingi kuchaytirgich kaskadning
kirishi va boshqalar yuklam a bo'lib xizm at qilishi m um kin.
Kirish signali manbayi yoki datchik turli noelektr kattaliklarni elektr
signalga birlam chi o'zgartiradi. M ikrofon, detektor, fotoqabulqilgich,
aw algi kuchaytirgich qurilm a chiqishi va boshqalar kirish signallari
m anbayi b o ‘lib xizm at qiladi. Y uklam ada hosil qilinishi zaru r quvvat
y o rd a m c h i k u c h la n ish m a n b a y id a n ( to ‘g ‘rilag ich , a k k u m u la to r,
batarey a) o lin ad i. E nergiyani k u chlanish m an b ay id an yuklam aga
uzatishda kuchaytirgich qurilm a yoki kuchaytirgich “v o sitach ilik ”
qiladi.
Ideal kuchaytirgichning eng um um iy xususiyati kirish q u w a ti Rkir
ni Rch ,q ga quyidagicha k o 'rin ish d a o ‘zgartirishdan iborat:
p _ rr t p
CHIO 1’ Г KIR*
Y a’n i, ch iq ish k u ch lan ish i q iym ati k u ch ay tirg ich ish lay o tg an
sharoitga, xususan, yuklam a qarshiligi va kirish signali m anbayining
ichki qarshiligiga bo g ‘liq b o ‘lmasligi kerak.
Bu shart ideal kuchaytiigichlardagina bajariladi. U larning chiqishida
cheksiz quvvat ajraladi va kirishda m utlaqo energiya sarflanm aydi.
Real kuchaytirgich xususiyatlari esa ideal kuchaytirgich xususiyatlariga
biroz yaqinlashadi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
Kuchaytirgichdeb m anba energiyasini kirish signali qonuniyatiga
mos ravishda chiqish signali energiyasiga o ‘zgartiruvchi qurilm aga
aytiladi.
K uchaytirishni ta ’m inlash uchun ideal kuchaytirgich o ‘z tarkibida
kirish signali t a ’sirida qarshiligini chiziqli o ‘zgartuvchi elem entga ega
bo'lishi zarur. Lekin, hozirgi kungacha qarshiligini chiziqli o'zgartuvchi
kuchaytirgich ele m en tlar mavjud emas. S huning uchun kuchaytirishni
am alga oshirishi m um kin bo'lgan boshqariluvchi elem ent sifatida ВТ
va M T lar ishlatiladi. N ochiziqli VAXga ega bo 'lg an holda, tran zisto r
am a ld a b o sh q a rila d ig a n q arsh ilik n i ifodalaydi. Q arsh ilik q iym ati
tranzistorning ulanish usuli, boshqaruvchi signal qiym ati va ishorasiga
bog'liq b o'ladi. T ranzistorlarning asosiy kam chiliklari b o 'lib VAXining
nochiziqligi va tem p eratu rag a bog'liqligi hisoblanadi.
K uchaytirgichning tuzilish sxemasi 8.3-rasm da ko'rsatilgan b o 'lib ,
u kirish RKJlt va chiqish RCHIQ qarshiliklari ham da kuchlanish m anbayidan
tashkil topgan. K uchaytirish kaskadi, k o 'p kaskadli kuchaytirgich yoki
O K kuchaytirgich b o 'lib xizm at qilishi m um kin. K uchaytirgichning 1
va 2 kirish elektrodlariga kuchaytirilishi zaru r bo 'lg an signal m anbayi
(datchik) ulanadi. D atchik EY K generatorili ^ e k v iv a le n t ikki qutblilik
(8.3, a-rasm ) yoki ichki qarshiligi Ra bo'lgan tok generatori Ia (8.3,
b-rasm ) sifatida ko'rsatiladi.
a)
© ' • o
R < ;
-O
8.3-rasm . Kuchaytirgichning tuzilishi sxemasi.
Agar Rkir » R g b o 'lsa, kuchaytirgichni boshqarish kuchlanish bilan
am alga oshiriladi. Bu h olda kirish toki e ’tiborga olm asa b o 'lad ig an
www.ziyouz.com kutubxonasi
darajada kam va kuchaytirgich kirishida f/m signal Ea ga yaqin b o ‘Iadi.
Rkir< < R c b o 'l g a n d a e s a , Ea/ R cga y a q in k iris h to k i IKIR b ila n
ifodalanadi, bu vaqtda kirish kuchlanishini e ’tiborga olm asa ham
b o ‘ladi. Bu holda k u ch ay tirg ich n i boshqarish tok bilan, RKllf^Ra
bo 'lg an d a esa boshqarish quvvat bilanamalga oshiriladi.
Y u k lam a 3 va 4 e le k tro d la rg a u lan a d i. A gar R yil» R CHIQ b o ‘lsa,
kuchaytirgich yuklam ada kuchlanish m anbayi EYK Ecga qadar
UCH,Q kuchlanish hosil qiladi, bunda chiqish toki e ’tiborga olm aydigan
d arajad a kam b o ‘ladi. B unday rejim potensial chiqishd eb a talad i.
tfK(« / ? c///0bajarilganda esa, chiqishda kuchaytirgich qisqa tutashuvga
yaqin rejim da ishlaydi va chiqish toki E ^ R ^ ^ ga qadar, chiqish
kuchlanishi esa e ’tiborga olm asa b o ‘ladigan darajada kichik b o ‘ladi.
Bu rejim tokli chiqishdeb ataladi.
Kuchaytirgichlarning tasniflanishi.Kuchaytirgichlar turli belgilariga
k o ‘ra tasniflanadi: k u ch ay tirish k o effitsien tlari, kirish va ch iq ish
q a rs h ilik la ri, o ‘tk az ish p olosasi (ish c h i c h a s to ta la r d ia p a z o n i),
kuchaytirilgan signal buzilish darajasi va boshqalar.
H a r q a n d a y k u c h a y tirg ic h p ira v o rd id a quvvat k u c h a y tirg ic h
b olishiga qaram asdan, kuchaytiriladigan kattaliklari turiga qarab, ularni
kuchlanish, tok va quvvat kuchaytirgichlarga ajratiladi.
K u c h a y tirila d ig a n k a tta lik la r i tu rig a m u v o fiq k u c h a y tiris h
koeffitsientlari:
H ar bir kuchaytirgich o ‘zining kirishva chiqish differensial qarshiligi
kuchlanish bo‘yicha K [; = 4 sm .
U
K IR
P _ ^ KIR p
K'KIR j , <
KIR
U,
CH IQ
CHIQ
CH IQ
bilan ifodalanadi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
Kirish qarshiligi signal m anbayiga nisbatan yuklam a vazifasini
bajaradi. S huning uchun RKm qanchalik katta bo'lsa, signal m anbayi
shunchalik kam yuklatilgan bo'ladi va uning kuchlanishi kuchaytirgich
kirishiga yaxshiroq uzatiladi.
C h iq ish q arshiligi k u c h a y tirg ic h n in g yu k latilish g a q o d irlig in i
ifodalaydi: u q anchalik kichik b o ‘lsa, tashqi yuklam a shunchalik katta
tok olishi va uning qarshiligi shunchalik kichik b o ‘lishi m um kin.
Y u q oridagi ifo d alard a kirish va ch iq ish to k la r, k u c h la n ish la r
o ‘zlarining o ‘zgaruvchan tashkil etuvchilari bilan ko‘rsatilgan, signallar
sinusoida k o ‘rinishida b o ‘lgan holda ularning t a ’sir etuvchi qiym atlari
U =ga teng b o ‘ladi, bu yerda: Um va Im — ularning
am plitudalari.
Agar kaskad kuchlanish bilan boshqarilsa va potensial chiqishga
ega b o ‘lsa, kuchaytirgich kuchlanish kuchaytirgichdeb ataladi va u
kuchlanish b o ‘yicha kuchaytirish koeffitsienti K vbilan ifodalanadi.
Agar kaskad tok bilan boshqarilsa va tokli chiqishga ega bo'lsa,
kuchaytirgich tok kuchaytirgichdeb ataladi va u tok kuchaytirish
koeffitsienti Ktbilan ifodalanadi.
A g a r R kir = R g R chiq = R Y u b o ‘ ls a , k u c h a y t i r g i c h q u v v a t
kuchaytirgich d e b a ta la d i va u q u v v a t b o 'y i c h a k u c h a y tiris h
koeffitsienti K R bilan ifodalanadi. Bu holda kirish signali m anbayi
p El Eo
ш 2 (Ra + R m )4 Rc
ga teng m aksimal quvvat uzatadi, kuchaytirgich esa, yuklam ada b o ‘lishi
m um kin m aksim al quvvatni hosil qiladi:
E 2
P — M
CHIO4 / ? .
CHIO
B undan m aksim al quvvat kuchaytirish koeffitsienti
E 2 R
К — • ’
Pm.m a x j-i 2 тл
G CHIQ
www.ziyouz.com kutubxonasi
Amalda ushbu kattaliklarning logarifmlari bilan ishlash qulay.
Detsibellarda ifodalangan kuchaytirish koeffitsienti Kp uchun
quyidagi yozuv o'rinli:
K p( d B ) = \ 0 \ g K p .
Elektr quwat tok yoki, kuchlanish kvadratiga proporsional bo'lgani
sababli kuchlanish va tok kuchaytirish koeffitsientlari uchun mos
ravishda quyidagilarni yozish mumkin:
K u ( d B ) = 2 0 lg K„ va K , ( d B )= 2 0 lg K , .
Agar alohid a kaskadning kuchaytirish k oeffitsien ti dBlarda
ifod alan gan b o ‘lsa, k o ‘p kaskadli k u ch a y tirg ich n in g u m u m iy
kuchaytirish koeffitsienti alohida kaskadlar kuchaytirish koeffitsientlari
yig‘indisiga teng bo'ladi. Kvning detsibellarda va nisbiy birliklardagi
qiyosiy qiymatlari 8.1-jadvalda keltirilgan.
8 .1-jadval
K v ,dB 0 1 2 3 10 20 40 60 80
K „ 1 1,12 1,26 1,41 3,16 10 100 103 104
Kuchaytirilayotgan chastotalar diapazoniga ko‘ra kuchaytirgichlar
o ‘zgarmas va o'zgaruvchan tok kuchaytirgichlariga bo'linadi. Ular
kuchaytirgichning o ‘tkazish polosasiga ko‘ra Д / = f Yu - f rfarqlanadi.
Har bir kuchaytirgich uchun past fp va yuqori fYu chegaraviy chastotalar
kiritiladi. Bu chastotalarda kuchaytirish koeffitsienti — 3 dBga pasayadi.
0 ‘zgarmas tok kuchaytirgich kirish signalini nolinchi chastotadan
yuqori chegaraviy chastotagacha bo'lgan diapazonda kuchaytiradi
(0 < f < f Yu).
0 ‘zgaruvchan tok kuchaytirgichlar quyidagi guruhlarga ajratiladi:
— past chastota kuchaytirgichlar( PChK) — kuchaytiriladigan
chastotalar diapazoni birlarcha gersdan yuzlarcha kilogersgacha;
— yuqori chastota kuchaytirgichlar( YChK) — kuchaytiriladigan
chastotalar diapazoni yuzlarcha kilogersdan megagersgacha;
www.ziyouz.com kutubxonasi
— keng polosali kuchaytirgichlar— kuchaytirish diapazoni o 'nlarcha
gersdan yuzlarcha megagersgacha;
— tanlovchi (rezonans) kuchaytirgichlarju d a to r c h a sto ta la r
diapazonida kuchaytiradi.
B itta k a sk ad n in g k u ch ay tirish k o effitsien ti o d a td a 30 d B d an
o sh m a y d i. K u c h a y tir is h n i k a tta la s h tiris h u c h u n k o 'p k ask ad li
k u c h a y tirg ic h d an fo y d alan ilad i. U k e tm a -k e t u lan g an b ir n ech a
kaskaddan tashkil topgan b o ‘ladi.
Kaskadlarni raqam lash kirishdan boshlanadi. Birinchi kaskad kirish
kaskadib o ‘lib , u k u c h a y tirg ic h n i k irish sig n ali m an b ay i b ilan
m uvofiqlashtiradi. Kirish signalini m inim al so ‘ndirish uchun u katta
kirish qarshilikka ega b o ‘lm og‘i lozim. Oraliq kaskadkirish kaskadiga
yuklam a b o ‘lib, kirish kaskadini chiqish kaskadi bilan muvofiqlashtirish
u c h u n x izm at qiladi. Chiqish kaskadiaksariyat h o lla rd a quvvat
kuchaytirgichni tashkil etadi.
Ulanish zanjirlarigdmuvofiq ko‘p kaskadli kuchaytirgichlar quyidagi
turlarga ajratiladi:
— g a lv a n ik ( h evo sita ) u la n ish li k u c h a y tirg ic h la r — h a m
o'zgaruvchan, ham o ‘zgarm as signallami kaskadlararo uzatish imkonini
beradi;
— R C — ulanishli kuchaytirgichlar — ilgarigi kaskad chiqishini
keyingi kaskad kirishi bilan rezistor — sig'im li zanjir orqali b o g iash ;
— induktiv (transformatorli) ulanishli kuchaytirgichlar— kaskadlar
orasiga tran sfo rm ato r ulash.
Integral k o ‘rinishda yaratilgan kuchaytirgich qurilm alarda faqat
galvanik ulanishdan foydalaniladi.
K uchaytirgichda signallar buzilishi.K u c h a y tirg ic h d a signal
k u c h a y tirilish i b ila n shakli o ‘zg arm asligi kerak. C h iq ish signali
shaklining kirish signali shaklidan farqlanishi signal buzilishideb ataladi.
Buzilishlar ikki xil b o ‘ladi: chiziqli va nochiziqli.
Chiziqli buzilishlartran zisto r va kuchaytirgich qurilm a boshqa
e lem en tlari p ara m etrla rin in g chastotaga b o g ‘liqligi sababli yuzaga
keladi. Elektr signallar turli chastotaga ega b o ‘lishi m um kinligi sababli,
kuchaytirish koeffitsientlari chastota o ‘zgarishi bilan qanday o ‘zgarishini
bilish m uhim . K uchaytirgichning amplituda — chastota xarakteristikasi
(AChX)deb KL, ning kuchlanish b o ‘yicha kuchaytirilayotgan signal
ch asto tasig a b o g ‘liqligiga a ta lad i. A C h X y o rd a m id a (8 .4 -ra sm ),
kuchaytirgich ishlaydigan ch astotalar diapazonining past va yuqori
www.ziyouz.com kutubxonasi
chastotalarida chastota buzilish koeffitsientlari Mp va MYu ni aniqlash
mumkin:
bu yerda: Kuo~ nom inal kuchaytirish koeffitsienti, ya’ni Киo ‘zgarm as
bo'lgan chastotalar oralig'idagi kuchaytirish koeffitsienti.
K uchaytirgichga qo'yiladigan talablarga mos ravishda Mp va MYu
qiym atlari 1,4 dan 3-h5 gacha olinadi. Agar Mp va M Yu qiym atlari
berilm agan b o ‘lsa, M = M Y = ^ 2 = \,A (agar kuchaytirish koeffitsienti
detsibellarda ifodalansa, kuchaytirish 3 dBga pasayishini anglatadi)
b o 'lad i.
8.4-rasm . Kuchaytirgich AChXsi. 8.5-rasm. Kuchaytirgich amplituda
Nochiziqli buzilishlarkuchaytirgichlarda ishlatilgan tran zisto rlar
VAXlarining nochiziqliligi hisobiga yuzaga keladi. S huning uch u n
kuchaytirgich kirishiga sinusoidal signal berilganda, chiqish signali
yangi garm onikalarga ega b o 'lib , toza sinusoidani takrorlam aydi.
N o ch iziq li b u zilish lar g arm o n ik b u zilish lar k o effitsien ti b ilan
baholanadi. Kuchaytirgich chiqishidagi yuqori garmonikalar (U2, U 3 ...)
a m p litu d a la rin in g o 'r ta kvadrat q iy m a tla rin i asosiy te b ra n is h la r
am plitudasiga ( U )nisbatining foizlarda ifodalangan qiym ati garm onik
buzilishlar koeffitsienti deb ataladi va quyidagicha topiladi:
К , Ш = K „ ( fJ =
rn- f ~Jo
xarakteristikasi.
(8. 1 )
www.ziyouz.com kutubxonasi
N o c h iz iq li b u z ilis h la rn i b a h o la s h u c h u n k u c h a y tirg ic h n in g
am plituda xarakteristikasidan — chiqishdagi kuchlanish (tok) birinchi
garm onikasi am plitudasining kirish kuchlanishi (tok) am plitudasiga
b o g ‘liq lig id an fo y d ala n ish m u m k in (8 .5 -ra sm ). UKIR ning k a tta
b o ‘lm agan q iy m a tla rid a a m p litu d a x arak teristik a am ald a chiziqli
b o 'la d i. U n in g o g ‘ish b u rc h a g i k u c h a y tiris h k o e ffitsie n ti b ilan
aniqlanadi. UKlR q iy m ati o rtib bo rg an sari t o ‘g ‘ri p ro p o rsio n allik
buziladi, y a ’ni k u c h ay tirish k o effitsien ti k u c h ay tirilad ig an signal
qiymatiga bog‘liq b o ‘la boshlaydi.
Kuchaytirgich m ining dreyfideb ataluvchi p aram etr bilan ham
ifodalanadi. N o lning dreyfi yuz berganda kuchaytirgich chiqishidagi
kuchlanish yoki to k o ‘z - o ‘z id a n siljiydi. N o ln in g siljishi chiqish
signalining o ‘zgarishi kabi b o ‘lganidan, uni signaldan ajratib b o ‘lmaydi.
N atijada dreyf qiym ati, o ‘zgarm as tok kuchaytirgichlar sezgirligini
cheklaydi.
8.4. Kuchaytirgich kaskadlarning kuchaytirish sinflari
Kuchaytiriladigan signal sinusoida yoki impuls ko‘rinishida b o ‘lishi
m um kin. Im puls deb kuchlanish yoki tokning biror o ‘rnatilgan U0
yoki /„qiym atidan qisqa vaqtli chetlashishlariga aytiladi. Chiqish signali
shakli kirish signali shakli bilan b ir xil (signal buzilm agan) yoki
farqlanuvchi (signal buzilgan) b o ‘lishi m um kin. Signal buzilishlari
uning amplitudasiga ham da kuchaytirgich sokinlik nuqtasi (rejim i)ning
tanlanishiga bog‘liq.
K uchaytirgichning sokinlik rejimi deb kirish kuchlanishi UKIR va
kuchlanish m anbayi qiym ati Ea o ‘zgarm as b o ‘lgan holatga aytiladi.
K o‘rinib turibdiki, sokinlik rejim ida tran zisto r toklari qiym atlari ham
o ‘zgarmas b o ‘ladi.
K irish s ig n a lin in g b e rilg a n sh a k lid a so k in lik rejim i q a n d a y
tanlanishiga b o g 'liq h olda signal buzilishlari q iy m atid an tashqari
kuchaytirgichning foydali ish koeffitsienti (F IK ) ham o ‘zgaradi. G ap
shundaki, kirish signali b o r yoki y o ‘qligidan q a t’i nazar tranzistorlarda
kuchlanish m anbayi energiyasi sa rf b o 'lad i va shunga m os quvvat
sochiladi. Chiqish signali q u w a tin i kuchlanish m anbayidan olinayotgan
q u w atga nisbati F IK ni aniqlaydi:
www.ziyouz.com kutubxonasi
и .
п =
2
(8 .2)
bu yerda: ICHlQm, U C h i q m ~ chiqish kattaliklar am plitudasi, Eu ~
kuchlanish manbayi kuchlanishi, l 0.RT~ o ‘rtacha tok.
Kuchaytirgich kaskadlar nochiziqli buzilishlari FIK ularning statik
uzatish xarakteristikalari asosida baholanishi mumkin. Ishchi nuqtaning
joylashgan o ‘rniga bog‘liq holda kuchaytirish sinflari A, B, AB va
boshqasinflarga a jratilad i. U shbu sin flar F IK la rin in g m aksim al
qiym atlari va nochiziqli buzilishlar qiym atlari bilan b ir-b irid an farq
qiladi.
A sin f kuchaytirgichlar.A sin f kuchaytirgichlarda sokinlik rejimida
ishchi nuqta uzatish xarakteristikaning kvazichiziqli sohasi o 'rtasid a
joylashadi (8.6, a va b rasm lar). Ushbu rejim da kirish signalining
to 'liq davri davom ida tranzistor chizish zanjiridan tok oqadi. N ochiziq
buzilishlar m inimal (KG<1 % ), chunki kirish signalining ikkala yarim
davri uzatish xarakteristikasining kvazichiziqli sohasida yotadi. Agar
(8.2) formulaga UCHIQm = \!2Eh,-,lcHiQm = Io,RT q o ‘yilsa, F IK qiym ati
/7 = 1 /4 , ya’ni 25 % ni tashkil etadi.
I 'сню l CHIO „
8.6-rasm . A sinf kuchaytirgichlaming uzatish (a) va o ‘tish (b)
xarakteristikalari.
www.ziyouz.com kutubxonasi
A rejim kuchaytirgichlarda /7 qiym ati kichik bo'lgani sababli, u
kichik q u w atli kirish kaskadlarda ishlatiladi. Bunday kuchaytirgichlar
uch u n r/ hal qiluvchi ah a m iy atg a ega em as, u lard a KG m uhim
hisoblanadi.
В sinf kuchaytirgichlar.U shbu rejim da ishchi nuqta tranzistorning
berk holatiga mos keluvchi kvazichiziqli soha chegarasida joylashadi.
Bunda tranzistor berk rejim da b o 'lad i (8.7, a va b rasm lar). T ranzistor
chiqish zanjiridan tok faqat kirish signali o ‘zgarishining yarim davrida
oqadi. Shuning uch u n chiqish kuchlanishi sinusoidadan keskin farq
qiladi, ya’ni ko‘p sonli garm onik tashkil etuvchilarga ega b o ‘ladi.
H iso b lash lar k o ‘rsa tish ic h a , В s in f k u c h a y tirg ic h la rd a signal
am plitudasiga bog‘liq b o ‘lm agan holda KG 70 % ga yaqin b o'ladi,
kaskadning FIK ni 0,7 gacha olib chiqish m um kin. Shuning uchun
o ‘rta va katta q u w a tli k u ch ay tirg ich lard a ishlatish u ch u n В sin f
afzalroq.
Kirish signalining m usbat va m anfiy yarim davrlarini kuchaytirish
uchun ikki taktli sxem alardan foydalaniladi. Ikki taktli sxema har biri
В sinfda ishlovchi ikkita k u c h ay tirg ich d an iborat b o ‘ladi. В sin f
kuchaytirgichlarning kuchaytirilgan signaOarida signal buzilishlari katta
b o ‘lgani sababli kuchaytirgichlarda В sin f am alda ishlatilm aydi.
a) b)
8.7-rasm . В sinf kuchaytirgichlarning uzatish (a) va o ‘tish (b)
xarakteristikalari.
www.ziyouz.com kutubxonasi
AB sinf kuchaytirgichlar.AB kuchaytirish rejim ida ishchi nuqta
berkitish chegarasida em as, balki E O ‘ t o ‘g ‘ri (zatv o r-isto k o ‘tish
teskari) siljitilgan sohada, A sinfidagiga qaraganda ancha kichik toklarda
b o ‘ladi.
F IK i kichik b o 'lg an i sababli A s in f m ik ro e le k tro n ik ad a kam
ishlatiladi. В va AB sinflarning ikki taktli kuchaytirgichlari keng
tarqalgan.
D sin f kuchaytirgichlari.U lar impulsli q u w a t kuchaytirgichlarda
ishlatiladi. D sinf shuningdek kalit rejim deb ham nom lanadi. U shbu
ishchi rejimda tranzistor faqat ochiq yoki berk holatda b o ‘lishi m umkin.
Shuning uchun bunday kuchaytirgich kaskadning F IK birga yaqin
b o 'ladi.
D sinfda ishlayotgan kuchaytirgichning chiqish kuchlanishi ham m a
vaqt to ‘g‘ri burchakli impuls ko‘rinishiga ega bo'ladi va kirish signalining
kuchaytirilishi, yoki uning davomiyligi, yoki fazasi o'zgarishi hisobiga
amalga oshadi.
8 .5 . Kuchaytirgichlarda teskari aloqa
Teskari aloqa (TA)deb kuchaytirgich chiqish zanjiridan kirish
zanjiriga energiya uzatishga aytiladi. Chiqish signali kuchaytirgichning
kirish zanjiriga to ‘liq yoki qism an uzatilishi m um kin. Bitta kaskadni
egallagan TA m ahalliy, k o ‘p kaskadli k u c h a y tirg ic h n i b u tu n la y
egallagan TA esa umumiydeb ataladi.
U m um iy holda TA signali kirish signaliga q o ‘shilishi yoki ayirilishi
m um kin. S hunga q arab , m os ravishda, m usbat va m anfiy TAga
ajratiladi. Agar kuchaytirgichning kirish signali va TA signali fazalari
b ir xil b o ‘lsa, TA musbat, agar 71 burchakka farq qilsa, ya’ni fazalari
teskari b o ‘lsa, TA manfiydeb ataladi.
M anfiy TA ning kiritilishi, tran zisto r ishlash sharoiti o ‘zgarganda,
kuchaytirgichning kuchaytirish koeffitsienti va boshqa param etrlari
barqarorligini oshiradi. Bundan tashqari, manfiy TA kuchaytirgichning
o ‘tkazish polosasini oshirish im konini beradi, nochiziqli buzilishlar
darajasini pasaytiradi.
M anfiy TA kuchaytirgichlarda, m usbat TA esa elektr signallar
g eneratorlarida va maxsus elektron qurilm alarda ishlatiladi.
TAli kuchaytirgichning tuzilish sxemasi 8.8-rasm da keltirilgan. Bu
yerda К — kuchaytirish koeffitsienti, TA zanjiri TA koeffitsienti as
www.ziyouz.com kutubxonasi
bilan ifodalanadi. C hiqish signalining qanday qism i kuchaytirgich
kirishiga uzatilayotganini ae ko‘rsatadi.
8.8-rasm . TAli kuchaytirgichning tuzilish sxemasi.
K u c h a y tir g ic h la r d a m a n fiy T A n in g t u r li k o ‘r in i s h la r id a n
foydalaniladi. TA zanjiri kuchaytirgich chiqishigaqanday ulanganiga
mos ravishda kuchlanish b o ‘yicha va tok b o'yicha TA amalga oshiriladi:
— kuchlanish bo'yichaTA am alga oshirilganda TA zanjiri sxema
chiqishiga yuklam a bilan parallel ulanadi (8.9, a-rasm ). Bunda TA
kuchlanishi kuchaytirgich /^ y u k la m a sid a g i kuchlanishga proporsional
b o ‘ladi;
— tok bo'yichaTA amalga oshirilganda TA zanjiri sxema chiqishiga
R Y u bilan k e tm a -k e t ulanadi (8.9, b-rasm ). Buning u ch u n chiqish
zanjiriga m axsus R TA rezisto r u lan ad i, bu rezistordagi ku ch lan ish
pasayishi fi^ y u k lam ad ag i chiqish tokiga proporsional bo'ladi.
TA zanjirining kuchaytirgich kirishigaulanish usuliga mos ravishda
ketm a-ket va parallel TAlarga ajratiladi:
— ketm a-ket ulanganTA am alga o sh irilay o tg an d a TA zanjiri
k u c h a y tirg ic h n in g kirish to m o n id a n signal m anbayiga k e tm a -k e t
ulanadi (8.9, d-rasm );
— p a ra lle l ulanganTA am alg a o s h irila y o tg a n d a T A z a n jiri
kuchaytirgichning kirish to m o n id an signal m anbayiga parallel ulanadi
(8.9, e-rasm ).
M anfiy TA signallarini kirish zanjiriga uzatish usuliga qarab uning
turini quyidagi am aliy m aslahatlar yordam ida oson aniqlash m um kin.
Agar TA signali tran zisto r em itteriga (istokiga) uzatilsa, aloqa ketm a-
ket, agar bazaga (zatvorga) uzatilsa, aloqa parallel am alga oshirilgan
b o ‘ladi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
a) b)
О d)
8.9-rasm . Chiqishda: kuchlanish bo'yicha (a), tok bo'yicha (b) va
kirishda: ketma-ket (d) va parallel (e) manfiy TA turlari.
Kombinatsiyalashgan (aralash)TA: bir vaqtda ham tok, ham
kuchlanish b o ‘yicha TA, h am da bir vaqtda ketm a-ket va parallel TA
b o 'l i s h i m u m k in . T u r li k o ‘r i n i s h d a g i m a n f iy T A g a e g a
kuchaytirgichlarning to ‘liq tuzilish sxemasi keltirilgan t o ‘rtta rasm dan
ikkitasini ishlatgan holda hosil qilinadi.
M anfiy TA kuchaytirgich param etrlariga qanday ta ’sir k o ‘rsatishini
ko‘rib chiqam iz.
Kuchaytirish koeffitsienti.K uchaytirgichda kuchlanish b o 'y ich a
m anfiy TA mavjud b o ‘lsin (8.9, d-rasm ). Keyingi ifodalarda, kirish va
chiqish toklari ham da kuchlanishlar o ‘zlarining o'zgaru v ch an tashkil
etuvchilari bilan ko‘rsatilgan.
U T A = * U CH,V (8-3)
TA kuchlanishi kirish kuchlanishidan ayiriladi, shuning uch u n
UKIR- x U CHIQ (8.4)
yoki UK,R =U, +&UCHIQ. (8.5)
www.ziyouz.com kutubxonasi
Agar ТА m avjud boTm asa, U RW = U x va k u ch ay tirg ich n in g '
k uchlanish b o 'y ich a kuchaytirish koeffitsienti
К и ~ U CHIq I U k i r . ( 8.6)
M anfiy T A m avjud boMganda (8.5) ni e ’tib o rg a olgan h o ld a
quyidagiga teng bo'ladi:
K [ J T A ~ ^ ' c H I q / ^ K I R ~ ^ C H Iq / ( U 1 'C H I Q ^ '
(8.6) ni e ’tib o rg a olgan h olda m anfiy T A m avjud b o ‘lganda
kuchaytirish koeffitsienti
Китл = Ксг/ ( 1 + я К ^ (8.7)
(8 .7 ) d a n k u c h la n is h b o ‘y ic h a m a n fiy T A d a k u c h a y tiris h
koeffitsienti kam ayishi ko‘rinib turibdi, lekin b ir vaqtning o ‘zida uning
q iy m a ti b a rq a ro rla s h a d i. « / ^ = 1 0 0 b o ‘lg an d a KL, n in g q iy m a ti
q an d ay d ir sabablarga k o ‘ra 50 % ga oshsin, lekin b u n d a KUTA bor-
y o ‘g ‘i 0,2 % ga oshadi.
1 + a ; Ки = F yig‘indi manfiy TAning chuqurligideb ataladi. Agar
m anfiy TA da ae>> 1 b o ‘lsa, bunday TA chuqur manfiy TA deb ataladi.
C h u q u r M TA da kuchaytirish koeffitsienti quyidagicha b o ‘ladi:
^c,T/ = l / s e • (8-8)
(8.8) d an ju d a m uhim xulosa chiqadi. / ^ 1 0 b o ‘lganda K UTAfaqat
TA uzatish koeffitsientiэг bilan aniqlanadiva TAsiz holdagi kuchaytirish
k o e ffits ie n ti Ки ga b o g ‘liq b o 'lm a y d i. Bu, K UTA ga te m p e r a tu r a ,
p a ram etrlar tarqoqligi, radiatsion nurlanish, eskirish kabi o m illar ta ’sir
e tm a s lig in i a n g la ta d i. S h u n in g u c h u n m a n fiy T A k iritilg a n d a
k u c h a y t i r i s h k o e f f i t s i e n t i k a m a y s a h a m , t u r l i k u c h l a n i s h
kuchaytirgichlarda keng q o ‘llaniladi.
T ok kuchaytirgichlarda asosan tok b o ‘yicha parallel m anfiy TA
q o ‘llaniladi (8.9, d-rasm ). Bunda TA kuchlanishi UTA , q o ‘shim cha
rezistor Rta orqali oquvchi, TA toki ITA ni hosil qiladi. Kuchaytirgichning
kirish zanjirida ITA va kirish signali toki q o ‘shiladi. UTA= ICHIQ RTA,tok
b o ‘yicha teskari aloqa koeffitsienti esa ге/ = I TA / 1 « R JA / R))rTok
bo 'y ich a m anfiy TA chuqurligi F = 1 +ae K,ga teng.
Tok b o ‘yicha parallel m anfiy TA asosan tok kuchaytirgichlarda
q o ‘llanilgani sababli, tok b o ‘yicha kuchaytirish koeffitsienti KITA ga
uning t a ’sirini k o ‘rib chiqam iz. (8.7) ga o ‘xshab
www.ziyouz.com kutubxonasi
topam iz, bu yerda: К,— manfiy TAga ega b o ‘lgan kuchaytirgichning
tok b o ‘yicha kuchaytirish koeffitsienti.
Kuchlanish bo'yicha m anfiy TAda KUTA barqarorlashsa, parallel
m anfiy TA da KlTA barqarorlashadi. Bundan tashqari, tem p eratu ra,
p aram etrlar tarqoqligi va boshqa tashqi om illarning KITA ga t a ’siri
kamayadi. Chuqur parallel manfiy TAda (8.8) ifoda Kita = \ / ^ = R Y ii / R ta
k o ‘rinishga keladi, ya’ni tok b o'yicha kuchaytirish koeffitsienti faqat
ikkita rezistor qiym atlari nisbati bilan aniqlanadi.
M anfiy TAli kuchaytirgichning kirish qarshiligi RKIK TA TA signalini
kirish zanjiriga uzatish usuli bilan aniqlanadi va TA signalining olinish
usuliga bog'liq bo'lm aydi.
Kuchaytirgichga kuchlanish b o 'y ich a ketm a-ket M TA kiritilganda
u n in g kirish ig a kirish signali b ila n TA signali ay irm asig a ten g
( U - U T.) signal ta ’sir etadi. Bu kirish tokining am ald a kam ayi-' tUK IA '
shiga (ya’ni kuchaytirgich kirish qarshiligining ortishiga ekvivalent)
olib keladi. Bunda Rkirta ni Rkirta = (U KIR + U TA )/ 1Km k o 'rin ish id a
yozish m um kin. UTA = x K LIUKIR b o 'lg an i u ch u n , o 'zg a rtirish la rd a n
key in
ni topish m um kin. Ushbu ifodadan kuchlanish b o 'y ich a m anfiy TA
kuchaytirgichning kirish qarshiligini Fm arta oshirishi k o 'rin ib turibdi.
K uchlanish b o'yicha c h u q u r manfiy TA katta ichki qarshilikka ega
k i r i s h s ig n a li m a n b a l a r i d a n ( d a t c h i k l a r i d a n ) is h l a y d ig a n
kuchaytirgichlarning kirish kaskadlarida ishlatiladi.
K uchaytirgichga parallel m anfiy TA k iritilg an d a u n in g kirish
zanjirida kirish signali m anbayi va TA toklari qo'shiladi. N atijada,
k irish k u c h la n is h i m a n b a y id a n o lin a y o tg a n to k o rta d i (k irish
qarshiligining kamayishiga ekvivalent). Parallel m anfiy TA uchun
quyidagini yozish mumkin:
Shunday qilib, ketm a-ket manfiy TAga nisbatan parallel m anfiy
TA Rkirta ni kam aytiradi, Rkirta tok b o'yicha m anfiy TA chuqurligiga
teskari proporsional.
M anfiy TAli kuchaytirgich chiqish qarshiligiTA signali qaysi usulda
R k i r ta( ^ k i r / ^k i r )^ +as^c/) R k i r F
(8 . 10)
(8 . 11)
www.ziyouz.com kutubxonasi
olinishigagina bog'liq va ushbu signal qanday qilib uning kirish zanjiriga
kiritilganiga bog'liq emas.
A w al kuchlanish b o ‘yicha m anfiy TA zanjiri kiritilgan holni ko‘rib
chiqam iz. 8.9, a-rasm ga muvofiq
^ C H I O .T A — U c h i q ' I CHIO ’
U CH IO ~ U ja ~ 1C H IQ ^ -C H IO >
UТА ~ 4 KIR ~ UcHIQ) UCHIQ ~ ICHIQ RCHIQ /(1"*"® ^t)'
M anfiylik belgisi yuklam a toki l CHlQ ning m usbat o rttirm a la ri
kuchaytirgich kuchlanishining teskari tom onga o ‘zgarishiga olib keladi.
B undan, m inus ishorani tashlab yuborgan holda
Rci „q .ta = Rch ,q/ (1 +3iKu ) = Rchiq / F(812)
ni hosil qilam iz. Bundan, kuchlanish b o ‘yicha k etm a-k et m anfiy TA
chiqish qarshiligini F m arta kam aytirishni aniqlash m um kin. Shunday
qilib, M TA qanchalik chuqur bo‘lsa, RCHIQ TA shunchalik kichik b o ‘ladi.
Bu chiqish k u chlanishining RYu ga b o g 'liq lig in i sezilarli darajada
kam aytirish im konini bergani sababli, kuchlanish kuchaytirgichlarda
m uhim rol o ‘ynaydi.
E ndi chiqish toki b o ‘yicha M TA kiritilgan holni ko‘rib chiqam iz.
8.9, b-rasm ga muvofiq, chiqish toki o ‘zgarishi bilan, kuchaytirgichning
kirish kuchlanishi
1J — ___ J J — I П . r g
KIR TA CHIQ TA ‘
ifoda bilan aniqlanadi. Yuqoridagi o ‘zgartishlar kabi o'zgartirishlarni
bajarib
Rch ,q .ta= RtaKl P + RCHIQ- (8-13)
ni topam iz. S hunday qilib, chiqish toki b o ‘yicha m anfiy TA zanjiri
kiritilishi kuchaytirgich chiqish qarshiligini oshiradi.
M anfiy T A kuchaytirgich A C hX sini kengaytirish u ch u n keng
ishlatiladi. M anfiy TAga ega b o im a g a n kuchaytirgichning AChXsi
K a v a K UTA u c h u n 8 .1 0 - ra s m d a k o ‘r s a tilg a n . K UTA h iso b i (8 .1 1 )
yordam ida am alga oshirilgan. as=const b o ‘lgani uch u n KUTA qiym ati
Kvb ilan an iq lan ad i. Signal ch asto tasi o g ‘ishganda, y a ’ni f Yub o 'lg an d a, Kvkam ayadi. K(J ning kam ayishi kuchaytirgich chiqish
kuchlanishining kamayishiga olib keladi. Lekin, bunda TA kuchlanishi
U TA = К цU CHIQ qiym ati h am k am ayadi. Bu k u c h ay tirg ich kirish
www.ziyouz.com kutubxonasi
kuchlanishining o ‘zgarmas qiymatlarida chiqish kuchlanishining real
qiymatlarini oshiradi. N atijada, chastotaning biror qiym atigacha KUTA
qiymati sekin o ‘zgaradi va keng o'tkazish polosali A ChX yuzaga keladi.
M anfiy TA yordam ida kuchaytirgichdagi nochiziqli buzilishlarva
xalaqitlar kamaytiriladi. G ap shundaki, hosil b o ‘lish tab iatid an q a t’i
nazar, kuchaytirgich chiqishidagi har qanday signal F m a rta kamayadi.
N atijada, tranzistor ishlashi aktiv elem ent VAXining kichik sohasida
am alga oshadi va g arm onikalar koeffitsientining kam ayishiga olib
k eladi. Fizik to m o n d a n bu, m anfiy TA k u c h a y tirg ic h VA Xning
nochiziqligi kichik sohalarida ishlashini ta ’m inlashini anglatadi. Manfiy
TAli kuchaytirgich uchun nochiziqli buzilishlar koeffitsienti KGTAuchun
Катл~ К с / f y o z is h m umkin.
А г
fp fyr f
8.10-rasm . MTA siz ( К и) va MTAli (KUTA)kuchaytirgich AChXlari.
8.6. Bipolyar tranzistorlar asosidagi kuchaytirgich kaskadlar
K uchaytirgich kaskadlarining ishlatiladigan sxem a turlari h ar xil
b o ‘lishi m um kin. Bunda tranzistor U E , U K yoki UB sxem ada ulangan
b o ‘lishi m um kin. UE sxem ada ulangan kaskadlar keng tarqalgan. U K
sxem ada ulangan kaskadlar ko‘p kaskadli kuchaytirgichlarda asosan
chiqish kaskadi sifatida ishlatiladi. UB ulangan kaskadlar ultraqisqa
to ‘lqinli (U Q T ) va o ‘ta yuqori chastota ( 0 ‘Y Ch) toTqin diapazonida
ishlovchi generator va kuchaytirgichlarda keng q o ‘llaniladi.
UE sxemada ulangan bipolyar tranzistor asosidagi kuchaytirgich
kaskadiningprinsipial sxemasi 8.11-rasm da keltirilgan. U E sxemada
ulangan ВТ asosidagi sodda kuchaytirgichni hisoblaymiz.
www.ziyouz.com kutubxonasi
8.11-rasm . UE sxemada ulangan ВТ asosidagi kuchaytirgich sxemasi.
Kirish signali manbayi Rcichki qarshiiikka ega kuchlanish generatori
U(. sifatida k o ‘rsatilgan. Signal manbayi va yuklam a /^ k u c h a y tirg ic h n i
k a sk ad g a a jra tu v c h i C l va C2k o n d e n s a to r la r o rq a li u la n g a n .
K ondensatorlar, kuchaytirgichning sokinlik rejim ini buzm agan holda,
kirish va chiqish signallarining faqat o ‘zgaruvchan tashkil etuvchilari
o ‘tishini ta ’m inlaydi. RH rezistor yordam ida, kuchaytirishning berilgan
sinfi uch u n , bazaning IB0 sokinlik toki qiym ati belgilanadi.
U shbu kaskad uchun aytib o ‘tilganlarning barchasi p-n-ptranzistor
asosidagi kaskadlar uchun ham o 'rin li b o 'lad i. B unda kuchlanish
m anbayining qutbini va toklar yo'nalishini o ‘zgartirish yetarli b o ia d i.
K u c h ay tirg ich kaskadning kirish k u c h la n ish i Д UKIR m iqdorga
o ‘zgardi deb faraz qilaylik. Bu baza to k ining ortishiga olib keladi.
T ranzistorning em itter va kollektor toklari h am d a kaskadning chiqish
kuchlanishi AUCHIQ orttirm a oladi. S hunday qilib, kirish kuchlanishi
(to k i)n in g h a r q an d ay o ‘zgarishi c h iq ish k u c h la n ish i (to k i)n in g
p r o p o rs io n a l o ‘z g a rish ig a o lib k e la d i. Q iy m a t j ih a td a n u sh b u
o ‘zgarishlar kaskadning kuchaytirish koeffitsienti bilan aniqlanadi.
K ich ik signal rejim ida k uchaytirgich kaskad kirish va chiqish
qarshiliklarini, kuchaytirish koeffitsientini hisoblash uchun ekvivalent
sxem alardan foydalanish qulay. Bunda tranzistorlar ekvivalent modellari
orqali ifodalanadi. Elektr m odellar qulayligi shundaki, tran zisto rlar
kuchaytirish xususiyatlari tahlili, ayniqsa kichik signal rejim ida, elektr
z a n jirla r n a z ariy asi q o n u n iy a tla ri a so sid a o ‘tk a z ilis h i m u m k in .
www.ziyouz.com kutubxonasi
T ranzistorlar uchun bir qancha ekvivalent m odellar va p aram etrlar
tiz im i t a k l i f e tilg a n . U la rn in g h a r b iri o ‘z in in g a fz a llik va
kam chiliklariga ega.
Barcha param etrlarni xususiy (yoki birlam chi) va ikkilam chilarga
ajratish m um kin. Xususiy param etrlar tranzistorning ulanish usulidan
q a t’i nazar fizik xususiyatlarini xarakterlaydi. Ikkilam chi param etrlar
tran zisto rn in g fizik tuzilm asi bilan bevosita bog‘lanm agan va turli
ulanish sxem alar uchun turlicha bo'ladi.
B irlam chi asosiy p a ra m etrla r b o ‘lib tok b o ‘yicha kuchaytirish
k o e ffits ie n ti a , e m itte rn in g rE, k o lle k to rn in g rK va b a z a n in g rB
o ‘zgaruvchan tokka qarshiliklari, ya’ni ularning differensial qiym atlari
xizm at qiladi. rE qarshilik E O ' qarshiligi va em itter soha qarshiligidan,
rK qarshilik esa, K 0 ‘ qarshiligi va kollektor soha qarshiligi yig‘indisidan
ib o rat b o T ad i. E m itte r va k o lle k to r so h a la r q arsh ilig i o 'tis h la r
qarshiligiga nisbatan ju d a kichik qiym atga ega b o ‘lgani sababli ular
e ’tiborga olinm aydi.
Ikkilam chi param etrlarning (hva у — param etrlar) b arch a tizim i
tranzistorni to ‘rt qutbli sifatida ifodalashga asoslanadi.
U E ulangan kuchaytirgich kaskadning eng m uhim param etrlarining
qiym atlari 8.2-jadvalda keltirilgan.
8.2-jadva!
K , K v К р
R kir R e m o
О
О
о
т
о
ю2-ю 4 0 ,1 - 1 0 Ю т 1 - 1 0 k O m
K askadning kuchaytirish koeffitsienti va boshqa param etrlari faqat
tem p eratu ra o ‘zgarishlariga emas, balki boshqa uyg'otuvchi ta ’sirlarga
ham bog‘liq. Bundaylarga kuchlanish m anbayi, yuklam a qarshiligining
o ‘zgarishi va shunga o ‘xshashlar kiradi. Bu o ‘zgarishlarni kuchaytirgich
nolining o'zgarishi tushunchasi bilan ifodalash qabul qilingan.
Tashqi ta ’sirlar sokinlik tokini o ‘zgartirib kuchaytirgichni berilgan
ish rejim dan chiqaradi. Bu ayniqsa A sin f rejimi uchun xavfii, chunki
tran zisto r xarakteristikalarni nochiziqli sohasiga chiqarishi m um kin,
bu esa nochiziqli buzilishlar koeffitsientini oshishiga olib keladi. Shu
sababli kuchaytirgichlarni loyihalashda sokinlik rejimini barqarorlash
eng m uhim m asalalardan biri hisoblanadi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
Kaskad sokinlik rejimini barqarorlashning uchta asosiy usuli mavjud.
Termokompensatsiyava parametrik barqarorlashusullari barqarorlikni
buzuvchi om illardan faqat birini kom pensatsiyalaydi. Bir kaskadli yoki
k o 'p kaskadli kuchaytirgich param etrlarini barqarorlashning universal
usuli teskari aloqa zanjirlarini kiritishdaniborat.
K uchaytirgich xarakteristika va param etrlarini yaxshilash uchun
ataylab teskari aloqa kiritiladi.
Yuklama toki bo'yicha manfiy TAga ega kuchaytirgich kaskad
sxemasi 8.12-rasm da keltirilgan b o ‘lib, u m ahalliy m anfiy TAga ega.
T em peratura o ‘zgarganda tranzistorning sokinlik rejim ini ta ’m inlovchi
m anfiy TA kuchaytirgichning e m itter zanjiriga RE rezistor kiritilishi
bilan tashkil etilgan. E m itter toki rezistor orqali oqib, JJ= I I,RE
k u c h la n is h p a say ish in i h o sil q ila d i. Bu k u c h la n is h k irish UKIR
kuchlanishiga teskari ta ’sir etadi. Shu sababli, E O ‘ga ta ’sir etayotgan
k u c h la n is h k a m ay ib U = U — I,.R ,.ga te n g b o ‘lib q o la d i.
л/, K I R h r.
N atijada, ushbu kaskad yuklam a toki b o 'y ich a ketm a-ket m anfiy TA
bilan ta ’m inlanganiga ishonch hosil qilamiz.
8 .1 2 -rasm . M ahalliy m anfiy TAli kuchaytirgich kaskad sxemasi.
D iskret k o m p o n en tlar asosida tayyorlangan kuchaytirgichlarda Kv
ning kam ayishini oldini olish uch u n CE k o n d en sato r kiritiladi. Bu
4
www.ziyouz.com kutubxonasi
kondensator o'zgaruvchan tok b o ‘yicha (ya’ni signal b o ‘yicha) RE ni
shuntlab manfiy TAni yo'qotadi. Bunda kaskad param etrlari ilgari
ko‘rilgan ekvivalent sxem alar va form ulalar asosida topiladi.
Umumiy kollektor ulangan kuchaytirgich k a sk a d ( E m itter
qaytargich).E m itter qaytargichning prinsipial sxemasi 8.13-rasm da,
keltirilgan. E m itter qaytargichda chiqish signali TA signaliga teng
bo'lgani uchun u chu q u r (100 %li) ketm a-ket m anfiy TAli kaskad
hisoblanadi.
Kuchaytirgich kaskadda tranzistorning kollektori o ‘zgaruvchan tok
b o ‘yicha qarshiligi ju d a kichik kuchlanish m anbayi Euorqali yerga
ulangan. Bunda kirish kuchlanishi baza bilan kollektorga ulangan,
chiqish kuchlanishi esa tranzistorning em itteridan olinadi. Shunday
qilib, kollektor elektrodi kirish va chiqish zanjirlari uchun um um iy
nuqta b o 'lib qoladi, sxem ani esa U K ulangan sxema deb hisoblash
mumkin.
UK ulangan kaskadda chiqish kuchlanishi fazasi kirish kuchlanishniki
kabi b o ‘ladi. Kirish kuchlanishi m usbat o rttirm a olganda, baza toki
ortib em itte r tokining ortishiga olib keladi. Bu o ‘z navbatida RE
q a rsh ilik d a n o lin g a n i u c h u n u n in g q iy m a ti h a m o rta d i. K irish
kuchlanishiga manfiy orttirm a berilganda chiqish kuchlanishi ham
m anfiy orttirm a oladi.
8.13-rasm. Emitter qaytargichning prinsipial sxemasi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
S h u n d a y qilib, ch iq ish k u ch lan ish i kirish k u c h la n ish in i ham
am plituda, ham faza b o ‘yicha qaytaradi. Shu sababli U K ulangan
kuchaytirgich kaskad emitter qaytargichdeb ataladi. Bu kaskadning
kuchlanish b o ‘yicha kuchaytirish koeffitsienti K vqiym at jih a tid a n
birga yaqin b o lish ig a qaram asdan, qaytargich kuchaytirgichlar oilasiga
kiritiladi.
E m itter qaytargich kaskad yuqori qarshilikli signal m anbalarini
kichik Om li yuklam a bilan m oslashtirish uchun eng qulay hisoblanadi
(RK ir — yuqori qiym atga ega, RCHIQ ~ kichik, Kt — yuqori qiym atlarga
ega).
K o‘p hollarda Rkir kirish qarshiligini kattalashtirish masalasi turadi.
D iskret sxem otexnikada bu m asala RE rezistorning qiym atini oshirish
yoki p ning qiym ati katta b o ‘lgan tran zisto rd an foydalanish bilan hal
etiladi. Lekin bu usullarning birinchisi, sokinlik rejim ida ilgarigi tok
q iy m a tin i sa q la b q o lish u c h u n , k u c h la n is h m a n b a y i EM n in g
k u c h la n i s h in i o r t t i r i s h z a r u r lig i b ila n c h e k la n g a n . I n te g r a l
sxem otexnikada RE rezistor o ‘rniga e m itter zanjirdagi IQ barqaror tok
g en erato rid an (8.14-rasm ) yoki D arlington sxemasi asosida tuzilgan
(8.15-rasm ) tarkibiy tranzistorlardan foydalaniladi.
VT
Q>
ClllQ
8.14 -rasm . BTGli em itter 8.15-rasm . Tarkibiy tranzistorlarda
qaytargich sxemasi. bajarilgan em itter qaytargich sxemasi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
Tarkibiy tranzistorlar.Kaskadlarning kuchaytirish koeffitsientlari
va kirish qarshiliklari uchun ifodalarni tahlil qilib, ularning maksimal
qiym atlari U E ulangan sxem ada tranzistorning differensial tok uzatish
koeffitsienti hv =p bilan aniqlanadi deb xulosa qilish m um kin. hVE
ning real qiymatlari tranzistor tuzilmasi va tayyorlanish texnologiyasi
bilan aniqlanadi va odatda bir necha yuzdan oshmaydi. B undan asosan
operatsion kuchaytirgichlarning kirish kaskadlarida q o ‘llaniladigan,
maxsus superbeta tranzistorlar mustasno.
Bir nechta (odatda ikkita) tranzistorni o ‘zaro ulab h2]E qiym atini
oshirish m uam m osini hal qilish m um kin. U lanishlar shunday am alga
oshirilishi kerakki, tranzistorlarni yagona tranzistor deb qarash m um kin
b o ‘lsin. Bir tu rli tra n z isto rg a n isb a ta n sx e m a lar b irin c h i m arta
D arlington tom onidan tak lif etilgan edi, shuning uchun Darlington
juftligiyoki tarkibiy tranzistorideb ataladi.
Ikkita n-p-ntranzistor asosidagi Darlington tranzistori 8.16-rasm da
keltirilgan b o ‘lib, bu yerda В, E, К — ekvivalent tranzistor elektrodlari.
Tarkibiy tranzistorda natijaviy tok uzatish koeffitsienti alohida
tranzistorlar tok uzatish koeffitsientlarining k o ‘paytm asiga teng. Agar
va p2 lar bir xil qiym atga ega b o ‘lsa, m asalan 100 ga, hisoblab
topilgan koeffitsient (3=P; ' P 2 = 104 b o ‘ladi. Lekin, b ir xil V T l va
www.ziyouz.com kutubxonasi
VT2 larda P, va P2 koeffitsientlar IK] va IK2 kollektor toklari b ir xil
b o ‘lgandagina bir-biriga teng bo'ladi. / £/> > /д;= / £2 b o 'lg an i uch u n
1 к 2 » 'кг S huning uch u n P 7 < < P 7 va р = р ; • p 2 am ald a b ir n ech a
m ingdan oshm aydi.
T a rk ib iy t r a n z is to r la r tu rli o 'tk a z u v c h a n lik k a e g a b o 'lg a n
tran zisto rlar asosida ham hosil qilinishi m um kin. B unday tu zilm alar
qo'shimcha simmetriyaga ega bo'lgan tarkibiy tranzistorlardeb ataladi.
K om plem entar BTlar asosidagi Shiklai tarkibiy tranzistorideb ataluvchi
sxem aning tuzilishi 8.17, a-rasm da keltirilgan.
B unda kirish tra n z isto ri sifatida p-n-p o 'tk a z u v c h a n lik k a ega
tran zisto r, chiqish tranzistori sifatida esa n-p-no 'tk azu v ch an lik k a
a)
Г
b)
J
8.17-rasm . Kom plem entar BTlar (a), ВТ va
M Tlar asosidagi (b) tarkibiy tranzistor sxemalari.
www.ziyouz.com kutubxonasi
ega tra n z is to r ishlatiladi. N atijaviy to k lar y o 'n a lish la ri, rasm d an
ko‘rinishicha, p-n-ptranzistorning toklari yo'nalishiga m os keladi.
T ok uzatish koeffitsienti p = p /+()/ - p 2 ga teng boMadi va am alda
D arlington tranzistorining p siga teng b o ‘ladi.
Prinsipda tarkibiy tranzistor m aydoniy va bipolyar tran zisto rlar
asosida hosil qilinishi m um kin. 8.17, b-rasm da n — kanali p-no ‘tish
bilan boshqariluvchi M T va n-p-ntuzilm ali BT asosida hosil qilingan
tarkibiy tran zisto r sxemasi keltirilgan. U shbu sxem a m aydoniy va
b ipolyar tranzistorlarning xususiyatlarini o ‘zida m ujassam lashtirgan
— bu ju d a katta kirish qarshiligiga va tok b o ‘yicha, d em ak quvvat
b o ‘yicha ham , ju d a katta kuchaytirish koeffitsientiga egaligidan iborat.
Injeksion — voltaik tranzistor asosidagi tarkibiy tran zisto r sxemasi
8.18, a va b-rasm larda keltirilgan. U lar tem p eratu ra va kuchlanish
m anbayi qiym atlari o ‘zgarishiga nisbatan yuqori barqarorlikka ega.
a) b)
8.18-rasm . Injeksion - voltaik tranzistor asosidagi tarkibiy tranzistor
Darlington (a) va Shiklai (b) juftligi sxemalari.
www.ziyouz.com kutubxonasi
8.19-rasm . UE sxemada ulangan kuchaytirgich sxemasi.
В Т asosidagi kuchaytirgich kaskadni katta signal rejim ida
g ra fo a n a litik usulda hisoblash.K a tta sig n a l re jim id a to k va
k u c h la n is h la r n in g o ‘z g a ru v c h a n ta s h k il e tu v c h ila ri q iy m a tla ri
sig n a lla rn in g o ‘zgarm as tashkil etu vch ilari qiym atlariga yaq in b o ‘ladi.
Shuning uchun kuchaytirgich xususiyatlariga tranzistor param etrlarining
ish rejim lariga bog'liqligi va asosiy xarakteristikalarining nochiziqligi
ta ’sir eta boshlaydi. Shu sababli kuchaytirgich hisobi, tranzistorning
kichik signal m odellaridan foydalanm agan holda, tranzistorning aniq
elektrod xarakteristikalari b o'yicha bevosita analitik yoki grafoanalitik
usulda am alga oshiriladi. U shbu usullar tra n z isto rn in g nochiziqli
xususiyatlarini e ’tiborga olgani m unosabati bilan aniqligi yuqoridir.
G rafoanalitik usul uzatish xarakteristikalarni chizishga asoslanadi.
U E sxem ada ulangan kuchaytirgich kaskad sxemasi 8.19-rasm da
keltirilgan b o 'lib , uning grafoanalitik hisobini k o ‘rib chiqam iz.
Sxem ada RB rezistor sokinlik rejim ida (ishchi nuqta) baza toki
qiym atini, y a’ni kuchaytirgichning kuchaytirish sinfm i belgilaydi. RK
rezisto r (b u n d an buyon uni yuklam a deb ataym iz) tran zisto rn in g
kollektor — e m itte r oralig‘i va kuchlanish m anbayi EM bilan ketm a-
ket u lan g an b o ‘lib, yuklam adagi UR va UKE k u c h la n ish la r o ‘zaro
quyidagi m unosabat orqali bog‘langan:
www.ziyouz.com kutubxonasi
U ke+ U ,( = Em . (8.14)
Rezistor orqali oqayotgan tok IR = IK ligi ko‘rinib turibdi, natijada,
kollektor toki quyidagi tenglam alar sistemasini qanoatlantirishi kerak:
к = f \ { U ke') (8.15)
(8i6)
Bu yerda f,(UKI) ~ berilgan baza toki IB da tranzistor chiqish
xarakteristikasini aniqlovchi funksiya, f2(UR) esa — yuklam a chizig‘i.
K askadning kuchaytirish koeffitsienti va boshqa p aram etrlarin i
hisoblash uchun kirish toki (kuchlanishi)ning berilgan qiym atlarida
kollektor toki (kuchaytirgich chiqish toki) va kollektor kuchlanishi
(chiqish kuchlanishi UKE)qiym atlarini topish uchun, (8.15) va (8.16)ni
grafik usulda yecham iz.
F oydalanilayotgan tranzistorning chiqish xarakteristikalar oilasi
(8 .1 5 ) ten glam ag a m o s keladi (8 .2 0 -ra sm ).
8.20-rasm . ВТ chiqish VAXi va yuklama chizig‘i.
Yuklam a chizig'i (8.16) tenglam aning grafigini ifodalaydi. Yuklam a
c h iz ig 'i k o o rd in a ta la r tiz im in in g to k la r o ‘q id a U KE= 0 b o ‘lganda
I = E J R K™ kuchlanishlar o ‘qida IK— 0 b o ig a n d a UK=E MboMgandagi
n u q talarn i tutashtiruvchi kesm alarni kesadi. Y uklam a ch izig ‘ining
www.ziyouz.com kutubxonasi
tra n z isto r chiqish xarakteristikalari bilan kesishgan nuqtalari (8.15) va
( 8 .1 6 ) t e n g l a m a l a r t iz im i n in g y e c h im la r ig a m o s k e la d i va
kuchaytirgichning ikkita m uhim uzatish xarakteristikalarini: tokni to ‘g ‘ri
uzatish I K =
(8.21, d -rasm ) xarakteristikalarini chizish im konini beradi.
K uchaytirgichning statik uzatish xarakteristikalari uning asosiy
xususiyatlari to ‘g ‘risida yaqqol ta s a w u r uyg‘o tadi va k u chaytirish
koeffitsienti ham da kirish qarshiligini hisoblash im konini beradi. Ushbu
xarakteristikalardan chiziqli (OB), nochiziqli (BA) kuchaytirish sohalari
va t o ‘yinish rejimi sohasini (8.21, a-rasm d a A n u q tad an o ‘ngroqda)
aniqlash im konini beradi.
a)
— — t-Brnox
h n B
- h o
h it В
— I Bin in
в
c j
_______ЧГ
b)
^ Вии'и I Bo^ B iiiiix^ B E
I ‘in ВК 'mi?
d)
\ A
* Kmax j V
*Ko
1
■----• ------ r -^ Km in - - i - - + - -^ Bin in
С
JmB\hiiB\
8.21-rasm . Kuchaytirgichning statik uzatish xarakteristikalari:
kirish xarakteristikasi / = cpx(U m ) (a), tokni to ‘g‘ri uzatish
I K = (px{ I B ) (b) va kuchlanishni to ‘g ‘ri uzatish U ^ = www.ziyouz.com kutubxonasi
Kuchaytirgichning statik kirish xarakteristikasi tranzistorning, UKE
kuchlanishini o'zgartirganda o ‘ziga nisbatan parallel siljuvchi, statik kirish
xarakteristikalaridan farq qiladi. Lekin, U KE>0 b o ‘lganda siljish katta
bo‘lmaydi va amaliy hisoblashlarda kuchaytirgichning kirish xarakteristikasi
sifatida tranzistorning ishchi sohasidagi UKF ning o ‘rta qiymatiga mos
keluvchi kirish xarakteristikasidan foydalaniladi (8.21, a-rasm ).
(8.15) va (8.16) tenglam alarni yechim i sifatida kuchaytirgichning
sta tik uzatish x a ra k teristik ala ri (8 .2 1 -ra sm ) ni b irg alik d a t o ‘rtta
param etrlar: Iu, IK, UBE, UKE o ‘zaro bog‘lovchi um um lashgan grafik
sifatida ifodalash mumkin. BC107BP tranzistorli kaskadning parametrlari
Eu= 9V, RK—450 Om b o lg an d ag i um um lashgan garfigi 8.22-rasm da
keltirilgan.
U b* V
600 620 640 660 680 700 720 740
h , niA
8.22-rasm . UE ulangan BTning umumlashgan dinamik
xarakteristikalari.
Bu yerda: A nuqta koordinatalari bir vaqtning o ‘zida b arch a to ‘rtta
param etrlar: kirish va chiqish toklari va kuchlanishlarini aniqlaydi.
Tok generatordan kuchaytirgich kirishiga sinusoida k o ‘rinishidagi
signal berilayotgan b o ‘lsin
www.ziyouz.com kutubxonasi
h(.t) = IRa + ImH sinfirf,
(8-17)
bu yerda: Im va IBm — sokinlik rejim ida berilgan baza toki qiym ati
(ishchi nuqta) va uning am plitudasi. Bazadagi sokinlik toki / aorezistor
Ru y ordam ida beriladi.
Ixtiyoriy vaqt m o m en tid a /^ to k in i an iqlovchi ishchi n u q ta со
chastota bilan kirish xarakteristikasi b o ‘ylab yuqoriga va pastga berilgan
± IBm o ‘zgarish chegaralarida siljiydi. Bu vaqtda kirish kuchlanishi UBE
davriy o ‘zgarishini taxm inan quyidagi ifoda orqali keltirish m um kin
Ishchi n u q ta UBE0 va baza tokining oniy o ‘zgarishlaridagi ± UmB
ning og‘ish chegaralari, tranzistorning kirish xarakteristikasidan topiladi.
Sokinlik rejim ida IB0 ning berilgan qiym atida chiqish toki IK0 va
chiqish kuchlanishi UKE qiym atlari m os ravishda, tokni to ‘g ‘ri uzatish
(8.21, a-rasm ) va kuchlanishni t o ‘g ‘ri uzatish (8.21, b-rasm ) d an yoki
um u m lash g an dinam ik xarakteristika (8.22-rasm ) d an topiladi. Baza
to k ining berilgan o ‘zgarishlarida (8.17) m os keluvchi ishchi nuqta ю
chastota bilan yuqoriga va pastga uzatish xarakteristikasi bo'ylab siljiydi.
B unda kollektor toki o ‘zgaruvchan tashkil etuvchisi ± IKm, chiqish
kuchlanishi o ‘zgaruvchan tashkil etuvchisi esa ± UKm b o ‘ladi.
IKm, UKm\a UBn\am'mgo ‘rtacha qiym atlari quyidagi form ulalar
b o ‘yicha topiladi:
0 ‘rta qiym atlar kuchaytirgichning quyidagi param etrlarini hisoblab
topish im konini beradi:
k ask ad n in g k u c h la n ish , to k va q uvvat b o ‘y ich a k u c h a y tirish
koeffitsientlari
Kuchaytirgich kaskadining sokinlik rejimini o'rnatish uchun siljitish
sxemalari.K uchaytirgich kaskadning ishchi yoki sokinlik rejimi uning
kirishiga berilayotgan siljish kuchlanishi qiym ati b ilan aniqlanadi.
K uchaytirgich kaskadidagi tranzistorning aktiv rejimini o ‘m atish uchun
UBlXt) = UmQ+ U Rnsmcot . ( 8.20)
Km
www.ziyouz.com kutubxonasi
uning E O ‘ga to ‘g ‘ri, K O 'ga esa teskari siljituvchi kuchlanishlarni
berishni sxem otexnik usulda bitta m anbadan ta ’m inlanishi kerak.
Bunday sxem alar siljituvchi sxemalardeb ataladi. Siljituvchi o ‘zgarmas
tokda ishlaganda, yuqori barqarorlikni, ushbu rejim ning tran zisto r
xususiyatlariga va uning ish sharoitiga kam bog‘liq b o lish in i ta ’m inlashi
zaru r. K u ch ay tirg ich e le m e n t sifatid a U E sxem ada u lan g an ВТ
ishlatilgan holda ularni k o ‘rib chiqam iz.
Tok bilan siljitish usuli.Diskret sxem otexnikada siljituvchi tok RB
rezistor yordam ida beriladi (8.23, a-rasm ). Sokinlik rejim ida bazadagi
siljituvchi kuchlanish
U beo= E m - I bo-R b (8.21)
teng boTadi. Bu yerda tok IBg va kuchlanish UBE0 tranzistorning statik
kirish xarakteristikasida b o sh lan g ‘ich ishchi n u q talarn i belgilaydi.
Berilgan kuchlanish m anbayi qiym atida RB quyidagicha aniqlanadi.
RH={EM- U B0)!IK0. (8.22)
O datda RB ning qiymati 10-M00 kO m ni tashkil etadi. Integral
ishlab chiqarishda ushbu usul q o ‘llanilmaydi, chunki u sokinlik rejimida
ishchi nuqta holati aniqligi va yuqori barqarorligini ta ’m inlam aydi.
a) b)
8 .23-rasm . Tok (a) va kuchlanish (b) bilan siljitish usuli.
Kuchlanish bilan siljitish usuli.Siljituvchi kuchlanish Rlva R?
rezistorli kuchlanish b o ‘lgich (8.23, b-rasm ) yordam ida hosil qilinadi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
S x e m a g a m u v o f iq EM =/, + I2R2 va I2R2 = U BE0 • U s h b u
ten g lam alard an rezistorlar qiym atlarini aniqlash m um kin:
R, = ( E U - U K0)/1, va R 2 = U BE0 / / , - (8.23)
H isoblashlarda /?; va R? rezistorlar qiym ati 7; va / 7toklar / ^ t o k d a n
3-^5 m arta katta b o 'ladigan qilib tan lan ad i. Bunda lBf) baza tokining
b arqarorligini buzuvchi o m illar hisobiga o ‘zgarishi UBE0 siljituvchi
k u chlanishning sezilarli o ‘zgarishiga olib kelm aydi. Lekin, siljituvchi
kuchlanish berishning bu usuli iqtisod jih a td a n sam arasizdir. Bundan
tash q a ri, R7 rezisto r tra n z isto r kirishiga parallel ulangani sababli
k a s k a d n in g k irish q a rs h ilig in i k a m a y tir a d i va n ih o y a t, sig n al
m anbayining chiqish qarshiligi ishlash jaray o n id a o ‘zgarm as qoladi
deb hisoblanadi. Agar u o ‘zgaruvchan b o ‘lsa, uning o'zgarishlarini
kuchaytirgich signal sifatida qabul qiladi.
K o‘p kaskadli kuchaytirgichlar.O d a td a , m anfiy TA hisobiga
kuchaytirgich kaskadining kuchaytirish koeffitsienti Kv <10 bo'ladi.
K atta kuchaytirish koeffitsientiga erishish uch u n bir nech ta kaskad
o ‘z a ro k e tm a - k e t u la n g a n , k o ‘p k a sk a d li k u c h a y tirg ic h la r d a n
foydalaniladi. H a r bir kaskadda o 'zg arm as tok b o ‘yicha optim al ish
rejim i saqlangan bo'lishi lozim.
8.24-rasm . K123 U N I IM S prinsipial sxemasi.
213
www.ziyouz.com kutubxonasi
K o ‘p kaskadli k u ch ay tirg ich sifatida К 123 U N I (sinusoidal
kuchlanish kuchaytirgich) IM S dastlabki kuchaytirgich kaskadlarini
ko‘rib chiqam iz (8.24-rasm ).
Sxem aga ikkita m ahalliy (V Tl tranzistor R 4 v a VT3 7?7rezistorlar
y ord am id a) va um um iy (uchala kaskad R5+ R 6= RTA rezistorlar
yordam ida) m anfiy ТА kiritilib nolning dreyfi m inim allashtiriladi.
Ikkinchi kaskad m anfiy TAsiz hosil qilingan.
8.7. Maydoniy tranzistorlar asosidagi kuchaytirgich kaskadlar
p — no ‘tish bilan boshqariladigan M T yoki kanali qurilgan M D Y
— tran zisto rlar asosidagi k u ch ay tirg ich lar asosan kirish kaskadlari
sifatida q o ‘llaniladi. Bu hoi M T larning quyidagi xususiyatlari bilan
b o g ‘liq:
— katta kirish qarshiligiga egaligi yuqori Om li signal m anbayi bilan
m oslashtirishni osonlashtiradi;
— s h o v q in k o e f f its ie n tin in g k ic h ik lig i k u c h s iz s ig n a lla m i
kuchaytirishda afzallik beradi;
— term o b arq aro r ishchi nuqtada barqarorlik yuqori.
UI sxemada ulangan kuchaytirgich kaskad. n — kanali p — n
o ‘tish bilan boshqariladigan U I ulangan kuchaytirgich kaskadning
prinsipial sxemasi 8.25-rasm da keltirilgan.
+£'»
R,
Ry„
8.25-rasm. UI sxemada ulangan kuchaytirgich kaskad.
Kirish signali manbayi £/c ajratuvchi kondensator C; orqali, yuklama
qarshiligi RYu esa, kaskadning chiqishiga C2 ajratuvchi kondensator
yordam ida ulangan. Zatvorning um um iy shina bilan galvanik bog‘lanishi
www.ziyouz.com kutubxonasi
Rz ., 1 M O m rezistor orqali am alga oshiriladi. Bu galvanik aloqa
zatvordagi manfiy siljituvchi kuchlanishni hosil qilish uchun zarur.
Bunday tran zisto r ishlash prinsipi kanal qarshiligini p — no ‘tishga
teskari siljitish berib o ‘zgartirishga asoslanadi. n — kanalli tran zisto r
uchun kuchlanish manbayi + EM,zatvorga esa R,dagi manfiy kuchlanish
pasayishi beriladi. Bitta kuchlanish m anbayi ishlatilganda zatvordagi
UZI kuchlanishni sokinlik rejimida avtom atik siljituvchi /^ C /ta ’minlaydi.
UZI kuchlanish Rf qarshilik orqali Issokinlik toki oqib o ‘tishi hisobiga
hosil b o ‘ladi UZI = — Is RrKeng d in am ik diapazonga ega b o ‘lgan
kuchaytirgich holatida, y a’ni kirish signali am plitudasi bir n echa voltni
tashkil etganda, tabiiyki t/z /k u chlanishning sokinlik rejimdagi qiym ati
^z i b e r k v a ^ 2 /m ov (t r a n z *s to r P a sP o rt k o ‘rs a tm a la ri) k u c h la n is h la r
yig‘indisining yarm iga, y a’ni Uz = 0 ,5 (UzlljERK+UzlmJ .
UZiva Isla m in g so k in lik rejim d ag i q iy m a tla rin i s to k -z a tv o r
xarakteristikasidan aniqlab, Rtning q iym atini topish qiyin emas.
K o ‘rila y o tg a n sx e m a d a R,re z is to r ik k ita v a z ifan i b a ja ra d i.
B irinchidan, u sokinlik rejim ida ishchi n u q ta boshlang‘ich h olatini
t a ’m inlaydi va ikkinchidan, unga yuklam a toki b o ‘yicha (U E ulangan
sxem ada RE dek) k etm a-k et m anfiy T A ni kiritadi. Bu o ‘z navbatida
kaskad kuchaytirish koeffitsientining kamayishiga olib keladi va sokinlik
rejim in i te m p e ra tu ra b o ‘y ich a b a rq a ro rla y d i. 0 ‘z g a ru v c h a n to k
b o ‘yicha m anfiy TAni yo‘qotish u c h u n Rfrezistor Ctk o n d en sato r
bilan shuntlanadi.
A rejim da ishlovchi k u c h a y tirg ic h la r u c h u n sokinlik rejim id a
tranzistorning istoki va stoki orasidagi kuchlanish Us/= — Is Rsteng
q ilib o lin a d i. B unda Eu= US[+ Is Rs+ Is R[ USImax (p a s p o rt
ko'rsatm asi) dan ortm asligi kerak.
K a tta signal rejim i u c h u n k u c h a y tirg ic h n in g s ta tik u z a tish
xarakteristikalarini u ch ta p a ram ertlarin i Is, Uzp Uslo 'z a ro bog'lovchi
um um lashgan grafik sifatida ifodalash m um kin. VS264D tranzistorli
k a s k a d n i p a r a m e t r l a r i EM= 15V , R s= 2 ,5 k O m b o ‘lg a n d a g i
um um lashgan grafigi 8.26-rasm da keltirilgan.
Bu yerda A nuqta koordinatalari b ir vaqtning o 'z id a barcha u ch ta
param etrlar: chiqish toki h am d a kirish va chiqish kuchlanishlarini
aniqlaydi. Berilgan signal am p litu d asi u c h u n kuchlanish b o 'y ic h a
kuchaytirish koeffitsientini topish m um kin.
US sxemada ulangan kuchaytirgich kaskad (istok qaytargich).
www.ziyouz.com kutubxonasi
-1,5 -1
U si.V
-0,5 О
8.26-rasm . UI ulangan n — kanali p— n o ‘tish bilan boshqariladigan
MTning umumlashgan dinamik xarakteristikalari.
US ulangan M T asosidagi kuchaytirgich kaskadning prinsipial sxemasi
8.27-rasm da k o ‘rsatilgan. Sxem ada n — kanali p — no 'tish bilan
boshqariladigan M T qo'llanilgan.
Sxem ada stok elektrodi um um iy shinaga kuchlanish m anbayi Eu
ning juda kichik qarshiligi orqali ulangan, ya’ni stok elektrodi kirish
va chiqish zanjirlari uch u n um um iydir.
R\
8 .2 7 -rasm . US ulangan M T asosidagi kuchaytirgich kaskadning
sxemasi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
Istok qaytargichda chiqish signali am plitudasi kirishdagi signal
am plitudasi va fazasini qaytaradi. Bu ikki om il kaskadning kuchlanish
qaytargich deb atalishiga asos b o ‘ldi. K uchaytirish koefTitsientining
birga yaqin qiym ati 100 % li m anfiy TA hisobiga hosil bo 'lad i.
p — n o ‘tish bilan boshqariladigan M T ni kuchlanish qaytargichning
kirish qarshiligi teskari siljitilgan b o sh q a ru v c h i p — n o ‘tish n in g
differensial qarshiligidan iborat boTadi.
M D Y — tra n z isto r asosidagi k u ch lan ish q aytargichning kirish
qarshiligi bundan ham katta boTadi, chunki u zatvor ostidagi dielektrik
p ard a qarshiligi bilan aniqlanib, ~100 M O m ni tashkil etadi.
Nazorat savollari
1. Elektron kuchaytirgichlar qaysi belgilariga ko'ra tasniflanadi?
2. Kuchaytirgichlaming asosiy xarakteristika va parametrlarini aytib
bering. Ulaming о ‘ziga xos xususiyatlari nim ada?
3. Nimaga kuchaytirgich A sinfda ishlaganda eng kichik FIK ga ega
bo ‘ladi?
4. Nimaga kuchaytirgich В sinfda ishlaganda simmetrik signal shakli
sezilarli buziladi?
5. A В kuchaytirgich sinfi В sinfdan qanday farq qiladi va и qanday
qurilmalarda ishlatiladi?
6. Kuchaytirgichlarda TA deb nimaga aytiladi?
7. Kuchaytirgich sxem asiga m anfiy TA kiritilganda kuchaytirish
koeffitsienti qanday o ‘zgaradi va и kuchaytirgichning barqaror ishlashiga
ta ’sir etadimi?
8. Tarkibiy tranzistor nima ?
9. Darlington juftligini ishlash prinsipi va xarakteristikalarini ifodalab
bering.
10. BTIi sodda kuchaytirgich kaskadi ishchi nuqtasini qaysi param etrlar
belgilaydi?
11. MTli sodda kuchaytirgich kaskadi ishchi nuqtasini qaysi parametrlar
belgilaydi?
12. Ко ‘p kaskadli kuchaytirgich deganda nimani tushunasiz?
www.ziyouz.com kutubxonasi
IX B O B . O P E R A T S IO N K U C H A Y T IR G IC H L A R
9.1. Umumiy ma’lumotlar
Operatsion kuchaytirgich(O K ) deb, analog signallar ustidan turli
am allarni bajarishga moMjallangan, differensial kuchaytirish prinsipiga
asoslangan, kuchlanish b o ‘yicha katta kuchaytirish koeffitsientiga ega
b o ‘lgan (А'(;= 104^-106) integral o ‘zgarm as tok kuchaytirgichiga aytiladi.
Bunday amallarga q o ‘shish, ayirish, k o ‘paytirish, b o ‘lish, integrallash,
differensiallash, m asshtablash kabi m atem atik am allar kiradi. Hozirgi
kunda O K lar analog va raqam li qurilm alarda kuchaytirish, cheklash,
k o 'p a y tir is h , c h a s to ta n i f iltrla s h , g e n e ra ts iy a la s h , s ig n a lla m i
barqarorlashda q o ‘llanilib kelm oqda. Buning uchun OK larga m usbat
va manfiy teskari aloqa (ТА) zanjirlari kiritiladi. ТА zanjirlari yordam ida
O K lar yuqorida qayd etilgan amallarni( operatsiyalarni) bajaradilar.
Q urilm alarning nom i ham shundan kelib chiqadi.
OKning elektr sxemalarda keltiriladigan shartli belgisi 9.1, a-rasm da
ko‘rsatilgan b o 'lib , uning tarkibidagi ulanish elektrodlari, um um iy
shina va tashqi tahrirlovchi e le m en tlar k o ‘rsatilm aydi. O K larning
sta n d a rt grafik belgilanishi 9.1, b -ra sm d a k o ‘rsatilgan. S xem ada
k u c h la n i s h m a n b a y ig a u l a n i s h e l e k t r o d l a r i d a n t a s h q a r i ,
k u c h a y tirg ic h n in g ta la b e tilg a n lo g a rifm ik A C h X k o 'r in is h in i
s h a k lla n tir u v c h i c h a s to ta n i k o rre k s iy a lo v c h i e le k tr o d la r h am
ko'rsatilgan.
a) b)
_2_
_3_
5
6
w ni
FC
+*n
FC
NO
-Гт,
N С
0 \'
10
± 9.1-rasm . OKning shartli (a) va standart
grafik (b) belgilanishi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
O K ikkita kirishga ega: inverslaydigan(aylana yoki ishora
b ila n b e lg ila n g a n ) va inverslam aydigan . A g a r sig n al O K n in g
inverslaydigan kirishiga berilsa, u h olda chiqishdagi signal 180°ga
s i l j i g a n , y a ’n i in v e r s la n g a n b o ‘l a d i . A g a r s ig n a l O K n in g
inverslam aydigan kirishga berilsa, u ho ld a chiqishdagi signal kirish
signali bilan bir xil fazada b o ‘ladi.
O K da ikki qutbli (± 3 V... ± 2 0 V) kuchlanish m anbayi q o ‘llaniladi.
Bu m anbalarning ikkinchi qutblari, o d a td a , kirish va chiqish signallari
u c h u n u m u m iy sh in a b o ‘lib h iso b la n a d i va k o ‘p h o lla rd a O K ga
ulanm aydi.
O K lar o ‘z xususiyatlariga k o ‘ra ideal kuchaytirgichlarga yaqin.
Ideal kuchaytirgich'.cheksiz katta kuchaytirish koeffitsientiga; cheksiz
k a tta k irish q a rsh ilig i; nolga te n g b o ‘lgan c h iq ish q arsh ilig ig a;
inverslaydigan va inverslamaydigan kirishlarga, b ir xil signal berilganda
nolga teng b o ‘lgan chiqish kuchlanishiga, cheksiz katta keng o ‘tkazish
polosasiga ega.
O K lar rivojlanishning uch b osqichidan o ‘tdilar.
Birinchi bosqichda universalO K lar ishlab chiqilgan. Birinchi avlod
O K lari n — p — nturli tran zisto rlar asosida uch kaskadli tuzilm a
sxemasi b o 'y ich a qurilgan b o ‘lib, u lard a yuklam a sifatida rezistorlar
q o ‘lla n ilg a n . B unday O K larg a K 1 4 0 U D 1 va K 1 4 0 U D 5 tu rd a g i
kuchaytirgichlar kiradi. Bu O K larning asosiy kam chiligi unch a katta
b o ‘lm agan kuchaytirish koeffitsienti ( K v = 300-^4000) va kichik kirish
qarshiligi (RKI/fz4 kOm) edi.
Ikkinchi bosqich O K larida bu k am ch ilik lar y o ‘qotilgan, chunki
ular ikki kaskadli sxemalardan tuzilgan. T ok b o 'y ich a katta kuchaytirish
koeffitsientiga ega bo'lgan tarkibiy tranzistorlar q o ‘llash va yuklam adagi
r e z i s to r la r n i d in a m ik y u k la m a la r g a a lm a s h ti r i s h y o ‘li b ila n
x a r a k te r is tik a la r n in g y a x s h ila n is h ig a e ris h ilg a n . B a rq a ro r to k
g en e ra to rlari dinam ik yuklam alar b o ‘lib, u lar o ‘zgaruvchan tokka
n isbatan katta qarshilik qiym atini t a ’m inlaydilar. Ikkinchi avlod b a ’zi
O K larida kirish kaskadi p — n o ‘tish bilan boshqariladigan /; — kanalli
M T lar asosida differensial sxem a b o ‘y icha bajarilgan. Bu holat OK
kirish qarshiligini oshirishga im kon berdi. Ikkinchi avlod integral
O K lariga К у = 45000 b o ‘lgan K 140U D 7 turdagi kuchaytirgich kiradi.
U n in g kam chiligi — tezkorligining chegaralanganligi.
U chinchi bosqich OKlari bir vaqtning o ‘zida yuqori kirish qarshiligi,
k a tta kuchaytirish koeffitsienti va yu q o ri tezkorlikka ega. Bunday
www.ziyouz.com kutubxonasi
O K larning o ‘ziga xosligi shundaki, ularda tok b o 'y ich a ju d a katta
kuchaytirish koeffitsienti (/? = 103- H 0 4) ga ega b o ‘lgan tranzistorlar
q o ‘llanilgan. U ch in ch i avlod integral O K lariga K 140U D 6 turdagi
kuchaytirgichlar kiradi. T o ‘rtinchi avlod (maxsus) O K larining b a ’zi
param etrlari rekord qiym atlarga ega. U larga, m asalan, kuchlanish
b o ‘y ich a ju d a katta kuchaytirish koeffitsienti (K u = 106) ga ega bo'lgan
K 152U D 5 turdagi, chiqish kuchlanishining ortish tezligi yuqori (75
V /m ks d an katta) b o ‘lgan K 154U D 2 turdagi va kichik iste’m ol toki
(0,5 mA dan kam) ga ega b o ‘lgan K 140U D 12 turdagi O K lar kiradi.
9.2. Analog integral mikrosxemalarning negiz elementlari
Barqaror tok generatori.Ixtiyoriy zanjirdan a w a ld a n belgilangan
qiym atli tok oqishini ta ’m inlovchi elektron qurilm a barqaror tok
generatori( BTG)deb ataladi. Y uklam adan oqayotgan tokning qiym ati
kuchlanish m anbayi, zanjir param etrlari va tem peratura o ‘zgarishlariga
bog'liq bo'lm aydi.
BTGning vazifasi kirish kuchlanishi va yuklama qiymati o ‘zgarganda
chiqish toki qiym atini o ‘zgarm as saqlashdan iborat b o ‘lib, ular turli
funksional vazifalarni bajaruvchi analog va raqam li m ikrosxem alarda
ishlatiladi.
0 ‘zgarm as tok qiym atini faqat cheksiz katta dinam ik qarshilikka
ega b o ‘lgan ideal tok m anbayi ta ’m inlashi m um kin. Ideal tok m anbayi
VAXi gorizontal AB t o ‘g ‘ri chiziqdan iborat (9.2-rasm ). U B sxemada
ulangan BTning chiqish xarakteristikasi ideal tok generatori VAXiga
yaqin b o ‘ladi. D em ak, U B sxem ada ulangan tranzistor am alda tok
g e n e ra to ri v azifasin i b a ja rish i m u m k in . L e k in , te m p e ra tu ra v iy
barqarorlikni va keng dinam ik diapazonni ta ’m inlash uchun am alda
ikkita yoki undan k o ‘p tranzistor ishlatiladi.
Eng sodda BTG sxemasi 9.3-rasm da ko'rsatilgan. Sxem ada I} tok
zanjiriga t o ‘g ‘ri siljitilgan diod u lan ish li, tay a n c h tra n z is to r deb
ataluvchi V T l tra n z isto r ulangan. U ju d a kichik qarshilikka ega.
Shuning uchun V T l kuchlanish generatori vazifasini o'taydi. U RYu
boshqariluvchi zanjir bilan k etm a-k et ulangan VT2 tran zisto rn in g
e m itter — baza o 'tish in i kuchlanish bilan t a ’m inlaydi.
VT2 tran zisto r e m itter — baza kuchlanishi bilan boshqarilgani
m unosabati bilan uning xususiyatlari UB sxem aning xususiyatlariga
m os keladi. M a ’lum ki, U B ulangan sxem ada aktiv rejim da kollektor
www.ziyouz.com kutubxonasi
A В
i
I
i
1
i
i
f
i
f
•
0 V
9.2-rasm . Ideal BTG VAXi.
toki kollektordagi kuchlanishga deyarli bogMiq b o ‘lm aydi (9.3-rasm ).
S huning uch u n ixtiyoriy RYu dan o ‘tayotgan tok I2 tayanch kuchlanish
U EB7bilan aniqlanadi. I2 = 1)ekanligini am alda ko‘rsatam iz.
IE va IE2 toklar yuqori aniqlikda
IE = / 0 exp(C/JUf/^7.) ( 9. 1 )
ifoda b ilan approksim atsiyalanadi, bu yerda: Ig — teskari siljitilgan
E O ‘ning to ‘yinish toki. T ranzistorlarning IE0 va
b ir xil boMgani uchun UBE= UBE2 shartdan
4 , = / „ ■ " <9-2>
9.3-rasm dan
Л — 1 1 :1 ^ ^ B 2 ’ ^ 2 ~ 1 K 2 ~~ 1 E 2 ~ I B 2 '
(9.2)ni e ’tiborga olgan holda
I 2 = /, - 21 B2 (9.3)
yozish m um kin. Baza toki kollektor to k id an 50+ 1 0 0 m arta kichik
b o ‘ladi. S huning uchun, hisoblashlarda I2 = 7; deb olish m um kin.
Bundagi xatolik 1+2% dan oshm aydi. D em ak, R y yuklam a zanjiridagi
chiqish toki I2, zanjir qanday b o 'lish id an q a t’i nazar, kirish tokini
ham qiym at, ham yo‘nalish b o ‘yicha takrorlaydi. Kirish toki qiymatiga
kelsak, u yetarli aniqlik bilan / ] = {Em -0.6) /Rga teng.
I, to kning o ‘zgarmasligi barqarorlashgan kuchlanish manbayi EM]
d a n fo y d a la n is h h iso b ig a e ris h ila d i. N a tija d a I2 to k n in g z a n jir
p aram etrlari EM2 va RYu ga bog‘liqligi y o ‘qotiladi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
9.3-rasm . Sodda BTG sxemasi.
Lekin bunday BTGda /,to k n in g tem peratura b o 'y ich a barqarorligi
t a ’m inlanm aydi, chunki baza toki l B2tem p eratu ra o ‘zgarishlariga juda
b o g ‘liq. /^to k n in g tem p eratu ra b o ‘yicha barqarorligini t a ’m inlash
uchun m urakkabroq sxem alardan foydalaniladi.
M asalan, 9.4-rasm da BT G ning uchta tranzistorli sxemasi (U ilson
to k k o 'z g u s i) k e ltir ilg a n . U n d a b o s h q a r u v c h i VT1 va V T2
tranzistorlarnig baza toklari qaram a-qarshi yo‘nalgan.
Sxemadan
~ I B 2 / „ — ^FA’ I 2 1 B2 I B \ ~ I ЕЪ
ko ‘rinib turibdi.
VT1 va VT2 tranzistorlar egizak. U larning ishlash rejim lari bir-
birinikidan kollektor — baza kuchlanish b o 'y ich a farq qiladi. VT1
tranzistorning kollektor — baza kuchlanishi VT2 tranzistorning emitter —
baza kuchlanishiga teng, y a’ni qiym ati kichik. VT2 tranzistorning
kollektor — baza kuchlanishi esa Rrezistordagi va R Yu zanjirdagi
kuchlanish pasayishlari bilan aniqlanadi va sezilarli darajada katta
b o ‘lishi m umkin.
Lekin, baza toki kollektor — baza kuchlanishi qiym atiga sust
bo g ‘langan, shuning uchun IB = IB2. E m itter toklari h am 9.3-rasm dagi
holat sabablariga ko‘ra bir-biriga teng IE = 1а . N atijada
/ 2 = / , - 2 ( / e2 - / „ ) = / , .
www.ziyouz.com kutubxonasi
9.4-rasm. Uilson
tok ko‘zgusi sxemasi.
9.5-rasm. Aktiv tok
transformatori.
Bu ifodadan 9 .3-rasm da keltirilgan sxem ada kirish va chiqish
to k la rin in g qay tarilish i 9 .4 -sx em ad ag ig a q a ra g a n d a y u q oriroqligi
k o ‘rinib turibdi.
Q a to r integral sxem alarda tay an ch toki 11 (I2« I) qiym ati katta
b o ‘lgan k ichik tokli B T G lar talab etilad i. U sh b u h o llard a sodda
B T G ning takom illashgan sxem asidan foydalaniladi (9.5-rasm ).
Bu sxem a tok transform atori sxemasi deb ataladi. U ning uchun
I\R
1 Е 2 ЛЪ'Е ~ ^ BEI ^ BE2 ’ - HEl M
ifoda o‘rinli.
Ideallashtirilgan o ‘tish VAX (9.1) d an foydalanib,
U BEl — (pjl n ( / , / Iq) , ^ BE 2~
yozish m um kin.
(9.4) va (9.5) ifodalardan
J — У ' X n E M ~~ U B E \
Rc LR
(9.4)
(9.5)
(9.6)
*■£ 2
hosil qilam iz.
I2 to kning berilgan qiym ati asosida (9.6) d an foydalangan holda
Re rezistorning qarshiligini topish m um kin
F - U
M ^ BE\
~ • (9.7)
RE = ~ \ n -h
i 2 r
www.ziyouz.com kutubxonasi
U shbu sxem a soddaligiga q a ra m asd a n , te m p e ra tu ra b o 'y ic h a
barqarorlikni yaxshi ta ’m inlaydi, chunki RE rezistor orqali m anfiy TA
ga ega. Hisoblashlardan tem peratura bir gradusga o'zgarganda tokning
nobarqarorligi A /2= 2,5 mkA ni tashkil etishi m a’lum. Bundan tashqari,
R = 1 kOm (statik qarshilik) b o ‘lganda BT G ning dinam ik qarshiligi 1
M Om ga yaqin b o ‘ladi.
O'zgarmas kuchlanish sathini siljituvchi sxema,k o ‘p kaskadli
o ‘zgarm as tok kuchaytirgichlarda kaskadlarni k u chlanish b o 'y ich a
o ‘zaro m uvofiqlashtirishda keng qoMlaniladi. Bunday sxem alar sath
translatorlarideb ham ataladi. U lar navbatdagi kaskad kirishidagi
signalning o ‘zgarmas tashkil etuvchisini siljitishi va o ‘zgaruvchan tashkil
etuvchisini buzm asdan uzatishi kerak.
Eng sodda sath siljituvchi sxema b o ‘lib em itter qaytargich xizm at
qiladi. U ning chiqish (em itter) potensiali sathi baza potensiali sathidan
U‘ kattalikka past b o ‘lib, signal K v« 1 koeffitsient bilan uzatiladi.
U'kattalik ochiq o ‘tish kuchlanishi deb ataladi. G ap shundaki,
norm al tok rejimida (to ‘g ‘ri toklar /= 1 0 -3-^ 10~4 A oralig‘ida b o ‘lganda),
kremniyli p — n o‘tishdagi kuchlanish 0,65^-0,7 V b o lad i. M ikrorejimda
esa (toklar /= 10-5^ - 10-6 A bo'lganda), kuchlanishning mos o'zgarishlari
0,52-^0,57 V boMadi.
S h u n d a y q ilib , to k la r d ia p a z o n ig a b o g 'l iq h o ld a t o ‘g ‘ri
k u c h la n ish la r b iro z farq q ilad i, lekin d iap a z o n o ra lig 'id a ularni
o ‘zgarm as deb hisoblash va param etr sifatida olish m um kin. Xona
tem peraturasi uchun norm al rejim da I f — 0,7 V, m ikrorejim da esa
£/‘= 0 ,5 V deb qabul qilingan.
Agar kuchlanish sathini 2 I f m artaga pasaytirish kerak b o ‘lsa, u
holda kuchlanish qaytargichning e m itter zanjiriga to ‘g ‘ri siljitilgan
diod ulanadi.
K uchlanish sathi U\ga m arta b o ‘lm agan m iqdorda siljitilishi zarur
b o ‘lsa, BT G dan foydalanishga asoslangan sath siljituvchi universal
sxem adan foydalaniladi. Bu sxem a 9.6-rasm da keltirilgan.
Sxem ada BTG VT tran zisto r em itte r zanjiriga u langan b o ‘lib,
uning bazasi a w a lg i kaskad ch iq ish i bilan bevosita ulan g an . VT
tranzistorning em itter potensiali I0 Rqiym atga pasayadi. N atijada, A
nu q tan in g potensiali qanday b o ‘lishidan q a t’i nazar, В nuqtaning
potensiali
www.ziyouz.com kutubxonasi
9.6-rasm . Kuchlanish sathini siljituvchi universal sxema.
UB= U A- U BK- R l a. (9.8)
Berilgan UA da UBE ning qiym ati I0 tok qiym atiga m os b o la d i va
natijada, R ning shunday qiym atini tanlash m um kinki, UB ning qiym ati
avvaldan belgilangan qiym atga m os b o 'lsin .
Sxem aning chiqishidagi signal (B n u q ta) kirishdagi (A nuqta)
signalni qaytarishiga ishonch hosil qilish qiyin emas. (9.8) ifoda asosida
I0= const b o ‘lgani uchun
AUa =AU b - A U №
b o i a d i . B aza p o te n sia lin in g o ‘zg arish i UBE q iy m a tin i o ‘z g a rtira
olm aydi, chunki tran zisto r em itteri potensiali am alda shu ondayoq
b a z a p o te n s ia li o 'z g a r i s h ig a m o s k e la d i. N a t ij a d a , AUBr= 0
va A U a =AU b b o ‘ladi. B T G ning d in am ik qarshiligi R.=oo b o ‘lsagina,
yuqoridagi ifoda o ‘rinli bo‘ladi. /? ning qiymati odatda 100 kOm-^ 1 M Om,
Resa 1h-2 kOm b o ‘ladi. S huning u c h u n signal uzatish koeffitsienti
birga yaqin b o ‘ladi.
Differensial kuchaytirigichlar.8 -bobda ko‘rib chiqilgan m anfiy
www.ziyouz.com kutubxonasi
TAli kuchaytirgich kaskadlar kuchlanish b o ‘yicha kichik kuchaytirish
koeffitsientiga ega boMgan holda yuqori barqarorlikka, nolining dreyfi
k ic h ik b o M ish ig a q a r a m a s d a n , l u r l i x a l a q i t l a r t a ’s i r i d a n
him oyalanm agan. N atijada kirishga signal berilm aganda chiqishda
yolg'on signallar paydo b o ’lishi m um kin. X alaqitlar m anbayi b o ‘lib:
1. Yuqori chastotali tebranishlarni generatsiyalovchi turli qurilmalar,
m asalan, radiouzatgich, yuqori chastotali apparaturalar;
2. Ishlaganida elektr zaryad hosil qiluvchi qurilm alar, m asalan,
elektr dvigatellar va generatorlar, avtom obillar dvigatellarini o ‘t oldirish
tizim lari va shunga o ‘xshashlar xizm at qiladi.
X alaqitlar signal sifatida elektron asbobga t a ’m in o t m anbalari
liniyalaridan yoki signal kiritish va chiqarish zanjirlaridan kirishi
m um kin. Hozirgi kunda xalaqitlar bilan kurashish uchun ko‘p samarali
choralar k o ‘rilgan. U larning ham m asi xalaqit signalini so ‘ndirishga
yo‘naltirilgan b o ‘lib, c h u q u r m anfiy ТА kiritish shular jum lasidandir.
ТА foydali signal kuchaytirish koeffitsientini keskin kam ayishiga olib
keladi, chunki xalaqit signali ham , foydali signal ham , bitta kirishga
beriladi. Shuning uchun, ham signal kuchaytirish koeffitsientini, ham
xalaqitlarni so‘ndirish koeffitsientini oshirish uchun kuchaytirgich:
— xalaqit uchun c h u q u r manfiy TAni t a ’m inlashi;
— bir vaqtda foydali signal uchun m anfiy TAni y o ‘qotishi kerak.
Bu talablarga differensial kuchaytirgich (DK) javob beradi. D K da
chiqish kuchlanishi h ar bir kaskad chiqish kuchlanishlarining ayirm asi
sifatida shakllanib, ko‘prik sxema ko'rinishida b o ‘ladi. K o‘prik sxemalar
o lch ash larn in g turli xatoliklarini kompensatsiyalash uchun q o ‘llaniladi.
Bu xatoliklar barqarorlikni buzuvchi om illar hisobiga hosil b o ‘ladi.
D K ning a n ’anaviy sxemasi 9.7, a-rasm da keltirilgan. Kuchaytirgich
ikkita sim m etrik y elk ad an tashkil to p g an b o ‘lib, b irin ch isi V T l
tra n z is to r va RKI re z isto rd a n , ik k in ch isi esa VT2 tra n z is to r va RK2
rezistordan tashkil topgan. RE rezistor ikkala yelka u ch u n um um iy.
H ar b ir yelka m anfiy TAli U E ulan g an kaskadni tash k il etad i.
Sxem aning b o sh lan g 'ich ish rejimi I0 tok bilan aniqlanuvchi BTG
y o k i uni o ‘r n in i b o s u v c h i k a tta n o m in a lli RE r e z is to r b ila n
t a ’m inlanadi.
D K elem entlari k o 'p rik sxem a hosil qiladi (9.7, b-rasm ). Sxema
diagonallaridan biriga ikki qutbli kuchlanish manbayi ± EM,ikkinchisiga
esa — yuklam a qarshiligi RYu ulangan. Sxem adan foydalanilgan holda,
www.ziyouz.com kutubxonasi
ko‘prik balansi sharti, ya’ni uning chiqish kuchlanishi Ucmo = U A - U B
nolga teng b o ‘ladi:
R - V T \ ' & K 2 ~ R v T 2 ' R f C \ ■ (9-9)
Shart bajarilganda, y a’ni EM k u ch lan ish lar va ko‘prik yelkalari
qarshiliklari o ‘zgarsa h am , balans buzilm aydi.
a) b)
9.7-rasm . Differensial kuchaytirgich (a) va
uning ekvivalent sxemasi (b).
VT1 va VT2 tra n z is to rla r p a ra m e trla ri bir xil ( Rrn = Rrr2),
RKi= R K2 boMgan id eal D K x u s u s iy a tla r in i k o ‘rib c h iq a m iz .
U b o ‘lganda kollektorlar potensiallari Uk.. va UK7 b ir xil,
KlRl l\II<2л ' л-natijada, yuklam adagi chiqish kuchlanishi U CHIO = U Kl - U K2 = 0
b o ‘ladi. Sxema sim m etrik b o 'lg an i u c h u n , kuchlanish m anbayi va
tem p eratu ra bir vaqtda o ‘zgarganda, chiqish kuchlanishi UCHlQ = 0
qiym ati saqlanib qoladi, y a’ni ideal D K d a nolning dreyfi boMmaydi.
D K ikkita kuchlanish m anbayidan ta ’m inlanadi. Bu m anbalarning
kuchlanishlari m odul b o ‘yicha b ir-biriga teng. Ikkinchi m anba (~EM)
n in g is h la tilis h i VT1 va V T 2 t r a n z is t o r l a r l a r n i n g e m i tt e r l a r i
potensiallarini (E nuqta) um um iy shina potensialigacha kam aytirish
www.ziyouz.com kutubxonasi
im konini beradi. Bu, b irinchidan, DK kirishlariga signallar sathini
siljitm asdan uzatish (kiritish), ikkinchidan, ham m usbat, ham m anfiy
kirish signallari bilan ishlash im konini beradi.
D K kirishlariga am plitudalari teng va fazalari bir xil signallar
beraylik. Bunday signallar sinfazsignallar deb ataladi. Sinfaz signallar
m anbayi b o ‘lib xalaqitlar xizm at qiladi. Agar sinfaz signallar m usbat
b o ‘lsa, VTl va VT2 tranzistorlarning em itter toklari qiym atlari ortadi.
N atijada em itter toki orttirm asi A /f hosil b o ‘ladi va u D K yelkalari
orasida teng taqsim lanadi, kollektorlar potensiallari bir xil qiym atga
o ‘zgaradi. N atijada, bu holda ham UCHlQ = 0 b o ‘ladi.
Real D K larda RK,izRK2 b o ‘lgani uchun chiqishda kuchlanish hosil
b o ‘ladi. Sinfaz sig n allar u ch u n k u ch ay tirish k o effitsien ti KVSF ni
hisoblaymiz. D K da RF rezistor tok b o ‘yicha ketm a-ket m anfiy ТА
hosil qiladi, tok orttirm asi esa, unda m anfiy ТА signalini hosil qiladi.
D em ak, KUSF m anfiy TAli kuchaytirgich kaskad uchun yozilgan oddiy
form ula bilan hisoblanishi m um kin. D K da RE rezistor e m itter zanjirlar
uchun um um iy b o ‘lgani uchun RE o ‘rniga 2 RE ishlatish kerak, y a’ni
TS _ R-K\ ^K2_ A R k
USF ~~ 2 ~R^ ~ 2 R ^ ~ 2^ ” • (9' 10)
A m alda sinfaz signal ishchi signaldan m inglarcha m arta k atta
boMgani sababli, KUSF« 1 b o ‘lishiga intiliniladi. Buning uch u n RE
qiym ati oshirilishi kerak. Lekin, IM Slarda katta nom inalli rezistorlarni
hosil qilish m aqsadga muvofiq emas. Shuning uchun RE rezistor o ‘rniga
katta nom inalli rezistorning elek tro n ekvivalentidan foydalaniladi.
B unday ekvivalent b o ‘lib o ‘zgaruvchan tokka qarshiligi b ir n ech a
M O m ni tashkil etuvchi BTG xizm at qiladi.
M onolit IM Sda kollektor qarshiliklari tarqoqligi ARK± 3 % dan
ortm aydi. Baholash u ch u n , RK larning qiym at b o ‘yicha katta va kichik
tom onga og‘ishi bir xil, lekin ishoralari bilan farq qiladi (eng noxush
holat) deb hisoblaylik. U nda RK= 5 kOm , RE= 1 M O m b o ‘lganda,
Kus^ 0 ,3 - \ 0~3 tashkil etadi. S hunday qilib, m asalan, agar sinfaz signal
am plitudasi 1 V b o ‘lsa, berilgan KVSF da DK chiqishida 0,3 mV ga
teng yolg‘on signal paydo b o 'lad i. D em ak, bu holda kuchaytirish
haqida em as, balki sinfaz signalni so'ndirish haqida gapirish o ‘rinli
b o ia d i.
D K sim m etrik b o ‘lgani sababli kirish signali UKlR E O ‘lar orasida
www.ziyouz.com kutubxonasi
teng taqsim lanadi: ularning birida kuchlanish 0,5- UKlR qiym atga ortadi,
ikkinchisida esa shu qiym atga kam ayadi. UKmikuchlanishi ortsin, UKlR2
esa — kamaysin. Bunda VT1 tran zisto rn in g em itter va kollektor toklari
m usbat orttirm a, VT2 tranzistorning m os toklari esa — m anfiy o rttirm a
oladi. N atijada chiqish kuchlanishi hosil b o ‘ladi
Ucno= M Kl ■ R Kl- ( - A / , 2 • R K2).
Em itter toklarining o ‘zgarishi zanjirlar uchun um um iy RE rezistorda
m anfiy TA signalini tashkil etuvchi
A U , = R ,.(A IHl - A I F2)
o rttirm a hosil qiladi.
Agar D K ideal sim m etrik b o ‘lsa, |Д /Я|| = |А /й2| va A U = 0 .
N atijada, em itterlar potensiali o 'zg arm as qoladi va D K uchun
m anfiy TA signali rnavjud b o lm a y d i. Shu sababli D K ning kuchlanish
b o ‘yicha kuchaytirish koeffitsienti TAsiz U E ulangan kaskad uch u n
ilgari yozilgan ifoda bilan an iqlanadi
ccRKI h. h2] R K
K U ~ ---------- --- — ;— . (9.11)
a ~ \ , RK~5k O m , IE =1 m A ,
K = - 200 bo'ladi.
L
Amalda DK ning to ‘rt xil ulanishidan foydalaniladi: sim m etrik kirish
va chiqish; sim m etrik kirish va nosim m etrik chiqish; nosim m etrik kirish
va sim m etrik chiqish; n o sim m etrik kirish va chiqish.
S im m e trik k iris h d a s ig n a l m a n b a y i D K k iris h la r i o ra s ig a
(tranzistorlar bazalari orasiga) ulanadi. S im m etrik chiqishda yuklam a
qarshiligi DK chiqishlari orasiga (tranzistorlar kollektorlar orasiga)
ulanadi.
N o sim m etrik kirishda signal m anbayi D K ning b itta kirishi va
um um iy shinasi orasiga ulanadi. N o sim m etrik ch iq ish d a yuklam a
qarshiligi tranzistorlardan birining kollektori va um um iy shina oralig'iga
ulanadi.
D K ning kuchaytirish koeffitsienti kirish signal berish usuliga, y a ’ni
kirish sim m etrik yoki nosim m etrikligiga bog‘liq emas.
N osim m etrik chiqishda yuklam a bir elektrodi bilan tranzistorlardan
birining kollektoriga, boshqa elektrodi bilan esa — um um iy shinaga
www.ziyouz.com kutubxonasi
ulanadi. Bu holda Kv sim m etrik chiqishdagiga nisbatan 2 m arta kichik
b o 'ladi.
N osim m etrik kirish va chiqishda, agar kirish signali D K chiqish
signali olinadigan yelka kirishiga berilgan b o ‘lsa, bu holda kuchaytirishga
DK ning faqat biryelkasi ishlaydi. Agar kirish signali DKning biryelkasiga
berilgan b o ‘lsa-yu, chiqish signali boshqa yelka chiqishidan olinsa,
birinchi holdagidek Kvga ega b o lg a n , inverslanmagan signal olinadi.
Agar chiqish signali har doim berilgan bitta chiqishdan olinsa, DK
kirishlariga “inverslaydigan” va “ inverslamaydigan” degan nom beriladi.
N o sim m e trik kirish va chiqishli kaskad n am u n asi 9 .8 -ra sm d a
keltirilgan. Bunda foydalanilm aydigan kirish kuchlanishi o 'zg arm as
sathli qilib olinadi, m asalan, um um iy shinaga ulanadi. Agar kirish
signali иш ,ga berilsa, chiqishda inverslanmagan signal olinadi. D em ak,
U kiri inverslam aydigan kirish, UKIR,esa — inverlaydigan kirish b o ‘ladi.
D K n in g asosiy p a ra m e trla rid a n biri b o ‘lib sin faz sig n a lla rn i
so'ndirish koeffitsienti (SSSK ) hisoblanadi. SSSK deb KUDF ni KUSF
ga nisbatining detsibellarda ifodalangan qiym ati tu sh u n ilad i, y a ’ni
S S S K = 2 0 \ g ( K IIDF/ K u s r ) .
9.8-rasm. Nosimm etrik kirish va chiqishli DK.
Zam onaviy D K larda SSSK ning qiymati odatda 604-100 dB orasida
b o ‘ladi.
D K ning keyingi asosiy param etri uning dinam ik d iap azo n id ir.
D inam ik diapazon deganda kuchaytirgich kirishidagi m aksim al va
m inim al signallar am plitudalari nisbati tushuniladi:
www.ziyouz.com kutubxonasi
M inim al signal D K ning xususiy xalaqitlari bilan, m aksim al signal
esa — signal sliaklining buzilishlari bilan chegaralanadi. N ochiziqli
buzilishlar signal ta ’sirida tranzistor to'yinish yoki berk rejimga o ‘tganda
hosil bo'ladi.
H isoblar k o 'rsa tish ic h a , ruxsat etilgan m aksim al kirish signali
(pr — rE ■ I F dan katta b o ‘lishi m um kin emas. Bu yerda: rE~ E O ‘ning
differensial qarshiligi; IF — sokinlik rejimidagi e m itte r toki. rE = 50
Om va IE = 12 mA b o ‘lganda ф г = 50 mV. A m alda signal buzilishlari
katta b o ‘lmasligi u ch u n kirish signali am plitudalari 0,5-cpr atrofida
b o ‘lm og‘i kerak. G a p shundaki, (pr ga yaqinlashgan sari, e m itte r toki,
u bilan birgalikda, rE qarshilik qiym ati va kuchaytirish koeffitsienti
juda sezilarli darajada o'zgaradi.
Turli m odifikatsiyali D K lar o ‘zlari: ing aniqlikparam etrlaribilan
xarakterlanadilar.
S h u n d a y p a ra m e trla rd a n b iri b o ‘lib n o ln in g siljish k u c h la n ish i
UslL x izm at q ila d i. D K c h iq is h id a nolga te n g k u c h la n ish olish
u c h u n k ir is h g a b e r i l a d i g a n k u c h la n i s h q i y m a ti s il j it u v c h i
k u c h la n ish deb a ta la d i. G a p s h u n d a k i, y e lk a la r a ssiin m e triy asi
h iso b ig a k irish d a sig n al b o ‘lm a g a n h o ld a, c h iq is h d a q a n d a y d ir
k u c h la n is h p ay d o b o ‘lad i. Bu k u c h la n ish signal s ifa tid a q ab u l
q ilin ish i m u m k in . T u rli D K la rd a USIL q iy m ati 30^-50 mV b o 'lis h i
m um kin. UslL ning te m p e ra tu ra g a b o g 'liq lig in i e ’tib o rg a olish zarur.
Bu b o g 'liq lik tem peratu ra sezgirlik 8 ^ = 0 ,0 5 —70 m V /°C b ila n
ifo d a la n a d i.
D K ning yana bir aniqlik param etri — siljitish toki Д Im dir. U
kirish toklari ayirmasidan iborat. P aram etrning a n ’anaviy qiym atlari
m ikroam perlardan n an o am p er ulushlarigacha b o ‘ladi. Siljish toki signal
m anbayi qarshiligi RG orqali o ‘tib, unda yolg'on signal hosil qiladi.
M asalan, agar AIm = 20 nA va Rc= 100 kOm b o ‘lsa, A lm ■ Rc = 2
mV ni tashkil etadi.
0 ‘rtacha kirish toki IajL0.RT~ ham DK ning aniqlik param etrlaridan
hisoblanadi. 0 ‘rtacha kirish toki siljish tokidan a n c h a katta qiym atga
ega va turli D K larda 1-^7T 03 nA b o ‘ladi. 0 ‘rtacha kirish toki signal
m anbayi qarshiligi Ra orqali o ‘tib, unda kuchlanish pasayishi hosil
qiladi. Bu kuchlanish o ‘zini kiruvchi sinfaz signaldek tu tad i. KUSF
www.ziyouz.com kutubxonasi
m arta so'ndirilgan ushbu kuchlanish DK chiqishida yolg'on signal
sifatida hosil bo'ladi.
D K kuchaytirish koeffitsienti kollektor zanjiridagi RK yuklam a
qarshiligiga bog‘liq b o 'ladi. Integral texnologiyada RK qiym atining
ortishi bilan, kristalda u egallagan yuza ortadi va tran zisto rlar ish
rejim lari saqlangan holda, kuchlanish m anbayi qiym ati ham ortadi.
S huning uchun D K larda kuchaytirish koeffitsientini oshirish u c h u n ,
RK re z is to rla r o ‘rn ig a, d in a m ik (aktiv) y u k lam a d an fo y d a la n ila d i.
D inam ik yuklam a bipolyar yoki m aydoniy tranzistorlar asosida hosil
qilinadi. Yuklam a sifatida ikkinchi BTG ishlatilgan D K sxemasi 9.9-
rasm da keltirilgan. Ikkinchi BT G p - n - pturli VT3 va VT4
tran zisto rlar asosida yaratilgan. Birinchi BTG ilgarigidek D K sokinlik
rejim ini belgilaydi va e m itte r qarshiligi sifatida ishlatiladi.
B T G larning statik qarshiligi differensial qarshiligiga nisbatan k o ‘p
m arta kichik. Bu holda B T G dan sokinlik toki oqib o ‘tishi hisobiga
kuchlanish pasayishi, uning statik qarshiligi bilan aniqlanadi. Signal
b e r ilg a n d a k o l le k to r t o k la r in in g o ‘z g a ris h i h is o b ig a c h iq is h
kuchlanishining o ‘zgarishi uning differensial qarshiligi bilan b o g ‘liq
b o ‘ladi. S huning uchun (9.11) form ulada RK o ‘rniga RDIF qo'yilishi
kerak. Bunda kuchaytirish koeffitsientining kaskadda ruxsat etilgan
m aksim al qiym ati topiladi. Tashqi yuklam a ulanganda kuchaytirish
k o e ffits ie n tin in g ab so lu t q iy m a ti faqat uning q arsh ilig i R Yu b ila n
aniqlanadi, y a ’ni (9.11) form ulada RK o'rniga RYu q o ‘yilishi kerak.
www.ziyouz.com kutubxonasi
D K ning asosiy p a ram etrlarig a differensial va sinfaz signallarni
k u ch ay tirish k o e ffits ie n tid a n , sin faz tash k il e tu v c h in i s o 'n d irish
koeffitsientidan tashqari kirish va chiqish qarshiliklari ham kiradi.
Sim m etrik chiqishda yuklam a qarshiligi RVu e ’tiborga olinm aganda
D K ning chiqish qarshiligi
R — /? 4- /?
1 X CHIQ — I X K \ К 2 •
Sim m etrik kirishda D K n in g kirish qarshiligi chap va o ‘ng to m onlar
kirish qarshiliklari yig‘indisiga teng b o ‘ladi va signal m anbayiga nisbatan
ketm a-ket ulangan b o ‘ladi. R = 0 b o ‘lganda:
R K ,R = 2 [(p + X)rK + r R\
f3 = 100, rE = 250 O m va rB = 150 Om b o 'lsin , b u n d a Rkir = 5,35
kOm b o ‘ladi.
Pning qiymati tra n z isto r sokinlik tokiga / BWbog‘liq. Shuning uchun
kirish qarshiligini oshirish u c h u n D K ni kichik signal rejim ida ishlatish
kerak. Kaskad kuchaytirish koeffitsienti va D K kirish qarshiligini sezilarli
oshirish m aqsadida tark ib iy tran zisto rlard an foydalaniladi. K o‘proq
D arlington sxemasi ishlatiladi (9.10-rasm ).
Bunday D K ning tok b o ‘yicha kuchaytirish koeffitsienti:
к , - K e = P 2 ■
www.ziyouz.com kutubxonasi
+ ■
и .
KIR 2
Tarkibiy tranzistorning kirish qarshiligi
^ _ U HI-_ U HE l ^ Hi: 2_
1H I H\
bo'ladi. 0 ‘zgartirishlarni kiritib:
K ir= K iri+ (/? + 1 ) R kir2 ~ P R
D em ak, tarkibiy tran zisto rlar q o ‘llanilganda D K kirish qarshiligi
P m arta o rtar ekan.
DK kirish qarshiligini kichik kirish tokiga ega M T larni q o ‘llab
ham oshirish m um kin. Bunday sxem alarni yaratishda p — no ‘tish
bilan boshqariluvchi M T lar afzal hisoblanadi, chunki ular xarakteris-
tikalarining barqarorligi yuqoriroq.
Kanali p - n o ‘tish bilan boshqariladigan n — kanalli M T lar
asosidagi D K ning a n ’anaviy sxemasi 9.11-rasm da keltirilgan. Tok
belgilovchi BTG VT3 tranzistor bilan Rtrezistor asosida hosil qilingan.
9.11 -rasm. MTlar asosidagi DK sxemasi.
r e z is to r la r VT1 va VT2 tr a n z is to r la r z a tv o rig a
boshlang‘ich siljitish berish uchun xizmat qiladi. DK ning kirish qarshiligi
R s i l i v a R s / u
www.ziyouz.com kutubxonasi
teskari siljitilgan p— no ‘tish n in g differensial qarshiligidan iborat
b o ‘ladi va 108н -1010 O m ni tashkil etadi.
Ba'zan D K kirish qarshiligini oshirish uchun /; — kanalli p— n
o ‘tish bilan boshqariladigan M T va n—p —ntuzilm ali B T lardan tashkil
topgan tarkibiy tran zisto rlard an foydalaniladi.
DKlarning barcha ko‘rilgan turlari har xil O K lam ing kirish kaskadlari
sifatida ishlatiladi.
Kuchaytirgichlarning chiqish kaskadlari.K u ch ay tirg ich larn in g
chiqish kaskadlari (C h K ) yuklam ada 0,01-H O 2 Vt b o 'lg an yetarlicha
katta q u w a tn i t a ’m inlashi zarur. Buning uchun C hK lari tranzistorlari
tok va kuchlanishlarning k atta qiym atlarida ishlashi kerak. D em ak,
kuchlanish m anbayining asosiy q u w a tin i iste’mol qilishi kerak. Shuning
u ch u n , F IK n i o sh irish m aq sad id a sokinlik rejim ida (y a ’ni signal
b o im a g a n holda) kaskadning toki nolga yaqin b o ‘lishi m aqbul.
E m itter qaytargich turdagi bir taktli C h K lar A sin f rejim ida va
FIKning kichikligi sababli chiqish qiiw atining kichik qiymatlarida ishlaydi.
Chiqish q u w a ti katta C h K lard a faqat ikki taktli kuchaytirgich
kaskadlar ishlatiladi. B unday kuchaytirgichlar В va AB sin f rejim larida
tranzistorlarning k e tm a-k et ishlashi bilan ta ’m inlanadi.
9.12-rasm. В sinfida ishlaydigan ikki taktli kuchaytirgich sxemalari:
ВТ (a) va IVTli (b).
a) b)
www.ziyouz.com kutubxonasi
K om plem entar ВТ va injeksiya — voltaik tranzistorlar asosidagi В
sinfda ishlaydigan ikki taktli kuchaytirgich sxemasi 9.12, a va b-rasm da
ko'rsatilgan: VT1 tranzistor n — p — n,VT2 tranzistor esa — p — n — p
tuzilishga ega. T ranzistorlar e m itter zanjiriga yuklam a RYu ulangan
bo‘lib, ular kuchlanish qaytargich (em itter qaytargich) rejimida ishlaydi.
Sxem ada absolut q iy m atlari ten g + EM va — Euikki qutbli
kuchlanish manbalari ishlatilgan. Sokinlik rejimida EO‘larda kuchlanish
nolga teng b o ‘lgani uchun ikkala tranzistor berk b o ‘lib, kuchlanish
m anbayidan energiya sarflanm aydi.
Kirishga UKIR ning m usbat yarim davri berilganda VT1 tra n z isto r
ochiladi va yuklam a orqali IEI tok oqib o ‘tadi. M anfiy yarim davrda
VT2 tra n z is to r o c h ila d i va J to k y u k lam a d an q a rsh i y o ‘n a lish d a
oqib o ‘tadi. Q u w a t kuchaytirilishi faqat tok kuchaytirilishi hisobiga
amalga oshib, e m itte r va baza toklari nisbatiga teng, ya’ni p+1 bo'ladi.
K uchaytirgichning m aksimal FIKr| = 78,5 % ni tashkil etadi.
Afsuski, В sin f kuchaytirgichlar katta nochiziqli buzilishlarga ega.
Buzilishlar hosil b o ‘lishiga tranzistor kirish VAX boshlang‘ich sohasining
nochiziqligi sababdir. Kuchaytirgich uzatish xarakteristikasidagi chiqish
signali shaklini k o 'rib c h iq a m iz (9 .1 3 -rasm ). K o 'rin ib tu rib d ik i,
signalning shtrixlangan sohalari kuchaytirilm aydi, ya’ni signal shakli
I E l
9.13-rasm. Uzatish xarakteristikasida kuchaytirgich
chiqish signalining shakli.
www.ziyouz.com kutubxonasi
buziladi. Bunday buzilishlar, ayniqsa, kirish signali am plitudasi U'
kuchlanishga yaqin (U K/R- 0,7 V), y a ’ni tra n z isto rla r am ald a berk
bo 'lg an d a sezilarli bo'ladi.
N ochiziqli buzilishlarni oldini olish uch u n tran zisto rlar bazalariga
sath siljituvchi sxema yordam ida siljituvchi kuchlanish beriladi.
C hK ning AB sinfida ishlashini t a ’m inlash uchun q o ‘llaniladigan
a n ’anaviy sx em alard an biri 9 .1 4 -ra sm d a keltirilgan. T ra n z isto rla r
bazalari orasiga alohida siljituvchi kuchlanish beriladi. Bundan tashqari,
tranzistorlar o ‘ta yuklanishdan, m asalan, yuklam a elektrodi tasodifan
kuchlanish m anbayining elektrodiga ulanishidan him oyalangan.
9.14-rasm. AB sinf rejimida ishlaydigan ChK sxemasi.
Keltirilgan sxema elem en tlari vazifasini k o ‘rib chiqam iz.
VTl va VT2 chiqish tran zisto rlarin i boshqaruvchi kuchlanishni
hosil qilish uchun kuchaytirgichda VT3 asosidagi q o ‘shim cha kaskad
ishlatilgan. U U E sxem ada ulangan. R ezistor R chiqish toki b o ‘yicha
ketm a-ket manfiy ТА zanjirini hosil qiladi. U kaskad ish rejim ini
barqarorlaydi. Bundan tashqari, VT3 tranzistor butun C hK kuchaytirish
koeffitsientini oshiradi. Rqarshilik qiym ati shunday tanlanadiki, A
nuqta potensiali, sokinlik rejim ida nolga teng bo'lsin. VD1 va VD2
diodlar VTl va VT2 tra n z isto rla r param etrlari bir xil b o ‘lgani uchun
www.ziyouz.com kutubxonasi
В nuqta potensiali (sokinlik rejim ida kaskadning C hK kuchlanishi)
ham nolga teng bo'ladi.
VT1 va VT2 tranzistorlar ikki taktli tok kuchaytirgichning yelkalarini
tashkil etadi. Kirish kuchlanishining har bir yarim davrida yuklam a
toki kuchaytirgichning o ‘z yelkasi bilan hosil qilinadi. VT4 va VT5
tranzistorlar VT1 va VT2 tranzistorlarni o ‘ta yuklanishdan saqlash
uchun xizm at qiladi. VD1 va VD2 diodlar BTG bilan birgalikda AB
sin f ish rejimini ta'm in lash uchun siljitish zanjirlarini hosil qiladi.
S iljitis h z a n jir la r i VT1 va VT2 t r a n z is to r la r g a e m i tt e r - b a z a
kuchlanishlarni berish uchun xizm at qiladi.
BTG toki I0 signal mavjud b o 'lm ag an d a, diodlardagi kuchlanish
pasayishi kichik b o ‘ladigan qilib tanlanadi, VT1 va VT2 h am da VT4
va VT5 tranzistorlar deyarli berk holatda b o ‘ladi.
Kuchaytirgich kaskadning ishlash prinsipini ko‘rib chiqam iz. VT3
tranzistor kirishiga signalning m usbat yarim davri berilgan b o ‘lsin. U
em itter toki va, m os ravishda, ushbu tranzistor kollektor tokining
ortishiga olib keladi. Bunda С nuqta potensiali pasayadi, chunki bu
nuqtaga keluvchi tok qiym ati o ‘zgarm as va BTG toki Ig ga teng,
undan ketuvchi tok (VT3 tran zisto r kollektor toki) qiym ati esa ortadi.
VT1 tranzistor bazasi bilan ulangan С nuqta potensialining pasayishi
VT1 ni berkitadi va uning baza toki nolga teng b o ‘lib qoladi. Lekin
bunda VD1 va VD2 diodlardan o ‘tuvchi tok l0 ga teng b o ‘Iadi va F
nuqta potensiali, С nuqta holatidek sababga k o ‘ra, pasayadi. F nuqta
potensiali pasayishi (VT2 tranzistor baza potensiali) VT2 tranzistor
baza tokining ortishiga, dem ak, ushbu tran zisto r e m itter tokining
ham ortishiga olib keladi. BTG mavjud b o ‘lgani sababli baza tokining
o'zgarishi VT3 tranzistor kollektor toki o ‘zgarishiga teng, y a’ni
AIK3= M B2. (9.12)
VT2 tranzistor em itter toki ortishi yuklam ada to ‘g ‘ri yo‘nalishda
tok paydo bo'lishiga olib keladi. VT1 tranzistor berk b o ‘lgani uchun
I Y= M E2- (9-13)
T ranzistor toklari orasidagi m unosabatlarni e ’tiborga olgan holda,
(9.12) va (9.13) asosida:
I y = A (A +1W B3
teng bo'ladi. Bu yerda: p ,, p2 — m os tran zisto rlar baza to k larin i
uzatish koeffltsientlari qiym atlari.
www.ziyouz.com kutubxonasi
Shunday qilib, kaskadning tok b o 'y ich a kuchaytirish koeffitsienti
K ,= /? ,(/? 2 + l ) .
Kirishga m anfiy yarim davrli k u chlanish UKIR berilganda VT1
tranzistor ochiladi, VT2 tranzistor esa berk bo'ladi. Yuklamadagi kirish
toki teskari yo'nalishga ega b o 'lad i.
Kaskadning chiqish qarshiligi am alda VT2 yoki VT1 tranzistorlam ing
to 'g 'ri siljigan EO 'lari qarshiligiga teng, y a’ni juda kichik bo'ladi.
VT4 va VT5 tranzistorlam ing him oyalovchi funksiyalari quyidagicha
am alga oshadi. N orm al ish rejim ida ular berk. K atta signalda yoki
chiqish tasodifan kuchlanish m anbayining elektrodlaridan biriga qisqa
tutashganda VT4 va VT5 tran zisto rlard an biri ochiladi va natijada
him oyalovchi VT1 yoki VT2 tra n z isto rla r baza tokining b ir qism i
oqadi va shu bilan VT1 va VT2 tran zisto rlam in g em itter-b aza o 'tish i
shuntlanadi. Bu ularni o 'ta yuklanishdan saqlaydi.
Q u w a t kuchaytirgichlarda chiqish tranzistorlari sifatida tarkibiy
tra n z isto rla rd a n fo y d alan ilad i. U shbu p rin sip la r M T lar asosidagi
C hK larni loyihalashda ham ishlatiladi. BTlar asosidagi qurilm alarga
qaraganda bunday sxem alar nochiziqli buzilishlarning kichikligi va
tem peraturaga bardoshligi bilan farq qiladilar.
9.3. Operatsion kuchaytirgichlarning tuzilishi
Birinchi avlodga m ansub uch kaskadli OK funksional sxemasi 9.15-
rasmda keltirilgan. U kirish, m uvofiqlashtiruvchi va chiqish kuchaytirish
kaskadlaridan tashkil topgan.
9.15-rasm . Uch kaskadli OK funksional sxemasi.
O K larda kirish kaskadi sifatida differensial kuchaytirgich (D K )
q o 'lla n ila d i. M a ’lu m k i, D K c h iq ish d a g i nol d rey fin i m ak sim al
kam aytirishga, yuqori kuchaytirish koeffitsientiga, m aksim al yuqori
kirish qarshiligiga va sinfaz tashkil etuvchilarni maksimal so'ndirishga
im kon beradi. M uvofiqlashtiruvchi kaskad talab qilingan kuchaytirishni
ta ’m inlaydi va DK chiqishidagi o 'zg arm as kuchlanish sathi siljishini
www.ziyouz.com kutubxonasi
ch iq ish kaskadi u c h u n tala b e tilg a n q iy m a tg a c h a k a m a y tira d i.
M uvofiqlashtiruvchi kaskad differensial yoki bir taktli kuchaytirgich
bo'lishi m umkin. Chiqish kaskadlari OK ning kichik chiqish qarshiligini
va lozim b o 'lg a n ch iq ish q u v v atin i t a ’m in lash i kerak. C h iq ish
b o sq ic h la ri sifa tid a , o d a td a AB sin fg a m an su b k o m p le m e n ta r
tranzistorlar asosida hosil qilingan ikki taktli kuchaytirgich sxemalari
q o ‘llaniladi
U ch kaskadli O K ning soddalashtirilgan prinsipial sxemasi 9.16-
rasm d a k e ltirilg a n . S x e m ad a q u y id ag i e le k tro d la r k o ‘rsatilg an :
inverslamaydiga kirish Kiri,inverslaydigan kirish Kir2,chiqish, ikki
qutbli kuchlanish manbayiga ulash uchun xizm at qiluvchi elektrodlar
-EM va + E U,sxemaga korreksiyalovchi kuchlanish m anbayi ulangan
elektrod UKOR.
9.16-rasm . Uch kaskadli OK prinsipial sxemasi.
Kirish kaskadi VTl va VT2 tranzistorlarda tuzilgan klassik D K
sxem asi b o ‘lib, yuklam a sifatid a RKI va /?^2rez isto rlar q o ‘llanilgan.
U larning em itter toklari o ‘zgarm asligini VT3 va VT4 tranzistorlarda
qurilgan BTG ta ’m inlaydi. K uchaytirgichda sochilayotgan q u w a tn i
www.ziyouz.com kutubxonasi
kam aytirish m aqsadida, B T G ning Rs/L siljitish rezistori O K ning bitta
k u c h la n ish m a n b a y id a n ( ~E M) t a ’m in lan a d i. RE] va RE^ re z is to rla r
yuklam a toki b o ‘yicha m ahalliy ketm a-ket manfiy TAni tashkil etadilar
va D K ning kirish qarshiligini oshiradilar.
M uvofiqlashtiruvchi kaskad p —n—pturdagi VT5 va VT6 tranzistorlar
asosidagi D K da hosil qilingan. Q aram a-qarshi o'tkazuvchanlikka ega
bo'lgan p —n—pturdagi tranzistorlarning q o ‘llanilishi chiqish kaskadi
chiqishidagi kuchlanishni deyarli nolgacha siljitish im konini beradi.
Birinchi kaskad chiqishida kirish signalining sinfaz tashkil etuvchisi
deyarli mavjud b o ‘lm aganligi sababli, ikkinchi kaskadda uni so ‘ndirish
talab qilinmaydi. S huning uchun VT5 va VT6 tranzistorlarning em itter
zanjirlarida BTG q o ‘llanilm aydi. Bu holat ikkinchi kaskad toklarini
m illiam per darajaga k o ‘tarish va kuchaytirish koeffitsientini yana 30
m arta va undan yuqori qiym atga oshirish im konini beradi. Ikkinchi
kaskad nosim m etrik chiqishga ega. Bu.iing natijasida VT5 tran zisto r
kollektor zanjirida rezistor q o ‘llanilm aydi.
Ikkinchi avlodga m ansub K544UD1 turli ikki kaskadli O K ning
s o d d a la s h tirilg a n sx em asi 9 .1 7 -ra s m d a k e ltirilg a n b o ‘lib , u n d a
m uvofiqlashtiruvchi kaskad q o ila n ilm ag a n . Shu sababli kuchaytirish
koeffitsienti q iym atini yuqori olish uch u n kirish D K id a rezistorli
yuklam a differensial yuklam aga alm ashtirilgan. Bunday sxem otexnik
yechim ga, ISning um um iy asosda bir xil xarakteristikalarga ega b o ‘lgan
9.17-rasm . K544UD1 turli ikki kaskadli OK prinsipial sxemasi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
egizak n — p — n va p — n — pB T larni yasash tex n o lo g iy asi
o'zlashtirilgandan so‘ng erishildi. Bundan tashqari, DK larda ВТ o'rniga
n — kanalli VT2 va VT5 M T lar ham qo'llanilgan. U lar kuchaytirish
va chastota xususiyatlari BTlarga nisbatan past bo'lishiga qaram asdan,
kirish to k la rin i keskin k am ay tirish va kirish q arshiligi o rtish in i
ta ’m inlaydilar. VT1, VT3 va VT4 tranzistorlarda hosil qilingan BTG
d in am ik y uklam a h iso b lan ad i. D K n in g kirish to k i VT6 va VT7
tranzistorlar asosidagi tok generatori yordam ida barqarorlashtirilgan.
Chiqish kaskadi ikki bosqichdan iborat. Birinchi bosqich U E ulangan
VT8 tranzistor asosida hosil qilingan bo‘lib, unga yuklama toki bo'yicha
ketm a-ket manfiy TA zanjiri kiritilgan. Ikkinchi bosqich VT10 va V T 11
kom plem entar tranzistorlarda hosil qilingan AB sinfiga m ansub ikki
taktli q u w a t kuchaytirgichdan iborat. Yuqori chastotalarda har bir
kaskad fazani siljitadi. M a’lum chastotalarda m anfiy TAli O K larda
natijaviy faza siljishi 360° ga teng bo'lib, kuchaytirgich turg'unligini
yo'qotadi. T urg'unlikni oshirish uchun VT8 tranzistor kollektor o'tishini
shuntlovchi ichki yoki tashqi CK0R kondensator ulanadi.
Hozirgi kunda O K larn in g turli seriyalari ikki va uch kaskadli
sxem alar asosida ishlab chiqarilm oqda.
9 .4. Operatsion kuchaytirgich asosiy parametrlari va
xarakteristikalari
O K larda D K kirish kaskadi hisoblanadi. Shuning u ch u n O K lar
D K lar param etrlari bilan xarakterlanadi. Bu param etrlar 8-bobda to ‘liq
ko'rib chiqilgan. Ularga: kuchaytirish koeffitsienti Кb, sinfaz xalaqitlarni
so ‘n d irish koeffitsienti KSFS0.N,siljitish k u chlanishi USIL va uning
tem peraturaga sezgirligi sv ,o 'rta c h a kirish toki IKIR0.Rrsiljitish toklari
A lKlR kiradi. Bundan tashqari, m anba kuchlanishi EM,iste’m ol toki
IISTva q u w ati Rlsrmaksimal kirish va chiqish kuchlanishlari, maksimal
chiqish toki va boshqalar ko'rsatiladi.
Kirish va chiqish qarshiliklari har doim ham asosiy p a ram etrlar
tarkibiga kiritilm aydi, ularni kirish va chiqish toklari q iym atlaridan
aniqlash m um kin.
O K tezkorligi chiqish kuchlanishining o'sish tezligi >9t/^ yoki birlik
kuchaytirish chastotasi f t bilan xarakterlanadi. Bu yerda /^kuchlanish
b o 'y ic h a k u ch ay tirish koeffitsienti birga teng b o 'Iad ig an c h a sto ta
qiym ati ( Kv ( f ) =1).
www.ziyouz.com kutubxonasi
9.1-jadvalda turli avlodga m ansub OK turlarining b a ’zi param etrlari
keltirilgan.
9 .1-jadva!
OK avlodlari Ku,
ming
I k i r ,
nA
A
MGz
4 ; , uCHIO 5
V/mks
usll„
V
AUsuJAT,
mkV/°C
1- (K140UD1) 8 7000 8 0,4 7 20
2- (K140UD7) 45 220 0,8 0,3 4,5 50
3- (K140UD6) 60
-»о
j j 1 2,5 5 20
4- (K140UD5 va 125 100 0,3 0,005 2 10
K154UD21) 1000 1,1 1,0 1,5 0,07 0,0005
9.18-rasm . OKning amplituda xarakteristikasi.
OK ning asosiy xarakteristikalaridan biri bo'lib uning am plituda
xarakteristikasi (AX) h iso b lan ad i. U berilgan c h a sto ta d a chiqish
kuchlanishining kirish kuchlanishiga bog‘liqligi UCHIQ=J[ UKIR)ni ifodalaydi
(9.18-rasm). Inverslam aydigan kirishga signal berilsa, AX 1-egri chiziq
ko‘rinishiga, inverslaydigan kirishga berilsa 2 - egri chiziq ko‘rinishiga
ega b o lad i. UKlR = 0 b o lg a n d a ideal OK AXsi koordinata boshidan
o'tadi. Amaliyotda O K kirishlariga siljitish kuchlanishi Um beriladi.
AX qiya va gorizontal sohalarga ega. Xarakteristikaning qiya sohalari
ishchi sohalar b o ‘lib, uning og‘ish burchagi qiymati bilan belgilanadi.
UKI/^(UCHiQmax/ Kb)+ UslL b o ‘lganda chiqish kuchlanishi o ‘zgarishsiz
www.ziyouz.com kutubxonasi
qoladi. £/ся/(?т(п qiymati doim kuchlanish manbayi ZT^qiymatidan kichik
bo‘ladi. AX chiziqli sohalari kengligi kirish kaskadi dinam ik diapazoni
bilan aniqlanadi va ±cpT dan oshmaydi.
O K n in g c h a s t o t a x o s s a la ri u n in g a m p l it u d a — c h a s t o t a
xarakteristikasida aks ettiriladi. Bu xarakteristikani qurishda Kuo dB
larda ifodalanadi, chastota esa logarifm m asshtabida gorizontal o ‘q
bo'ylab o ‘rnatiladi ( 9 .19-rasm).
A( , tlB
9 .19-rasm . Bitta kuchaytirish kaskadiga ega bo'lgan OK LAChXsi.
Kuchaytirish koeffitsienti Kvkirish signali chastotasiga bog‘liq.
M a’lumotnomalarda keltiriladigan OK kuchaytirish koeffitsientlari kirishga
Af = f Yu - f p oraliqda yotadigan o ‘rtacha chastotadagi sinusoidal
teb ran ish lar berilganda haqiqiydir. Past fp va yuqori fB chegaraviy
chastotalarda kuchaytirish m a'lu m darajagacha kam ayadi. Agar bu
darajalar alohida aytib o ‘tilm agan b o ‘lsa, u holda o datda fp va f Yu
qiymatlarida kuchaytirish Л martaga (3 dB ga) kamayadi deb hisoblanadi.
OK chastota xususiyatlarini aniqlash uchun uning kuchaytirish
koeffitsienti kom pleks kattalik ko'rinishida ifodalanadi
K ( jc o ) = K(co)eMa) .
Bu yerda m odul K{co)kuchaytirgich chiqish signali am plitudasini
k irish s ig n a li a m p litu d a s ig a n is b a tin i, a rg u m e n t
kuchaytirgich chiqishidagi tebranishlar fazasini kirishdagi tebranishlar
fazasiga nisbatan siljishini xarakterlaydi. Да»)ning chastotaga bog‘liqligi
amplituda — chastota xarakteristikasi(AChX ), tp(co) argum entning
chastotaga bo g ‘liqligi esa — faza — chastota xarakteristikasi(FC hX )
www.ziyouz.com kutubxonasi
deb ataladi. Tok va k u chlanish uchun kom pleks kattalikni kiritilishi
barcha hisoblarni j'uda soddalashtiradi.
Chastota xususiyatlarini tahlil qilishda O K ning barcha kuchaytirish
kaskadlari uning ekvivalent RC — zanjiri bilan alm ashtiriladi (9.20-
rasm ). E kvivalent z a n jirla r d e b , k irish la rig a b ir xil EY K t a ’sir
ettirilganda chiqishlarida bir xil kuchlanishlar hosil bo‘ladigan zanjirlarga
aytiladi.
R
о ------------- □ □ ------ • ------------- о
о --------------------------- • — — —о
9.20-rasm . OKning ekvivalent sxemasi.
Agar kirishga kom pleks am plitudasi U = JJxe mb o ‘lgan garm onik
EYK t a ’sir e ttir ils a , u h o ld a c h iq is h d a k o m p le k s a m p litu d a s i
U2 = U 2e J(l’' b o ‘lgan k u ch lan ish yuzaga keladi. U m um iy holda U ^ U 7
va (pj±(p2 (
K uchaytirishning kom pleks koeffitsienti deb
K ( j c o ) = U2/Ut
kattalik aytiladi.
Am aliyotda zanjirning chastota xarakteristikasi
K(co) - U 2/U]
va uning faza xarakteristikasi
y/{co) = (p 2 -(p,
alohida k o ‘riladi. Bu y erd a у (a ) — zan jird an o ‘tay o tg an signal
chastotasi ю ning faza o ‘zgarishi.
RC - zanjirdan oqib o ‘tayotgan tokning kom pleks am plitudasi,
k u ch la n ish n in g k o m p le k s a m p litu d a si b ila n i = u j z m u n o sa b a t
yordam ida bog‘langan. Bu yerda Z kattaligi zanjir qarshiligi m a ’nosiga
245
www.ziyouz.com kutubxonasi
ega. RC - zanjir uchun Z = R - { 1/ jcoC)bo‘lib, bu yerda - ( 1 / jcoC) —
k o n d e n sato rn in g kom pleks qarshiligi. B undan sig‘im dagi (za n jir
chiqishida) kuchlanishning kom pleks am plitudasi
( - jcoC 1 + jcoR C '
D em ak, K(a>) = ------------- .
1 jcoRC
Bundan zanjirning AChXsi (moduli):
K{M) ~л/l + co2¥ c 7 ~(1 + coRC)2 (9Л4)
va faza xarakteristikasi tenglamasi:
yy = -a rctg co R C . (9.15)
Oxirgi tenglik у / - я / 2b o ‘lgandagina haqiqiydir. RC — zanjir
kirishiga garm onik EYK ulansa tok (kuchlanish) qiym ati T = R C vaQt
doimiysi bilan eksponensial qonunga binoan kam ayadi.
Kuchaytirish koeffitsienti uning past chastotadagi qiymatiga nisbatan
^[2m a rta (3 d B )g a k a m a y a d ig a n vaqt d o im iy s in i rB d eb
belgilaymiz. r„ = \ !(£>„= 2 7 ifK ekanligini inobatga olgan holda (9.14) ifodani
1
«■„ =
4 i - ( / ' / » ) s
ko‘rinishda qayta yozamiz.
C hastota fB kuchaytirish koeffitsientining chegaraviy chastotasideb
ataladi.
Natijada f > f B ch astotalar oralig‘ida O K ning kuchlanish b o ‘yicha
kuchaytirish koeffitsienti m odulining chastotaga b o g iiqligini:
b'
— u 0
V m 7 Ш
(9.16)
k o ‘rinishda yozam iz. Bu yerda K uof < f B bo'lgandagi kuchaytirish
koeffitsienti.
www.ziyouz.com kutubxonasi
Kvva /'qiym atlari katta b o ‘lgan hollarda, Kv — ning detsibellarda
ifodalangan logarifm ik birligidan foydalaniladi
D(cfB) = 2 0 \ g ( U CH/Q / U Km) .
Slui sababli O K AC hX sini qurishda A^.dB da, chastota esa logarifm
m asshtabda gorizontal o ‘qda ifodalanadi. Bundan tashqari, logarifm
m asshtab chastota xarakteristikalarini grafik ifodalashda qulay, chunki
ularni qo‘shishim konini beradi. Bu xarakteristika logarifm ACliX
(LAChX) deb ataladi.
Kuchaytirish koeffitsienti (9.16) ni logarifm lab, bittakuchaytirish
kaskadiga ega b o ‘lgan O K uch u n LAChX ifodasini olamiz:
K v (dB) = 2 0 l g K m- 2 0 lg Vl + ( / / / J 2 • (9-17)
LAChX 9.20-rasm da keltirilgan.
/X /^ c h a sto ta qiym atlarida LAChX chastota o ‘qiga parallel bo'lgan
to ‘g ‘ri chiziqdan iborat b o ‘ladi. C h asto ta ortishi bilan kuchaytirish
koeffitsienti (9.17) ning o ‘ng to m o n id ag i ikkinchi tashkil etuvchi
hisobiga Kvkam aya bosh lay d i. M a ’lum y a q in lash ish lard a, f > f B
chastotada Kv20 d B /d e k a d a tezlikda pasayishi am alga oshadi deb
hisoblash m um kin. B unda ch asto tan in g 10 m artaga ortishi, Kvni 20
dB ga kamayishiga olib keladi. H aqiqatdan ham , f » f B shartida
(9.17) ning ildiz osti ifodasini soddalashtirish m um kin. Bunda
K v (dB ) = 2 0 l g K uo- 2 0 \ g ( f / f B)
hosil b o ’ladi.
Shunday qilib, (/> yuqori chastotalar sohasida LAChX chastotalar
o'qiga 20 dB /dekada og‘ish to ‘g ‘ri chizig‘i ko‘rinishida ifodalanadi.
LAChXning chastotalar bilan kesishish nuqtasi, kuchlanish b o ‘yicha
kuchaytirish koeffitsienti birga teng b o ’lgan f} chastotaga m os keladi
( Ki:(f) = 1). ^ ning pasayishi dB/oktava larda ifodalanadi. Chastotaning
2 marta o'zgarishi oktava deyiladi. Xarakteristikaning bunday pasayishi
sodda past chastota filtrlari va korreksiyalangan OK lar uchun xosdir.
K o‘p kaskadli kuchaytirgichlarda bunday xarakteristikalar h ar bir
kaskad xarakteristikalarini algebraik q o ‘shish yo‘li bilan hosil qilinishi
m umkin. U nda ko‘p kaskadli kucbaytirgichning h ar bir LAChXsi //-20
d B /dekada og‘ishga ega b o ‘lgan to ‘g ‘ri chiziqlar bilan ifodalanadi.
Bu yerda birinchi kaskad u c h u n n= 1, ikkinchi kaskad uchun n = 2va
h.k. Turli kaskadlarda tra n z isto rla r xossalari va m ahalliy m anfiy ТА
www.ziyouz.com kutubxonasi
chuqurligi turlicha b o ‘lganligi sababli, vaqt doim iy r^.lari ham turlicha
bo'ladi. fn chastotalar ham turlicha b o ‘ladi.
Bu usul yordam ida uch kaskadli OK uchun tuzilgan LAChX va
FC hX 9.21-rasm da keltirilgan.
K tlP> (Ink
9.21-rasm . Uch kaskadli OK LAChX va FCHXsi.
f < f BI c h a sto tala r uchun kuchaytirish koeffitsienti o ‘zgarm as.
Keyinchalik u 20 dB /dek tezlik bilan kamayadi. fB2 — /^o ra liq d a pasayish
tezligi ikki martaga ortadi (40 dB/dek). Keyin esa 60 dB/dek ga yetadi.
f > f Bj chastotalarda har bir kaskad 90° ga yaqin faza siljishi kiritadi,
va shu sababli kuchaytirgich FChXsi fBP fB2 va fB,chastotalarda fazaning
k e s k in o r ti s h ig a e g a b o ‘lg a n z in a s im o n s in iq c h iz i q b i la n
approksim atsiyalanadi.
Agar OKga manfiy TA kiritilgan b o ‘lsa, ba’zi chastotalarda natijaviy
faza siljish i 360° ga te n g b o ‘lishi m u m k in . A g ar k u c h a y tiris h
koeffitsientining TA koeffitsientiga ko‘paytmasi birdan katta bo ‘lsa, sxema
turg‘unligini yo'qotadi. Bu esa, manfiy TA musbat TAga aylanadi va
kuchaytirgich kuchaytirish rejimidan generatsiya rejimiga o ‘tadi degani.
9.21-rasm da F C hX ning vj/ = — 180° ga mos keluvchi A n u q ta, К
= 50 dB darajadagi turg'unlik chegarasini belgilaydi. A nu q tad a m anfiy
www.ziyouz.com kutubxonasi
TAli OK tu rg ‘un boMadi va chastota korreksiyasi bajarilishi kerak.
F a z a s iljis h i 180° d a n k i c h i k b o M g a n d a g in a k u c h a y t i r g i c h
generatsiyalanishga tu rg ‘un b o ‘ladi.
Turg‘un ish jaray o n in i t a ’m inlash m aqsadida OK larga q o ‘shim cha
ichki yoki tashqi korreksiya zanjiri kiritiladi. U o ‘z navbatida K(f) > 1
b o 'lg an b arch a c h a sto ta d iap a z o n id a 20 d B /d e k ga ten g b o ‘lgan
LAChX og 'ish in i sh a k lla n tira d i. B unday korreksiya kuch ay tirg ich
o ‘tkazish polosasini toraytiradi. Ikki kaskadli kuchaytirgich LAChXsini
k o rre k siy a la sh u c h u n u n in g sx e m a sig a b itta k o rre la s iy a lo v c h i
kondensator CK0R kiritiladi (9.21-rasm ga qarang). U ch kaskadli O K ni
korreksiyalash uchun tashqi R C — zanjirlari qoMlaniladi. Buning uchun
OK sxemalarida q o 'sh im c h a elektrodlar ko‘zda tutiladi.
N azorat savollari
1. OK deb nimaga aytiladi?
2. OKning asosiy funksional qismlari nimalardan iborat?
3. Real DK qanday param etrlar bilan xarakterlanadi? Kirish signalining
sinfaz va parafaz tashkil etuvchilari nima ?
4. Emitter qaytargichlar qanday maqsadlarda qo'llaniladi? Ulaming
kirish va chiqish qarshiliklari nisbatlari qanday?
5. Ко ‘p kaskadli kuchaytirgichlarda sathni siljitish qurilmalari qanday
amalga oshiriladi?
6. Kuchaytirish Ch К sxemalari, ulaming ishlash prinsiplari, rejimlari va
asosiy xarakteristikalari haqida та ’lumot bering.
7. ВТ va MTli BTG ish prinsipi va xarakteristikalari haqida та ’lumot bering.
8. Ideal OKga ta ’r if bering.
9. OK ulanish sxemalarini keltiring.
10. “Id ea l” OK parametrlariga qanday talablar qo ‘yiladi?
11. O K asosiy param etrlari va xarakteristikalarini aytib bering.
www.ziyouz.com kutubxonasi
X B O B . O P E R A T S I O N K U C H A Y T I R G I C H L A R
A S O S I D A G I A N A L O G S I G N A L L A R
0 ‘Z G A R T G I C H L A R I
1 0 .1 . Umumiy m a’lumotlar
A m alda signallam i kuchaytirish uchun OK larni bevosita q o'llab
b o ‘lmaydi. Buning birinchi sababi — dinam ik diapazonning kichikligida
(8 -b o b g a q a ra n g ); ik k in c h i sababi esa — O K n in g k u c h a y tirish
koeffitsienti har OK nam unasidan keyingisiga o 'tg an d a keng oraliqda
o'zgaradi va shu bilan birga ishlash sharoitiga, ayniqsa tem peraturaga
kuchli ravishda bog‘liq. OK larga tashqi ТА zanjirlari kiritish y o ‘li
bilan bu sabablarning ta ’siri yo'qotiladi. Inverslaydigan kirishning
q o ‘llanilishi kirish va chiqish orasida manfiy TAni, inverslam aydigan
kirishning qo'llanilishi esa — m usbat TAni amalga oshirishga im kon
beradi. ТА turi va tuzilm asini o ‘zgartirib, O K ga tu rli funksional
qurilm alar xossalarini berish m um kin: kuchlanish yoki tok b o ‘yicha
barqarorligi yuqori kuchaytirgich, turli shakldagi tebranishlar generatori,
integrator, differensiator, jam lash qurilm asi, solishtirish qurilm asi,
trigger va boshqalar. Oddiy holda ТА zanjiri rezistorda bajarilgan
kuchlanish b o ‘lgichni hosil qiladi. Bu vaqtda OKli sxema chiziqli
o ‘zgartgich sifatida ishlaydi. Agar ТА zanjirida turli R C — zanjirlar
q o ‘llanilsa, aktiv filtrlar yoki m atem atik o ‘zgartishlar bajaradigan
q u rilm a lar hosil b o ‘ladi. Va n ih o y at, OK ТА zan jirig a d io d va
tranzistorlarning kiritilishi signallam i nochiziqli o ‘zgartish im konini
beradi. Hozirgi kunda O K larning yuzlab sxema turlari mavjud. O K ning
bu funksional universalligi, analog integral sxem otexnikaning asosiy
negiz qurilm asi b o ‘lishiga olib keldi.
OK sxemalari ish prinsipini tushunish va tahlilini aniqlashtirish
m aqsadida ideal OK tushunchasi kiritiladi. U lar quyidagi xossalarga
ega:
a) cheksiz katta kuchlanish b o 'y ich a kuchaytirish koeffitsienti
K v = oo (real O K larda 1 m ingdan 100 mln. gacha);
b) siljitish kuchlanishi UslL nolga teng, y a’ni ikkala kirishlarda
kuchlanishlar teng b o 'lsa, chiqishdagi kuchlanish ham nolga teng
b o la d i (real O K larda US[L = 5 mkV — 50 mV gacha);
d) chiqish toklari nolga teng (real O K larda nA ulushlaridan birlik
mkA gacha);
www.ziyouz.com kutubxonasi
e) chiqish qarshiligi nolga teng (real kam q u w atli O K larda o ‘nlab
O m dan birlik kO m largacha);
f) sinfaz signallarni kuchaytirish koeffitsienti nolga teng;
g) O K kirishlari potensiallari doim bir-biriga teng. U ning bu xossasi
a) kirishdagi signallar farqi £/j = £/, — С/, —»■ 0 b o ‘lgan, y a ’ni OK
kirishidagi signal JJ' = U"qiym atlariga bog‘liq em asligidan kelib
chiqadi. U skattalik virtual nol ( virtue — ing. haqiqiy) deb ataladi.
OK ideal deb o lin g an farazlardan kelib ch iq q an h olda quyida
keltiriladigan form ulalar va ularning isbotlari am aliyotda tasdiqlangan.
1 0 .2 . O peratsion kuchaytirgichlarga inersiyasiz rezistiv (chiziqli)
teskari aloqa zanjirlarining ulanishi
Inverslaydigan kuchaytirgich.D K OKning kirish kaskadi b o ‘lganligi
sababli, butun O K nol b o ‘yicha yuqori barqarorlikka ega, lekin uning
kuchaytirish koeffitsienti tem p eratu rag a bog‘liq. Bu kam chilik m anfiy
TA q o ‘llash yordam ida b a rta ra f qilinadi.
Yuqori b arq aro rlik k a ega b o ‘lgan inverslaydigan kuchaytirgich
prinsipial sxemasi 10.1-rasm da keltirilgan.
K IR
I
R,
h
R t a
--------1 h
I K IR
>
* Г '
U "
- O
I C H IQ
1
10.1-rasm. Yuqori barqarorlikka ega bo‘lgan inverslaydigan
kuchaytirgich.
Bu yerda Rlva RTA rezisto rlar kuchlanish b o ‘yicha parallel m anfiy
TA zanjirini hosil q ilad ilar. O K ning A inverslaydigan kirishidagi
www.ziyouz.com kutubxonasi
kuchlanishning oniy qiymatini UA orqali belgilaymiz. K o'rinib turibdiki,
U A = -(1 / K uo)U CHK, , bu y e rd a Кm— m a n fiy T A siz O K n in g
kuchlanish b o 'y ich a kuchaytirish koeffitsienti. K irxgof q o n u n id an
foydalanib, A tugun uchun /, + /, - 1Km = 0 deb yozish m um kin.
um -и т - У л K >
*Л =
t 'XJ 7/1 J
1 +
Я,
R,,
4 0 У
я ,
/ - . и -Bundan,
R,
К R
/ V f /0 АУЛ
/г, +
л
1 +
£
110 /
/?
■''■(/ол л7/г
( 10. 1)
Form uladagi m anfiy ishora, chiqishdagi signal fazasi kirishdagiga
nisbatan 180° ga farqlanishini (inverslanishini) bildiradi.
K 140U D 7 turdagi O K asosida yaratilgan bunday q u rilm an in g
kuchaytirish koeffitsienti Kv ni hisoblaymiz ( Kun = 45000, IKIR = 220
nA). /?w = 100 kO m , R = 1 kOm b o ‘lsin. Bu O K kirish qarshiligi
RKm = U J IK[R. EM = 5V b o ‘lganda chiqish kuchlanishi UCHlQ<5V.
Bundan UA = UCHIQ / Kuo= 0,1 M 0 “3 V, Rkir = 0,5-103 Om ekanligi
kelib chiqadi. Bu yerdan (10.1) ga asosan qurilm aning kuchaytirish
koeffitsienti
K a =
= -1 0 0 ,2
U m
Endi ideal O K xossalaridan foydalanib qurilm aning kuchaytirish
koeffitsientini hisoblaymiz. Avvalgidek, Kirxgof qonu n id an
I \ + ^ 2 ^ KIR= 0 '
d) ideal O K kirish toki IKIR = 0 va f) um um iy shinaga ulangan
inverslam aydigan kirish potensiali nolga teng b o ‘lganligi sababli, A
www.ziyouz.com kutubxonasi
nuqta potensiali nolga ten g b o 'lg an xossalariga asosan
j _ U кт j _ cwo
' ’ 2 " R ta •
Dem ak, K v= = ~ % ■ ( 10-2)
U KIR1
va Rta lam ing aw alg i qiym atlarida qurilm aning kuchaytirish
koeffitsienti Kv= —100.
Bundan juda m uhim xulosa kelib chiqadi, y a’ni: O K ideal deb
faraz qilingan aniq va taqribiy ifodalarda yuzaga keladigan xatoliklar
ju d a kich ik . D e m a k , O K n in g u n c h a k a tta b o ‘lm a g a n x u su siy
kuchaytirish koeffitsientlarida ham taqribiy ifoda yetarli darajada aniq
hisoblarni berar ekan.
Kuchaytirgichning kirish qarshiligi rezistor qarshiligiga teng va
odatda katta emas. Sxem aning afzalligi — manfiy TAsiz OKga nisbatan
chiqish qarshiligining a n c h a kichikligidir.
F > 10 b o ‘lgandagi inverslaydigan kuchaytirgich chiqish qarshiligi
quyidagi ifoda yordam ida aniqlanadi:
R R • К
D CHIO.TA CHIO.TA U
сню p - ^ . (10.3)
(10.2) ifodadan, qurilm aning kuchaytirish koeffitsienti aniq barqaror
va faqat ТА qarshiligi RTA qiym atini q o ‘shim cha qarshilik Rtqiymatiga
nisbati bilan aniqlanishi kelib chiqadi. Am m o bu natija OK kuchaytirish
k o e f f i ts i e n t i k e s k in k a m a y ib k e tis h i e v a z ig a s o d i r boM adi
Кu).Q arshiliklar nisbati kuchaytirish m asshtabini beradi.
S h u sa b a b li bu k u c h a y tir g ic h in verslaydigan m assh tablovchi
kuchaytirgichnom ini olgan.
Kuchaytirish koeffitsientlarini barqarorlash bilan birga m anfiy ТА
kuchaytirgich d in am ik d iap azo n in i ham bir n echa m ing m artaga
kengaytiradi. M asalan, K 140U D 7 turdagi O K da maksimal kirish signali
m Vlarning o ‘n ulushlaridan oshm aydi, berilgan m anfiy TA da esa u
o 'n la b voltni tash k il e ta d i. K eyingi O K aso sid ag i q u rilm a la rn i
hisoblashlarda idel O K xossalaridan kelib chiqqan taqribiy ifodalardan
foydalanam iz.
www.ziyouz.com kutubxonasi
Inverslamaydigan kuchaytirgich.Inverslam aydigan kuchaytirgich
prinsipial sxemasi 10.2-rasm da keltirilgan. Kirish signali O K ning
inverslam aydigan kirishiga beriladi, inverslaydigan kirishga esa TA
signali beriladi. Bu TA kuchlanish bo'yicha ketm a-ket m anfiy TA
ekanligi ko‘rinib turibdi.
K i a
Ui km
I kir
_ D>
• ------- О
I "10
L'ciuo
1
10.2-rasm. Inverslamaydigan kuchaytirgich sxemasi.
Inverslam aydigan OK uchun kirish toki IKIR = 0, shuning uchun
inverslaydigan kirish potensiali U x = U 4HKRXI(RX+ R TA)-Boshqa
to m o n d a n , ideal OK uchun kirishdagi potensiallar bir-biriga teng
U ‘ = U"• D e m a k , U KIR = UCHIQRt /(/?, + RTA) ,b u n d a n
inverslam aydigan kuchaytirgich kuchaytirish koeffitsienti
К и = \ + - ^ - . (10.4)
Yetarli c h u q u r m anfiy TA amalga oshirilganda (F >10 b o ‘lganda)
(10.4) ifoda 4 % xatolik bilan to ‘g ‘ri b o'ladi. O d atda RTA + R =
= 50 kOm-b-1 M Om .
Inverslamaydigan kuchaytirgichning kirish qarshiligi qiymati OKning
k atta kirish qarshiligi (1 -И 0 G O m ) va c h u q u r m anfiy T A b ilan
www.ziyouz.com kutubxonasi
belgilanadi. In v ersla m ay d ig a n k u ch ay tirg ich ch iq ish q arsh ilig in i
hisoblash uchun (10.3) form uladan foydalanam iz.
OKning inverslamaydigan ulanishi, katta ichki qarshilikka ega signal
m anbayini kirish qarshiligi kichik b o ‘lgan signalni qayta ishlovchi
qurilm a bilan m uvofiqlashtirish talab etilganda q o ‘llani!adi. Bunda
signal fazasi saqlanadi.
M anfiy TA c h u q u rlig i o rtsa ( RTA —>0, R:—> 00 ) k u c h a y tirish
koeffitsienti Kvkam ayadi va birga tenglashadi (Ku = 1).
Bunday kuchaytirgich kuchlanish qaytargichideyiladi. Kuchlanish
qaytargich sxemasi 10.3-rasm da keltirilgan. Q aytargichda m aksimal
kirish va m in im a l c h iq is h qarsh ilig i t a ’m in la n d i. O K asosidagi
qaytargich, boshqa (em itter va istok) qaytargichlar, muvofiqlashtiruvchi
kaskad sifatida q o ila n ila d i.
o -1 M R
О
□
1
r сто
10.3-rasm . Kuchlanish qaytargichi sxemasi.
Inverslaydigan jam lovchi qurilma.Jam lash qurilm asi b ir nechta
kuchaytirilgan kirish signallarining algebraik yig‘indisiga teng b o ‘ladigan
kuchlanishni sh ak llan tirish uch u n xizm at qiladi, y a ’ni m atem atik
q o ‘shish am alini bajaradi. B unda kirish signali inverslanadi. Misol
tariqasida, 10.4-rasm da u c h ta kirishga ega b o ‘lgan inverslaydigan
jamlash qurilm asi sxem asi keltirilgan.
OK ideal deb hisoblab (IKlR= 0, U / = U n),inverslaydigan kirish
uchun Kirxgofning birin ch i qonuniga binoan
I \ + 1 2 + 73 + 1TA - 0
Ч ± + Ч ± + Ч ± = - и снп
Rt R2 R3
yozish m um kin. B undan chiqish kuchlanishi
R
TA
D D D
и = - ^ U - - ^ - U - - Z L U
J? 1 J? 2 J? 3
К. Кn A,
CHIQ (10.5)
kelib chiqadi, y a’ni chiqishdagi signal o ‘zining m asshtab koeffitsienti
bilan olingan kirishdagi signallarning algebraik yig‘indisiga teng bo'ladi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
1—
A
1 1
Rt ,
r ... ” 1
1 •
Л
Ik!K
1 ___
" h
_ 0
+
4
Г '
V
1
10.4-rasm. Uchta kirishli inverslaydigan jamlash qurilmasi sxemasi.
R = R 2= R = R ta—R bo'lgan xususiy holda
UrHIQ= - ( U l + U2+U3)
boMadi. (10.5) ifoda ixtiyoriy ko‘rinishdagi istalgan sonli kirish signallari
uchun haqiqiy.
Inverslamaydigan jamlovchi qurilma.U chta kirishga ega b o ‘lgan
m azkur qurilm a sxemasi 10.5-rasm da keltirilgan. K irish signallari
in v e rs la m a y d ig a n k iris h g a , m an fiy ТА s ig n a li e sa R TA o rq a li
inverslaydigan kirishga beriladi. Kirxgofning birinchi qonuniga binoan
7, + / 2 + / 3 = 0 , chunki ideal OK da 1Ш = 0.
D em ak,
u.-u ' u2 -u' u}-u' л
—--------+ - 1------- + —- ------- = 0 .
R R R
OK kirishlari potensiallari bir-biriga teng degan shartdan kelib
chiqqan holda U 7 kirish potensialini aniqlaym iz, y a’ni
// U ch , o • К j j l _ J J II _ CHIP 1
Rta + R\
Bundan U CHIQ - K ( U ] + U 2 + U 3),
1 + R / R
bu yerda uchta kirishli jam lovchi qurilm a uchun К = ------ ------1 va n
www.ziyouz.com kutubxonasi
1 + 7? / R
ta kirishli jam lovchi q u rilm a uchun esa К = --------— -----n
Ayiruvchi — kuchaytirgich.Chiqishida ikkita kirishdagi signallam ing
farqiga teng kuchlanish olish im konini beruvchi qurilm a sxemasi 10.6-
rasm da keltirilgan.
Kirxgofning b irinchi qonuniga bin o an / , + I 0 = 0 , chunki ideal
OK da IKIR= 0.
r _ u , - u ' . __ Ценю- u '
R’ 0 KR
Ideal O K da kirish potensiallari teng j j ' = J J " . Inverslam aydigan
kirish potensiali
lt/ i _ u 2 - k r
R + KR'
Гст о
•f-------О
Rta
}
10.5 -rasm. Inverslamaydigan jamlovchi qurilma sxemasi.
R Lu
ъ о — C Z F - *
R ^
Д lu
D O ----- 1 | -----I KIR
V
V"
_ о
I KIR
www.ziyouz.com kutubxonasi
Bundan U ' U = —— — yoki K U X - U "(K +1) = - U CH
R KR
D em ak, natijaviy UCHIQ = K ( U , — £ /,).
R
[ : 0 -J kir
П О
h ~ +
4 = 3
R
V
V"
_ >
k R
-О
10.6 -rasm. Ayiruvchi — kuchaytirgich sxemasi.
Pretsizion attenyuator.A ttenyuator (so‘ndirgich) kuchlanishni talab
qilingan m arta susaytirish uchun xizmat qiladi. Asosan yuqori chastota
o lc h o v ap p aratlarid a, m asalan, standart signallar gen erato rlari va
kom paratorlarda q o ‘llaniladi. Pretsizion (o ‘ta aniq) attenyuator sxemasi
10.7-rasmda keltirilgan.
Ideal holda j j 1 = U " ■ Shuning uchun
R2
U m
R+ R
U cmo yoki U CHig=UK
1+ Л / Л ,
10.3. Operatsion kuchaytirgichlarga inersiyali teskari aloqa
zanjirlarining ulanishi
Im puls qurilm alarda generator m a ’lum davom iylik va am plitudaga
ega t o ‘g ‘ri to 'rtb u rc h a k shakldagi im pulslar ishlab c h iq arad i. Bu
im p u ls la r r a q a m la r n i aks e ttir is h va h iso b la s h q u r ilm a la r id a ,
www.ziyouz.com kutubxonasi
1 KIR
О—
_ >
('сню
—О
О
R •
10.7-rasm . Pretsizion attenyuator.
a x b o ro tla rn i q a y ta ish la sh va b o sh q a q u rilm a la r e le m e n tla r in i
boshqarish u ch u n m o ‘ljallangan. A m m o, elem en tlar t o ‘g ‘ri ishlashi
uchun um um iy holda t o ‘g ‘ri burchak shakldan farq qiluvchi shakldagi,
m a’lum davomiylik va am plitudaga ega bo'lgan impulslar talab qilinadi.
G en erato r ishlab chiqarayotgan im pulslarni passiv va aktiv b o ‘lishi
m um kin bo 'lg an t o ‘rt qutbliliklar yordam ida o ‘zgartirish m um kin.
Turli t o ‘rt q u tb lilik lard an foydalanib differensiallash, integrallash,
im pulslarni qisqartirish, am plituda ham da ishorani o ‘zgartirish kabi
va boshqa o 'zg artirish larn i am alga oshirish m um kin. D ifferensiallash
va integrallash amallari mos ravishda differensiallovchi va integrallovchi
zanjirlar yordam ida bajariladi.
Passiv in te g rallo v c h i va d iffe re n sia llo v c h i z a n jirla r q u y id ag i
kam chiliklarga ega: ikkala m atem atik amal m a’lum xatoliklar bilan
am alg a o sh irila d i. U la rn i k o rre k siy a lash u c h u n c h iq is h sig n ali
am plitudasini kuchli ravishda pasaytiruvchi, korreksiyalovchi zanjirlar
kiritish zarur.
OK asosidagi aktiv differensiallovchi va integrallovchi q u rilm alar
bu kam chiliklardan xoli. U larni o ‘rganishga o ‘tam iz.
D ifferen sia llo vch i q u rilm a .O K a s o s id a b a ja r ilg a n s o d d a
differensiator sxemasi 10.8-rasm da keltirilgan. Sxem a Т А zanjiriga
RCe le m e n t k iritilg a n inv erslay d ig an k u c h a y tirg ic h h iso b la n a d i.
www.ziyouz.com kutubxonasi
K irxgofning b irin ch i qon u n ig a b inoan /, + / , = 0 . U ' - U " = 0
b o 'l g a n l i g i s a b a b li, k o n d e n s a t o r z a r y a d in in g o n iy q i y m a ti
Q(t) = C U KIK,tok esa / , = d Q / d t = C ( d U KIR / d t) . 0 ‘z navbatida,
tok 12 — ^ сто (.0 I R T a •
B undan c ^ - + L^ =0 yoki UCWQ(t) = - R TAC .
d t R ta ~ dt
Shunday qilib, m azkur qurilm a kirish signalini diflferensiallash —
u n i v a q t d o im iy s i г = RTAC ga te n g b o ‘lg a n p r o p o r s i o n a l l ik
koeffitsientiga ko'paytirish am alini bajaradi. Kirishga to ‘g ‘ri b u rch ak
shakldagi im puls berilganda chiqishda hosil b o ‘ladigan kuchlanish
shakli 10.9-rasm da keltirilgan.
C h iq ish d ag i im p u lslar davom iyligi i /(3-j-4)x=(3-^4)R TA'C kabi
aniqlanadi.
R ta
U m um iy holda chiqishdagi kuchlanish shakli тtva x nisbatiga
bo g ‘liq b o 'ladi. tl vaqt m om entida RTA rezistorga kirish kuchlanishi
q o ‘yilgan, chunki kondensatordagi kuchlanish keskin o ‘zgara olm aydi.
S o ‘ngra kondensatordagi kuchlanish eksponensial q o n u n b o ‘yicha
o r ta d i, re z is to rd a g i k u c h la n is h esa, y a ’ni c h iq is h k u c h la n is h i
eksponensial qonunga binoan pasayadi va kondensator zaryadlanishi
tugaganda, /2 vaqt m om enti nolga teng boMadi. Kirish kuchlanishi
n o lg a te n g b o ‘lg an d a , k o n d e n s a to r re z is to r o rq a li ra z ry a d la n a
boshlaydi. S hunday qilib, teskari ishorali im puls shakllanadi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
10.9-rasm. Differensiallovchi qurilma chiqishidagi kuchlanishning
vaqt diagrammasi.
Integrallovchi qurilma.O K asosidagi sodda integrallovchi qurilm a
sxem asi 1 0 .1 0 -ra sm d a k e ltirilg a n . U sh b u sxem a in v e rsla y d ig a n
kuchaytirgich hisoblanadi, uning ТА zanjiriga k o n d en sato r Сulangan.
10.10-rasm . Integrallovchi qurilma sxemasi.
A w algidek Ia = 0, j j ' = U"= 0 - / , + / 2 = 0 .
12 = d Q ! d t = C (d U CHIQ / d t ); 7, = £/m (/)/i? .
С
d U ( ? H l Q
d t
U ,1 '
A№-. B undan £ /rw/(; = — —— \ U K!Rd t .
Shunday qilib, O K kiruvchi signal fazasini chiqishda x burchakka
www.ziyouz.com kutubxonasi
o ‘z g artirad i, chiqish k u ch lan ish i esa kirish k u c h la n ish in in g vaqt
b o 'y ich a integralini 1 / г = 1 / RCkoeffitsientga ko‘paytirilganiga teng.
Kirishga t/davom iylikdagi to ‘g‘ri burchakli impulslar ketm a-ketligi
berilganda chiqish kuchlanishining diagrammasi 10.11-rasmda keltirilgan.
I'с mow
10.11-rasm. Integrallovchi qurilma chiqishidagi kuchlanishning
vaqt diagrammasi.
Aktiv filtrla r.E le k tro n ik a d a k o ‘p h o lla rd a q u rilm a k irish ig a
b e rila y o tg a n a x b o ro t va p a ra z it s ig n a lla r m a jm u id a n b e rilg a n
chastotadagi signalni ajratib olish talab qilinadi. Bu m aqsadda turli
chastota — tanlov sxem alar ishlatiladi va ular filtrlar deb ataladi.
F iltrla r s o ‘n d irm a sd a n o ‘tk azay o tg an te b ra n is h la r c h a sto ta s i,
flltrlaming o'tkazishpolosasi (shaffoflikpolosasi)n\hosil qiladi. 0 ‘tkazish
polosasi filtrning asosiy param etri hisoblanadi. K uchaytirgichlardagi
kabi, ular K(f)uzatish koeffitsientini J 2 m arta (3 dB ga ) pasayish
darajasi bilan aniqlanadi. F iltr so‘ndirayotgan teb ran ish lar chastotasi
shaffofinaslik polosasinitashkil etadi. 0 ‘tkazish polosasini sh affo f
em aslik polosasidan ajratuvchi chastota, chegaraviy chastotayoki fKES
kesish chastotasideb ataladi.
C h asto talar polosasida o ‘tkazish polosasining joylashishiga qarab
filtrlar quyidagi turlarga ajratiladi:
— past chastota filtrlari — noldan fKES gacha b o ‘lgan oraliqdagi
tebranishlarni o ‘tkazadi va yuqori chastotali tebranishlarni so‘ndiradi;
— yuqori chastota filtr la r i- f KES dan yuqori b o lg a n teb ran ish lar
chastotasini o ‘tkazadi va undan past tebranishlarni so ‘ndiradi;
— polosa filtrlaridan f2 gacha b o ‘lgan oraliqdagi teb ran ish lar
chastotasini o ‘tkazadi va bu polosadan tashqaridagi teb ran ish larn i
so ‘ndiradi;
www.ziyouz.com kutubxonasi
— rejektorli( chegaralovchi) fillrlar — f j dan f2 gacha b o ‘lgan to
oraliqdagi teb ran ish lar chastotasini o ‘tkazm aydi.
Sanab o ‘tiIgan filtrlarning LAChXlari 10.12-rasm da keltirilgan.
Ixtiyoriy filtr asosini elektron qurilm a passiv qism ini tashkil etuvchi
RC — yoki LC— zanjirlar, y a’ni passiv filrlar tashkil etadi. Aynan
passiv filtr b u tu n spek trd an berilgan chastotadagi signallarni ajratib
oladi, elektron qurilm aning boshqa qismlari esa bu signalni kuchaytirish
yoki generatsiyalash b o ‘yicha analog am alni bajaradi.
A '
a)
c)
Цf)
b)
d)
K (f )
K (.n
fkir' ‘Sf
10.12-rasm. Past chastota (a), yuqori chastota (b), polosa (d) va
rejektorli (d) filtrlar LAChXlari.
Past chastotali sodda filtr (P C h F ) bir bosqichli RC — zanjirdan
tashkil to p a d i (1 0 .1 2 -ra sm ). D em ak , filtr L A C hX si k u c h a y tirish
www.ziyouz.com kutubxonasi
k o e ffitsie n ti Kvni u z a tish k o e ffitsien ti K(f)ga a lm a s h tirilg a n
kuchaytirgich kaskadi LAChXsiga o'xshaydi (10.13-rasm). B irbosqichli
RC — zanjiri birinchi darajali filtr deb aialadi. U 20 d B /d ek tezlikdagi
LAChX pasayishi bilan ifodalanadi. Bundan yuqori pasayish tezligiga
ega b o ‘lgan filtr hosil qilish uchun bir necha RC — zanjirlar ketm a-
ket ulanadi. Ikki bosqichli filtrda (ikkinchi darajali filtr) LAChX
pasayish tezligi 40 d B /d ek , uch bosqichli filtrda (uchinchi darajali
filtr) esa — 60 d B /d ek . H ar b ir filtr darajasiga bitta k o n d en sato r
t o ‘g ‘ri keladi. A m m o , k o ‘p b o sq ich li passiv filtrla rd a sig n a lla r
yo‘qotilishi ko‘p b o ‘lganligi tufayli ularning q o ‘llanilishi cheklangan.
Bundan tashqari, passiv filtrlar katta massa va o ‘lcham larga ega, ayniqsa
past chastotali sohalarda ishlaganda.
a) b)
I Mr ' .
°—lb
R
Ч = Ь
_ t>
10.13-rasm. Aktiv RC(a) va polosa filtri (b) sxemasi.
Aktiv filtrlaryoki tanlovchi kuchaytirgichlarham passiv (asosan
rezistorlar va kondensatorlar), ham aktiv (odatda OKlar) elem entlardan
tashkil topadi. Aktiv filtrlar, passiv filtrlardan farqli ravishda, foydali
signalni kuchaytiradilar, kichik massa va hajm ga egadirlar, integral
texnologiya usullari asosida yasaladi, kaskadlar u lanishlarida h am
sozlanishi qulay. Aktiv filtrlar kam chiliklarga h am ega: m anbadan
energiya iste ’m ol qiladi va o ‘nlab M G sd an yuqori c h a sto tala rd a
(O K n in g fjch e g ara v iy c h a sto ta si b ila n a n iq la n a d ig a n ) ish la tib
b o 'lm ay d i.
www.ziyouz.com kutubxonasi
Inverslaydigan O K asosidagi ikkinchi darajali aktiv RC — past
chastota flltri prinsipial sxemasi 10.13, a-rasm da tasvirlangan. Kirishga
sinusoidal signal berilganda filtrning uzatish koeffitsientini aniqlaym iz.
Sxem aning b arch a elem en tlari chiziqli boMgani, to k va k u ch lan ish lar
sinusoida b o ‘yicha o ‘zgargani sababli, barcha tok va kuchlanishlarni
kom pleks son k o 'rin ish id a ifodalaym iz.
OK ni ideal deb hisoblab (IKIR= 0, ] j i - jj" ), K irxgofning birinchi
qonuniga binoan inverslaydigan kirish u c h u n /, = / , + 70 hosil qilam iz.
Bu yerda
b o 'la d i. Bu yerd a p = ja>.F iltrn in g darajasi m a z k u r ifo d a d a g i
maksimal pdarajasi bilan aniqlanadi. Bunday filtrlarni tuzishda o d atd a
C = C = C , R = R = R tan lan ad i. U h olda (10.6) ifoda quyidagicha
yoziladi:
= U 'jcoC2 ek an lig in i hisobga olgan h o ld a, sx em an in g
uzatish koeffitsienti
7 ?, t ?2 c , c 2 /г,л2с , с 2
К(р). (IIi
pasayish
40 (IB Itlek
www.ziyouz.com kutubxonasi
(1 + рт )2
bu yerda: т = RC.Ushbu qurilm ada x qiym atini o ‘zgartirib, uning
o ‘tkazish polosasi kengligini o ‘zgartirish m um kin. B unda o ‘tkazish
polosasida uzatish koeffitsienti o'zgarm as va A ^ g a teng b o ‘ladi (10.14-
rasm ), chunki sig'im lar qarshiligi katta va ular P C h F ishiga t a ’sir
ko'rsatm aydilar.
Filtrning o ‘tkazish polosasi Д/"= 0-ь /^bo'lib, fB= \/2nRC.Chastota
fB kesish chastotasi fKES deb ataladi. C hastota qiym ati fB d an katta
bo 'lg an d a kirish signalining bir qismi kichik sig‘imli C ; kondensator
qarshiligi bilan shuntlanadi. Juda katta chastotalarda (f> 10 Q signallar
m inim al sig‘imli C2 kondensator qarshiligi bilan butkul sh untlanib
O K chiqishiga o ‘tm aydilar.
Aktiv polosa filtrining sodda sxemasi 10.13, b -rasm d a keltirilgan.
K irish zanjiri kom pleks qarshiligi (im p e d a n si)n i Z G, TA zan jiri
impedansini esa Z0 orqali ifodalaymiz. Natijada, 10.1-rasmda keltirilgan
inverslaydigan kuchaytirgichga o ‘xshash polosa filtri sxemasiga ega
b o ‘lam iz. A m m o, kirish zanjiri ham , ketm a-ket m anfiy TA zanjiri
ham chastotaga bog'liq. U holda (10.2 ga asosan filtrning kom pleks
kuchaytirish koeffitsienti)
ga teng b o ‘ladi. Bundan uzatish koeffitsienti
ekanligi kelib chiqadi, bu yerda т = RC.
Polosa filtri LAChXsi 10.12, d-rasm da keltirilgan. Kesish chastotasi
fKES = \/2 rR C b o lg a n d a TA koeffitsienti эг = 0, kesish chastotasidan
farqli chastotalarda esa аг~ 1. KUTA=K V/ (1 + a s /Q nisbatdan kelib
chiqadi-ki, ae = 1 b o ‘lganda aktiv filtr uchun A ^ l . Kesish chastotasiga
yaqinlashgan sari signal uzatish koeffitsienti kam ayadi, bu esa m anfiy
TA ni susayishiga olib keladi, ya’ni x , natijada filtr A^.si ortadi. Kesish
chastotasi fKES da m anfiy TA mavjud b o lm a y d i va K {f) = Kuo. Polosali
R
JCOT
www.ziyouz.com kutubxonasi
o ‘tkazuvchi filtrda faqat m anfiy ТА qo'IIaniladi, bu esa uning ishini
barqarorlaydi. K atta kuchaytirish koeffitsienti hisobiga u chastota—
tanlovchi kuchaytirgich deb ataladi.
10.4. Operatsion kuchaytirgichlarga inersiyasiz nochiziqli
zanjirlarning ulanishi
Logarifm ik kuchaytirgich.B u n d ay k u c h a y tirg ic h d a c h iq ish
kuchlanishi kirish k u chlanishi logarifm iga proporsional b o ‘ladi.
Logarifmik xarakteristika hosil qilish uchun O K m anfiy ТА zanjiriga
diod yoki UB sxem adagi BT ulanadi. D iodli va BTli logarifm ik
k u c h a y tirg ic h s x e m a la ri m os rav ish d a 10.15, a va b -ra s m la rd a
k o ‘rsatilgan.
A w algidek, O K ning ideallik xossalaridan IKlR= 0 va U ' = JJ" = 0
kelib chiqadi. Shu sababli 7; = I2. 10.15, a-rasm dagi sxem a uch u n
7, = и ш / Я , 1 2 = / 0[exp(t/ / )-1J~/ 0[exp(t/ I
bu yerda (p= k T / q , U — dioddagi kuchlanish. Bu sxem a uchun
U = U CH/Q e k an lig i rav sh an . B u n d an
Ucmo = -<Рт [1п(^д7« / R )- l n / 0 ] = -
a) b)
10.15-rasm. Diodli (a) va BTli (b) logarifmik kuchaytirgich sxemasi.
Yuqoridagi sxem a kabi, 10.15, b-rasm dagi sxem a u ch u n ham
7, = U Km/ R , I 2 = I K = I E0 [e x p (t/w /
www.ziyouz.com kutubxonasi
Bundan U CHIQ = ~(pr \n U Km /(R I,:o).
Keltirilgan sxem alar uchun m aksimal chiqish kuchlanishi 0,6 V
dan oshm aydi. Logarifmik kuchaytirgichlar chiqishida faqat bir qutbli
kuchlanish shakllanadi. M usbat kirish kuchlanishida chiqishda m anfiy
kuchlanish shakllanadi. Chiqishda musbat kuchlanish olish uchun 10.15,
a-rasm dagi sxemaga teskari yo'nalishda diod ulash va kirish kuchlanishi
qutbini o ‘zgartirish kerak. 10.15, b-rasm da p — n — p — turli tran zisto r
qoMlash usuli bilan shunday natijaga erishish m um kin.
Antilogarifm ik (eksponensial) kuchaytirgich.A n tilo g a rifm ik
kuchaytirgich hosil qilish uch u n yuqorida k o'rib o ‘tilgan sxem alarda
diod (tranzistor) bilan rezistor o ‘rnini alm ashtirish kerak (10.16, a va
b-rasm lar).
10.15, a va b-rasm lardagi sxem alar kabi, 10.16, a-rasm dagi sxem a
uchun
^ c h i q — — ^ ф (^ / г / я ^ ^ г ) >
va 10.16, b-rasm dagi sxema uchun esa
^ с т о ~ ~ ^ ео е х Р (^луя I(P t )
deb yozish m um kin.
Logarifmik va antilogarifmik kuchaytirgichlar ko‘paytirish va b o ‘lish
m atem atik am allarini bajarish uchun q o ‘llaniladi.
H aqiqatdan, sonlarni ko‘paytirish uchun ularning logarifm larini
q o ‘shish yetarlidir. U chta sonni ko‘paytirish uch u n , ularning h a rb irin i
aw al o ‘zining logarifmik kuchaytirgichi kirishiga berish, so‘ngra uchta
kirishli jam lovchi qurilm a kirishiga uzatish lozim (10.14-rasm ).
a) b)
I'D
Г
_ >
I ' c h io
-O
1 kIR . 4
O-R
-E D -, Л
www.ziyouz.com kutubxonasi
а)
R
- c z *
1 _ >
Vi
— с
1
г
-L
C H IO
I' kir
b)
c)
10.17-rasm. Nol detektori sxemasi (a) va
uning vaqt diagrammalari (b, d).
www.ziyouz.com kutubxonasi
Kuchlanish komparatori. Komparatorikki va undan ortiq signallarni
o ‘zaro, yoki bir kirish signalini biror berilgan etalon kuchlanish sathi
bilan solishtirish am alini bajaradi
Berilgan kirish signallarini nolga teng bo 'lg an etalon kuchlanish
s a th i b ila n s o lis h tira d ig a n k o m p a r a to r sx em asi 1 0 .1 7 -ra s m d a
ko ‘rsatilgan. Buning uchun OK inverslaydigan kirishi potensiali nolga
teng b o ‘lgan um um iy shina bilan tutashtiriladi. Shu sababli bunday
qurilm a nol detektoriyoki nol — indikatorideb ataladi.
K u c h a y t ir g ic h n i n g in v e r s la y d ig a n k ir is h ig a a m p l it u d a s i
p m ^ p c w o ™ ]/K uo bo 'lg an Um = U ms\ncoto ‘zgaruvchan kuchlanish
berilgan b o is in (katta signal rejimi).
K om parator ishini ifodalovchi vaqt diagram m alari 10.17, b va d-
rasm larda ko‘rsatilgan. D iagram m alardan ko‘rinib turibdiki, kirish
kuchlanishi \Um sin a>t\<\UCHIQ max j / K ao shartga javob bersa, chiqish
k u c h l a n i s h i kirish k u c h l a n i s h i g a p r o p o r s i o n a l b o ‘ladi, y a ’ni
рсню \= К ио\и ш\-Kirish kuchlanishi \UCH,QmJ\!K „0 qiymatidan oshsa,
k om parator chiqish signali o ‘zgarishsiz qoladi va | ^ СяЮ| = | ^ Гя/(?тах|-
Shunday qilib, musbat kirish kuchlanishida chiqish signali standart
va ~ U CHIQ max ga teng, m anfiy kirish kuchlanishida esa — yana standart
va + U CHI0 max ga teng b o ‘ladi degan xulosaga kelamiz.
Kirish signali analog, chiqish signali esa — raqam li bo'lgani uchun
( Hio .max m antiqiy 0, + U CHIQmax - m antiqiy 1), k o m p arato r
analog va raqam li qurilm alar orasidagi aloqa elem enti rolini bajaradi,
ya’ni sodda analog — raqamli o^zgartirgichhisoblanadi.
K iris h s ig n a li s h a k li ix tiy o riy boM ishi m u m k in . A m m o
/ ^ ( /o l (kichik signal rejimi) b o ‘lganda, ishlashning
ixtiyoriy vaqt m om entida chiqish signali kirish signaliga proporsional
b o 'lad i, ya’ni \ U C h , q \ = \K u o U k, r \- Bu Уег(1а U c h i o .шах va K uo an i4
O K ning pasport m a’lum otnom alarida keltirilgan param etrlari.
Katta signal rejimida, kirish signali qiymati \UCHIQ max / K ll0\ bo'lgan
www.ziyouz.com kutubxonasi
u,-..
CH IO
= PcHio.mJ \b o 'lad i.
J J J К
C H IO .m ax ' Y V (/0
C hiqish k u c h la n ish i ± U CHIQmax d a ra jala rd a qayd q ilin ad ig a n
kattaligi komparator sezgirligi Adeb ataladi.
U ni chiqish kuchlanishi U CHIO max ni kuchaytirish koeffitsienti К ^ g a
b o ‘lib, oson baholash m um kin
A = ^ C W O .m a x / K U 0•
M asalan, U CHIOmax= 10 V, K uo= 105b o ‘lsa, u holda Д = 10-4 V.
Bu kirish kuchlanishi eta lo n kuchlanishidan atigi 10-4 V ga og‘ganda
chiqish kuchlanishi ± U CHI() max sathlarda qayd qilinishini bildiradi
(m azkur holatda n oldan).
C hiqishda kichik s ta n d a rt k u chlanishlar u.
C.HIO. max
olish talab
qilingan holatlarda, 10.18, a-rasm d a ko'rsatilgan k o m p arato r sxemasi
ishlatiladi. M usbat kirish kuchlanishida chiqishda m anfiy kuchlanish
paydo bo'ladi. Bunda V D 2 diod ochiladi. M a’lum ki, ochiq dioddagi
k u c h la n ish — U“ g a te n g , d e y a rli o ‘zg a rm as k a tta lik . D e m a k ,
a)
f'h'IR
o—
4Z = b
\DI
H b)
- Й -VD2
_ >
(-CHIO
r*
< C H I O
-o
www.ziyouz.com kutubxonasi
chiqishdagi kuchlanish UKIRga bog'liq bo'lm agan ravishda U" ga teng.
Kremniyli diodlar uchun U* = 0, 7 V ekanini eslatib o ‘tam iz. M anfiy
kirish kuchlanishida VD1 diod ochiladi, chiqish kuchlanishi esa + U '
ga te n g b o ‘lad i va u h a m UKIR ga b o g ‘liq b o 'lm a y d i. U sh b u
kom paratorning vaqt diagram m alari 10.18, b -rasm d a ko'rsatilgan.
K om parator sezgirligiga kelsak, u ham Kun— 105 qiym atlarda keskin
ortadi va Ass 7 mkV ni tashkil etadi.
a)
R
( KIR i о --------- 1 |-R
t KIR.
_ О
L’c h i q
— О
b)
l K I R
10.19-rasm. Bir bo‘sag‘ali ikki kuchlanishni solishtirish sxemasi (a)
va uning vaqt diagrammalari (b).
www.ziyouz.com kutubxonasi
Agar yakka VD1 va V D 2 diodlar o ‘rniga ketm a-ket d io d lar zanjiri
ulansa, k o m p arato rn in g chiqish kuchlanishlari m os ravishda katta
b o ‘ladi. Ikki (va u n d a n ortiq) kuchlanishlari solishtirilganda ular turli
kirishlarga b erilad i. B u n d ay k o m p a ra to r sxem asi va u n in g ishini
izohlovchi vaqt diagram m alari 10.19-rasm da ko‘rsatilgan.
N o lg a te n g b o ‘lgan m o m e n tla rd a , y a ’n i, k iris h la r o rasid a g i
kuchlanishlar UK[Rj = UKIR2 b o ig a n d a chiqish kuchlanishi nolga teng
b o ‘ladi. UKm> UK!R2 b o ‘lgan vaqt oraliqlarida, chiqish kuchlanishi
ishorasi musbat va standart + U CHIOnm qiymatiga teng bo‘ladi. UKIR] < UKlR2
bo'lgan vaqt o raliqlarida O K qayta ulanadi va uning ch iq ish id a -^™ om axstandart k u ch lan ish o ‘rnatiladi.
Yuqorida к о ‘rib o ‘tilgan standart O K asosidagi kom p arato rlar kirish
signallari sekin o ‘zgaruvchi, yuqori aniqlikdagisolishtiruvchi sxemalarida
ishlatiladi. G ap shundaki, katta am plitudali kuchlanishlarni solishtirish
rejimida OK tranzistorlari to ‘yinish rejimiga o ‘tadilar. T o ‘yinish rejimi
bazada noasosiy zaryad tashuvchilarning to ‘planishiga olib keladi. Bu
zaryadlarni b a z ad a n c h iq a rib yuborish u c h u n m a ’lu m v aq t talab
qilinadi, bu esa k o m p arato rlarn in g tezkorligini pasaytiradi.
S huning u c h u n raq am li tex n ik ad a tezkorligi 15-^-200ns g ach a
b o ‘lgan 521S A 1-521S A 4 turdagi integral k o m p arato rlar qoMIaniladi.
U larni loyihalashda tranzistorlar to ‘yinish rejimiga o ‘tm aydigan maxsus
sxem otexnik y ech im lar q o ‘llaniladi.
N azorat savollari
7. Yuqori barqarorlikka ega b o ‘lgan inverslaydigan kuchaytirgich
kuchaytirish koeffitsienti nima bilan aniqlanadi?
2. Inverslamaydigan kuchaytirgich kuchaytirish koeffitsienti nima bilan aniqlanadi?
3. Kuchlanish qaytargichda qanday am al bajariladi?
4. Uchta kirishga ega bo ‘Igan jamlash qurilmasi chiqish kuchlanishi nimaga teng?
5. Ayiruvchining chiqish kuchlanishi nimaga teng?
6. Pretsizion attenyuator nima uchun xizm at qiladi?
7 Passiv integrallovchi va differensiallovchi zpnjirlar qanday kamchiliklarga ega?
8. O K asosidagi differensiallovchi qurilma qanday amalga oshiriladi?
9. O K asosidagi integrallovchi qurilma qanday amalga oshiriladi?
10. Filtrlar turlarini sanab bering.
11. Aktiv fd trla r passivlardan nimasi bilan farqlanadi?
12. O K asosidagi logarifmik kuchaytirgich qanday xossalarga ega ?
www.ziyouz.com kutubxonasi
X I B O B . R A Q A M L I T E X N IK A A S O S L A R I
11.1. Umumiy ma’lumotlar
Elektron qurilm alar, jum ladan kom pyuterlarda qayta ishlanayotgan
m a ’lu m o tlar, n atijalar va boshqa a x b o ro tlar k o ‘p h o lla rd a e le k tr
signallar ko'rinishida ifodalanadi.
Axborot (fizik kattaliklar) ni ikki usulda ifodalash m um kin: analog
(uzluksiz) va raqamli (diskret). Birinchi usulda ifodalanayotgan kattalik,
unga proporsional b o ‘lgan bir signal ko‘rinishida,ikkinchi usulda esa
— har biri berilgan kattalikning bitta raqam iga m os keluvchi bir nechta
signallar ketma-ketligi ko'rinishidaifodalanadi.
Analog ko'rinishdagi signallarni qabul qilish, o ‘zgartirish va uzatish
uchun m o ‘ljallangan elektron qurilm alar, analog elektron qurilmalar
(A EQ ) deb ataladi. Signalning nazariy to m o n d a n shakllanishi va
uzatilishi m um kin qadar aniqlik va tezkorlik bilan am alga oshiriladi.
A E Q lar nisbatan sodda tuzilganiga q aram asd an , signalni ixtiyoriy
funksional o ‘zgartirishga qodirdir.
A E Q lar quyidagi kam chiliklarga ega:
— xalaqitbardoshlikning kichikligi. Bunda signalga turli shovqinlar
q o 'sh ilish i, yoki tem p e ra tu ra va boshqa o m illa r t a ’sirida q u rilm a
param etrlarining o ‘zgarishi natijasida signal boshlang'ich k o ‘rinishidan
farqlanadi;
— uzoq masofalarga uzatilganda signalning kuchli buzilishi;
— axborotlarni uzoq m uddat saqlashning murakkabligi;
— F1K qiym atining kichikligi.
Yuqoridagilardan kelib chiqqan holda kichik vaqt oraliqlarida katta
hajm d ag i a x b o ro tlarn i saqlash va qayta ishlash talab q ilin g an d a
A E Q la rd a n fo y d a la n ila d i. B u n d a A E Q d a a x b o ro t d iffe re n s ia l
tenglam alar tizim i bilan ifodalanishini alohida t a ’kidlab o ‘tish joiz.
Hozirgi kunda axborotlarni raqamli usullarda qayta ishlash m u h im
o ‘rin egallam oqda. Buning uch u n analog k o 'rin ish d ag i b irlam ch i
axborot ustida ikkita m uhim amal bajariladi: kvantlash va kodlash.
U zluksiz signal x (f)n i m a ’lum n u q tala rd a g i q iy m a tla ri b ila n
alm ashtirishga kvantlashdeyiladi. Kvantlash vaqt yoki sathlar b o ‘yicha
am alga oshirilishi m um kin. Kvantlash natijasida elektron qurilm adagi
analog ko'rinishdagi birlam chi signal turli shakldagi elektr impulslar
ketma-ketligik o 'rinishida ifodalanadi. K uchlanish U(t)yoki tok I(t)
qiym atlarini m os ravishda o'rn atilg an U0 va I0 qiym atlardan qisqa
www.ziyouz.com kutubxonasi
vaqtlarga og‘ishi elektr impulsdeb ataladi. Kvantlash natijasida signal
ixtiyoriy em as, balki aniq, diskretdeb ataluvchi qiym atlarni oladi.
Uzluksiz kattalikdan farqli ravishda diskret kattalikning qiym ati
cheklangan b o ‘lib, u n d a axborotning m a’lum qismi yo‘qolishi m um kin.
Analog signallarni kvantlash natijasida hosil b o ‘lgan ele k tr signallarni
qabul qilish, qayta ishlash va uzatish uchun moMjallangan qurilm alar —
disrket elektron qurilmalar(D E Q ) deb ataladi. Shu sababli D E Q lard a
kvantlangan signallar u c h u n elektron kalit sifatida tran zisto rlard an
(tranzistorning t o ‘yinish yoki berk rejimlari) foydalaniladi. N atijada
ularda sochiluvchi q u w a t eng kichik b o ‘ladi, issiqlik uzatilishining
k ich ik lig i sab ab li tra n z is to r la r q izish i k a m a y a d i. N a tija d a u la r
param etrlarining nobarqarorligi ham kam ayadi. Im pulslarni uzatishda
signalga ta ’sir k o ‘rsatuvchi xalaqit yuzaga kelishi m u m k in b o 'lg an
vaqt qisqa b o ‘lganligi sababli, D E Q larning xalaqitbardoshligi AEQlarga
nisbatan yuqori b o ‘ladi.
Kvantlash turiga qarab D E Q lar uch guruhga b o ‘linadi: impulsli,
releyliva raqamli.
Impulsli elektron qurilmalar(IE Q )da birlam chi signal vaqt bo'yicha
kvantlanadi va odatda o ‘zgarm as chastotadagi impulslar ketm a-ketligiga
o ‘zg artirila d i. Bu ja r a y o n impulsli modulatsiyalash d e b a ta la d i.
Im pulslar ketm a-ketligi to 'rtta param etrga ega: im puls am plitudasi,
im puls uzunligi, im puls chastotasi va im puls fazasi (im pulslar vaqt
m om entlari taktiga nisbatan olinadi). Shu sababli m odulatsiyaning
to 'rtta turi mavjud:
— am plituda — im pulsli m odulatsiya (A IM );
— kenglik — impulsli m odulatsiya (K IM );
— chastota — impulsli m odulatsiya (C h IM );
— faza - im pulsli m odulatsiya (F IM ).
A m aliyotda k o ‘p hollarda A IM , KIM va F IM kom binatsiyalari
ishlatiladi. Impulsli m odulatsiyalarning bu turlari haqidagi m a'lu m o tlar
11.1 -rasm da keltirilgan.
IE Q larning aniqligi va tezkorligi A E Q larnikiga n isbatan kichik
h am da impulsli m o dulatorlarni ishlab chiqish m ushkul.
Releyli elektron qurilm alar(R E Q ) b irla m c h i a n a lo g signalni
zinasim on funksiyaga o ‘zgartiradi. Bunda h ar b ir zin an in g balandligi,
oldindan berilgan m a ’lum h kattalikka proporsional b o ‘ladi (11.1, a-
rasm ). R E Q larda im pulsli m od u lato rlar b o ‘lmaganligi sababli, bunday
qurilm alar IEQ larga nisbatan soddaligi bilan ajralib tu rad i. R E Q lar
www.ziyouz.com kutubxonasi
yuqori tezkorlikka ega bo'lib, asosan axborotni em as, balki q u w a tn i
o ‘zgartirishda q o ‘llaniladi. Bunday REQlarda katta toklar kuchaytirgani
sababli kuch elektronikasideb ataladi.
Raqamli elektron qurilmalar(R E Q )da birlam chi analog signal
ham vaqt b o ‘yicha, ham kattaligi b o 'y ich a kvantlanadi. Kvantlanish
natijasida signal yuqorida aytib o'tilgan param etrlarning biri b o 'y ich a
b ir- b ir id a n farq q ila d ig a n im p u lsla r k e tm a -k e tlig i k o ‘r in is h id a
ifodalanadi.
D e m a k , ix tiy o riy k v a n tla n g a n sig n al b ir n e c h a e le m e n ta r
signallardan tuzilgan shartli kom binatsiyalar k o ‘rinishida (m asalan,
M orze kodidagi nuqta, tire va pauza) ifodalanishi m u m k in ekan.
K vantlangan signalning bunday ifodalanishi kodlashdeb atalad i.
Kodlash turli m a’lum otlar (harflar, tovushlar, ranglar, k o m an d alar va
b oshqalar)ni m a’lum standart shaklda, m asalan, ikkilik sim vollari
ko‘rinishida ifodalash im konini beradi.
Real qiym atlarga m os keluvchi fizik k a ttalik larn i — k o d larn i
shakllantirish, o ‘zgartirish va uzatish uchun raqamli qurilmaxizm at
qiladi. Bundan, raqam li axborotni uzatish uchun analogga nisbatan
k o ‘p vaqt sarflanishi ko‘rinib turibdi. S huning uch u n , sh aro itlar b ir
xil b o ‘lganda, raqam li usulda uzatilayotgan axborotlar soni m inim al
bo'ladi. R E Q lar quyidagi afzalliklarga egadirlar:
— xalaqitbardoshlikning yuqoriligi;
— axborotlarni yo‘qotishlarsiz uzoq m uddat saqlash im koni;
— F IK ning yuqoriligi;
— negiz elektron qurilm alar sonining kamligi;
— integral texnologiya bilan mosligi.
Raqam li qurilm alarda arifm etik va m antiqiy am allarni m a’lum
tartib d a bajarish yo‘li bilan axborot o ‘zgartiriladi.
Raqamli integral sxema(R1S) - integral elektron qurilm a b o 'lib ,
raqam li signal k o ‘rinishida berilgan axborotlarni talab etilgan holda
o ‘zgartirishga m o ‘ljallangan. U nda o ‘zgaruvchan signal sathi faqat
ikkita qiym at olishi m um kin. Agar RIS ta'rifiga uning asosiy vazifasini
kiritsak, u holda ta ’rif quyidagicha b o ‘ladi:
— r a q a m li in te g r a l s x e m a — e l e k t r o r a d i o m a t e r i a l l a r va
k o m p o n en talard an iborat b o 'lib , u ikkilik sanoq tizim d a berilgan
m a ’lum xko 'p h ad n i oldindan berilgan ikkilik sanoq tizim idagi m a ’lum
у k o ‘phadga o ‘zgartiradi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
b) г
. f
1 tu=const
| T=comt
' ч 1 rm=van
Jl
d) Г
!u=vtny
T = co itst
U,„=comt
\'u 1
e)
•pi 4>2
r„=comt
T=var\-Vm=com t
11.1-rasm . Impulsli modulatsiya turlari: birlamchi analog kattalik (a);
amplituda — modulatsiyalangan (b); kenglik — modulatsiyalangan (d ) va
faza — modulatsiyalangan (e) impulslar ketma-ketligi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
RIS elektroradiomaterialideb, RISning shunday qism iga aytiladi-
ki, u oddiy elektroradio zanjirlardagi diskret elem en tlar xossalariga
ega b o 'lib , RIS tark ib id an alo h id a e lem en t sifatida olib tash lab
b o ‘lm aydi. Y a rim o ‘tkazgichli RIS e le k tro ra d io m a te ria lla ri b o ‘lib
y a r im o ‘tk a z g ic h h a jm id a yoki s ir tid a s h a k lla n g a n r e z is to r la r ,
kondensatorlar, induktivliklar, diodlar va tranzistorlar hisoblanadi.
R IS elektroradiokom ponentideb, R IS n in g sh u n d a y q ism ig a
aytiladi-ki, u bir yoki bir nechta elektroradioelem entlar funksiyasini
amalga oshiradi, lekin RIS tarkibidan alohida elem ent sifatida olib
tashlanishi m um kin va m ontajgacha mustaqil m ahsulot hisoblanadi.
T ranzistorlar, keram ik kondensatorlar va gibrid IM S larning boshqa
osm a elem entlari elektroradiokom ponentlarga misol b o ‘la oladi.
F unksional vazifasiga k o ‘ra R ISlar m antiqiy integral sxem alar
(elem entlar), axborot saqlash sxemalari (xotira elem entlari), yordam chi
va m axsus integral sxemalarga b o ‘linadi.
M antiqiy integral sxem alar yoki m antiqiy elem en tlar ikkilik sanoq
tizim da berilgan axborotni m antiqiy o'zgartirishga m o‘ljallangan. Bular
k o m p y u te r va b o s h q a ra q a m li tiz im l a r n i n g a so siy “ q u r ilis h
g ‘ishtchalari”dir. U lar qurilm a tarkibidagi elem entlarning 70—80 %
ini ta s h k il e ta d i. M a n tiq iy in te g ra l s x e m a la rn i o ‘z n a v b a tid a
quyidagilarga ajratish mumkin:
— aso siy fu n k sio n a l t o ‘liq m ajm u a ( A F T M )n in g m a n tiq iy
funksiyalarini am alga oshiruvchi sxem alar va elem entlar;
— funksional to ‘liqlikka ega b o ‘lgan, yakka universal m antiqiy
funksiyalarni am alga oshiruvchi sxem alar va elem entlar;
— fu n k sio n a l e le m e n tla r deb a ta lu v c h i, b ir n e c h a m a n tiq iy
funksiyalarni amalga oshiruvchi sxemalar;
— talab qilingan funksiyalarni amalga oshiruvchi sxem alar (adaptiv
elem entlar).
K atta funksional m azm unga ega b o ‘lgan, m urakkab m an tiq iy
funksiyalarga mos keluvchi funksional elem entlar A FTM yoki universal
funksiyalar am allarini bajaruvchi negiz m antiqiy elem en tlar asosida
quriladi.
Adaptiv elementlar— dasturlanuvchi e lem en tlar b o ‘lib, hozirgi
kunda mikroprotsessorlarni rivojlanish c h o ‘qqisi deb hisoblash m um kin.
Kelajakda, tashqi m uhit shartlari bilan aniqlanadigan funksiyalarni
bajaradigan t o ‘liq adaptiv elem entlar haqida so ‘z yuritish m um kin.
www.ziyouz.com kutubxonasi
Axborot saqlash sxemalari(xotira elem entlari) ikkilik axborotni
eslab qolish va v aq tin ch a saqlashga m o ‘ljallangan. Bu sxem alarni
maxsus usulda tu zib , u lar yordam ida ax borotni yozish va o 'q ish ,
o ‘chirish va qayta tiklash, ham da saqlanayotgan ax b o ro tn i indikatsiya
qilish m um kin. B unday elem entlar triggerlardeb ataladi va u lar negiz
m antiqiy e le m en tlar asosida ham am alga oshirilishi m u m k in .
Yordamchi integral sxemalaryoki elementlare le k tr signallam i
k u c h a y tirish , sh a k lla n tirish , ushlab tu rish , g e n e ra tsiy a la sh u c h u n
m o ‘ljallangan. B un d ay elem entlarga: tak t ch asto tasi g en e ra to rlari;
bloking— g en e ra to rlar; kuchaytirgich — sh ak llan tirg ich lar; e m itte r
qay targ ich lar; yak k av ib rato rlar; m u ltiv ib rato rlar; c h e k la g ic h la r va
boshqalar kiradi.
Maxsus integral sxemalar(elem entlar) signalni fizik o ‘zgartirishga
m o ‘ljallangan. U larga turli indikatorlar, analog signallam i raqam liga
va aksincha o ‘zgartirgichlar, zanjirlarni m uvofiqlashtiruvchi maxsus
sxem alar va bosh q alar kiradi.
1 1 .2 . Sanoq tizimlari
S a n o q tiz im la r i pozitsion va nopozitsiontu r la r g a b o ‘lin a d i.
N o p o zitsio n tizim lard a raqam ning an iq qiym ati o ‘zg arm as b o ‘lib,
sonni yozishda u n in g o ‘rni aham iyatga ega em as. B u n d ay sanoq
tizim iga R um sanoq tizim i misol b o ‘la oladi. M asalan, XXVII sonini
yozishda X ning o ‘rni aham iyatga ega emas. Bu son q ay erd a turishidan
q a t’i nazar 10 ga teng.
Pozitsion sanoq tizim da raqam ning aniq qiym ati, sonni yozishdagi
o ‘rniga b o g ‘liq b o ‘ladi. R aqam li tex n ik ad a faqat p o z itsio n sanoq
tizim lari q o ‘llaniladi.
Ixtiyoriy son Qni qasosga ega ixtiyoriy sanoq tizim id a quyidagi
polinom yord am id a ifodalash m um kin:
X 4 =xn-tfn~' +x„-14"~2 + - + x0q° +
+ x^ q 1 + ... + x_mq m ; (11-1)
bu yerda: x. — razryad koeffitsienti (x = 0 ...g —1);
q. — vazn koeffitsienti.
qsoni h am b u tu n , h am kasr son b o ‘lishi m u m k in . R aqam ning
pozitsiya tartib i x.razryad deb ataladi. qning m usbat darajaga ega
www.ziyouz.com kutubxonasi
bo ‘lgan razryadi xq sonning butun qism ini, manfiy darajaga ega b o ‘lgan
qismi esa — kasr qism ini hosil qiladi. xn_/va x_m raqam lar m os ravishda
sonning katta va kichik razryadlari hisoblanadilar. Ikkilik sanog‘ida
q = 2, o ‘nlik sanog‘ida m = 10. Sanoq asosi qancha katta b o ‘lsa,
m azk u r so n n i ifodalashda sh u n c h a kam m iq d o rd a razry ad talab
qilinadi, dem ak, uni uzatish uchun kam vaqt sarflanadi.
Boshqa to m o n d a n , qasosga ega b o ‘lgan sonni elek tr signallar
y o rd a m id a ifo d a lash u c h u n , c h iq is h id a tu rli qe le k tr sig n a lla r
shakllantiruvchi elektr qurilm a talab qilinadi. D em ak, qq an ch a katta
b o ‘lsa, elektron qurilm a shuncha ko‘p tu rg ‘un diskret holatlarga ega
b o ‘lishi kerak. qortishi bilan chiqish signalining diskret sathlari orasidagi
farq kamayib boradi. Dem ak tashqi ta ’sirlar natijasida xatoliklar yuzaga
kelish ehtim oli ortadi va qurilm a m urakkablashib ketadi.
M a ’lum ki, u ch lik tizim (q= 3) eng sam arali, ikkilik (q = 2 ) va
t o ‘r tlik (q = 4 ) tiz im la r esa u n d a n q u y i h is o b la n a d i. Y e ta rli
x alaq itb ard o sh lik n i ta ’m inlashda qni tan lash m ezoni b o ‘lib, a p p a ra t
x arajatlarini m inim allash hisoblanadi. Bu m u n o sab atd a ikkilik tizim i
ta n la n g a n , ch u n k i elek tro n q u rilm a lar faqat ikkita tu rg ‘un h o latg a
ega b o ‘lishi kerak. U ho ld a, bu tiz im d a signallarni a jra tish u c h u n
faqat: im puls b o rm i yoki y o ‘qm i? degan savolga jav o b b erish kifoya
b o ‘la d i. M a s a la n , o ‘n lik so n X =29 ik k ilik tiz im d a q u y id a g i
k o ‘rin ish d a
29 = l-24 + l-23 + 1-22 + 0 -2 '+ 1-2°,
simvol ko‘rinishda esa — 11101 raqam lar ketm a-ketligi bilan ifodalanadi.
Shunday qilib, ikkilik sanoq tizim ida ixtiyoriy sonni 0 yoki 1
raqam lari yordam ida yozish m um kin ekan. Bu sonlarni raqam li tizim da
ifodalash uchun elektr kattalik (potensial yoki tok) jih atid an bir-biridan
aniq farqlanuvchi, ikkita holatni egallashi m um kin b o ‘lgan qurilm aga
ega b o ‘lish yetarli hisoblanadi. Bu kattaliklardan biriga 0 raq am i,
ikkinchisiga esa 1 raqam i beriladi.
Hisoblash texnika qurilm alari bilan ishlashda 2, 8, 10, 16 asoslarga
ega b o 'lg a n p o z itsio n sa n o q tiz im la ri b ila n t o ‘q n a sh k e lin a d i.
R aqam larni bir sanoq tizim idan ikkinchisiga o ‘tkazish u ch u n quyidagi
qoidalar mavjud:
1-qoida.K ichik asosga ega b o ‘lgan sanoq tizim idan katta asosga
ega b o ‘lgan sanoq tizimiga o ‘tishda (11.1) ifodadan foydalaniladi.
Misol. Л"2= 1 0 1 12 ikkilik sonini J 10o ‘nlik soniga o'zgartiring.
www.ziyouz.com kutubxonasi
Yechim i. (11.1) ga asosan q =2 uchun
Xl0 = l-2 3+ 1-22 + 0-21 + 1 -2°=11
ga ega b o ‘lamiz.
2-qoida.K ichik asosga ega b o ‘lgan sanoq tizim id an k atta asosga
ega b o ‘lgan sanoq tizim iga o ‘tish quyidagicha am alga oshiriladi:
a) b irlam ch i signalning b u tu n qismi yangi sanoq tizim i asosiga
b o ‘linadi;
b) b irlam ch i signalning kasr qism i yangi sanoq tiz im i asosiga
ko‘paytiriladi.
M isol. 25.12 o ‘nlik sonini ikkilik sanoq tizim iga o ‘zgartiring.
Yechimi.
1. Butun qism ni o ‘zgartiram iz:
25:2 = 12 + 1 (XQ = 1)
12:2 = 6 + 0 (X{ = 0)
6:2 = 3 + 0 (X2 = 0)
3:2 = 1 + 1 (Xз = 1)
1:2 = 0 + 1 (X4 = 1)
X2 ikkilik sonining b u tu n qismi b o 'lin ish in in g so ‘nggi natijasidan
yoziladi, y a ’ni 2510= 110012 k o ‘rinishida b o ‘ladi.
2. K asr qism ini o ‘zgartiram iz:
0,12-2 = 0 + 0,24 ( I , = 0)
0,24-2 = 0 + 0,48 (X_2 = 0)
0,48-2 = 0 + 0,96 (X_3 = 0)
0,96-2 = 1 + 0,92 ( J 4 = 1)
0,92-2 = 1 + 0,84 (X_s = 1).
Aniqligi yuqori darajada boMgan natija olish u c h u n bu jaray o n lar
к — m arta takrorlanadi. 5 ta qiym atgacha aniqlikda b o ‘lgan ikkilik
sonini kasr qism ini yozish uchun k o ‘paytirishning b irin ch i natijasidan
olinadi, y a ’ni 0 ,1 2 lo= 0,0 0 0 1 2 k o ‘rinishida b o ‘ladi.
3. S o‘nggi natija 2 5 ,1 2 10~ 1 1001,00012 k o ‘rinishida b o ‘ladi.
Eslatma. Ikkilik sanoq tizim idan sakkizlik yoki o ‘n oltilik sanoq
tizimiga o ‘tish ancha sodda usulda amalga oshirilishi m um kin. 8= 2 3,
16=24 b o lg an i sababli, sakkizlik sanog'ida yozilgan sonning b ir razryadini
— uchta razryad, o ‘n oltilik sanog‘ida yozilgan bir razryadini — to ‘rtta
razryad k o ‘rinishida va aksincha ifodalash m um kin.
Misol. X2 = 1010012 ni X% ga o'zgartiring.
www.ziyouz.com kutubxonasi
Yechimi. 11.1-javdalga mos ravishda 1012 = 58 va 001, = 1^ ga
teng, shu sababli Xs = 51 „ bo'ladi.
Misol. X2 =10100110, ni Xlb ga o ‘zgartiring.
Yechimi. 11.1-javdalga mos ravishda 1010, = A 16 va 0 1 102 = 6,6 ga
teng, shu sababli x 16 = A 6)6 bo'ladi.
Raqam li texnikada bit, bayt, so 'z kabi term in lar keng qo'llaniladi.
Ikkilik razryadni odatda bitdeb atashadi. Shunday qilib, 1001
soni 4-bitli ikkilik soni, 10111001! soni esa — 9 bitli ikkilik soni
hisoblanadi. Sonning chap chekkasidagi bit katta razryad (u katta
vaznga ega), o ‘ng chekkadagi bit kichik razryad (u kichik vaznga ega)
hisoblanadi. 16 bitdan iborat bo'lgan ikkilik soni 11.2-rasmda keltirilgan.
Katta bitt Bit Kichik bit
/ /
0 1 1 0 1110
/
0 110 110 1
B a y t B a y t
Si
......... ......
11.2 -rasm. Bit, bayt, so‘z.
Hisoblash va axborot texnikasi evolutsiyasi qurilm alar o 'rtasid a
axborot alm ashinish uchun 8 — bitli kattalikni paydo qildi. Bunday
8 — bitli kattalik baytdeb ataladi. K om pyuter va boshqaruv diskret
tizim larning yangi turlari axborotlarni 8, 16 yoki 32 bitlar yordam ida
(1, 2 va 4 bayt) so 'zlar bilan bo'laklab qayta ishlam oqda.
11 .3 . M antiqiy konstantalar va o ‘zgaruvchilar. Bui algebrasi
operatsiyalari
Raqam li texnikada ikkita holatga ega bo'lgan, nol va bir yoki
“ ro st” va “yo lg 'o n ” so'zlari bilan ifodalanadigan sxem alar qo'llaniladi.
Biror sonlarni qayta ishlash yoki eslab qolish talab qilinsa, ular bir va
nollarning m a ’lum kombinatsiyasi k o 'rinishida ifodalanadi. U holda
raqam li qurilm alar ishini ta ’riflash uchun maxsus m atem atik apparat
lozim b o 'ladi. Bunday m atem atik ap p arat Bui algebrasiyoki Bui
mantiqideb ataladi. Uni irland olim i D. Bui ishlab chiqqan.
M antiq algebrasi “ rost” va “ y o lg 'o n ” — ko'rinishdagi ikkita m an tiq
www.ziyouz.com kutubxonasi
11.1-jadval
Turli sanoq tizimlaridagi sonlarning natural qatori
0 ‘nlik 0 ‘n oltilik Sakkizlik Ikkilik
0 0 0 0
1 1 1 1
2 2 2 10
3 3 3 11
4 4 4
О
5 5 5 101
6 6 6 110
7 7 7 111
8 8 10 1000
9 9 11 1001
10 A 12 1010
11 V 13 1011
12 S 14 1100
13 D 15 1101
14 E 16 1110
15 F 17 1111
16 10 20 10000
17 11 21 10001
18 12 22 10010
19 13 23 10011
20 14 24 10100
21 15 25 10101
bilan ishlaydi. Bu shart “ uchinchisi b o ‘lishi m u m k in e m a s” qonuni
deb ataladi. Bu tu sh u n ch alarn i ikkilik sanoq tizim idagi raq am lar bilan
bog‘lash u c h u n “ ro st” ifodani 1 (m antiqiy bir) belgisi b ilan , “ yolg‘o n ”
ifodani 0 (m antiqiy nol) belgisi bilan belgilab olam iz. U lar Bui algebrasi
konstantalari deb ataladi.
U m um iy holda, m antiqiy ifodalar h ar biri 0 yoki 1 qiym at oluvchi
X], x2, x3, ...xn m antiqiy o ‘zgaruvchilar (arg u m en tlar)n in g funksiyasi
hisoblanadi. Agar m antiqiy o ‘zgaruvchilar soni n b o ‘lsa, u holda 0 va
1 lar yordam ida 2 "tak o m b in atsiy a hosil qilish m um kin. M asalan, n= 1
b o lsa : x = 0 va x = l ; w=2 bo'lsa: * ^ = 0 0 ,0 1 ,1 0 ,1 1 b o ‘ladi. H ar bir
o ‘zgaruvchilar m ajm ui uchun у 0 yoki 1 qiymat olishi m um kin. Shuning
uchun n ta o ‘zgaruvchini 2 2’’ ta turli m antiqiy funksiyalarga o ‘zgartirish
www.ziyouz.com kutubxonasi
m um kin, m asalan, n=2bo Isa 16, n— 3 b o is a 256, n= 4 b o ‘lsa 65536
funksiya.
n o ‘zgaruvchining ruxsat etilgan b archa m antiqiy funksiyalarini
uchta asosiy amal yordam ida hosil qilish m um kin:
- mantiqiy inkor(inversiya, EMAS am ali), mos o ‘zgaruvchi ustiga
belgi q o ‘yish bilan amalga oshiriladi;
- mantiqiy qo^hish(dizyunksiya, YOKI am ali), “ + ” belgi q o ‘yish
bilan am alga oshiriladi;
- mantiqiy kolpaytirish(konyunksiya, HAM am ali), belgi
q o ‘yish bilan amalga oshiriladi.
Ifodalar ekvivalentligini ifodalash u ch u n “ = ” belgisi q o ‘yiladi.
M antiqiy funksiyalar va am allar turli ifodalanish shakllariga ega
b o ‘lishlari m um kin: algebraik, jadval, so ‘z bilan va shartli grafik
(sxem alarda). M antiqiy funksiyalarni berish uchun m um kin b o ‘lgan
argum entlar m ajm uidan talab qilinayotgan m antiqiy funksiya qiym atini
berish yetarli. Funksiya qiymatlarini ifodalovchi jadval haqiqiylikjadvali
deb ataladi.
11.2, 11.3 va 11.4-jadvallarda ikkita o 'zgaruvchi x r x2 u ch u n
m antiqiy am allarning algebraik va jadval ifodasi keltirilgan.
/ 1.2-jcidval
Inversiya amali haqiqiylik jadvali
X У= 5 c
0 1
1 0
11.3-jadval
Dizyunksiya amali haqiqiylik jadvali
x j * 2
У = x,+ x2
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
www.ziyouz.com kutubxonasi
Konyunksiya amali haqiqiylik jadvali
XJ *2
У = X - x2
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
M antiqiy am allarni k o ‘rib chiqish uchun 11.5-jadvalda keltirilgan
aksiom a va q o n u n lar q atoridan foydalanam iz.
Assotsiativlik q o n u n larid an foydalanib, k o 'p o ‘zgaruvchi (n>2)
ix tiy o riy m a n tiq iy fu n k siy a s in i ik k ita o 'z g a r u v c h i f u n k s iy a la r
k o m b in a tsiy a si k o 'r in is h id a ifo d alash m u m k in . = 16 ik k ita
o'zgaruvchi funksiyalarining to 'liq majmui 11,6-jadvalda keltirilgan.
Funksiyalarning h ar biri x , x 2 o'zgaruvchilar ustidan am alga oshirish
m um kin b o 'lg an 16 ta m antiqiy amal kom binatsiyadan b irin i bildiradi
va ular o 'z nom i va shartli belgisiga ega.
11.5 -ja d v a I
M antiq algebrasining asosiy aksioma va qonunlari
A k s io m a la r
0+x=x (11.2)
0-.v=0
\+x=x (11.3)
1 -x=x
x+x=x (11.4)
X'X=X
x + x = \ (11.5)
x -x = 0
X = X (11.6)
K o m m u ta ti v li k qon un lari X / + X 2- X 2 + X j (11.7)
X/ ■ X ,= X 2- Xi
Ass ot siat ivlik qonu nlari x /+ х2+ хз= X /+ (x 2+ x 3)(11.8)
Xj ■ X2 ■ Хз= X, ■ (x 2 ■ Л -.0
Distributlik qonunlari X / ' (x.j + JCi) = ( Х / - Х 2) + (X/ ■ A'i) (11.9)
x , + (x 2 - Xj ) = (X, + X 2) ■ ( X , + X j )
www.ziyouz.com kutubxonasi
D uallik qonunlari
(de - M organ teorem asi)
x , + .v, = x , • x , ( 1 1 . 1 0 )
X, - .v , = x , + x 2
Y utilish qonunlari X/ + X / - X 2~ X / ( 1 1 . 1 1 )
X , ■ (,V_> + X , ) = X ,
11.6-jadval
Ikki o ‘zgaruvchi uchun to‘liq mantiqiy funksiyalar majmui
xh x ^ q iy m a tla r i va
U0... U,5
fu n k s iy a la r
K o n y u n k s iy a ,
d iz y u n k s iy a ,
in k o r a m a lla r i
o r q a li
ifo d a la n is h i
A m a lla r -n in g a s o siy
b elg isi
F u n k s iy a n o m i M a n tiq iy
e le m e n t n o m i
О
О
О
о
»N
н
с:
О
О
о
о
«o=0 nol konstantasi “nol”generatori
и1 0 0 0 1 ui = X I-X2 л Д konyunksiya,
mantiqiy
ko'paytirish
konyunktor,
“ YOKI’ sxemasi
О
о
о
«N
• X2
x, = x2 х? bo'yicha ta’qiq Х 2 bo'yicha
“ EMAS” sxemasi
Hi 0 0 1 1 U}=Xt xi bo‘yicha
tavtologiya
xi bo'yicha
takrorlagich
о
О
О
Uj —x t • x 2
X2 = Xl xi bo'yicha taqiq xi bo'yicha
“EMAS” sxemasi
U5 0 1 0 1 U5 = X2 X] bo'yicha
tavtologiya
Х 2 bo'yicha
takrorlagich
% 0 1 1 0 U6 =
= x ix2 + x jx2
Xl ф X2 istisnoli “YOKI”,
mantiqiy teng-
m a’nolik emas
istisnoli “YOKI”
sxemasi
и? 0 1 1 1 in = XI + X2 v,U,+ dizyunksiya,
mantiqiy qo'shish
dizyunktor,
“ HAM” sxemasi
us 1 0 0 0
Us = X, + X,
dizyunksiya in-
kori, Pirs strel-
kasi, Vebb firnk-
siyasi, EMAS -
YOKI amali
Pirs elementi,
“EMAS-YOK1”
sxemasi
(“YOKI-EMAS” )
щ 1 0 0 1 щ -x ,x 2 + x , x 2
x,~x2 ekvivalentlik,
tengma’nolik
solishtirish
sxemasi
ию 1 0 1 0
Ui 0= x2 x2
X2 inversiyasi
X 2 invertori
и„ 1 0 1 1 Ull = X, + x2
X 2 dan xi ga
implikatsiya
x^dan implikator
11,2 1 1 0 0
Ul2~ Xj
*1
xi inversiyasi xi invertori
www.ziyouz.com kutubxonasi
U ,3 1 1 0 1 4 1 3 = .V, + * - ,
xi dan X 2 ga
implikatsiya
xi dan implikator
u , 4 1110
uu= x l -x 2
•V/ / X2 ShefTer
shtrixi, ’’HAM-
EMAS” amali
Sheffer elementi,
’’HAM -EM AS”
sxemasi
11,5 1111 14s = 1 Bir konstantasi “bir” generatori
M asalan, “ Istisnoli Y O K I” am alini bajarishda x ^ x ^ b o 'lg a n d a g i
y6 = 1; x = x2 boMgandagi y 6 — 0 ikkita o ‘zgaruvchi u c h u n tengsizlik
signali p ay d o b o ‘lad i. “ T e n g m a ’n o lik ” (ek v iv a le n tlik ) a m a lin i
bajarishda x = x2b o ‘lgandagi y 9 = 1; x ^ x 2 boMgandagi y 9 = 0 ikkita
o ‘zgaruvchi u c h u n ten g lik signali paydo b o 'la d i. 11.6 -jad v aln in g
so'nggi ustunida taq iq , implikatsiya (inglizcha, ch iq arib olish) kabi
m urakkab funksiyalarni bajarish uchun u yoki bu am alni bajaruvchi
m antiqiy e lem en tlar nom lari keltirilgan.
“T en g m a’n o lik ” , “ Istisnoli Y O K I” , Pirs va ShefTer elem entlari
kabi yangi funksiyalar konyunksiya, dizyunksiya va inversiya am allari
orqali ifodalangani e ’tiborga loyiq. Bir funksiya arg u m en tlarin i boshqa
funksiya argum entlari bilan almashtirish amali superpozitsiyadeb ataladi.
Superpozitsiyani bir n echa m arta qo'llash ikkita o ‘zgaruvchi funksiyasi
a s o sid a g i ix tiy o r iy s o n d a g i a r g u m e n tl a r u c h u n ( y a ’n i, t u r li
murakkablikdagi) funksiyalar olish imkonini beradi. M azkur funksiyalar
superpozitsiyasi y ordam ida ifodalash m um kin bo'lg an ixtiyoriy ikkilik
funksiya m ajm ui, funksional to4iq majmua(F T M ) deb ataladi. FTM
k o n ’yunksiya va inversiya, dizyunksiya va inversiya, ta q iq va bir
konstantasi, taqiq va inversiya, ten g m a’nolik em as va im plikatsiya,
ham da ikkita yakka funksiyalar — Pirs va Sheffer e lem en tin i hosil
qiladi. Konyunksiya, dizyunsiya va inversiya funksiyalari m ajm ui asosiy
funksional to4iq majmua(A FT M ) nom ini olgan.
11.4. M antiqiy elementlar va ularning parametrlari
Mantiqiy element(M E ) deb kirish signallari ustida aniq bir m antiqiy
amal bajaradigan elektron qurilm aga aytiladi.
RIS yaratishda faqat FTM funksiyalarini am alga oshiruvchi M E lar
q o ‘llaniladi. U la r negizM E lar deb ataladi. K o ‘p h o lla rd a R IS lar
H A M -EM A S (Sheffer M E ) yoki YO KI-EM AS (Pirs M E ) funksiyalarini
amalga oshiruvchi negiz M E lar asosida tuziladi.
Raqamli (m antiqiy) elektron qurilmalarturli belgilariga k o ‘ra
www.ziyouz.com kutubxonasi
sinflanishlari m um kin. Ishlash prinsipiga ko‘ra barcha M E lar ikki sinfga
boMinadilar: kom binatsion va ketm a-ketli.
Kombinatsionqurilm alar yoki avtom atlar deb, chiqish signallari
kirish o ‘zgaruvchilari kombinatsiyasi bilan belgilanadigan, ikkita vaqt
m o m en tig a ega b o ‘lgan, xotirasizm antiqiy qurilm alarga aytiladi.
K om binatsion qurilm alar yoki H A M -EM A S, Y O K I-E M A S va boshqa
alohida elem en tlar yordam ida, yoki o ‘rta ISlar, yoki katta va o ‘ta
katta IS tarkibiga kiruvchi ISlar ko‘rinishda tayyorlanadi. M azkur va
keyingi boblarda faqat kom binatsion M E Iam i k o 'rib chiqam iz.
Ketma-ketliqurilm alar yoki avtom atlar deb, chiqish signallari kirish
o ‘zgaruvchilari kom binatsiyasi bilan belgilanadigan, hozirgi va oldingi
vaqt m om entlari uch u n , y a’ni kirish o'zgaruvchilarining kelish tartib i
bilan belgilanadigan, xotiralim antiqiy qurilm alarga aytiladi. K etm a-
ketli qurilm alarga triggerlar, registrlar, hisoblagichlar misol b o ‘la oladi.
Ikkilik axborotni ifodalash usuligak o ‘ra qurilm alar potensial va
impulsraqam li qurilm alarga b o ‘linadi. Potensial raqam li qurilm alarda
m antiqiy 0 va m antiqiy 1 qiymatlariga elektr potensiallam ing um um an
b ir-b irid an farqlanuvchi: yuqori va past sathlari belgilanadi. Im puls
raqam li qurilm alarda m antiqiy signal qiym atlariga (0 yoki 1) im pulslar
sxemasi chiqishida m a’lum davomiylik va am plitudaga ega b o ‘lgan
im pulsning mavjudligi, ikkinchi holatiga esa — im pulsning y o ‘qligi
to ‘g‘ri keladi.
K o ‘rib o ‘tilgan kodlash usullarining h a r biri o ‘z afzalliklari va
kam chiliklariga ega.
Raqam li qurilm alarning ko‘pi potensial sinfga m ansub. M antiqiy
signalni potensial usulda kodlashda, potensial (kuchlanish)ning qay
b ir s a th i m a n tiq iy 1 d e b o lin is h i a h a m iy a tg a eg a e m a s. Bu
k u c h la n is h n in g q u tb i h am a h a m iy a tg a ega em as. S h u sa b ab li
am aliyotda yoki m antiq turi, yoki kuchlanish qutbi, yoki ham u, ham
bu k o ‘rsatkichi bilan farqlanuvchi to ‘rtta kodlash v arian tid an biri
uchrashi m um kin. M antiqiy 0 va 1 larni h a r b ir variantda kodlash
usullari 11.7-jadvalda keltirilgan.
M antiqiy o ‘zgaruvchini potensial kodlash usulida ixtiyoriy m antiqiy
funksiya qayta ulagichlar yoki elektron kalitlar asosida yaratiladi.
Elektron kalityoki ventildeb shunday elektron qurilm aga aytiladi-
ki, uning kirishdagi boshqaruv kuchlanishi qiym atiga b o g 'liq holda
ikkita tu rg 'u n h o latdan birida: uzilgan yoki ulangan b o ‘lishi m um kin.
www.ziyouz.com kutubxonasi
Mantiq turi Kuchlanish manbai qutbi
musbat m anfiy
T o ‘g ‘ri
г
0
"0 "
" l "
t
"0 "
r
Teskari
V
0
"0"
" i "
V
0
t
ur
„0"
Sodda k alitlar asosida a n ch a m urakkab sxem alar tu zish m um kin:
m antiqiy, triggerli va boshqalar.
Berilgan ixtiyoriy m urakkablikdagi m antiqiy am alni bajarish uchun
kirish signallari h a r biri л -ta M E bilan yuklangan va /и-ta axborot
kirishlariga ega b o ‘lgan ketm a-ket ulangan M E lar zan jirid an o ‘tishi
kerak ( 1 1.3-rasm ). 0 ‘K ISlarda bir vaqtda ishlayotgan M E la r soni bir
necha m ingtaga yetishi m um kin.
Bu v a q td a , h a r b ir M E o ‘z funksiyasini b e x a to b a ja rish i va
o ‘zgartirishlarni buzilishlarsiz ta ’m inlashi kerak. R IS lar va raqam li
qurilm alarni tayyorlash, sozlash va ishlatish jaray o n larid a M E lam ing
h a r b irin i a lo h id a m o slash tirish va sozlash ta q iq la n g a n i sababli,
M E larning o ‘zi quyidagi fundam ental xossalarga ega b o ‘lishi lozim.
1. Kirish va chiqish bo‘yicha 0 va 1 signal sathlarining mosligi.
F aq at bu sh art b ajarilg an d a zanjirning ishga lay o q atlig i sa th la rn i
moslashtirish uchun maxsus elem entlar qo'llanm asdan am alga oshirilishi
mumkin.
2. Kirish va chiqish b&'yicha yetarli yuklama qobiliyati.Bu shart,
M E signallam i b ir n ech a kirishlardan olganda va b ir vaqtning o ‘zida
bir n ech a M E larn i boshqarishida lozim b o ‘ladi. M E n in g yuklam a
qobiliyati o d a td a chiqish b o ‘yicha tarm o q lan ish k o effitsien ti K TARM
www.ziyouz.com kutubxonasi
va kirish b o 'y ich a birlashish koeffitsienti KBIRL bilan ifodalanadi. KBIRL
M E kirishiga ulanishi m um kin bo'lgan b ir turdagi M E lar soniga, KTARM
esa elem ent chiqishiga ulanishi m um kin b o ‘lgan b ir turdagi M E lar
soniga teng. Bu vaqtda signal shakli va am plitudasi M E bexato ishini
kafolatlashi kerak.
3. Signalni shakllantirish (kvantlash) qobiliyati.R1S ishlashi uchun,
signal h ar bir M E dan o ‘tganda standart (asim ptotik) am plituda va
davom iylikka ega bo'lishi lozim.
4. X a la q itb a rd o sh lik .X a la q itb a r d o s h lik d e g a n d a M E n in g
x alaq itlarg a t a ’sirch an em asligi tu sh u n ilad i. Bu v aq td a x a la q itla r
m a ’lum belgilangan darajadan ortm asligi kerak. Aks holda M E b ir
h o latdan ikkinchisiga yolg‘on asosda o ‘tishi m um kin.
M E ni param etrlari va shakllantirish xossalari ularning statik va
dinam ik xarakteristikalaridan aniqlanadi.
M E ning asosiy statik xarakteristikasi b o ‘lib chiqish kuchlanishining
kirish kuchlanishiga bogliqligi hisoblanadi. Bu xarakteristika amplituda
www.ziyouz.com kutubxonasi
uzatish xarakteristikasi(AUX) deb ataladi. A U X k o ‘rinishi M E da
q o ‘lla n ilg a n e le k tro n kalit tu rig a b o g ‘liq b o ‘lad i. K ic h ik q irish
s ig n a lla rig a y u q o ri c h iq is h sig n a lla ri m o s k e la d ig a n e le m e n t,
inverslaydigan,kichik kirish signallariga kichik chiqish signallari m os
keladigan elem en t — inverslamaydigandeb ataladi. X arakteristikaning
ikkila tu ri 11.4-rasm da keltirilgan.
11.4-rasm. M Ening amplituda uzatish xarakteristikalari.
11.5-rasm. Inverslaydigan
elem entlar zanjirida 0 va 1
signallarni kvantlash.
U zatish xarakteristikasi, M E qanday qilib m an tiq iy 0 va 1 standart
singnallar, u lam in g am plituda qiym atlari h a m d a xalaqitbardoshligi
shakllanishini kuzatish imkonini beradi. R ISlarda asosan inverslaydigan
M E lar q o ‘llanilgani sababli, uning AU X sini k o ‘rib ch iq am iz (11.5-
rasm).
www.ziyouz.com kutubxonasi
U zatish xarakteristikasida 5 ta m uhim n u q talar — К , А, В, C , D
ni belgilash m u m k in . К n u q tag a M E x ara k teristik asin in g b irlik
kuchaytirish chizig‘i ( Кj= 1) Ual[Q=UKIR bilan kesishgan nuqta m os
keladi. Bu n u q ta kvantlash nuqtasideb ataladi. Bu n u q ta h o lati
kvantlash kuchlanishideb ataluvchi kirish (chiqish) kuchlanishi qiym ati
bilan belgilanadi. A va В n u q tala r M E xarakteristikasining birlik
kuchaytirish chizig‘iga perpendikular b o 'lg an К nuqta orqali o ‘tuvchi
to ‘g ‘ri chiziq bilan kesishgan К joylarida olinadi. С va D nuqtalarda
k u c h l a n i s h b o 'y i c h a d i f f e r e n s i a l u z a t i s h k o e f f i t s i e n t i
К и = d U CHIQ/ d U KIR= - \ ga ten g b o 'lad i.
Aytaylik, zanjirdagi birinchi M E kirishiga ixtiyoriy am plitudali
signal Ujberildi. Bu signal U, < UKV shartini bajaradi. M antiqiy zanjir
orqali bu signal tarqalganda uning am plitudasi o ‘zgarishini kuzatam iz.
K o ‘rin ib tu rib d i-k i, ik k in ch i e le m en td a g i kirish k u c h la n ish i U2,
u ch in ch id a — i / ?va h.k. b o ‘ladi (11.5-rasm ).
Kirish kuchlanishlarining Up U2, U3... (UCHIQo ‘qib o ‘ylab) ketm a-
ketlik qiym atlari A nuqtaga m os keiadigan qiym atga tez yaqinlashadi.
X uddi shunday, U0 > U KVshartda ketm a-ketlikning kirish va chiqish
k u ch lan ish lari qiym atlari В n uqtaga m os keiadigan qiym atga tez
yaqinlashadi. D em ak, signallar, 2—3 ta ketm a-ket ulangan M E lar
z a n jirid a n o ‘tg an d a ikkita an iq b e lg ilan g an d isk ret ( asim ptotik )
am plituda qiym atiga ega b o ‘lgan signallarga aylanadi.
M E ning xalaqitbardoshlik sohasini aniqlash uch u n 11.6-rasm ga
m urojaat qilamiz.
C hiqish m antiqiy 1 ga m os kelgan ( P c n ^ U 1 asim ptotik sathga A
n u q ta , c h iq is h m a n tiq iy 0 ga m os k e lg a n U°CHIQ= l f s a th g a esa В
nuqta m os keladi. Kirish m antiqiy 0 ga m os kelgan U°m =LP asim ptotik
sathga A nuqta, kirish m antiqiy 1 ga m os kelgan If KIR=H sathga esa
В nuqta m os keladi. UM0, =U'CHIQ -U°KIR = U ' - U°ayirm a esa chiqish
sathlarining mantiqiy o'zgarishideb ataladi. С nuqtaga m os keluvchi
kirish kuchlanishi bo'sagfaviy kuchlanish V°B0.S D nuqtaga mos keluvchi
kirish kuchlanishi esa boisagiaviy kuchlanish If B 0 . s deb ataladi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
О
11.6 -rasm. M E xalaqitbardoshlik sohalari.
K om binatsion q urilm alar u ch u n kirjshda ruxsat etilg an xalaqitlar
darajasi kvantlash kuchlanishi bilan m os keladigan m an tiq iy 0 va
m antiqiy 1 lam in g asim ptotik qiym atlari orasidagi farq k o ‘rinishida
beriladi. Shunga muvofiq, m antiqiy 0 va m antiqiy 1 signallari xalaqitlari
darajalari farqlanadi. U lar quyidagi m u n o sab atlard an aniqlanadi:
K e tm a - k e t q u rilm a la rd a ru x sat e tilg a n x a la q it a m p litu d a s i,
kom binatsion qurilm alarnikiga nisbatan kichik b o ‘ladi va u quyidagi
ifoda bilan aniqlanadi:
N o rm ativ — texnik hujjatlarda barcha R IS tu rlari (kom binatsion
va ketm a-ketli) u ch u n quyidagi yagona statik param etrlar tizim i va
ularni aniqlash qoidalari o ‘rnatilgan:
— m antiqiy 0 va m antiqiy 1 chiqish va kirish kuchlanishlari (U°,
— m a n tiq iy 0 va m a n tiq iy 1 c h iq is h va k iris h b o ‘sa g ‘aviy
kuchlanishlari ( U°B0.S, U'B0.S);
U
U
U1);
www.ziyouz.com kutubxonasi
— m antiqiy 0 va m antiqiy 1 chiqish va kirish toklari I'KIR,
1° I1 У
1 СИ/Q’ 1 CHIQf ’
— m antiqiy 0 va m antiqiy 1 holatlardagi iste’m ol toklari ( Pisr
I'V
1 1ST”
— iste’mol q u w ati (RIST)',
— m antiqiy 0 ga o ‘zgarish soha b o ‘sag‘asi ( U°B0.S)',
— m antiqiy 1 ga o ‘zgarish soha b o ‘sag‘asi (U 1 bo.^\
— m inim al m antiqiy o ‘zgarish ( Uuo = U'— IF).
B undan tash q ari, statik p aram etrlarg a m antiqiy 0 va m an tiq iy 1
la r n in g x a la q itb a r d o s h lig i, h a m d a k iris h b o 'y i c h a b ir la s h is h
koeffitsienti KBIRL va chiqish b o 'y ich a tarm o q lan ish koeffitsienti K TARM
ham kiradi.
M Elam ing asosiy dinamikparametrlariga,kirish va chiqish impulslari
ostsilogrammalaridan aniqlanadigan quyidagi param etrlar kiradi:
t1’0 — m antiqiy 1 holatidan m antiqiy 0 holatiga o ‘zgarish vaqti;
/°J — m antiqiy 0 h o latid an m antiqiy 1 holatiga o ‘zgarish vaqti;
tkechl'° ~~ ulanishni kechikish vaqti — kirish impulsining 0,1 va chiqish
im pulsining 0,9 sathlari bilan aniqlangan vaqt intervali;
{kcchA ~ uzilishni kechikish vaqti — kirish impulsining 0,9 va chiqish
im pulsining 0,1 sathlari bilan aniqlangan vaqt intervali;
t,arqkechfi ~ ulanganda signal tarqalishini kechikish vaqti — kirish va
chiqish im pulslarining 0,5 sathlari bilan aniqlangan vaqt intervali;
(tarqkech 0,1 — uzilganda signal tarqalishini kechikish vaqti — kirish va
chiqish im pulslarining 0,5 sathlari bilan aniqlangan vaqt intervali.
K etm a-ket ulangan M E lar signallarini vaqt b o 'y ich a kechikishi
hisoblanganda signal tarq alish in in g o 'rta c h a kechikishi ishlatiladi
(m a ’lum otnom alarda keltiriladi)
т — 0 ST/0,1 4- Л 0 ^
tarq.u'rt.kcch5 V larq.kech larq.kech/ *
M E larning integral param etrlar texnologiya va sxem otexnikaning
rivojlanish darajasini aks etadi. Asosiy integral param etrlar bo'lib ulanish
ishi Au l \ a integratsiya darajasi Nhisoblanadi.
Qayta ulanish ishi o 'rtach a iste’m ol q u w atin i o 'rtach a qayta ulanish
vaqtiga ko'paytm asi orqali aniqlanadi
A - P • r
^ Q U 1ST L tarq.o'n.kech. •
Texnologiyaning rivojlanish darajasiga k o ‘ra qayta ulanish ishi h ar
www.ziyouz.com kutubxonasi
o ‘n yilda b ir yarim darajaga kam ayib b o rm o q d a. S hu sababli bu
p aram etrd an IS turlarini solishtirishda foydalanish m u m k in . M asalan,
b ir xil / I g ^ c o n s t da elem en t yoki yuqori iste ’m ol q u w a tid a yuqori
tezkorlikka, yoki, aksincha, yetarlicha kichik tezk o rlik d a ju d a kichik
iste’m ol q u w a tig a ega b o ia d i.
11.5. Bipolyar tranzistorli elektron kalit sxem alar
Im pulsli va raqam li (m antiqiy) qurilm alarda ele k tro n kalit asosiy
elem ent hisoblanadi. E lektron kalit yuklam a zanjiriga ulanib tashqi
boshqaruv signali t a ’sirida davriy ravishda ulash va u zishni am alga
oshiradi. Bu vaqtda kalitning chiqishidagi signal b ir-b irid a n yetarlicha
farqlanadigan ikkita diskret qiym atga ega b o ia d i. Bu xossa uni Bui
algebrasi funksiyalarini amalga oshiruvchi asosiy M E sifatida qo'llashga
im konini beradi.
K alit ikki elem en td an tashkil topgan: qayta u lanuvchi (Q U E ) va
yuklam a (YE) elem entlari. Kalit (invertor) tuzilishining um um lashgan
sxemasi 11.7-rasm da keltirilgan.
Q U E ikki tu rg ‘un holatga ega: ulangan va uzilgan. Bu shartlarga
b ipolyar va m aydoniy tranzistorlarning b a ’zi tu rlari m os keladi. YE
m anbadan iste’m ol qilinayotgan tokni cheklash u c h u n xizm at qiladi.
Kalit turini tanlashda IM S larda asosiy m ezon b o 'lib — texnologik
m uvofiqlik hisoblanadi. Texnologik m uvofiqlik d eg an d a turli sxema
e le m e n tla r in i y a g o n a te x n o lo g ik ja r a y o n d a ta y y o r la s h im k o n i
tushuniladi. Bir xil elem entlardan tashkil topgan sxem alar afzal sanaladi.
Y uklam a va qayta ulanish elem enti M D Y — tra n z isto rla rd a n tashkil
topgan kalitlar yuqori texnologik va universal hisoblanadi.
BTli sodda kalit sxemasi 11.8-rasm da keltirilgan. U U E sxem ada
ulangan BTda yasalgan kuchaytirgich kaskaddan iborat. K uchlanish
m anbayi EM va RK k o ‘rinishdagi yuklam a qarshiligidan tashkil topgan
zanjir boshqariluvchi zanjir hisoblanadi. B oshqaruvchi (baza) zanjir
boshqaruv signali m anbayi U KIR\ a unga k etm a-k et ulangan qarshilik
i ^ d a n tarkib topgan.
ВТ elektron kalit shartiga k o ‘ra yoki berk rejim da, yoki to ‘yinish
rejim ida ishlashi kerak.
Kirishga m anfiy qutbli signal berilsagina tra n z isto r berk rejimga
o ‘tadi. M a ’lum ki, berk rejim da tran zisto r toklari
www.ziyouz.com kutubxonasi
11.7 -rasm. Elektron kalit (invertor) tuzilma sxemasi.
/ э * 0 ,
I К = I ко >
I н ~ ~^K0
ga teng b o ‘ladi. Bu yerda belgisi, baza toki aktiv rejimdagi baza
toki y o ‘nalishiga teskari y o ‘nalishda oqib o ‘tishini bildiradi. Kalit
rejim ida IK0 toki qoldiq tokdeb ataladi. U ju d a kichik b o ‘lganligi
sababli chiqish kuchlanishi UCHIQ m anba kuchlanishi Euqiym atiga
yaqin b o ‘ladi
www.ziyouz.com kutubxonasi
II = F - I R« F
CHIP м к о к л / ?
ya’ni m anba zanjiridan yuklam a uzilishiga m os keladi (kalit uzilgan).
Agar UKlR m usbat qutbga va yetarlicha k atta q iy m atg a ega b o ‘lsa,
u holda tra n z isto r aktiv yoki t o ‘yinish rejimiga o ‘tad i, y a ’n i ochiladi
(kalit ulangan). Y uklam a zanjirida
IK={EU- U B)!RK
tok oqib o ‘tad i, kalit chiqishidagi kuchlanish esa UCHIQ = U KE = UQOL
ga teng b o ‘lib, qoldiq kuchlanishdeb ataladi. T o ‘yinish rejimidagi
qoldiq kuchlanish UEB va UKBlarayirmasiga teng va doim aktiv rejimdagi
qoldiq kuchlanish qiy m atd an kichik b o ‘ladi. Shu sababli kalit sifatida
tra n z is to rn in g ak tiv rejim d a ishlashi m a ’qul e m a s, c h u n k i u n d a
q o ‘sh im c h a /^ . = / U KE q u w a t sochiladi va sxem a F IK pasayadi.
K rem niyli tran zisto rlar uchun to'yinish rejim ida UQOL?=,0,25Vteng,
y a’ni nolga yaqin.
K o'rilayotgan kalit invertor ekanligi yaqqol k o ‘rin ib tu rib d i, y a’ni
kirish signalining m anfiy qiym atlardan m usbat q iym atlarga ortishi,
chiqish kuchlanishi UKE ni EM dan qoldiq kuchlanishgacha kamayishiga
olib keladi.
U m u m an aytganda, bu kalit — invertor to ‘g ‘ri m an tiq d ag i m usbat
signallar b ila n ishlashga m o'ljallangan. S h u n in g u c h u n bu yerda
Uкт < ® S^ art bajarilm aydi. Lekin, krem niyli p — n — o ‘tish m usbat
kuchlanishda h am , agar UKlR <0,6 V b o ‘lsa deyarli b erk qoladi. Bu
vaqtda tra n z isto rn in g u ch ala elektrod toklari o d a td a m ik ro am p er
ulushlaridan ortm aydi.
K alitning asosiy statik param etrlari b o ‘lib — q o ldiq to k va qoldiq
kuchlanish hisoblanadi. BTning kalit rejimi katta d iapazondagi tok va
k uchlanish im pulslarini o ‘zgarishi bilan t a ’m in lan ad i (k atta signal
rejim i). S hu sababli k a litn in g statik p a ra m e trla ri 8 .6 -p a ra g ra fd a
keltirilgan grafo — analitik usulni q o ‘llash yordam ida aniqlanadi. Buning
uchun kalitda qoM lanilayotgan tranzistorning chiqish (11.9, a-rasm )
va kirish (11.9, b -rasm ) xarakteristikalari kerak b o ‘ladi.
C hiqish xarakteristikalar oilasida В nuqta (bu yerda UKE = £ ) va
A n u q ta (bu y erd a I K - E K/RK)larn i tu ta s h tirib A B y uklam a
chizig‘ini o ‘tkazam iz. U n d a D nuqta to ‘yinish chegarasini beradi, С
www.ziyouz.com kutubxonasi
nuqta esa UKB — 0 b o ig a n d a boshlanadigan berk rejim chegarasini
beradi.
Aytilganlardan kelib chiqqan holda, kalit rejim da ishlash uchun
tranzistorli kaskad ishchi nuqtasi yoki D nuqtadan chaproqda, yoki С
nuqtadan o ‘ngroqda joylashishi kerak. Bu nuqtalar oralig‘ida kaskad
tranzistorning to ‘yinish rejim idan berk rejimga o ‘tish h o latida, yoki
aksincha b o ‘ladi. T ranzistor bu holatda qanchalik kam vaqt tursa,
kalitning tezkorligi shuncha yuqori b o ‘ladi. 0 ‘tish holatlari noasosiy
zaryad tashuvchilar bazadan chiqarib yuborish vaqti va barer sig‘imning
qayta zaryadlanish jarayonlari bilan aniqlanadi.
Statik rejimda 7?5qarshilikning berilgan qiym atlarida baza tokining
UKlR kuchlanishiga bog‘liqligini kirish xarakteristikasi (11.9, b -rasm )
y o rd am id a aniqlash m um kin. B uning u ch u n E F yuklam a ch izig ‘ini
o 'tk az ish kerak. E nuqta UBE = UKIR,F n uqta esa — U kir / R b qiym ati
b ila n a n iq la n a d i. K irish x a ra k teristik asi b ila n y u k lam a c h iz ig ‘i
kesishgan К nuqta baza toki va UBE kuchlanishining ishchi qiym atlarini
aniqlaydi. UKIR ning vaqt b o 'y ich a o ‘zgarishi E F t o ‘g ‘ri ch iziq n i
parallel siljishiga va m os ravishda К n u q tan in g siljishiga olib keladi
(shtrix chiziqlar).
D nuqta bilan aniqlanadigan to ‘yinish rejimiga o ‘tish uchun, kirish
to k i IB ni bazaning to'yinish tokid eb a ta lu v c h i IB r0T q iy m a tg a c h a
oshirish kerak. Bu vaqtda unga mos keluvchi kollektor toki kollektorning
to‘yinish toki IKT0.y, kuchlanish esa — to'yinish kuchlanishi UKET0.y yoki
qoldiq kuchlanish и т: тог = UQOl = EM - I K m.yRh- deb ataladi. M a’lumki,
I К TO')' ~ f i t H T O Y »
bu yerda: /? = h2]L ~ baza tokining integral uzatish koeffitsienti.
T axm inan I L,,.n.v « EKt / Rv deb olish m um kin. U holda
A AU I M S
I b , 0. y * E m / / 3Rk.
Baza toki / fi 7.0Tqiym atidan ortishi m um kin. Baza tokining bunday
ortishini to‘yinish koeffitsientideb atash qabul qilingan.
e — T / I
TO'Y x И ' x И Т О Г '
5 ro,yning ortishi UCHIQ ni kamayishiga olib keladi, y a’ni ВТ chiqish
zanjirida sochilayotgan q u w a t kam ayadi. A m m o 5 ^ . ning keragidan
o rtiq ortishi ВТ kirish zanjirida sochilayotgan q u w a tn in g sezilarli
www.ziyouz.com kutubxonasi
а) b)
11.9-rasm . Tranzistorning statik xarakteristikalarida kalit ishchi
nuqtalarining joylashishi.
ortishiga olib keladi. H isoblar ST0.Y = 1,5...2,0 q iy m a tla r optim al
b o 'lish in i k o ‘rsatdi.
K o ‘rib o ‘tilgan sodda kalit sxemasida ВТ ish rejim i b ilan bog'liq
b o ‘lg a n k a tta in e rs iy a lik k a ega. T r a n z is to r t o ‘y in is h re jim ig a
o ‘tay o tg a n d a b azad a k o ‘p sonli noasosiy zary ad tash u v c h ila rn in g
t o ‘planishi uch u n vaqt talab qilinadi. T ran zisto r to 'y in is h rejim idan
berk rejimga o ‘tayotganda esa bu zaryad tash u v ch ilarn in g to 'p lan ish i
va, ayniqsa, ularning bazadan chiqarib yuborilishi ta b ia ta n ju d a sekin
kechadigan jarayon.
B erilgan / B7-0Tq iym atida noasosiy zaryad tash u v c h ila rn i bazadan
chiqarib yuborish vaqtini kam aytirish m aqsadida n o ch iziq li TAli kalit
q o ‘lla n ila d i. U n d a tra n z is to r ak tiv rejim b ila n t o ‘y in ish rejim i
chegarasida ishlaydi ( 1 1.10-rasm).
BTning to ‘g‘ri siljigan K O ‘ni shuntlovchi Shottki diodi yordamida
nochiziqli TA amalga oshiriladi. Tranzistor berk b o ‘lganda, kollektoming
potensiali bazaga nisbatan musbat b o ‘ladi, dem ak diod teskari ulangan
bo'ladi va kalit ishiga ta ’sir ko‘rsatmaydi. Kalit u langanda kollektor
potensiali bazaga nisbatan kamayadi, diod ochiladi va undan kirish tokining
bir qismi oqib o ‘tadi, ya’ni tranzistorning baza toki I rto . y qiymatiga
tengligicha qoladi. Tranzistor aktiv rejim bilan to'yinish rejimi chegarasida
ishlaydi. Bazada zaryad tashuvchilar to ‘planishi sodir b o lmaydi, natijada
www.ziyouz.com kutubxonasi
11.10-rasm. Shottki diodi bilan shuntlangan BTli kalit sxemasi.
kalit ulanishidagi noasosiy zaryad tashuvchilami bazadan chiqarib yuborish
vaqti nolga ten g b o ‘ladi. M os ravishda, kalit uzilish id a o rtiq c h a
zaryadlami chiqarib yuborish bosqichi mavjud b o ‘lmaydi.
Lekin, bu holat, ochiq dioddagi kuchlanish pasayishi ochiq K O ‘dagi
kuchlanish pasayishidan kichik bo'lgandagina haqiqiydir. Shuning uchun
TA hosil qilish uchun Shottki diodi q o ‘llaniladi. Shottki diodining
ochiq holatdagi kuchlanish pasayishi UDSH = 0,3 V ga teng b o ‘lib,
ochiq krem niyli o ‘tishdagi kuchlanish pasayishi UKB = 0,7 V dan
kichikdir.
B undan tashqari, to ‘g ‘ri kuchlanish UKB = 0,3 V ga teng b o ‘lganda
tran zisto r berk hisoblanganligi uchun, rezistor RB ga b o ‘lgan talab
h am y o ‘qoladi.
TA zanjirida yagona texnologik bosqichda hosil qilingan krem niyli
tran zisto r va Shottki diodi kom binatsiyasi asosida yaratilgan Shottki
barerli tranzistornom ini olgan (11.11, a-rasm ) tranzistor q o ‘llanilgan
b o ‘lib, uning shartli belgisi 11.11, b-rasm d a keltirilgan.
11.6. Maydoniy tranzistorli elektron kalit sxemalar
Y u k lam a va q ay ta u lan ish e le m e n tla ri b ir tu rd a g i M D Y —
tranzistorlarda hosil qilingan kalitlar texnologik jih a td a n qulay va
universal hisoblanadilar. Shu sababli u lar K1S va bevosita aloqali
0 ‘K IS la rd a k en g q o ‘lla n ila d i. K IS y a n a Q U E b o 'l ib k a n a li
induksiyalangan M D Y — tranzistorda, YE — esa o ‘tkazuvchanlik turi
b ir xil b o ‘lgan kanali qurilgan M D Y — tranzistorda hosil qilingan
www.ziyouz.com kutubxonasi
а) Ь)
0 - 1 ■ •
L
I
11.11 -rasm . Shottki barerili tranzistor (a) va
uning shartli belgisi (b).
k a litla r h am q o 'lla n ila d i. B unday k a litla r y o rd a m id a n o c h iz iq li,
kvazichiziqli va tokni barqarorlovchi yuklam ali in v erto rlar hosil qilish
m umkin.
B ir tu rd ag i va k o m p le m e n ta r M D Y — tra n z is to rla rd a asosida
tayyorlangan elektron kalitlarning statik param etrlarini k o ‘rib chiqamiz.
B ir turdagi M D Y — tranzistorli elektron k a lit. n— k an ali
induksiyalangan M D Y — tranzistorli bunday kalit sxemasi 11.12-rasmda
keltirilgan.
Zatvori stok bilan ulangan VT2 tranzistor YuE hisoblanadi. Bunday
tran zisto r d inam ik yuklam a deb ataladi. VT2 tra n z isto rn in g VAXi
quyidagi m ulohazalardan kelib chiqadi. Z atv o r stok b ilan ulanganligi
sababli, Us l <( UZI2-U02)tengsizlik b ajarilad i. Bu y e rd a U02 VT2
tranzistorning b o ‘sag‘aviy kuchlanishi b o ‘lib, zatvordagi kuchlanish
U 02dan ortib ketsagina unda kanal induksiyalanadi va tran zisto r ochiladi.
D em ak, tran zisto r t o ‘yinish rejim ida b o ‘ladi.
Bu rejim da VT2 tranzistorning VAXi (6.16) fo rm u lag a asosan
quyidagi k o ‘rinishda yoziladi:
( 11. 12)
www.ziyouz.com kutubxonasi
11.12-rasm. Dinamik yuklamali M DY — tranzistorli kalit.
BTdagi kabi, M D Y — tranzistorlarda bajarilgan kalitlar ham , statik
rcjim da qoldiq tok (berk holatda) va qoldiq kuchlanish (ochiq holatda)
bilan ifodalanadi.
Kalit quyidagicha ishlaydi. Agar VT1 ning zatvoriga Um = Uzlj < U0l
kuchlanish berilsa ( U01 VT1 ning b o ‘sag‘aviy kuchlanishi), bu tranzistor
berk b o'ladi. Berk holatda kalit orqali VT1 ning stok p — no ‘tishidan
tesk ari'to k k a teng bo'lgan qoldiq tok IQ0L oqib o ‘tadi. U ning qiym ati
IQ0L = Ю-9 — 10-10 A dan katta emas. S huning uchun
ch iq ish k u c h la n ish i o ‘zin in g m ak sim al q iy m atig a y a q in b o ‘ladi:
UCHIQ = EM{\1.13-rasmdagi A nuqta). Q oldiq kuchlanish UQ0L ni esa
grafo — analitik va analitik usulda aniqlaym iz. Buning u c h u n VT1
tranzistorning Uzn = Eu(2-egri chiziq) b o 'lg an d a o ‘lchangan stok
xarakteristikasining bo'lishi va unda VT2 tranzistorning (11.12) form ula
y ordam ida aniqlangan yuklam a chizig‘ini o ‘tkazish kerak (1— egri
chiziq). C hiqish xarakteristikasining yuklam a chizig‘i bilan kesishgan
В nuqtasi qoldiq kuchlanish UQ0L va t o ‘yinish toki IST0.Y ni ishchi
qiym atlarini belgilaydi.
K alit to ‘yinish tokini USI2 = EM deb faraz qilib, analitik usulda
(11.12) form uladan aniqlash m um kin
www.ziyouz.com kutubxonasi
1'м Г л
А
11.13-rasm. Stok xarakteristikasida ishchi nuqtalarning joylashishi.
/ ^ t o k n i VT1 ning kanal qarshiligi R = l /[ i? , ( U zn —1 /01)] ga
ko ‘paytirib va Uzn — EM deb faraz qilib, qoldiq k u ch lan ish n i aniqlash
mumkin:
(11.13) form uladan ko'rinib turibdi-ki, qoldiq kuchlanish qiym atini
k a m a y tiris h u c h u n B ? « B tb o ‘lish i k e ra k . E s la tib o ‘ta m iz ,
tranzistorning nisbiy tiklik qiymati В birinchi navbatda kanal kengligi
Z ni uning uzunligi Lga nisbati (Z /L ) bilan an iq lan ad i. Bundan,
qayta ulanuvchi tranzistorning Z /L qiymati im kon q ad ar katta, yuklama
vazifasini bajaruvchi tranzistom iki esa — im kon b o rich a kichik b o ‘lishi
kerakligi kelib chiqadi. Texnologik jih atd an kalitlarda Bt/ B? = 50-^
100 t a ’m inlanadi. Kalitdagi statik rejim va o ‘tish jaray o n larin in g tahlili
k o ‘r s a ta d i- k i, te z k o rlig i va is te ’m ol q u v v ati n u q ta y i n a z a rid a n
EM = (2-T-3 )U g k u ch lan ish m anbayi op tim al h iso b lan ad i. M azkur
shartlarda qoldiq kuchlanish 50-^-100 mV oralig‘ida yotadi.
Komplementar M D Y — tranzistorli elektron kalit.Bir turdagi M DY —
tranzistorlarda hosil qilingan kalitlaming kamchiligi shundaki, tranzistor
o c h iq b o ‘lg a n s ta tik re jim d a k a litd a n d o im to k o q ib o ‘ta d i.
K o m p lem en tar, y a ’ni o ‘tkazuvchanlik kanallari tu ri q aram a-q arsh i
b o ‘lgan M D Y — tran zisto rlar asosida tayyorlangan ele k tro n kalit bu
_ B 2 ( E U - U J
(X)L ~ D г TT (11.13)
www.ziyouz.com kutubxonasi
k a m c h ilik d a n h o li (1 1 .1 4 -r a s m ). Q U E s if a tid a n — k a n a li
induksiyalangan M D Y — tranzistor (VT1), YE sifatida esa p— kanali
induksiyalangan M D Y — tranzistor (VT2) qo'llanilgan. Q U E sifatida
n — M D Y — tranzistorning asosi kuchlanish m anbayining m usbat
qutbiga, p— M D Y — tranzistorning asosi esa sxem aning um um iy
nuqtasiga ulanadi. Kirish signali ikkala tranzistorning zatvorlariga bir
vaqtda beriladi. Sxem a quyidagicha ishlaydi. Agar UKlR = 0 b o ‘lsa, u
holda Uzn= 0 b o ‘ladi, dem ak, n — M D Y — tran zisto rd a kanal
induksiyalanm aydi, y a’ni tranzistor berk holatda b o ‘ladi. Bu vaqtda
VT2 ning zatvorida UZI2 = UmR - EM = - E M < 0 b o ‘ladi.
11.14-rasm. KMDY tranzistorli elektron kalit (invertor).
Bu vaqtda chiqish kuchlanishi m anba kuchlanishiga deyarli teng
b o ‘ladi:
U C H IO ~ ~~I ^ S / 2 | ~ ■
UKIR = ^ b o 'l s i n . U holda Um > Uop UZI2 = 0 b o ‘ladi. D em ak, n
— M D Y tranzistorda kanal induksiyalanadi, y a’ni VT1 ochiq, p—
M D Y tranzistor, y a ’ni VT2 esa berk b o 'lad i. Bu vaqtda um um iy
zanjirdagi tok aw algidek 1Q0L ga teng b o ‘ladi. Kalit chiqishidagi qoldiq
kuchlanish (11.13) ifodadan, indekslar o ‘rnini alm ashtirib aniqlanadi:
• O +E»i
O •o
0Oil BX(EM - U 0l)
www.ziyouz.com kutubxonasi
Qoldiq kuchlanishning kichikligi kom plem entar kalitlam ing afzalligi
hisoblanadi. Sxenia ikkala holatda ham q u w a t iste’m ol qilm asligi bu
kalitlarning yana b ir afzalligi hisoblanadi.
N azorat savollari
1. Pozitsion sanoq tizim i nopozitsion sanoq tizim dan nim asi bilan
farqlanadi?
2. Raqam lam i bir sanoq tizimidan ikkinchisiga о ‘tkazish qanday amalga
oshiriladi?
3. Mantiq algebrasidagi BuI konstantasi va о ‘zgarnvchisi deb nimaga
aytiladi?
4. Bui algebrasining asosiy amallarini sanab bering. Ular haqiqiylik
jadvallari va algebraik ifodalar orqali qanday ifodalanadi?
5. Mantiq algebrasi funksiyalari ishiga s o ‘z bilan; haqiqiylik ja d va li
yordam ida; algebraik ifodalar yordamida misollar keltiring.
6. Oanday am al funksiya superpozitsiyasi deb ataladi?
7. Funksional toTiq majmua deb nimaga aytiladi?
8. Funksional to ‘liq majmua ikkita о ‘zgaruvchidan qanday funksiyalar
hosil qiladi?
9. Qanday funksiyalar majmuasi asosiy funksional to ‘liq majmua deb
ataladi?
10. Raqamli tizimlarda qanday fizik kattalik m antiqiy о ‘zgaruvchilaming
mumkin bo ‘Igan qiym at lari bilan namoyon qilinadi?
11. Diskret kuchlanishni kodlashning ikki usulini aytib bering.
12. Potensial kodlash usulida mantiqiy signalni kodlashning to ‘rtta usulini
aytib bering.
13. MEning uzatish xarakteristikasi deb nimaga aytiladi?
14. Uzatish xarakteristikalarining qanday turlarini bilasiz?
15. Raqamli sxemalarning uzatish xarakteristikalariga qanday talablar
qo ‘yiladi?
16. Mantiqiy о ‘zgaruvchilaming statik parametrlarini aytib bering.
17. Mantiqiy о ‘zgaruvchilaming dinamik param etrlarini aytib bering.
18. T r a n z is to r li e le k tro n k a litla r q a n d a y p a r a m e tr la r b ila n
xarakterlanadi?
19. Elektron kalit qanday elementlardan tashkil topgan ?
20. Elektron kalit yasashda qanday qurilmalardan foydalan iladi?
21. RISlarda q o ‘llaniladigan kalit turlarini aytib bering.
22. Shottki barerli tranzistorlarda hosil qilingan kalitlar oddiy BTlarda
bajarilgan kalitlarga nisbatan qanday afzalliklarga ega ?
www.ziyouz.com kutubxonasi
X I I B O B . M A N T I Q I Y I N T E G R A L S X E M A L A R N I N G
N E G I Z E L E M E N T L A R I
12.1. Umumiy m a’lumotlar
Mantiqiy integral sxemayoki mantiqiy element(M E ) deb ikkilik
s a n o q tiz im id a b e rilg a n a x b o ro tla r n i m a n tiq iy o ‘z g a rtir is h g a
m o'ljallangan elektron sxemalarga aytiladi.
M E lar sa n o a td a m u rak k ab lik darajasig a k o ‘ra tu rli se riy alar
ko‘rinishida ishlab chiqariladi. Seriya deganda, turli funksiyalar bajara
oladigan, yagona konstruktiv-texnologik usulda bajarilgan va birgalikda
ish lash g a m o ‘ljallan g an IM S m ajm u ig a a y tila d i. S h u n d a y lig ig a
q aram asdan, har bir seriyada ushbu seriyadagi boshqa sxem alarga
asos hisoblanadigan negiz M E lar (invertorlar, H A M -E M A S M E ,
YOK1-EM AS M E, triggerlar, hisoblagichlar, registrlarva h.k.) mavjud.
Hozirgi vaqtda RISlarni loyihalashda quyidagi negiz M E lar keng
qo'llaniladi: tranzistor — tranzistorli m antiq; em itterlari bog‘langan
m antiq; integral-injeksion m antiq; bir turdagi M D Y — tranzistorli
m antiq; kom plem entar M D Y — tranzistorli m antiq.
N egiz M Elarning sxema variantlarini tranzistorli mantiqlardeb
atash qabul qilingan. M a n tiq tu ri q o 'lla n ilg a n ele k tro n kalit va
e le m e n tla r orasida o ‘rnatilgan b o g 'liq lik b ilan an iq lan ad i. S anab
o ‘tilgan M Elarning hech biri tezkorlik, iste’mol q u w a ti, joylanish
zichligi va texnologikligi bilan sxem otexnikaning barcha talabalariga
to ‘liq javob bera olmaydi. S huning uch u n IS ishlab chiqarishda u
yoki bu negiz sxemani tanlash buyurtm achining texnik talablari va
ishlatish sharoitlariga bog'liq.
1 2 .2 . Tranzistor - tranzistorli mantiq elem entlar
T ranzistor — tranzistorli m antiq (T T M ) elem en tlar keng tarqalgan
va k o ‘p ishlab chiqariladigan R1S hisoblanadi.
Sodda invertorli TTM sxemasi 12.1-rasm da keltirilgan.
E lem ent ikkita m antiqiy kirishga ega b o ‘lib, u k o ‘p e m itterli
tran zisto r (K ET) asosida hosil qilingan tok qayta ulagichi va VT1
tranzistorli elektron kalit (invertor)dan tuzilgan. K ET T T M turdagi
M E larning o ‘ziga xos kom ponentasi hisoblanadi. U um um iy baza va
u m um iy kollektorga ega b o ‘lgan tra n zisto rli tu zilm ad ir. S ta n d art
sx em alard a k irish lar (e m itte rla r) soni KBIRL<8. T T M e le m e n tla r
www.ziyouz.com kutubxonasi
tarkibidagi К Е Т invers rejim da yoki to'yinish rejim da ishlashi m umkin.
K E T tuzilm asi va yasalish texnologiyasi sh u n d a y k i, to k b o ‘yicha
kuchaytirishning invers koeffitsienti a , ju d a kichik b o ‘lib, 0,01-^0,05
o ralig 'id a yotadi.
ВТ asosidagi T T M va boshqa turdagi M E lar ishlash m exanizm ini
k o ‘rib c h iq is h d a n avval, ta h lil u c h u n z a ru r b o ‘lg a n e le m e n ta r
nisbatlarga to ‘xtalib o ‘tam iz.
12.1-rasm. Sodda invertorli TTM ME sxemasi.
M E larda tranzistorlar kalit rejimida ishlashini inobatga olgan holda,
tahlilda och iq yoki berk p-no ‘tish tushunchasi q o 'lla n ila d i. Eslatib
o ‘tam iz, agar o 'tish n in g to ‘g ‘ri toki I= 10-3^ - 10-4 A o ralig 'id a yotsa,
bu diapazon normal tok rejimideb ataladi. T o k larn in g bu oralig‘ida
kremniyli o ‘tishda kuchlanish U atigi 0,70-^0,68 Vga o ‘zgaradi. Tokning
boshqa / = 10-5^ - 10-6 A diapazonida (bu d iap azo n mikrorejimdeb
ataladi) kuchlanishning qiym atlari mos ravishda 0,57-^0,52 V oraliqda
yotadi.
S hunday qilib, tok diapazonlariga k o ‘ra t o ‘g ‘ri k u lch an ish lar biroz
farqlanishi m um kin, lekin ularni doim iy deb hisoblash va fo‘g ‘/7 o'tish
param etrlarideb qarash m um kin. U ning u ch u n m axsus U'belgilash
k i r itila d i. X o n a t e m p e r a tu r a s id a n o r m a l r e j i m d a U'=0 ,7 V,
m ikrorejim da esa U'=0,5 V. Agar t o ‘g ‘ri kuchlanish U'kuchlanishdan
www.ziyouz.com kutubxonasi
atigi 0,1 V ga kichik b o ‘lsa, o'tish deyarli berkhisoblanadi, chunki
bu kuchlanishda toklar nom inaldan o ‘nlab m arta kichik b o ia d i.
Yuqori tezkorlikka erishish uchun TTM tranzistorlari norm al tok
rejim ida ishlaydilar. S huning uchun sxem aning statik rejim ini tahlil
qilishda quyidagi soddalashtirishlar qabul qilingan, agar:
— p-no ‘tish orqali to ‘g ‘ri tok oqib o 'tayotgan b o ‘lsa, u holda
o ‘tish ochiq va undagi kuchlanish £/*=0,7 V;
— p-no ‘tish kuchlanishi teskari, yoki U'dan kichik b o ‘lsa, u
holda o ‘tish berk va oqib o ‘tayotgan tok nolga teng;
— tran zisto r to ‘yinish rejim ida bo'lsa, u holda kollektor — em itte r
oralig‘idagi kuchlanish £ / ' ^ ^ = 0 , 3 + 0 , 4 V.
T T M elem en tn in g ish m ex anizm ini k o ‘rib chiqam iz. U lanish
sxemasiga binoan K ET bazasining potensiali (B) doim uning kollektori
p otensialidan yuqori b o ‘ladi. D em ak, K E T K 0 ‘ doim t o ‘g ‘ri siljigan
bo 'lad i. T ranzistor E O ‘lariga kelsak, ular e m itter potensiallarining
u m um iy shinaga nisbatan ulanishiga bog'liq.
Deylik, barcha kirishlar (XIva X2)potensiallari kuchlanish manbayi
p otensialiga teng b o ‘lgan m aksim al qiym atga ega b o ‘lsin. B unda
m antiqiy 1 sath shakllanadi, y a ’ni U’= E M ekanligi ravshan. U holda
b a rc h a E O ‘lar teskari y o ‘n alish d a u lan g an b o 'la d i, ch u n k i baza
potensiali (B) R1dagi kuchlanish pasayishi hisobiga doim e m itter
p o ten sia lid an past b o ‘ladi. K E T tark ib id ag i p arallel ish lay o tg an
tran zisto rlar invers ulangan b o ‘ladi. Aytib o ‘tilganidek, C(/kichik
bolganligi sababli, hisoblashlarda em itter tokini nolga teng deb olinadi,
I0 tok esa ketm a-ket ulangan K E T ning kollektori va VT1 ning E 0 ‘
orqali oqib o ‘tadi. Ig qiym ati R1rezistor qarshiligi qiym ati b ilan
cheklanadi va
I0 ={EM-2U')/R\ .
R1sh u n d a y ta n la n a d ik i, K E T to k i, d e m a k , VT1 b aza to k i
tranzistom i to'yinish shartiga m os kelsin. Bunda VT1 tranzistor ochiladi
va chiqish kuchlanishi U'KLT0.Y&A teng b o 'lib qoladi. Bu esa m antiqiy
nol sathga teng, ya’ni Un = ITketo . y<0A v . D em ak, barcha kirishlarga
m antiqiy 1 berilsa, chiqishda m antiqiy 0 hosil b o ‘ladi.
Endi aksincha holatni k o ‘rib chiqam iz. Barcha kirishlar (XI va
X2)potensiali nolga teng yoki shu qiymatga yaqin b o ‘lsin: Ux = U° = 0.
U holda barcha E O ‘lar K 0 ‘ kabi to ‘g ‘ri yo'n alish d a siljigan b o ‘ladi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
B archa tran zisto rlar t o ‘yinish rejimiga o ‘tadilar. Bu h o latd a I0 tok
h am och iq EOMaridan, ham K E T ning och iq K O ‘d a n oqib o ‘tishi
m u m k in . Т о к K E T E O ‘lardan oqib o ‘tay o tg an d a bu o 'tish lard ag i
kuchlanish + 0 ,7 V ga teng b o ‘ladi. Parallel ulangan E O ‘larga ega
K E T ni ikki b a ro b a r katta hajm dagi yagona tra n z is to r d eb qarash
m um kin.
K E T K O ‘d an oqib o ‘tayotgan to k deyarli nolga ten g , chunki
unga VT1 ning E O ‘i ketm a-ket ulangan. T ok bu za n jird a n oqib o ‘tishi
uch u n , K E T baza potensiali 2 £/*=1,4 V g a teng b o ‘lishi kerak. D em ak,
VT1 och iq , e m itte r va kollektorning qoldiq to k larin i nolga teng deb
hisoblash m um kin. C hiqish kuchlanishi esa EM ga yaqin b o ‘ladi, y a’ni
m antiqiy 1 sathini iI'= Euberadi. Bu vaqtda / (;quyidagicha aniqlanadi:
I 0 = ( E „ - U ' ) I K l .
Agar faqat bitta kirishga mantiqiy 0, qolganlariga m antiqiy 1 berilsa,
VT1 berk b o ‘ladi. Shunday qilib, biror kirishga m an tiq iy 0 berilsa
chiqishda m antiqiy 1 olinar ekan. Faqat b arch a kirishlarga m antiqiy 1
berilsagina, chiqishda m antiqiy 0 ga ega b o ‘lam iz. S h u n d ay qilib,
m azkur sxem a 2H A M -E M A S m antiqiy am alini b ajarad i, bu yerda 2
raqam i M E kirishlari sonini bildiradi.
E ndi, uncha k atta b o ‘lm agan yuklam a qobiliyatiga va nisbatan
kichik tezkorlikka ega b o ‘lgan TTM negiz elem en tn i k o ‘rib chiqam iz.
Bu quyidagilar bilan shartlangan. O chiq h o latd a V T ln in g t o ‘yinish
rejimi ta ’m inlanishi uchun /?2qarshilik qiym ati katta (bir n ech a kOm)
b o ‘lishi kerak. U holda tranzistorning berk holatdagi m antiqiy 1 sathi
y u k lam a q arsh ilig i Z Yu ga kuchli ravishda b o g i iq b o ‘lib qoladi. Z Y
deganda m azk u r M E chiqishiga ulangan n ta xuddi shunday M E
larning kom pleks qarshiligi tushuniladi. M an tiq iy 0 h olatida (VT1
tra n z isto r o ch iq ) K E T — VT1 tizim n in g to k u zatish koeffitsienti
qiym ati k ichik b o ‘lganligi sababli, chiqish k u c h la n ish i sath i ham
yuklam a qarshiligi qiym atiga qaysidir m a ’noda b o g ‘liq b o ‘ladi. Sababi,
K E T invers ulanishida tok uzatish koeffitsienti a , 1 d an kichik b o ‘ladi.
Aktiv rejim da esa 1 ga yaqin. Shu sababli, bu tu rd ag i M E yuklam a
qobiliyati kichik hisoblanadi.
M E tezkorligi kirish va chiqish k u ch lan ish lari o ‘sib borish va
kam ayish frontlari tikligi bilan aniqlanadigan d in am ik p aram etrlar
bilan belgilanadi. H a r M Eni RCtizim deb qarasak, u ho ld a undagi
www.ziyouz.com kutubxonasi
kuchlanish tikligi o ‘zgarishi asosan sig‘im CY ning zaryadlanish va
razryadlanish vaqti davomiyligi bilan aniqlanadi. Yuklam a sig'im i CYu
p-no ‘tishlar, elektr bog'lanishlar, chiqishlar va h.k.lar sig‘im larining
um um iy yig‘indisi. D em ak, tezkorlikni tahlil qilganda M E chiqishiga
ulangan boshqa elem en tn i RC— yuklam a deb qarashim iz kerak.
Sxemada (12.1-rasm) M E kirishi mantiqiy 0 holatdan mantiqiy 1 holatga
o ‘tayotganda VT1 tranzistor berkiladi. Shuning uchun yuklam a sig‘imi
R2rezistor orqali zaryadlanadi. R2ning qiym ati katta b o ‘lganligi
sababli, zaryadlanish vaqti doim iysi r 7 — R 2 -C sezilarli b o ‘ladi. M E
chiqish sathi U° bo'lganda yuklam a sig‘imi to 'y in g an VT1 tran zisto r
o rq a li ra z ry a d la n a d i. T o k u z a tis h k o e ffits ie n ti o ^ u n c h a k a tta
b o ‘lmaganligi sababli, razryadlanish vaqti doimiysi r p ham kichik
qiym atga ega b o ‘ladi.
K o‘rib o'tilgan kam chiliklar tufayli, 12.1-rasm da keltirilgan sxem a
keng q o ‘llanilm aydi. Bu sxem a asosan tashqi indikatsiya elem entlarini
ulash uchun ochiq kollektorli mikrosxem alarda (12.2-rasm) qo'llaniladi.
12.2-rasm. TTM seriyadagi YOKI bo‘yicha kengaytirish sxemasi.
M urakkab invertorli T T M sxemasi (12.3-rasm ) am aliyotda keng
q o ‘llaniladi. U ikki taktli chiqish kaskadi (VT2 va VT3 tranzistorlar,
www.ziyouz.com kutubxonasi
R4rezistor va VD d io d ), boshqariluvchi faza ajratuvchi kaskad (VT1
tranzistor, R2va R3rezistorlar) dan tashkil topgan.
Faza tushunchasi (yunoncha paydo b o ‘lish)ga bin o an VT1 tranzistor
berk va uning kollektorida (A nuqta) yuqori p otensial paydo bo'lishi
natijasida VT2 tran zisto r ochiladi. VT1 tran zisto rn in g o ch iq holatida
uning em itterid a (B nuqta) yuqori potensial paydo b o ‘ladi va u VT3
ni ochadi. D em ak , VT2 va VT3 tranzistorlar galm a-gal (turli taktlarda)
ochiladi. S huning u ch u n chiqish kaskadi ikki taktli d eb ataladi.
12.3-rasm. Murakkab invertorli TTM M E sxemasi.
Sxem aning ish tartib in i k o ‘rib chiqam iz. O ddiy invertorli TTM
kabi, bu sxem ada h am b iro r kirishga m antiqiy 0 berilsa VT1 tranzistor
berk b o ‘ladi. N atijad a VT2 tran zisto r ochiladi, VT3 tra n z isto r esa
b erk ilad i. Y uk lam a sig ‘imi Cy esa 12.1-sx e m a d a n farqli ravishda,
endi kichik qarshilikka (150 Om ) ega rezistor R4,o c h iq turgan VT2
tranzistor va V D diod orqali zaryadlanadi. R ezistor R4to k cheklagichi
www.ziyouz.com kutubxonasi
b o ‘lib, u chiqish tasodifan um um iy nuqtaga ulanganda o ‘zaro ketm a-
ket ulangan VT2 tra n z isto r va VD diod orqali oqib o ‘tuvchi tok
qiym ati ortib ketishidan him oyalaydi Boshqa to m o n d a n , chiqish
k a sk a d in in g q a y ta u la n is h v a q tid a , y a ’ni VT2 tr a n z is to r e n d i
o c h ila y o tg a n , VT3 tra n z is to r esa hali b erk ilib u lg u rm ag an vaqt
m om entida kuchli qisqa im pulslar paydo b o ‘lishi oldini oladi. E lem ent
qayta ulanish vaqtida yuklam a sig‘imi CY to ‘yingan VT3 tranzistorning
kichik qarshiligi orqali razryadlanadi. Bu bilan elem entning yuqori
tezkorligi ta ’m inlanadi.
VD diod vazifasini tushuntiram iz. D iod y o ‘q deb faraz qilaylik.
Bu holda elem ent qayta ulanish vaqtida, y a ’ni VT3 tranzistor ochiq
b o ‘lganda VT2 tranzistor berk b o ‘lishi, y a’ni UBEVT2 kuchlanish qiym ati
0,7 V dan kichik b o lis h i kerak. UBEVT2 ni aniqlaym iz. Buning uchun
elem ent chiqish qisrni kuchlanishi uchun quyidagi m unosabatlarni
yozib olam iz. UUVT2 — UBEVT3 + Uketo.y v t i — 1 V, UEVT2 — VКЕТС гуутз~
0,3 V. U holda UBEVT2 ~ Vbevtj ^ ke .toy .vti ^ ke .to - y .vt .~ ^ '
Bu vaqtda VT2 tranzistor ochiq b o'ladi. Shunday qilib, VD diod
bo‘lmaganda VT2 tranzistor ochiq, U°CHIQ kuchlanish esa noaniq b o ‘ladi.
Sxem aga VD diod u lan g a n d a o c h iq VT3 tra n z is to r k u c h la n ish i
U BEVT2 ^ ^ V I ) ? U B E V T .1 + U k E.TO Y . V T 1 ~ ^K E .T O 'Y .V T.V ^ B E V T 2+ ^ V D ^ ^ 'BEVT3
b o ‘ladi. Bu qiym atlam i m os o ‘rinlarga q o ‘yib 1,4 V > 0,7 V ga ega
b o ‘lamiz. Shunday qilib, VD diod kuchlanish sathini siljituvchi elem ent
vazifasini b a ja rad i va c h iq is h d a k u c h la n ish U(> b o ‘lg an d a, VT2
tranzistorni aniq berkilishini t a ’m inlaydi.
Yuklama qobiliyatiyoki K TARM koeffitsientiVT3 tran zisto rn in g
m aksimal kollektor tokidan kelib chiqqan holda aniqlanadi. Bu vaqtda
К = / / T°
TARM K m ax kir
deb yozish m um kin. Bu yerd a I°kjr — IM S m a ’lu m o tn o m a sid a n
o lin a d ig a n p a ra m e tr. IKmax = E J R 4 = 30 m A b o ‘lg an i sa b a b li,
I°kir = 1,35 mA b o ‘lganda КТАШ = 22.
Xulosa qilib shuni aytish m um k in -k i, 12.3-rasm da kirish zanjirida
punktir bilan tasvirlangan diodlar aks-sadoga qarshi diodlardeb ataladi
va m uvoflqlashm agan Iiniya o x irlarid an qaytgan m anfiy signallar
(xalaqitlar) am plitudasini cheklash uch u n q o ‘llaniladi. Bu signallar
ikkita p-no ‘tish (diodning p-no ‘tishi va K E T em itter o ‘tishi) oralig‘ida
b o ‘linib, M E ni yolg‘on qayta u lanishdan saqlaydi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
H o z ir g i v a q td a T T M n e g iz e l e m e n t l a r i n i n g k o ‘p s o n li
m odifikatsiyalari yaratilgan. H ar bir m odifikatsiya p aram etrlari yoki
q o ‘shim cha im koniyatlari bilan ajralib turadi.
M a sa la n , c h iq ish k ask ad id a to k b o ‘y ich a k a tta k u c h a y tirish
koeffitsientiga ega b o ‘lgan tarkibiy tran zisto rlar q o ‘llanishi yuklam a
q o b iliy atin i o sh ira d i (12.4, a-ra sm ). S x e m an in g ish lash p rin sip i
o ‘zgarm aydi. T arkibiy tran zisto r (VT4 va VT2 tra n z isto rla r) VT3
invertorning d in am ik yuklam asini hosil qiladi. M asalaning bunday
yechilishi b archa rezistorlar nom inallarini ikki b a ro b a r kichraytirishga
va bu bilan tezkorlik va yuklam a qobiliyatini oshirishga im kon beradi.
A va В n u q talar oralig‘ida ikkita ketm a-ket ulangan tranzistorlarning
p-no ‘tishlarining mavjudligi esa VD diod b o ‘lishini tala b qilmaydi.
Shottki diodi va tranzistorlarini q o ‘llash y o rd am id a (12.4, b-rasm )
T T M elem en tin in g tezkorligi oshirilgan (T T M S H ). U la r tranzistor
b azasid a o rtiq c h a za ry a d la rn i ch iq a rib y u b o rish v a q tin i sezilarli
kamaytirish yoki um u m an yo‘qotishga im kon beradilar. N atijada impuls
kam ayib borish vaqtidagi kechikish kam ayadi. Lekin tezkorlik ortishi
bilan T T M S H statik param etrlari yom onlashadi. X ususan, b o ‘sag‘aviy
kuchlanish qiym ati kam ayadi va U°CHIQ ortadi, b u esa o ‘z navbatida
oddiy sxem alarga nisbatan xalaqitbardoshlikni pasaytiradi. T T M SH
K IS larning negiz elem en ti hisoblanadi.
Ikki y o ‘n a lish li a x b o ro t sh in a la ri yoki m a g istra l q u rilm a la r
yaratishda, b ir n echa sxem a chiqishlarini birlashtirish talab qilinadi.
Agar elem en tlar ulanayotganda, ulardan birining ch iq ish id a past U°CHIQ
sath, ikkinchisida esa yuqori U'CHIQ sath b o ‘lsa, u h o ld a ketm a-ket
u la n g a n V T 2 va V T 3 t r a n z i s t o r l a r d a n b i r i d a n s iz ilis h to k i
/ fts ( EM - IT) /R 4 oqib o ‘tadi. Bu tok statik rejim dagi m an b a tokidan
an ch a katta. Bu vaqtda iste’mol qilinayotgan q u w a t keskin ortadi va
sxem a ishdan chiqishi m um kin, chunki VT2, VT3 tra n z isto rla r va VD
diod uzoq m uddat katta tok oqib o'tishiga m o ‘ljallanm agan. Bu holat
yuzaga kelmasligi u ch u n chiqishi uchta holatga ega b o ‘lgan: ikki h o ­
lat — bu oddiy UCHIQ = Unva UCHIQ= U'sathlar, uchinchisi esa—
e le m e n t y u k la m a d a n b u tk u l u z ila d ig a n “ c h e k siz k a tt a ” ch iq ish
qarshiligi h o latin i t a ’m inlaydi, y a’ni to k iste’m ol q ilm aydigan va
uzatm aydigan T T M elem en tlar yaratilgan.
www.ziyouz.com kutubxonasi
а) b)
d) e)
-o+E,.
M E T
I R2IJ/W
VT2
-Г ------°+ E ,,
IT /
M E T
Н Г
YT3
12.4-rasm. TTM M Ening turli sxema variantlari.
B uning uchun m urakkab invertorli sxem aga q o ‘sh im ch a VT4
tran zisto r va R5rezistor ulanadi (12.4, d-rasm ). Boshqaruvchi kirish
www.ziyouz.com kutubxonasi
Z ga U°KIR kuchlanish berilsa, VT4 tran zisto r berk b o ‘lib, sxem a oddiy
elem ent kabi ishlaydi. Boshqaruvchi kirish Z ga U'KlRkuchlanish berilsa,
VT4 tran zisto r t o ‘yinish rejimiga o ‘tadi, V T 1, VT2 va VT3 tranzistorlar
esa berkiladi (uchinchi holat). Bu uchinchi holat m antiqiy kirishlardagi
axborot signallari kom binatsiyasiga bog‘liq em as. B unday elem entlar
chiqishlarini um um iy yuklamaga ulash m u m k in , c h u n k i ixtiyoriy vaqt
m o m en tid a yuklam aga faqat bitta elem ent “xizm at k o 'rsa ta d i” , qolgan
elem en tlar esa u chinchi holatda b o ‘ladi.
T T M ning boshqa seriyalari tarkibida m axsus e le m en tlar b o ‘lishi
m um kin. U lar bu seriya im koniyatlarini oshirish u c h u n moMjallangan.
U lardan birini k o ‘rib chiqam iz.
Ochiq kollektorli HAM-EMAS elementi.Bu sx em a m an tiq iy
sxem alam i tashqi va indikatorli qurilm alar, m asalan, nurlanuvchi diodli
in d ik a to r, c h o ‘lg‘a n u v ch i lam p alar, rele o ‘ra m la ri va h.k. bilan
m uvofiqlashtirishga m o ‘ljallangan.
Bu sxem aning yuqorida ko‘rib o ‘tilgan e le m en td a n (12.3-rasm )
farqi shundaki, chiqish kaskadi yuklam a rezistorisiz b ir taktli sxemada
bajarilgan.
12.4, e-rasm d a o ch iq kollektorli H A M -E M A S M E d a indikatsiya
elem enti sifatida c h o ‘g ‘lanuvchi lam pa (C H L ) q o ‘llanilgan sxema
k o ‘rsatilgan. C H L VT2 tranzistorning k ollektor zanjiridagi yuklam a
hisoblanadi va m antiqiy holatlarning vizual in d ik ato ri sifatida xizmat
qiladi. Agar b arch a kirishlarga Wsath berilsa, in d ik a to r nurlanadi,
agar b ir yoki bir nech ta kirishga Un sath berilsa, in d ik ato r nurlanm aydi.
S h untlovchi R4rezistor VT2 tran zisto rn i h im o y alay d i, aks holda
c h o ‘lg‘am sim ining qarshiligi sovuq h o latda kichik b o ‘ladi va kollektor
tokining ortishi kuzatiladi.
M a ’lumot.S an o atd a T T M turli ele m en tlam in g faqat bir necha
seriyasi ishlab chiqariladi (standart 133, 155; tezkorligi yuqori b o ‘lgan
130, K131; m ikro q u w a tli 134; Shottki diodli 530, K531; Shottki
diodli m ikro q u w a tli K555). Bu e le m en tlam in g asosiy param etrlari
12.1-jadvalda keltirilgan.
www.ziyouz.com kutubxonasi
T T M RIS
p aram etri
se riy a
stan d art te zk o rlig i
y u q o ri
m ikro-quv v atli
S hottki dio d ili
K 155 130 158 531 K 555
1°kir, rnA 1,6 2,3 0,15 2 1
i'KIR,m A 0,04 0 ,0 7 0,01 0,05 0,05
If'cm o ,V 0,4 0,35 0,3 0,5 0,5
U 'c w o ,V 2,4 2,4 2,4 2,7 2 ,7
K tarm
10 10 10 10 10
K rirl
8 8 2 4 2
tkech.o'rh
20 10 70 5 2 0
P/ST,m V t 22 4 4 5 19 3,7
f c H E G , M G ts 10 30 3 50 10
TTM elem entlari potensial elem en tlar qatoriga kiradi: ular asosida
kom pyuter sxem alarini tuzishda ular o ‘zaro galvanik bog‘lanadilar,
ya’ni kondensator va transform atorlarsiz. M antiqiy 1 va m antiqiy 0
a s im p to tik q iy m a tla ri U^-2,4V; 0 ,4 V, UQU= UJ — U°= 2 V
kuchlanishlar bilan ifodalanadi. Y uqorida k o ‘rib o ‘tilgan seriyalar
funksional va texnik to ‘liqlikka ega, y a ’ni turli arifm etik va m antiqiy
am allam i, xotirada saqlash, yordam chi va maxsus funksiyalami bajaradi.
Asosiy TTM turi b o 'lib m antiqiy k o ‘paytirish inkori bilan y a ’ni,
H A M -EM A S amalini bajaradigan ShefTer elem enti hisoblanadi. ShefTer
elem entining shartli belgilanishi 12.5-rasm da k o ‘rsatilgan. Bu yerda
XI, X2 — kirishlar, Y — chiqish. M inim al kirishlar soni nolga teng.
Ikki kirishli ShefTer elem entining ishlashi haqiqiylikjadvalida keltirilgan
(12.2-jadval).
XI
о -----A 2
О-----www.ziyouz.com kutubxonasi
12.2-jadval
Ikki kirishli Sheffer elementining haqiqiylik jadvali
X / X? у = X / ' X i
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
12.3. Emitterlari bog‘Iangan mantiq elem entlar
Em itterlari bo g ‘langan m antiq (E B M ) e le m en tn in g yaratilishiga
raqamli qurilm alar tezkorligini oshirish m uam m osi sabab b o ‘lgan. EBM
elem entda qayta ulanuvchi tranzistor yoki berk, yoki o ch iq bo'ladi
va bazada q o ‘sh im ch a noasosiy zaryad tash u v ch ilar t o ‘planayotganda
BT to 'y in ish rejim ida ishlaydi. Tranzistorni b ir h o latd a n ikkinchisiga
o ‘tishi uzoq kechadigan jarayon b o ‘lganligi sababli, T T M elem ent
te z k o rlig i c h e k la n g a n . B T dagi kalit in e rs iy a lilig in i k a m a y tirish
m aqsadida shunday sxem alar yaratish kerakki, u n d a qayta ulanuvchi
tran zisto r ochiq ho latd a aktiv rejim da ishlasin.
EBM shunday sxem atexnik yechim lardan biri hisoblanadi. BTning
t o ‘y in m a g a n rejim i y u k lam a va p a ra z it sig ‘im la rn in g te z qayta
zaryadlanishi uchun talab qilinadigan ishchi toklarni oshirish im konini
beradi. Q ayta ulanuvchi elem ent ulanish vaqti m in im u m g a keladi.
Bu vaqtda BTning berkilish vaqti ortmaydi. Shu sababli EBM elem entlar
yuqori tezkorlikka ega.
EBM elem ent asosini tok qayta ulagichi tashkil etad i (12.6-rasm ).
U DK kabi ikkita sim m etrik yelkadan tashkil topgan b o ‘lib, ularning
h ar biri tran zisto r va rezistordan iborat. U m u m iy e m itte r zanjirida
BTG Ig ishlaydi.
D K dan farqli ravishda kirishlardan biri (VT2) tayanch deb ataluvchi
doim iy kuchlanish manbayi U0 ga ulangan. Tok /^qiym ati tranzistorning
aktiv ish rejimiga m os keladi va EBM negiz e lem en tlarid a l0 = 0 ,5 + 2
m A . B T G m a v ju d lig i tu fa y li b a z a p o te n s ia lla r in in g ix tiy o riy
qiym atlarida e m itte r o ‘tishlarda avtom atik ravishda
www.ziyouz.com kutubxonasi
shart o ‘rnatiladi.
12.6-rasm . T ok qayta ulagichi.
Aktiv rejim da e m itte r to k in in g baza — e m itte r kuchlanishiga
bogMiqligi kirishdagi VT1 tra n z is to r u c h u n quyidagi ifoda b ilan
approksim atsiyalanadi
ZE, = I m / " ~ - U- Vr’ , (12,3)
VT2 tranzistor uchun esa
I = I ё
1 £2 £02
(12.4)
Bu ifodalarda em itter tokining UEB = 0 va икф 0 b o ‘lgandagi qoldiq
qiym ati IE0. Integral texnologiyada egizaklik prinsipiga m uvofiq IE(II =
l E02. X ona tem peraturasida
(12.2), (12.3) va (12.4)lardan foydalanib,
L
I E2 =
l + e u•
(12.5)
ga ega b o ‘lamiz.
www.ziyouz.com kutubxonasi
Sxem a sim m etrik, shuning uchun ikkala ВТ baza potensiallari
teng b o ‘lganda ( UKIR = U() h ar bir yelkadan oqib o ‘tay o tg an tok
l0 / 2 ga teng.
T ayanch kuchlanish \J0— 1,2 V b o ‘lsin. Agar UKIR qiym ati A< 0,1
V ga kam aysa, u holda (12.5) ga muvofiq , IEI tok I0 ga nisbatan 1 %
gacha kam ayadi, IE2 to k esa 99 % gacha ortadi. D em ak , kirish signali
U'KIR > U() —A (m an tiq iy 0) b o ig a n d a VT1 tra n z isto r berk b o ‘ladi,
VT2 tran zisto rd an esa t o ‘liq I() toki oqib o ‘tadi.
Agar aksincha b o ‘lsa, ya’ni UKlR qiym ati Д> 0,1 V ga ortsa, u
holda (12.5) ga m uvofiq, / £/ tok I0 ga nisbatan 99 % g ach a ortadi, I£2
tok esa 1 % gacha kam ayadi. D em ak, kirish signali U+KIR>U0+A
(m antiqiy 1) b o ‘lganda VT2 tranzistorni berk deb hisoblash m um kin,
VT1 tran zisto rd an esa t o ‘liq l0 tok oqib o 'tad i. N atijad a ideal tok
qayta ulagichiga ega b o ‘ldik. Sathlar orasidagi farq — qayta ulanish
kichikligi uning kam chiligi hisoblanadi, chunki qayta ulanish sohasi
kirish signallarini tay an ch kuchlanish U0 dan U = U +KIR—U'KlR=2A ~
0,3 V qiym atga o ‘zgarishi bilan an iq lan ad i. D e m a k , xalaqitlarga
b a rd o sh lik h am kich ik b o ‘ladi. Lekin m a n tiq iy o ‘tis h v aq tin in g
kichikligi, h am d a t o ‘yinish rejim ining y o ‘qligi hisobiga tok qayta
ulagichining qayta ulanish vaqti ju d a kichik b o ‘lib, 3 nsdan oshm aydi.
Tranzistor aktiv rejimda qoladigan maksimal t/+m qiyrnatini aniqlaymiz.
Buning uchun UK>0 ( UA>UB)shart bajarilishi kerak. Tranzistorning baza
potensiali kirish signali bilan, kollektori potensiali esa
U K = EM - a I 0RK (12.6)
ifoda yordam ida aniqlanadi.
U holda tran zisto r aktiv rejim chegarasida (UK —UB ) qoladigan
U+KIR qiym ati quyidagi m unosabat bilan aniqlanadi:
U+m = E „ - a I 0RK = U 9 +A. (12.7)
(1 2 .7 ) s h a rt b a ja rilis h i, b e rilg a n EM, U0 \ a U+KIR q iy m a tla rid a
tra n z isto rn in g aktiv ish rejim i t a ’m in lan ish i u c h u n RK rezistorlar
qarshiligi kichik (200 O m gacha) qilib tanlanadi.
A lo h id a k a litla r (q ay ta ulagichlar) asosan an a lo g sx em alard a
q o ‘llaniladi. M antiqiy sxem alarda har b ir qayta ulagich chiqishi bir
yoki b ir n e c h a b o sh q a qayta u lag ich lar kirishiga u lan a d i. Q ayta
www.ziyouz.com kutubxonasi
ulagichlar ketma-ketligi ishga layoqatligini ta ’m inlash maqsadida kirish
va c h i q i s h l a r b o ‘y ic h a m a n t iq i y 0 va m a n t iq i y 1 s a t h l a r
m uvofiqlashtirilgan b o 'lish i kerak. Afsuski, m azkur turdagi qayta
u la g ic h la r d a s a th la r m o slig i m av ju d e m a s , c h u n k i K1 va Y2
chiqishlardan olinayotgan chiqish kuchlanishi doim UB dan katta
bo4adi.S hu sababli b u n d a y q ay ta u lag ic h la rn i k e tm a -k e t ulab
b o ‘lm aydi. B uning u c h u n m axsus m u v o fiq lash tiru v ch i k askadlar
q o lla n ila d i. U lar kuchlanish sathini siljitish qurilm asi deb ataladi.
E m itte r q a y targ ich lar b u n d ay q u rilm a n in g sodda sxem asi b o ‘lib
hisoblanadi. Qaytargichda chiqish (em itter) potensialining sathi tayanch
potensial sathidan IT kattalikka past b o ‘ladi.
Tok qayta ulagichini EBM elem entga o ‘zgartirish uch u n uning
chap yelkasini parallel ulangan (kirishlari bo 'y ich a) tranzistorlar bilan
alm ashtirish kerak. Ikkita kirishli EBM elem ent sxemasi 12.7-rasmda
keltirilgan.
12.7-rasm. Ikkita kirishli EBM ME sxemasi.
VT1 va VT2 tranzistorlardan ixtiyoriy birining (yoki barovariga)
berkilishi I0 tokni chap yelkadan o ‘ng yelkaga o ‘tishiga olib keladi.
VT4 va VT5 em itter qaytargichlar kollektor potensiallari sathlari
U’ kattalikka siljitiladi, bu bilan EBM zanjirning ishga layoqatligi
ta ’m inlanadi.
Deylik, ikkala kirishga m antiqiy 0 potensial berilgan b o ‘lsin. U
holda VT1 va VT2 tranzistorlar berk, VT3 tranzistor ochiq b o ‘ladi.
D em ak, U1 chiqishda m antiqiy 1 sathi o ‘rnatiladi. VT1 va VT2
tranzistorlar berk b o ‘lganligi sababli ularning kollektor potensiallari
www.ziyouz.com kutubxonasi
UК12 = Ем. VT4 E O ‘idan f/*kuchlanishni olib tashlasak, m antiqiy 1
sath
U ] = EM —U*. (12.8)
ekanligi kelib chiqadi.
VT3 tra n z is to r b ila n VT5 q ay targ ich h am m a n tiq iy funksiya
bajaradilar. X1=X2=i/flb o ‘lganda VT3 tran zisto r o c h iq , d em ak U2
c h iq ish d a m a n tiq iy 0 sath i o ‘rn atila d i. VT3 tra n z is to r t o ‘yinish
c h e g a ra s id a tu r ib d i d e b fa ra z q ila y lik , y a ’n i UKB3 = 0. U h o ld a
tranzistordagi qoldiq kuchlanish E O ‘dagi kuchlanishga ten g b o ia d i
( UQOl = U').f/‘ kuchlanishni olib tashlasak va (12.8) ifodaga q o ‘ysak,
m antiqiy 0 sathiga ega b o ‘lam iz
U ° = EM- 2 U ' . (12.9)
(12.8) va (12.9) ifodalardan foydala aib, m antiqiy o ‘tish qiym atin
aniqlaym iz
UM0. = U l - U ° = U ' * 0,7 V.
E ndi b iro r kirishga, m asalan, XIga m antiqiy 1 p o ten sial berilgan
b o is in . U holda VT1 tran zisto r ochiladi, VT3 tra n z isto r esa berkiladi.
N atijada U1 chiqishda m antiqiy 0 kuchlanishi, U 2 c h iq ish d a esa
m antiqiy 1 kuchlanishi o ‘m atiladi. Ikkala kirishga m antiqiy 1 berilganda
ham vaziyat o ‘zgarm aydi. Hosil b o ‘lgan haqiqiylik jadvali 12.4-jadvalda
keltirilgan. Jad v ald an , sxem a U1 chiqish b o ‘yicha 71 = X \ + X 2
m antiqiy am alini, U 2 chiqish b o ‘yicha esa 71 = X1 + X 2 m antiqiy
am alini bajarishi m a ’lum b o ‘lib turibdi.
S huni t a ’kidlash k erak k i, ch iq ish d a e m itte r q a y ta rg ic h larn in g
qo'llanilishi m antiqiy o ‘tishni 0,7V gacha va xalaqitlarga bardoshlikni
deyarli 0,3 V gacha oshirdi. Bundan tashqari, e m itte r qaytargichdagi
kichik chiqish qarshiligi tufayli sxem aning yuklam a qobiliyati ortdi va
yuklam adagi sig‘im qayta zaryadlanishi tezlashdi.
M anbaning m anfiy qutbi um um iy deb olingan EB M sxem aning
kam chiligi b o ‘lib ch iq ish signali m antiqiy sa th larin in g kuchlanish
m anbayi qiym atiga bo g ‘liqligi hisoblanadi. Bu (12.8) va (12.9) lardan
kelib chiqadi. B un d an tashqari, chiqish um um iy n u q ta bilan qisqa
tutashganda e m itte r qaytargich tranzistori ishdan chiqadi.
K uchlanish m anbayi EM ning m usbat qutbini u m u m iy nuqtaga
www.ziyouz.com kutubxonasi
ulab aytib o ‘tilgan kam chiliklarni b arta ra f etish m um kin. U holda
U' = - E u + U ] = -U* = - 0,7 V;
U° = - E u +U° = -2 U * = - 1,4 V.
Bunda, sxemaning ish prinsipi, albatta o ‘zgarishsiz qoladi.
500 seriyaga m ansub EBM elem entning prinsipial elektr sxemasi
12.8-rasm da keltirilgan.
sxemasi.
0 ‘zgarm as tok generatori (m anbayi) Ig ni tu rli usullar bilan amalga
o sh irish m u m k in . M a zk u r sx em ad a to k m an b a y i sifa tid a to k n i
barqarorlashtiruvchi rezistor R3q o ‘llangan. U ning qarshiligi R l( R2)
rezistorlarning m aksimal qiym atlaridan an ch a katta b o ‘lishi kerak.
Bunday m anbada I0 qiym ati qayta ulanish vaqtida o ‘zgaradi, lekin U°
va U] qiym atlariga ta ’sir ko'rsatm aydi.
T ay a n ch k u ch lan ish U0 q iy m ati, h a m d a U°va U1 q iy m atlari
tem p eratu ra va boshqa o m illar t a ’sirida o ‘zgaradi. EBM sxem alarda
x a la q itb a rd o sh lik y u q o ri b o ‘lm a g a n i s a b a b li, s x e m a la rn i ishga
la y o q a tlilig in i saq lab q o lish m a q s a d id a k en g ish c h i s h a ro itla r
d iap azo n id a tem p eratu rag a b a rq a ro r tay a n c h k u chlanish m anbayi
q o ‘llaniladi. U R5,VD1, VD 2, R4lardan iborat boMgan kuchlanish
b o ‘lgichi va VT5, R0dan tuzilgan em itter qaytargichdan tashkil topgan.
VD1 va VD2 diodlar tranzistorning UBE kuchlanishi o ‘zgarganda I0
www.ziyouz.com kutubxonasi
toki o ‘zgarishi hisobiga tem peratura o'zgarishini kom pensatsiyalaydilar.
RO rezistor VT5 tranzistor em itter toki qiym atini oshirish u ch u n xizm at
qiladi va natijada, uning tok b o 'y ich a kuchaytirish koeffitsienti ortib,
chastota param etrlari yaxshilanadi. O datda bitta U0 m an b a yagona
kristalda joylashgan bir n ech a (5—10 tagacha) EB M e le m en tlarn i
tay an ch kuchlanish bilan ta ’m inlaydi.
EBM e lem en tlar o ‘ta yuqori tezlikda ishlovchi tiz im la r uch u n
negiz hisoblanadi. E lem en tlarn i m ontaj usulda birlashtirish y o ‘li bilan
turli funksiyalarni am alga oshirish im koniyati tu g ‘iladi.
Aytaylik, m ontaj usuli bilan ikkita E B M ning inverslam aydigan
chiqishlari birlashgan b o ‘lsin (12.9-rasm ).
12.9-rasm . Ikkita EBM ME chiqishlarining birgalikda ulanishi.
A gar e le m e n tla rd a n biri FIfu nksiyani, ik k in c h isi esa F2ni
bajarayotgan b o ‘lsa, u holda birlashgan Z chiqishda Z = FI + F2
am ali, y a’ni “ M ontajli Y O K I” bajariladi. B undan m ontaj usuli bilan
ikkita E B M ning inverslam aydigan chiqishlari birlashsa
Z = ( X \ + X 2 ) + ( X 3 + X 4 ) = X \ + X 2 + X 3 + X 4
am alni bajaruvchi, y a ’ni kirishlar soni ortishiga ekvivalent elem ent
hosil b o ‘lishi ko‘rinib turibdi. Sxem ada XIva X2kirishlar b irinchi
M Ega, X3va X4kirishlar esa ikkm chi M E ga tegishli. Inverslaydigan
kirishlarini birlashtirsak, H A M -Y O K I-E M A S amalini bajaruvchi M Ega
ega b o ‘lamiz
www.ziyouz.com kutubxonasi
Z = (X 1 + X2) + (X3 + X4) =( X\ + X2 + X3 + X4) -EBM elem ent funksional im koniyatlarini kengaytirishga misol qilib
tok qayta u lag ic h larin in g zinasimon (k o 'p y aru sli, d a ra x tsim o n )
ulanishini keltirishim iz m um kin. Bunda sochilish q u w a ti kam ayadi
va KIS kristalida sxema egallaydigan sirt yuzasi kichrayadi. Ikki zinali
EBM sxemasi 12.10-rasmda keltirilgan (chiqishida em itter qaytargichlar
ko'rsatilm agan).
Sxem a uchta tok qaytargichdan tashkil topgan, ular: VT1 va V T l7
differensial juftlikdan iborat pastki zina qayta ulagichi va VT2 —
VT27 va VT3 — УТЗ/ differensial juflliklardan tashkil top g an yuqori
zina qayta ulagichlari.
Pastki zina tok qayta ulagichi X3signali yordam ida, yuqori zina
tok qaytargichlari esa XIva X2signallari bilan boshqariladi. Yuqori
zinadagi har bir qayta ulagich pastki zina qayta ulagichi yelkalaridan
birini tashkil etadi. Qayta ulanish toki VT4 tranzistorda tuzilgan tok
g en erato rid an beriladi. Tok qiym ati m anba kuchlanishi EM,tayanch
kuchlanishi Eg \ a rezistor ^Wqarshiligi bilan belgilanadi. Sxema amalga
oshirayotgan m antiqiy funksiya turini aniqlaym iz.
www.ziyouz.com kutubxonasi
Agar X3kirishga m antiqiy 0 berilsa, EBM ni yuqorida k o ‘rib o ‘tilgan
xossalaridan kelib c h iq q an holda, XIva X2kirishlarning ixtiyoriy
kom binatsiyalarida Ylva Y2chiqishlarda m antiqiy 1 hosil b o ‘ladi.
Agar X3kirishga m antiqiy 1 berilsa va X1=X2=0 b o 'lsa , u h olda Yl
chiqishda m antiqiy 1 saqlanib qoladi. Boshqa h o latlard a Ylchiqish
m antiqiy 0 ga m os keladi. Y2 chiqishda esa aksincha, faqat X1=X2=0
b o ‘lgandagina m antiqiy 0 hosil b o ‘ladi. X3ning berilgan qiym atlarida
u ch in ch i va t o ‘rtin ch i chiqishlar, §a mos keluvchi b irin ch i va
ikkinchi c h iq ish la r q iy m atlarin i takrorlaydi. Bu t o ‘rtta la funksiya
haqiqiylik jadvalini tuzib, ular
Y l = (X 1 + X 2 ) + Z 3 ; 7 2 = (.XI + X2) + X 3 5
Y3 = ( X l T T 2 ) + X 3 '’ Y4 = X1 + X 2 + X 3
ekaniga ishonch hosil qilam iz.
Y uqoridagilardan kelib chiqadiki, cB M sxem otexnikasi TTM ga
nisbatan funksional jih a td a n m oslanuvchan va turli m urakkablikdagi
m antiq algebrasini yaratish im konini beradi. Bu xossa m atritsali kristallar
asosida buyurtm aga asosan K ISlar yaratishda keng q o ‘llaniladi.
Bundan tashqari, k o ‘pgina maxsus m aqsadlar uchun ishlab chiqilgan
EBM sxem alari m avjud (ikkilik axborotni indikatsiya qilish uch u n ,
m a ’lum shakldagi signallarni shakllantirish uchun va boshqalar).
12.3-jadval
E B M seriya elementlari turlari
E B M R IS
p a ra m e trla ri
se riy a
K 1 3 7 100, K 5 0 0 , 7 0 0 1500
<
E
С
0,5 0,5 0 ,5
/ ш ,m k A 2 0 0 265 2 0 0
U " c h i o , V - 1 , 6 - 1,6 - 1,65
U ' c h i o , V - 0 , 8 - 0 , 9 - 0 , 9 6
K t a r m 15 15 15
K b ir i. 9 9 9
to ’rl.keeh, 6 2 ,9 0 ,7
PISTR, m V t 7 0 35 5 0
IM,m A 15 26 -Ем,V - 5 , 2 - 5 , 2 - 4 , 5
www.ziyouz.com kutubxonasi
EBM elem entlari bir necha seriya (K137, K187, K229, 100, K500,
500 va boshqalar) ko‘rinishida ishlab chiqariladi. Bu seriyalar funksional
va texnik to ‘liqlikka ega, y a’ni ixtiyoriy arifm etik va m antiqiy am allarni,
h a m d a saqlash, y o rd am ch i va m axsus fu n k siy alarn i bajarilish in i
ta ’m inlaydi. EBM elem en tlar param etrlari 12.3-jadvalda keltirilgan.
EBM negiz elem entining shartli garfik belgilanishi 12.11-rasm da
k o'rsatilgan b o ‘lib, u yerda XI, X2 — kirishlar, YI — invers chiqish;
Y 2 ~ to ‘g ‘ri chiqish. E lem ent musbat m antiq uch u n b ir vaqtning o ‘zida
ikkita funksiyani amalga oshiradi: YIchiqish b o ‘yicha 2YOK1-EM AS
(Pirs elem enti) va Y2chiqish b o'yicha 2YOKI (dizyunksiya). Ikki
kirishli M E ning haqiqiylik jadvali 12.4-jadvalda keltirilgan.
1 2 .1 1 -r a s m . Ikki kirishli E B M
elem entning shartli grafik
belgilanishi
12.4 - ja d v a l
Ik k i k ir is h li E B M e le m e n tn in g
h a q iq iy lik ja d v a l i
X i X i
y i У-0 0 1 0
0 1 0 1
1 0 0 1
1 1 0 1
12.4. Bir turdagi M D Y - tranzistorlar asosidagi mantiq
elementlar
Axborotni qayta ishlash va saqlash vazifalarini bajaruvchi zamonaviy
m ikroelektron apparatlarda turli integratsiya darajasiga ega b o ‘lgan
IM S lar ishlatiladi. Ayniqsa KIS va 0 ‘KIS integratsiya darajasiga ega
b o ‘lgan IM S lar keng q o ‘llanilm oqda.
TTM va EBM elem entlari yuqori tezkorlikni ta ’m inlaydilar, am m o
iste’mol q u w a ti va oMchamlari katta bo'lganligi sababli, faqat kichik
va o ‘rta integratsiya darajasiga ega b o ‘lgan IM S lar yaratishdagina
q o ‘llaniladi.
1962-yilda planar texnologik jarayon asosida krem niy oksidli (SiO ,)
M D Y — tran zisto r yaratildi, keyinchalik esa uning asosida guruh
www.ziyouz.com kutubxonasi
usulida ishlab chiqarish y o ‘lga q o ‘yildi.
In te g ra l B T la rd an farqli rav ish d a b ir tu rd ag i M D Y in te g ral
tranzistorlarda izolatsiyalovchi c h o ‘ntaklar hosil qilish talab etilm aydi.
S h u n in g u c h u n , b ir xil m u rak k ab lik k a ega b o ‘lg a n d a , M D Y —
tranzistorli IM S lar BTlarga nisbatan kristalda kichik o ‘lch am larg a ega
va yasalish tex n o lo g iy asi sodda b o 'la d i. K rem n iy o k sid ili M D Y
IS larning asosiy kam chiligi — tezkorlikning kichikligidir. Y ana bir
kam chiligi — k atta iste’m ol kuchlanishi b o ‘lib, u M D Y ISlarni BT
ISlar bilan m uvofiqlashtirishni m urakkablashtiradi. M D Y IS lar asosan
uncha katta boMmagan tezkorlikka ega bo'lgan va kichik to k iste’mol
qiladigan m antiqiy sxem alar va K ISlar yaratishda q o ‘llaniladi. M D Y
ISlarda eng yuqori integratsiya darajasiga erishilgan b o ‘lib, b ir kristalda
yuz m inglab va u n d an k o ‘p k o m p o n en tlar joylashishi m um kin.
M D Y — tranzistorli m antiq (M D Y T M ) asosida yuklam asi M D Y —
tranzistorlar ( 1 1.6-paragrafda ko‘rib o ‘tilnan) asosida yaratilgan elektron
kalit — invertorlar yotadi. Sxem ada passiv elem entlam ing ishlatilmasligi,
IM S lar tayyorlash texnologiyasini soddalashtiradi.
M antiqiy IM S lar tuzishda n yoki pkanali induksiyalangan M D Y —
tranzistorlardan foydalanish m um kin. K o 'p ro q n — kanalli tranzistorlar
q o ‘llaniladi, chunki elek tro n larn in g harakatchanligi kovaklarnikiga
n isb a ta n y u q o r i b o ‘lg a n lig i sa b a b li m a n tiq iy I M S la r n in g y u q o r i
tezkorligi t a ’m inlanadi. B undan tashqari, n — M D Y T M sxem alar
kuchlanish nom inali va m antiqiy 0 va 1 sathlari bo'yicha T T M sxemalar
bilan t o l i q m uvofiqlikka ega.
S odda 2 H A M -E M A S va 2Y O K I-E M A S M E sxem alari 12.12-
rasm da keltirilgan.
Bu sxem alarda yuklam a sifatida ishlatilayotgan VTO tran zisto rlar
doim ochiq holatda b o ia d i, chunki ularning zatvorlari kuchlanish
m anbayining musbat qutbiga tutashgan. U lar tok cheklagichlar (dinam ik
qarshiliklar) vazifasini bajaradi.
2 H A M -E M A S sx em ad a (12.12, a -ra sm ) pastki VT1 va VT2
tranzistorlar ketm a-ket, 2YOK1-EM AS sxemada esa (12.12, b-rasm ) —
parallel ulanadi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
12.12-rasm. n — MDY tranzistorli mantiq elem entlar sxemalari.
2H A M -E M A S M E ishini k o ‘rib chiqam iz. Agar qayta ulanuvchi
tranzistorlar birining kirishidagi potensial b o ‘sag‘aviy potensial U0 dan
kichik b o ‘lsa, y a’ni UKIR < U0 (m antiqiy 0) bo'lsa, u holda bu tranzistor
berk b o ‘ladi. Bu vaqtda yuklam adagi VTO tran zisto r stok toki ham
n o lg a te n g b o i a d i . S h u sa b a b li, sx e m a n in g c h iq is h id a m an b a
kuchlanishi EM qiym atiga yaqin b o ‘lgan, y a’ni m antiqiy birga mos
kuchlanish o ‘m atiladi.
Ikkala kirishga m antiqiy 1 sathga mos (U'KIR> Ug)musbat potensial
berilsa, ikkala tranzistor ochiladi va chiqishda m antiqiy 0 ( U°CHIQ< U()
o ‘rnatiladi.
2YOKI —EMAS elem en td a (12.12, b-rasm ) b iro r kirishga yuqori
sath kuchlanishi (U'KIR> U() berilsa, m os ravishda VT1 yoki VT2
tranzistor ochiladi va chiqishda m antiqiy 0 ( U°CHIQ< Un)o ‘rnatiladi.
Agar ikkala kirishga m antiqiy 0 darajasi berilsa, VT1 va VT2 berk
b o ‘ladi. C hiqishda esa yuqori sath kuchlanishi — m antiqiy 1 o ‘m atiladi.
U°CHIQkengligi y u k lam a v azifasin i b a ja ru v ch i tra n z is to r (Y uT ) k an ali
kengligidan katta, Q U T kanal uzunligi esa YuT nikidan kichik b o ‘lishi
kerak. Invertor statik rejimi va o ‘tish jarayonlari tahlil shuni ko‘rsatdiki,
tezkorlik va iste’mol q u w ati nuqtai nazaridan EM = (2^r3)U0 kuchlanish
www.ziyouz.com kutubxonasi
q iy m a ti o p tim al h iso b lan ad i. D em ak , Ug — l,5 -^ 3 V b o ‘lganda
EM = 4 ,5 ^ 9 V b o ‘ladi.
M D Y TM elem en tlard a real U"CHIQ qiym ati U° = UQOL~ 0,2+0,3 V
dan katta em as, U'CHlQ qiym ati esa U'CHIQ ~EM.
M os ravishda m antiqiy o ‘tish
Uu = E „ - U a0L~ E u.
M D Y T M e le m e n tn in g yana b ir afzalligi — x a la q itb ard o sh lig i
yuqoriligidadir. BTlardagi M E larda m antiqiy 0 ning xalaqitbardoshligi
(1-5-2) U \ ya’ni 0 ,7 -j-l,4 V boMganda, M D Y T M da Ц°ш = U0 - U°~
I,5н-3 V b o ‘ladi.
H A M -EM A S elem entida kirishlar soni ortgan sari xalaqitbardoshlik
k a m a y a d i, c h u n k i b ir v a q td a b a r c h a t r a n z is to r la r n in g q o ld iq
kuchlanishlari UQ0L ortadi. Shu sababli H A M -E M A S elem entlarda
kirishlar soni 4 tad a n o rtm aydi, Y O K I-E M A S e lem en tlard a esa 10—
12 tagacha yetadi. A m alda Y O K I-E M A S elem en tlar k o ‘p q o ‘llaniladi,
H A M -EM A S elem entlar esa faqat IS seriyalarining funksional to ‘liqligi
uchun ishlatiladi. M D Y sx em alarn in g yuklam a qobiliyati katta, chunki
kirish (zatvor) zanjiri deyarli to k iste ’m ol qilm aydi. D em ak , ish
jarayonida zanjirdagi b arch a M E lar bir-biriga bog‘liq b o ‘lm agan holda
ishlaydilar, U°sa £/; sathi esa yuklam aga bo g ‘liq b o ‘lm aydi.
M D Y — tu z ilm a e le m e n tla ri tezkorligi esa kirish va chiqish
zanjirlarini shuntlovchi sig‘im larning qayta zaryadlanish vaqti bilan
aniqlanadi. Tezkorlikni oshirish y o ‘lidagi b archa u rin ish lar boshqa
k a m c h ilik la rn i y u zag a k e ltird i. M a sa la n , te z k o r lik n in g o rtis h i
yuklam adagi sig‘im larni qayta zaryadlanish toki qiym atini ortishiga
olib keladi. Lekin, bu usul iste’m ol q u w a tin i va chiqishdagi m antiqiy
sathlar nobarqarorligini ortishiga olib keladi. K o ‘rsatilgan qaram a-
qarshiliklar turli o 'tkazuvchanlikka ega (k o m p lem en tar) tranzistorli
kalitlar yordam ida, sxem otexnik usulda b arta ra f etilishi m um kin.
12.5. Komplementar M D Y — tranzistorlar asosidagi mantiq
elementlar
K om plem entar M D Y -tranzistorli elektron kalitlarning afzalliklari
I I .6-paragrafda k o ‘rib chiqilgan edi. Bu kalitlarning statik rejim da
q u w a t iste’m oli o ‘n larch a nanovattni tashkil etib, tezkorligi esa 10
M G s va undan yuqori chastotalarda ishlashga im kon beradi. M D Y —
www.ziyouz.com kutubxonasi
tranzistorli R ISlar ichida k o m p lem en tar M D Y -tran zisto rli M E lar
(K M D Y TM ) yuqori xalaqitbardoshlikka ega b o ‘lib, kuchlanish manbayi
qiym atining 10-^45% ni tashkil etadi. Yana bir afzalligi — kuchlanish
m anbayidan samarali foydalanish hisoblanadi, chunki m antiqiy o ‘tish
deyarli kuchlanish manbayi qiymatiga teng. D em ak, RISlar kuchlanish
m anbayi qiym atining o ‘zgarishiga sezgir emas. K M D Y -tranzistorli
M E da kirish va chiqish signallari qutblari va sathlari m os tushadi, bu
esa o ‘z navbatida M Elarni o ‘zaro bevosita ulash im koniyatini beradi
(sath siljitish qurilmasi talab etilm aydi).
K M D Y -tranzistorlarda H A M -E M A S va Y O K I-E M A S m antiqiy
a m allar oson tashkil etiladi. H A M -E M A S m an tiq iy am ali kirish
tranzistorlarini ketm a-ket ulash yo‘li bilan, Y O K I-E M A S m antiqiy
am ali esa — ularni parallel ulash y o ‘li bilan am alga oshiriladi. Bu
vaqtda har bir kirish uchun kalit-invertorni hosil qiluvchi ikkita tranzistor
talab qilinadi. Yuklamadagi p — kanalli va qayta ulanuvchi n - kanalli
tranzistorlarning bunday kom binatsiyasi K M D Y — tranzistorlarning
asosiy xossasi — statik rejim da ixtiyoriy kirish signalida tok iste’mol
qilm aslik shartini saqlab qoladi.
2H A M -E M A S sxemada yuklam a vazifasini bajaruvchi tranzistorlar
bir-biriga parallel ulanadi (12.13, a-rasm ), 2Y O K I-E M A S sxemada
esa — ketm a-ket (12.13, b-rasm ). Bunday prinsip yordam ida faqat
ikki kirishli elem entlar emas, balki kirishlar soni katta bo'lgan sxemalar
ham tuziladi.
a) b)
12.13-rasm. KMDY tranzistorlar asosidagi 2HAM-EMAS (a) va
2YOKI-EMAS (b) mantiq elem entlarning sxemasi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
2H A M -E M A S sxem a (12.13, a-rasm ) quyidagicha ishlaydi. Sxema
kirishlariga U°KIR < U" bo . skuchlanisli berilsa, b arch a qayta ulanuvchi
(« — kanalli tran zisto rlar) ochiq b o ‘lib, chiqish k u ch lan ish i U°ga
teng b o ‘ladi. Kirish signallarining boshqa kom binatsiyalarida ketm a-
ket ulangan qayta ulanuvchi tran zisto rlard an biri berkiladi. Bu vaqtda
chiqish kuchlanishi U1 = Eu ga teng bo'ladi.
2Y O K I-EM A S sxem a (12.13, b-rasm ) quyidagicha ishlaydi. Sxema
kirishlariga U°KlR < U"B0.S kuchlanish berilsa, qayta ulanuvchi n —
k a n a l l i t r a n z i s t o r l a r b e r k b o ‘l a d i , c h u n k i u l a r d a k a n a l
induksiyalanmaydi. p— kanalli tranzistorlarda esa kanal induksiyalanadi,
chunki ularning zatvorlari asosga nisbatan m anfiy potensialga ega
b o ‘ladi. Bu potensial qiym ati U°KlR - Ehfz,— EM b o ‘lib, b o ‘sag‘aviy
k u c h la n is h q iy m a tid a n k a tta b o ‘lad i. L e k in , k a n a lla r d a n b e rk
tranzistorlarning ju d a kichik toklari oqib o ‘tadi. Shu sababli kanallardagi
kuchlanish pasayishi deyarli nolga teng b o ‘ladi va chiqish kuchlanishi
W= EM b o ‘lib m antiqiy 1 ga m os keladi.
Agar qayta ulanuvchi tran zisto rlard an birining zatvoridagi kirish
k u c h la n is h i b o ‘s a g ‘a v iy k u c h la n is h q i y m a ti d a n k a tt a b o ‘lsa
U1 kir > U” bo ‘S’ tra n z is to rd a k anal in d u k siy alan ad i. U n g a m os
keiadigan yuklam a tran zisto rid a esa kanal yo‘qoladi, y a ’ni tran zisto r
berkiladi. Sxema chiqishidagi kuchlanish qoldiq kuchlanish qiym atiga
teng, y a’ni deyarli nol b o ‘ladi. Shu sababli uni m an tiq iy 0 sath U°=
0 deb hisoblash m um kin.
D em ak, m antiqiy o ‘tish UM=EM ni tashkil etadi.
Statik holatda K M D Y -tran zisto rlard a bajarilgan elem en tlar q u w a t
iste’mol qilm aydilar, chunki tranzistorlarning bir guruhi berk b o ‘lib,
deyarli tok iste’mol qilm aydi. Bu vaqtda ulardan berk tranzistorlarning
juda kichik toki oqib o ‘tadi. Shu sababli RIS iste’m ol qilayotgan
q u w a t m inim al b o ‘lib, asosan sig‘im larni qayta zaryadlash uchun
sarflanayotgan q u w a t bilan aniqlanadi.
K M D Y T M e le m e n tla r n in g te z k o rlig i M D Y T M e le m e n tla r
tezkorligiga nisbatan sezilarli daraja yuqori. Bu h o lat, K M D Y T M
elem entlarida kanal kengligiga cheklanishlar q o ‘yilm aganligidan kelib
ch iq a d i. C h u n k i p a ra z it sig ‘im la r q a y ta z a ry a d la n a d ig a n o c h iq
tranzistorlarda yetarli o ‘tkazuvchanlikni t a ’m inlash m aqsadida kanal
kengligi an cha k atta olinadi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
Sanoatda K M D Y -tranzistorlar asosida yaratilgan M E lar bir necha
seriyada ishlab chiqariladi: 164, K176, K564, 764,765. Bu seriyalar
funksional va texnik to liq lik k a ega, ya’ni ixtiyoriy arifmetik va mantiqiy
am allarni, ham da saqlash, yordam chi va maxsus funksiyalarni bajaradi.
T urli seriyadagi K M D Y T M asosiy p a ram etrlari 12.5-jadvalda
keltirilgan.
12.5-jadval
KMDYTM seriya elementlarining asosiy parametrlari
K M D Y T M R IS
seriya
p aram etrlari 164 176 561 564
to'rt.kech»
200 250 50 50
R o r t , m V t 0,1 0,1 0,1 0,1
Ем,V 9 9 5 9
U ° ст о, V
0,5 0,3 0 0
U 'c h io,V
7,7 8,2 5 9
K t ar m
50 50 50 50
12.6. Integral-injeksion mantiq elementlari
M ikroelektron apparatlar rivoji KIS va 0 ‘KIS larni keng q o ‘llashga
asoslangan. Bu bilan apparatlarning texnik-iqtisodiy ko‘rsatkichlari
o rtm o q d a : is h o n c h lilik , x a la q itb a r d o s h lik o r tm o q d a , m assa si,
o ‘lcham lari, narxi kam aym oqda va h.k.
KIS M E lari tezk o rlig in in g kichikligiga q a ra m asd a n M D Y —
texnologiyada bajarilar edi. M E tezkorligini oshirish m uam m osi Philips
va IBM firmalari to m o n id an ВТ asosida integral-injeksion m antiq
(P M ) negiz elem enti yaratilishiga sabab b o ‘ldi.
P M negiz elem enti sxemasi 12.14, a-rasm da keltirilgan. Element
VT1 (p,-n-p2)va VT2 (n-p2-n+) kom plem entar BTlardan tashkil topgan.
VT1 tranzistor, kirish signalini inverslovchi VT2 tranzistor uchun baza
toki generatori (injektori) vazifasini bajaradi. VT2 tranzistor odatda bir
nechta kollektorga ega b o ‘lib, elem ent m antiqiy chiqishlarini tashkil
etadi. I2M turdagi elem entlarda hosil qilingan m antiqiy sxemalarda,
VT1 tranzistor emitteri hisoblangan injektor (I), kuchlanish manbayi
bilan Rrezistor orqali ulanadi va uning qarshiligi talab etilgan tokni
ta ’m inlaydi. Bunday tok bilan t a ’m inlovchi q u rilm a injektor toki
qiym atini, keng diapazonda o ‘zgartirib uning tezkorligini o ‘zgartirishga
www.ziyouz.com kutubxonasi
im kon beradi. A m alda in jek to r toki 1 nA-H m A gacha o ‘zgarishi
m um kin, ya’ni VTl tranzistor E O ‘idagi kuchlanishni ozgina orttirib
(har 60 mVda tok 10 m arta ortadi) tok qiymatini 6 tartibga o ‘zgartirish
mumkin.
a) b)
r - C I Z b ------о
I kjr
О—
J ’
VTl
О l ст о 2
VT2
K ir Chit/1 Chit/2
f П T
Ш w Jzr
1 "
l-+1 )
V -k/« ; / / / / / / / / / / / / / / / / /
c)
12.14-rasm. I2M negiz elem entning prinsipial sxemasi (a),
topologiya qirqimi (b) va shartli belgilanishi (c).
PM IS kremniyli n+— asosda tayyorlanadi (12.14, b -rasm ), u o ‘z
navbatida barcha invertor em itterlarini bilashtiruvchi um um iy elektrod
hisoblanadi (rasm da bitta invertor ko'rsatilgan). n-p-nturli tranzistor
bazasi b ir vaqtning o ‘zida p-n-p turli tranzistorni kollektori b o ‘lib
hisoblanadi. E lem entlam ing bunday tayyorlanishi funksional integratsiya
deyiladi. Bu vaqtda turli elem entlarga tegishli sohalam i izolatsiya qilishga
(TTM va EBM elem entlaridagi kabi) ehtiyoj qolmaydi. I2M elem enti
rezistorlardan xoli ekanligini inobatga olsak, yaxlit elem ent kristalda
TTM dagi standart K E T egallagan hajm ni egallaydi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
E le m en tn in g ishlash prinsipi. Ikkita k e tm a -k e t ulangan I-M
elem entlar zanjiri 12.15-rasm da tasvirlangan. Agar sxem aning kirishiga
berilgan kuchlanish U°KIR < U'b o ‘lsa, u ho ld a qayta ulanuvchi VT2
tranzistorning ikkala o ‘tishi berk b o ‘ladi. VT1 injektordan berilayotgan
tok IM, qayta ulanuvchi tranzistor bazasidan kirish zanjiriga uzatiladi.
Bu holatda chiqish kuchlanishi keyingi kaskad qayta ulanuvchi VT2/
tra n z isto rin in g to ‘g‘ri siljitilgan p-no ‘tishi kuchlanishiga teng bo 'lad i,
y a ’ni U'CHlQ = U'~0,7 V. Agar sxem aning kirishidagi kuchlanish
U'Km > U* b o'lsa, u holda qayta ulanuvchi VT2 tranzistor ochiladi. p2
sohaga kelib tushayotgan kovaklar bu sohani tez zaryadlaydi. VT1
injektor to ‘yinish rejimiga o ‘tadi. p ,so h a potensiali injektor potensialiga
deyarli teng b o ‘ladi. VT2 tranzistorning em itter-b aza o ‘tishi to ‘g ‘ri
yo‘nalishda siljiydi va elektronlarning bazaga, keyin esa kollektorga
injeksiyasi boshlanadi. Kollektorga kelayotgan elektronlar p ,so h a d an
kelgan kovaklarni neytrallaydi. N atijada kollektor potensiali pasayadi
va baza potensialidan kichik b o ‘lib qoladi. VT2 tran zisto r t o ‘yinish
rejimiga o ‘tadi va elem ent chiqishida to'yingan tranzistor kuchlanishiga
teng b o ‘lgan kichik sathli kuchlanish o ‘rnatiladi. Real sharoitda u
0,1-^0,2 V ga teng. Shunday qilib, I2M negiz M E uchun quyidagi
m unosabatlar haqiqiydir: U°= 0,1-^0,2 V; U1 = 0,6-^-0,7 V. Bundan
F M negiz M E uchun m antiqiy o 'tish UMO, = 0,4-^0,6 V ekanligi kelib
chiqadi.
t
www.ziyouz.com kutubxonasi
12.14-rasmdagi sxem adan foydalanib 2 H A M -E M A S va 2 Y 0 K I-
EM A S m a n tiq iy a m a lla rin i bajaruvchi M E larn i tu z ish m u m k in .
M asalan, 12.16-rasm da ikkita invertorni m etall o ‘tk azg ich lar bilan
tutashtirish y o ‘li bilan 2Y O K I-E M A S funksiyasini am alga oshirish
m um kin. Bu vaqtda ikkala invertor VT1 tran zisto rd a hosil qilingan
yagona ko‘p kollektorli (ikki kollektorli) injektordan t a ’m inlanadi.
K e ltir ilg a n s x e m a d a n k o ‘rin ib tu rib d ik i, c h iq is h la r k iris h d a g i
o ‘zgaruvchilarga nisbatan um um iy nuqtaga parallel ulan sa Y O K I-
EM AS m antiqiy am al bajariladi. Chiqish signallariga nisb atan esa
HAM amali bajariladi. Shuni ta ’kidlash kerakki, invertorlarning ikkinchi
kollektorlari y o rd am id a q o 'sh im c h a kirish signallarini in k o r etish
m antiqiy am alini ( X \ X 2 ) bajarish m um kin, bu esa o ‘z navbatida
M E im koniyatlarini kengaytiradi.
P M sxem alar tezkorligi injeksiya toki Itga kuchli b o g ‘liq b o ‘Iib,
to k o rtgan sari o rtad i. Bu vaqtda AQU ozgina o rtad i va 4-^0,2 p D jn i
tashkil etadi. E lem en t qayta ulanishining o ‘rtach a kechikish vaqti
10-H 00 ns, y a ’ni T T M elem entnikiga nisbatan bir n ech a m arta katta.
A m m o q u w a t iste’m oli 1—2 tartibga kichik b o ‘ladi. M an tiq iy o ‘tish
kichikligi tufayli I2M elem entining xalaqitbardoshligi ham kichik (20H-50
mV) b o ‘ladi. S huning u ch u n bu sxem alar faqat KIS va 0 ‘K IS lar
tarkibida va kichik integratsiya darajasiga ega m ustaqil IS lar sifatida
q o ‘llaniladi.
12.16-rasm . YO KI-EM AS amalini PM mantiqiy elem entlar asosida
tashkil etish sxemasi.
X i y = x ia-= x i+ x ; \ 2
xiо
IT 1
о
www.ziyouz.com kutubxonasi
12.6-jadval
M DY — va BTlar asosidagi invertorlami taqqoslash
№ M D Y A - tranzistorlar asosidagi
invertor sxem alari
B T lar asosidagi invertor
sxem alari
n-M D Y A
u
+E m
V T2
У
. x j p ®
p -M D Y ,
VT2
X
VT1
-o Y
K M DY A
X
VT!
+EM
VT1
K BT
www.ziyouz.com kutubxonasi
I2M M Ening A"kirishiga statik rejimda m antiqiy lga m os kuchlanish
b erilganda m anba i ^ d a n energiya iste’mol qilishi, un in g kam chiligi
hisoblanadi. Bu kam chilikni 12.6-jadvalda keltirilgan k o m p lem en tar
ВТ (К В Т ) larda tuzilgan invertor sxem alar y ordam ida b a rta ra f etish
m um kin (12.17-rasm ). K B Tlarda injeksiya — voltaik rejim da ishlovchi
ikki ( n-p-nva p-n-p ) turli BTlar ketm a-ket ulanadi.
Jad v ald a n I 2M in v erto ri я -M D Y tra n z isto rli, n-p-n d in am ik
yuklam ali p-n-p B T da bajarilgan invertor esa p -M D Y tranzistorli
invertor analogi ekanligi k o ‘rinib turibdi.
0.2 0.3 0,4 0.5 0.6 0 .7
12.17-rasm. I2M (1) va KBT (2) invertorlarning
am plituda uzatish xarakteristikalari.
K B T lard a b a ja rilg a n “ 4 H A M -E M A S ” M E 1 2 .1 8 -ra sm d a va
“4Y O K 1-E M A S” M E 12.19-rasm da ko'rsatilgan.
www.ziyouz.com kutubxonasi
12.18-rasm. “4HA M -EM A S” MEsxemasi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
12.7. Asosiy kombinatsion sxemalar
Kirish va chiqish signallari qiymatlari orasidagi aniq moslikni amalga
o shiruvchi m antiqiy sxem alar kombinatsion sxemalardeb ataladi.
Ularga deshifratorlar va m ultipleksorlar kiradi.
Deshifratorlar. Deshifratordeb w-razryadli ikkilik kodni u nitar
2"— razry ad li kodga o ‘zg a rtiru v c h i M E ga a y tila d i. U n in g b itta
razryadidan tashqari barcha kirishlari m antiqiy 1 ga teng. D eshifratorlar
t o ‘liq va to ‘liq em as boMishi m um kin. T o ‘liq desh ifrato r u ch u n
N = T (12.10)
shart bajariladi. Bu yerda: n— kirishlar soni (o d atd a n2, 3 yoki 4
b o ‘ladi); N — chiqishlar soni.
T o ‘liq em as deshifratorlarda kirishlar soni n ta, ch iq ish lar soni esa
N<2"b o ‘ladi. D em ak, m asalan, 4 ta kirish va 10 ta chiqishga ega
b o ‘lgan deshifrator to4iq emas,2 ta kirish va 4 ta chiqishga ega
b o ‘lgan deshifrator esa to4iq hisoblanadi. n= 3 b o ’lgan deshifrator
12.20-rasm da tasvirlangan.
x0, x r x , k irish larg a m an tiq iy s a th la rn in g 8 ta k o m b in atsiy asin i
(000, 001, 010, I l l ) berish m um kin. Sxem a 8 ta chiqishga ega
b o ‘lib, ulardan birida past potensial, qolganlarida esa yuqori potensial
shakllanadi. Bu yagona chiqish tartib raqam i yVsoniga m os keladi va
x g, x px , k i r i s h l a r h o l a t l a r i b i la n q u y i d a g i c h a a n iq l a n a d i :
N = 2 2 -x2 + 2 1 -x, + 2 ° -x0
www.ziyouz.com kutubxonasi
Chiqish signali y .h o latin i um um iy holda quyidagi shartlar tizim i
bilan ifodalash mumkin:
У,
0,
1,
a g a r
a g a r
i= k\
i к ^
к= 2 2 -x , + 2 ' -x, + 2 ° - x 0.
( 12. 11)
xfl, x v x 7 axborot kirishlaridan tashqari, deshifratorlar q o ‘shim cha
boshqaruv kirishlari Ega ega b o ‘ladilar. Bu kirishlardagi signallar
deshifrator ishlashiga nixsat beradi yoki ularni passiv holatga o ‘tkazadi.
Passiv holatda axborot kirishlaridagi signallar qanday b o ‘lishidan q a t’i
n azar, b a rc h a ch iq ish la rd a m an tiq iy 1 sa th o ‘rn a tila d i. D em ak ,
boshqaruv kirishlari holatiga b o g iiq ravishda m a ’lum ruxsat beruvchi
funksiya mavjud.
D eshifratorning ruxsat beruvchi kirishi t o ‘g ‘ri va invers b o ‘lishi
m um kin. T o ‘g‘ri ruxsat beruvchi kirishli deshifratorlarda aktiv sath
b o ‘lib m antiqiy 1 sath, invers ruxsat beruvchi kirishli deshifratorlarda
esa — mantiqiy 0 sath hisoblanadi. 12.17-rasm da tasvirlangan deshifrator
bitta invers boshqaruv kirishiga ega. Bu deshifratorda chiqish signalining
shakllanishi boshqaruv signalini inobatga olgan ho ld a quyidagicha
ifodalanadi:
У,
1 -E,
I,
a g a r
a g a r
i = k\
i ^ k\
( 12. 12)
к = 2-x 2 + 2 -x, + 2 -x 0.
Bir necha boshqaruv kirishlariga ega b o ‘lgan deshifratorlar ham
m avjud. B unday d e s h ifra to rla r u c h u n ruxsat fu n k siy asi, b a rc h a
b o sh q a ru v signallari m a n tiq iy k o ‘p a y tm asi k o ‘rin ish id a b o ‘ladi.
M asalan, KR555ID7 deshifratorida bitta El boshqaruv signali va ikkita
E2va E3invers funksiyalarga ega b o ‘lib, Equyidagi k o ‘rinishga ega:
E = E \ - E 2 - E 3 (12.13)
Multipleksorlar. Multipleksordeb chiqishiga m a ’lu m o tlarn in g
axborot kirishidan birini ulovchi, boshqaruv qayta ulagichini hosil
qiluvchi kom binatsion sxem aga aytiladi. U lanuvchi kirishning tartib
raqam i, m anzilni ko‘rsatuvchi kirishlarga berilayotgan m antiqiy sathlar
www.ziyouz.com kutubxonasi
kom binatsiyasi bilan aniqlanadi. A xborot va m anzilni k o ‘rsatuvchi
kirishlardan tashqari, m ultipleksor sxem alari ruxsat kirishlariga ega.
U larga aktiv sath berilganda m ultipleksor aktiv holatga, passiv sath
berilsa, m u ltip le k so r passiv h o latg a o ‘ta d i. A x b o ro t va m an ziln i
k o ‘rsatuvchi k irish la r h o la tla rid a n q a t’i n a z a r ch iq ish d a g i signal
o ‘zgarm as qoladi.
Axborot kirishlari soni nva m anzilni k o ‘rsatuvchi kirishlar soni m
ga m os ravishda m ultipleksorlar t o ‘liq va t o ‘liq em as b o ‘lishi m um kin.
Agar n=2"shart bajarilsa m ultipleksor to4iq,agar bu shart bajarilm asa,
y a ’ni n<2"b o ‘lsa m ultipleksor to4iq emasdeyiladi.
M ultipleksorda axborot kirishlari soni odatda 2, 4, 8 yoki 16 b o ‘ladi.
12.21-rasm da invers ruxsat kirishi Eva t o ‘g ‘ri chiqishga ega bo'lgan
4x1 m u ltip le k s o r ta s v ir la n g a n . U K R 5 5 5 K S H 2 m u ltip le k s o r
m ikrosxem asining yarm ini tashkil etadi.
X 0 —
MVX
X i —
x 2 —
X 3—
A 0 —
A i —
E - i
12.21-rasm. 4x1 multipleksor shartli belgisi.
Bunday m ultipleksor chiqish funsiyasi uchun ifoda quyidagicha
yoziladi:
y = x0 -(A0A]) + x ] -( a oA , ) + x 2 ■(A0A i ) + x 3(A o A 1), (12.14)
bu yerda: x0, xpx2, x3 — m ultipleksorning axborot kirishlari; A0,A! -
m anzilni k o ‘rsatuvchi kirishlari.
U m um an olganda, nta boshqaruv (m anzilni k o ‘rsatuvchi) kirishlar
va 2” ta axborot kirishlarga ega b o ‘lgan to ‘liq m ultipleksor u ch u n n -kirishli m antiqiy funksiya tuzish m um kin. H ar bir boshqaruv kirishlari
kom binatsiyasiga bitta axborot kirishi m os keladi, dem ak shu kirishga
www.ziyouz.com kutubxonasi
m antiqiy funksiyaning talab etilgan qiym ati beriladi va u m ultipleksor
chiqishiga uzatiladi.
Triggerlar. Triggerdeb ikkita tu rg ‘un holatga ega b o ‘lgan sodda
qurilm aga aytiladi. U ning elektr zanjirida m usbat TA bo'lgandagina
bu h o latlar orasida o ‘tish jarayonlari sodir b o ‘ladi.
Triggerning ikkita tu rg 'u n holatlari: Q=1 va (2=0 deb belgilanadi.
Triggerning qaysi holatda bo'lishi trigger kirishlaridagi signal holatiga
va oldingi holati bilan aniqlanadi, ya’ni trigger xotiraga ega. Boshqacha
aytganda, trigger elem en tar xotira yacheykasi hisoblanadi.
Trigger turi uning ish algoritm i bilan aniqlanadi. Ish algoritm iga
ko ‘ra triggerlar olrnatuvchi, axborotva boshqaruv kirishlarigaega
b o ‘lishi m umkin. 0 ‘rnatuvchi kirishlar boshqa kirishlar holatlari qanday
b o ‘lishidan q a t’i nazar trigger holatini o ‘rnatadi. Boshqaruv kirishlari,
xususan axborot kirishlariga berilayotgan m a’lum otlarni yozishga ruxsat
beradi. Eng keng q o ‘llaniladigan triggerlar b o ‘lib RS, JK, Dva T
triggerlar hisoblanadi. Bu triggerlam ing shartli belgilanishi 12.22-rasmda
keltirilgan.
RS-triggerikkita axborot S va R kirishlarga ega. Skirishga 1
signali, Rkirishga 0 signali berilsa triggerning Qchiqishida 1 signal
o 'rn a tila d i. A ksincha b o ‘lganda, y a’ni 5 = 0 va R=1 b o ‘lsa trigger
chiqishi Q=0. 5/?-trigger ishi quyidagi ifoda bilan aniqlanadi:
e , „ = k s , + k q , <|2 -|5 >
bu yerda: Qn va Qn+I — mos ravishda triggerning oldingi va yangi
holatlari.
— s
T
Q
— R
— D
T
Q
— С Q
T
T
Q
c:
RS J K D T
12.22-rasm. RS-, JK-, D— va Г-turli triggerlaming shartli belgilanishi.
^ - t r i g g e r u c h u n 5 = 1 va R— 1 k o m b in a ts iy a ta q iq la n g a n
h iso b lan ad i. Bu vaqtda trig g ern in g ax b o ro t kirishlari h o lati aniq
b o ‘lmaydi: Qchiqishda 0 h am , 1 ham b o ‘lishi m um kin.
/?5-triggerning E-, R — va S-triggerlardeb nom lanuvchi turlari
www.ziyouz.com kutubxonasi
ham m avjud. U lar u c h u n 5 = /? = l h o lat taq iq lan m ag an . ZT-trigger
S=R — 1 b o ‘lganda o ‘z holatini o ‘zgartirm aydi (Q ll+l= Q n).S -triggerda
S = R = lb o'lganda Q—l,/?-triggerda esa Q= 0 b o ‘ladi.
JK-triggerikkita axborot J va К kirishlarga ega. /^ - t r i g g e r kabi
Ж -triggerda ham Q chiqishda 1 yoki 0 o ‘rnatilishi / va K — kirishlarga
bo g ‘liq. Lekin, 7?S-triggerdan farqli ravishda JA '-triggerda J = K = 1
b o ‘lsa triggerning Q chiqishi holati teskari holatga o ‘tkaziladi. JK -triggerlar faqat S kirishdagi potensial o ‘zgarganda sinxronlashadi. J K -trigger ishi quyidagi shart bilan aniqlanadi:
Qn+i=JnQn+KQ„- <12-16)
D -trigger,yoki k e ch ik ish trig g e rid a, S k irish g a sin x ro sig n al
berilganda, D kirishdagi potensialga m os holat o 'rn a tila d i. Z)-trigger
ishi tenglam asi: Qn+= D n k o ‘rinishga ega b o ‘ladi. D em ak , (?n+; chiqish
holati D kirish signali o'zgarishi bilan em as, balki sinxrosignal kelishi
bilan o ‘zgaradi, y a’ni b ir sinxronizatsiya impulsi davriga kechikadi
(D e la y — k e c h ik is h ). Z )-trigger im p u ls yoki f ro n t y o rd a m id a
sinxronizatsiya qilinadi.
T-trigger,yoki sanoq triggeri, chiqish h olatini S kirishdagi im puls
fronti o ‘zgartiradi. S sinxronizatsiya kirishidan tashqari T-trigger T
tayyorlov kirishiga ham ega b o ‘ladi. Bu kirishdagi signal S kirishdagi
impuls fronti (7=1 boMganda) ishga ruxsat beradi yoki ( T=0 b o ‘lganda)
taqiqlaydi. T-trigger ishi quyidagi shart bilan aniqlanadi:
Q ^ = T . Q m+ T 'Q n ■ (12.17)
D em ak, 7=1 b o ‘lganda S kirishdagi signalning m os fronti triggerni
teskari holatga o ‘tkazadi. 7-trigger chiqishidagi potensial o'zgarish
chastotasi S kirishdagi im pulslar chastotasidan 2 m arta kichik. 7-
triggerning bu xossasi ular asosida ikkilik hisoblagichlari tuzish im konini
beradi. Shu sababli bu triggerlar sanoq triggerlari deb ataladi. 7=1
boMganda 7 kirishga ega b o ‘lm agan sanoq triggeri 7 -trig g e r kabi
ishlaydi.
H isoblagichlar.K iris h im p u ls la ri s o n in i h is o b la s h u c h u n
m o ‘ljallangan qurilm a hisoblagichdeyiladi. S kirishga h a r b ir impuls
kelganda hisoblagich holati birga о zgaradi. Bir necha triggerlar asosida
hisoblagich tuzish m um kin, bu vaqtda hisoblagich h o lati triggerlar
holati bilan aniqlanadi. Jam lovchi hisoblagichlarda h a r kirish impulsi
chiqishdagi sonni birga k o ‘paytiradi, ayiruvchi hisoblagichda esa h ar
www.ziyouz.com kutubxonasi
k irish im pulsi ch iq ish d a g i so n n i birga k a m a y tira d i. Eng so d d a
hisoblagichlar — ikkilik hisoblagichlaridir. Jam lovchi ikkilik schetchigi
12.23-rasm da keltirilgan.
Qo
О
QJL
о
n
D
С
Q
Q '
n T
1) У
с
Q
q 2
Q
D D
T
Q
С
Q
12.23-rasm. Jamlovchi ikkilik schetchigi sxemasi.
H isoblagich tuzishda triggerlar k etm a-k et ulanadi. H a r trigger
chiqishi bevosita keyingi triggerning takt kirishiga t a ’sir k o ‘rsatadi.
Jam lovchi hisoblagich yasash uchun, navbatdagi triggerning sanoq
k irishini oldingi triggerning invers chiqishiga ulash kerak. S anoq
yo‘nalishini o ‘zgartirish uchun (ayiruvchi hisoblagich) quyidagi usullami
tak lif etish m um kin:
— hisoblagichning chiqish signallarini triggerning to ‘g ‘ri chiqishidan
em as, balki invers chiqishidan o ‘qish;
— triggerning sanoq kirishiga oldingi qurilm aning invers chiqishidan
em as, balki to ‘g ‘ri chiqishidan signal berish yo‘li bilan aloqa tuzilm asini
o ‘zgartirish.
H isoblagichlar sanoqning bir davri (sikl) m obaynidagi h olatlar soni
bilan ifodalanadi. H olatlar soni tuzilm adagi triggerlar soni кbilan
aniqlanadi. к= 3 b o ‘lsa h olatlar soni N =23= 8 ga teng b o ‘ladi (000
dan 111 gacha).
H isoblagich holatlari sonini qayta sanash koeffitsienti K QS deb
atash q abul q ilin g an . Bu k o e ffitsien t kirish d ag i im p u lsla r so n i NKIR
ni chiqishdagi katta razryadli im pulslarning sanoq davridagi soni N CH[Q
ga nisbati bilan aniqlanadi:
V -_ ^ KIR
s ~ ~N ' ( 12-18>
1 v CHIO
A gar hisoblagich kirishiga davriy ravishda chastotasi fK!R b o ‘lgan
www.ziyouz.com kutubxonasi
im pulslar ketm a-ketligi berilsa, u holda hisoblagich k atta razryadi
chiqishidagi fcmQchastota A ^ m a r ta kichik b o ‘ladi:
ZГ _ f K I R
qs- r. (12.19)
JC H 1 Q
Shu sababli h isoblagichlam i c h a sto ta b o 'lg ich lari sifatida ham
ishlatish m umkin. Bu vaqtda b o ‘linish koeffitsienti A^5ga teng b o ‘ladi.
qiym atini oshirish u ch u n zanjirdagi triggerlar sonini k o ‘paytirishga
to ‘g ‘ri keladi. Q o‘shilgan h a r bir trigger hisoblagich holatlari soni va
KQS qiym atini ikki m artaga oshiradi. KQS qiym atini kam aytirish uchun
oraliq kaskadlaming chiqishlarini hisoblagich chiqishi deb qarash mumkin.
M asalan, uchta triggerda bajarilgan hisoblagich uchun KQS= 8, agar
ikkinchi trigger chiqishi olinsa, u holda KQS= 4b o ‘ladi. Bu vaqtda, KQS
doim to ‘liq 2 daraja qiymatiga teng b o ‘ladi, ya’ni: 2, 4, 8, 16 va h.k.
A^.qiymati ixtiyoriy to ‘liq son b o ‘lgan hisoblagich ham tuzish mumkin.
Masalan, uchta triggerda bajarilgan hisoblagich uchun A ^qiym ati 2 dan 7
gacha b o ‘lgan oraliqda bo‘lsin, lekin bu vaqtda bir yoki ikkita trigger
o rtiq ch a b o ‘lishi h am m um kin. B archa u ch ta trigger ishlatilganda
KQS =5...7 bo‘lishiga erishish m um kin, ya’ni 22< KQS <23. KQ= 5 bo'lgan
hisoblagich 5 ta holatga ega bo‘lishi kerak, ular oddiy {0,1,2,3,4} ketma-
ketlikni tashkil etadi. Bu ketma-ketlikning siklik takrorlanishi hisoblagichning
b o ‘linish koeffitsienti 5 ga tengligini anglatadi.
KQS = 5 b o ‘lgan jam lovchi hisoblagich yaratishda {0, 1, 2, 3, 4}
ketm a-ketlikning so‘nggi soni 5 soniga em as, balki 0 soniga o 'tish i
bilan shakllantiriladi. Ikkilik kodda bu 100 sonini 101 soniga em as,
000 soniga o ‘tishini anglatadi. Sanoqning odatiy tartib in i o ‘zgartirish
u c h u n hisoblagich triggerlari o ralig‘iga q o ‘shim cha aloqalar kiritish
talab qilinadi. Buning uch u n quyidagi usuldan foydalanish m um kin:
hisoblagich ishchi h olatidan chiqishi bilan (biz k o ‘rayotgan m isolda
bu 101), bu holat aniqlash va hisoblagichni 000 holatga o ‘tkazish
u c h u n signal ishlab chiqarish kerak.
H iso b lag ich n in g ish ch i h o la tid a n c h iq ish i quyidagi m a n tiq iy
m unosabat bilan ifodalanadi:
F = (lO l) v (l 1 0 )v (l 11) =
a a (12-20)
www.ziyouz.com kutubxonasi
110 va 111 h olatlar ham ishchi hisoblanm aydi va shu sababli
tenglam a tuzilishida ular hisobga olingan. Agar ekvivalent m antiqiy
sxema chiqishida F=0 b o ‘lsa, u holda hisoblagich quyidagi ishchi
holatlardan birida b o ‘ladi: 0 v l v 2 v 3 v 4 . Hisoblagich 5 v 6 v 7
b o 'lg a n ish c h i b o 'lm a g a n h o la tla r d a n b irig a o ‘tsa F=1 signal
shakllanadi. Bunday signalning paydo b o ‘lishi hisoblagichni dastlabki
000 holatga o ‘tkazadi. U n d a n signalni hisoblagich triggerlarining
o ‘rnatuvchi kirishlariga ta ’sir k o ‘rsatishda foydalanish m um kin. Bunda
o ‘rnatuvchi kirishlar hisoblagich holatini Q ,Z= Q 2= Q 3=Q ga o ‘tkazadi.
Кпя = 5 b o ‘lgan hisoblagich tuzishning bir usuli 12.24-rasmda keltirilgan.
(Jo
Qo Qj
12.24-rasm. Qayta sanash koeffitsienti 5 ga teng bo‘lgan hisoblagich
sxemasi.
K QS = 5 b o 'lg a n h iso b lag ich va trig g e r k e tm a -k e t u lan g a n d a
K QS = 1 0 b o ‘lgan o ‘nlik schetchigi hosil b o ‘ladi. Bunday hisoblagichlar
o p erato r uchun qulay b o ‘lgan, o ‘nlik hisob qurilm asiga ega b o ‘lgan
raqam li o ‘lchov qurilm alarda keng q o ilan ilalad i.
Nazorat savollari
/. TTM MEIarning keng tarqalganligini nima bilan tushuntirish mumkin ?
2. Nima sababdan U° va U‘ sathlar TTM elementlar zanjiridan о ‘tganda
standart sathlarga aylanadi?
3. TTM MElardagi K E T tuzilmasi xossalari nima bilan tushuntiriladi?
4. TTM MEIarning asosiy statik va dinam ik param etrlari hamda
xarakteristikalarini sanab bering.
5. TTM MElar modiftkatsiyasi variantlarini sanab bering va qanday
maqsadlarda ishlab chiqilganligini tushuntiring.
www.ziyouz.com kutubxonasi
6. EBM MElaming tezkorligi nima bilan lushuntiriladi?
7. EBM negiz M E sxem asida asosiy tugunlarni ajratib k o ‘rsatish
mumkinmi?
8. Nima sababdan k o ‘pchi!ik EBM MEIarda em itter qaytargichlar
qo ‘HanUadi?
9. Kirish b o ‘yich a birlashtirish va chiqish b o ‘yich a tarm oqlanish
koeffitsientlari nimani anglatadi va ularning qiym atlari qanday bo'lishi
mumkin ?
10. Inverslovchi kuchaytirgich am plituda uzatish xarakteristikasini
ifodalang.
11. M E xalaqitbardoshlik sohasi qanday aniqlanadi?
12. TTMda bajarilgan 3H AM -EM AS negiz M E sxemasini keltiring va
uning ishlashini tushuntiring.
13. TTM SH sxem adagi diodlar va Shottki tranzistorlari vazifasini
tushuntiring.
14. TTM seriyadagi IS asosiy parametrlarini solishtiring. Ularning farqi
nimadan kelib chiqadi?
15. Tok qayta ulagichi sxemasini keltiring.
16. Qanday usullar yordam ida EBM IS funksional im koniyatlarini
kengaytirish mumkin ?
17. Dinamik yuklam ali M D Y - tranzistorli elektron kalit sxemasini
keltiring.
18. Bir turdagi M D Y — tranzistorli 3H AM -EM AS va 3Y O K I-E M A S
am allarini bajaruvchi M E sxem asini keltiring va ularning ishlashini
tushuntiring.
19. K M DY - tranzistorli 3H A M -E M A S va 3 Y 0 K I-E M A S M Elari
sxemasini tushuntiring.
20. P M M E texnologiya va sxemotexnik yechim i xossalari nimadan
iborat?
21. Negiz I2M M E sxemasi va uning topologiyasini keltiring.
22. Deshifrator qanday m antiqiy funksiyani bajaradi?
23. Deshifrator boshqaruv kirishlarining vazifasi nimada ?
24. Multipleksor mantiqiy signallar uchun qanday qurilma funksiyasini
bajaradi?
25. RS-, JK-, D — va T ~ triggerlar ishini izohlang.
26. Nima uchun T-trigger sanoq triggeri deb ataladi?
27. Qayday triggerlar asosida ikkilik schetchigi yasash mumkin?
28. Hisoblagichning qayta sanash koeffitsienti nima ?
29. Hisoblagichning qayta sanash koeffitsienti qiymatini qanday usullar
bilan o'zgartirish mumkin?
www.ziyouz.com kutubxonasi
X III B O B . E L E K T R O N IK A N IN G I S T IQ B O L L I
Y O ‘N A L IS H L A R I
13.1. Nanoelektronika
Nanoelektronikan an o te x n o lo g iy a larn in g ilm iy va tex n o lo g ik
usullaridan foydalanishga asoslanadi.
Nanotexnologiya — alohida atom va m olekulalarni boshqarishni
(m anipulyasiya), shuningdek buning uchun zarur nazariy va am aliy
tekshirishlarni q o lla sh asosida nanoobyektlarni ishlab chiqish va ishlab
chiqarish bilan shug‘ullanuvchi fan va texnika sohasidir.
IS O /T K 229 texnik kom itetda nanotexnologiya deganda:
— b ir yoki u n d a n o rtiq k o o rd in a tala rd a 100 nm d an k ichik
o ‘lch am lard a o ‘lch am li h o d isalarn i e ’tib o rg a olish o d a td a yangi
q o ‘llanishlarga olib keluvchi nmli diapazonda m ateriallarni tushunish
va m aterialdagi jarayon va xususiyatlarni boshqarish;
— alo h id a ato m va m olekula, sh u n in g d ek h ajm iy m ateriallar
xususiyatlaridan farq qiluvchi nm li m ateriallardan yangi xususiyatlarni
nam oyon qiluvchi m ukam m allashgan m ateriallar, asboblar va tizim lar
hosil qilish uchun foydalanish nazarda tutiladi.
D unyo tuzilishi va uning m exanikasi tasavvuriga asoslangan odatiy
texnologiyalar m ikroolam q o n uniyatlari o ‘zgachaligi sababli atom
m asshtablarda yaroqsiz. Bunga kvant hodisalarning ayonlashuvi V an-
der-V aals kuchlari, alohida ato m lar va m olekulalarning xususiyatlari
misol b o ‘la oladi.
Maxsus texnologik uskunalar va nanotexnologiya asboblarining
rivojlanishi evaziga nanotexnologiyaning yangi usullari paydo b o ‘ldi.
U shbu u sk u n alar n a n o o b y e k tla rn i k u z a tish , u lar p a ra m e trla rin i
o 'lch ash , alohida atom larni va nanoobyektlarni boshqarish im konini
beradi. Bunday uskunalarga rastr va elektron m ikroskop, skanerli
konfokal mikroskop, yorug'lik difraksiyasi bilan bog‘liq chegaradan
chiqish im koniyatini beruvchi m ay d o n i yaqin m ikroskop, tu n n el
m ik ro s k o p ( e l e k tr o ‘tk a z u v c h i m a t e r i a ll a r u c h u n ) , r e n tg e n
difraktom etr, lazerli interferom etrlar kiradi.
T unnel va atom kuch m ikroskop xarakterli o ‘lcham lari bir necha
nm dan kichik obyektlarning kimyoviy, fizik va fazoviy xususiyatlarini
tekshirish im koniyatini bergani uchun nanotexnologiyaning eng keng
tarqalgan asbobi hisoblanadi. Atom kuch mikroskop (AKM ) yordam ida
www.ziyouz.com kutubxonasi
o'tkazgich va elektr o ‘tkazm aydigan m ateriallarning alo h id a atom larini
ko ‘rishdan tashqari, ularga alohida t a ’sir o ‘tkazish, xususan, atom larni
sirt b o ‘yicha siljitish m um kin.
N anotexnologiyalar obyekti — a w a lam b o r oM chamlari 12-H00
nm b o ‘lgan “ n a n o z a r r a c h a ” d eb a ta lu v c h i z a r r a la r d a n ib o ra t.
N a n o z a rra ch a la r k a ta liz a to r va adsorbsiyalovchi m o d d a la r sifatida
qiziq. Oqsillar, nuklin kislotalar bilan ta ’sirlashuvida n an o zarrach alar
q iz iq x u s u s iy a tla rg a eg a . N a n o z a r r a c h a la r o ‘z - o ‘z id a n y an g i
xususiyatlarni nam oyon etuvchi m a ’lum tizim ni hosil qilishi m um kin.
N an o zarrach alam in g quyidagi turlari m a ’lum:
— o ‘tk azgichlarni p o rtla tish , plazm a sin tezi, yu p q a pard alarn i
tiklash va boshqa y o ‘llar bilan olinuvchi uch o ‘lcham li obyektlar;
— m olekular va a to m nurli epitaksiya, gaz fazali epitaksiya, ion
o ‘stirish va boshqa usullar bilan hosil qilinuvchi n a n o q a tlam lar — ikki
o ‘lcham li obyektlar;
— bir o 'lch am li obyektlar — viskerlar;
— nol — o ‘lcham li obyektlar — kvant nuqtalar.
N anotexnologiyalar oldidagi eng m uhim m asalalardan biri tabiatda
m av ju d b io p o lim e r la r n in g o ‘z - o ‘z in i ta s h k il e tis h ig a o ‘x sh ash
nanozarralarni o ‘z -o ‘zidan tashkillanishidan iborat.
Q o ‘llanilishi nuqtayi nazaridan, ju m lad an , n an o elek tro n ik ad a eng
qiziq va istiqbolli nanoobyektlar:
— Uglerodli n an o tru b k alar — o datda yarim sferik b o sh ch a bilan
tugallanuvchi va diam etri bir nm dan bir n echa nm g acha uzunligi
bir n echa sm ni tashkil etuvchi, bir yoki b ir n ech a (k o ‘p qatlam li
n an o tru b k a) tru b k a shaklida o ‘ralgan geksagonal grafit tekisliklar
(grafen).
— F ullerenlar — ju ft sonli uch koordinatali uglerod ato m larid an
tuzilgan qavariq tu tash k o ‘pyoqliklar.
— G rafen — uglerod ato m larin in g m o n o q atlam i. G rafen xona
tem p eratu rasid a elek tro n larn in g yuqori h arak atch an lig ig a, tuzilishi
b o ‘yicha noyob taqiqlangan zonaga ega va shuning u ch u n nisbatan
arzon krem niyni alm ashtirish istiqboli mavjud.
— N anokristallar — turli kristall n an o zarrach alar — nanosterjenlar,
nanosim lar, nanotrubkalar, nanolentalar, nanohalqalar, nanoprujinalar
va b o s h q a la r, m ik r o -v a o p to e le k tr o n ik a d a , m ik r o s e n s o r la r d a ,
fotokatalizda, pyezoo‘zgartgichlarda va shunga o ‘xshashlarda istiqbolli.
www.ziyouz.com kutubxonasi
B arch a n a n o z a rra c h a la r k ristall tu z ilish g a ega b o ‘lgani sab ab li
nanokristall va nanozarra sinonim lardir. N anokristall atam asi bilan
n an oobyektning kristaligiga q o ‘sh im ch a u rg 'u beriladi. Shu b ilan
birgalikda, oxirgi vaqtda n an o k ristall deb kristalga o 'x sh ash ikki
o 'lch am li va uch o'lcham li n anozarrachalardan iborat tuzilm alar atala
boshlandi, ya’ni ushbu atam a yangi m a’noga ega boMdi.
— N an o q u rilm a, xususan, n an o elek tro n ik ad a asosiy obyekt —
elektron nanoqurilm a.
N a n o o ‘lc h a m la rg a o ‘tg a n d a m o d d a x u su siy a ti (n a n o o b y e k t
xususiyati) o ‘zgaradi. B irinchidan, m o d d alar hajm idagi atom larga
nisbatan nanozarrachalar sirtidagi kimyoviy bog‘lanishlari to'yinm agan
a to m lar boshqacha xususiyatga ega b o ‘ladi. M ikrozarrachalarda sirtqi
atom larning nisbiy zichligi ulushi e ’tiborga olm asa b o ‘ladigan darajada
k ichik, n a n o z arrac h a la rd a esa — sezilarli va h a tto k o ‘p b o ‘ladi.
Ikkinchidan, 12 mkm dan kichik o 'lch am lard a, elek tr o'tkazishning
k lassik n a z a riy a si n o t o ‘g ‘ri b o ‘lad i va n a n o z a r r a la r o ‘lc h a m i
elektronning erkin yurish yo‘li uzunligidan kichik bo 'lg an i uchun Om
q o n u n i b u z ila d i. E le k tr o n la r h a ra k a ti b a llis tik b o ‘lib q o la d i.
U chinchidan, nanotuzilm alarda elektronlar harakatining kvant tabiati
va nanotuzilm alarning de-B royl to ‘lqin uzunligiga yaqin ’k=h/(m v)
kichik o 'lch am lari h am da elektronlar harakatining kvant tabiati bilan
bog'liq turli kvant — o 'lch am li efTektlar kuzatiladi.
M ikroelektronika o ‘zining yarim asrlik tarixi davom ida IM S lar
elem entlari o ‘lcham larini kam aytirish y o'lida M ur qonuniga m uvofiq
rivojlanm oqda. 1999-yilda m ikroelektronika texnologik ajratishning
100 nm li dovonini yengib nanoelektronikaga aylandi. Hozirgi vaqtda
45 n m li te x n o lo g ik ja r a y o n keng ta rq a lg a n . Bu ja ra y o n o p tik
litografiyaga asoslanishini aytib o 'tam iz.
M ikroelektron qurilm alar (IM Slar) yaratishning a n ’anaviy, p lanar
jarayon kabi, usullari yaqin 10 yillik ichida iqtisodiy, texnologik va
in te lle k tu a l ch eg arag a kelib q o lish i m u m k in , b u n d a q u rilm a la r
0 ‘lcham larini kam aytirish va ularni tuzilish m urakkabligining oshishi
b ila n x arajatlarn in g ek sp o n en sial oshishi k u zatilad i. M u a m m o n i
nanotexnologiyalar usullarini q o ‘llagan holda yangi sifat darajasida
yechishga to ‘g‘ri keladi.
M D Y a tranzistorlarda zatvorosti dielektrigi a n ’anaviy ravishda S i 0 2
ishlatiladi, 45 nm o'lcham li texnologiyaga o'tilganda dielektrik qalinligi
www.ziyouz.com kutubxonasi
1 n m dan kichik b o 'lad i. Bunda zatvor osti orqali sizilish toki ortadi.
Kristalning 1 sm 2 yuzasida energiya ajralish 1 kVtga yetadi. Yupqa
dielektrik orqali tok oqish m uam m osi S i0 2 ni dielektrik singdiruvchanlik
koeffitsienti e katta boshqa dielektriklarga, m asalan, e -20-^25 b o ‘lgan
gafniy yoki sirkoniy oksidlariga alm ashtirish y o ‘li b ilan hal etiladi.
Kelgusida, tra n z isto r kanali uzunligi 5 nm g acha kam aytirilganda,
tranzistordagi kvant hodisalar uning xarakteristikalariga katta t a ’sir
k o ‘rsata boshlaydi va xususan, stok-istok orasidagi tu n n ellash u v toki
1 sm 2 yuzada ajraladigan energiyani 1 kVt ga yetkazadi.
P lanar texnologiyaning zam onaviy prosessorlar, x o tira qurilm alari
va boshqa raqam li IM S lar hosil qilishdagi yutuqlari o ‘lcham lari 90
nm , 45 nm va hatto 28 nm ni tashkil etuvchi IM Slar ishchi elem entlarini
h o s il q ilis h im k o n in i y a ra tg a n lig i b u g u n g i k u n d a k o ‘p c h ilik
ta d q iq o tc h ila r to m o n i d a n n a n o te x n o lo g iy a la r n in g q o ‘lla n ilish
natijasidek qaralm oqdaligini aytib o ‘tam iz. Bu m avjud ISO / Т К 229
nuqtayi nazaridan t o ‘g ‘ri. Lekin, p lanar jarayon b irinchi IM S lar paydo
b o 'l i s h i b i l a n , o ‘t g a n a s r n i n g 6 0 - y i l l a r i d a h e c h q a n d a y
nanotexnologiyalar mavjud b o ‘lm agan vaqtda paydo b o id i va shundan
beri prinsipial o ‘zgargani yo‘q.
Skanerlovchi tunnel mikroskoplar(ST M ) havoda yoki vakuum da,
xona tem peraturasida yoki past (kriogen) tem p e ra tu ra lard a ishlaydi.
S T M lar elektr o ‘tkazuvchi qattiq jism lar yuzasini o ‘rganishga, m asalan
I M S la r is h la b c h iq a r is h d a g i te x n o lo g ik j a r a y o n l a r n i n g tu r li
bosqichlarida asos sirtini nazoratlashga m o ‘ljallangan.
ST M larda sirti nazoratlanayotgan nam u n a b ilan igna (elektr —
kimyoviy usulda igna k o ‘rinishiga olib kelingan volfram sim ) orasiga
(0 ,0 1 -4 0 ) V potensial farqi berilgan. E lektronlar tu n n e l tokini hosil
qilgan holda n a m u n ad an ignaga tunnellashadi, shu n d ay qilib, STM
nam unadagi elektronlar zichligini sezadi. Ikkita m etall jism lar orasidagi
tu n n el tok tu n n el effekt form ulasiga bin o an quyidagi ten g lam a bilan
ifodalanadi:
I = I0 e x p ( - £ A Z ) , к= -j2mV/h ■
bu yerda: m— elektron massasi, A Z — o ‘rganilayotgan n am u n a va
igna orasidagi m asofa, h — Plank doim iysi, V — berilgan kuchlanish,
I0 — sirt turiga bog‘liq o ‘zgarm as qiym at. M asofa 10 A d an kichik
b o ig a n d a tu n n el to k qiym ati o d atd a 1 н -1000 pA ni tashkil etadi.
Skanerlash jaray o n id a igna n am u n a sirti b o ‘ylab harakat qiladi. Bunda
www.ziyouz.com kutubxonasi
tunnel tok qiymati teskari elektron aloqa hisobiga o ‘zgarm as saqlanib
qoladi. Pyezoelektrik dvigatelga (X, Y, Z — pozisionerga) berilgan
boshqaruvchi potensiallar skanerlaganda yozib olinadi va nam u n a
sirtdagi balandliklar kartasini hosil qilish uchun ishlatiladi.
ST M n a m u n a sirtig a a d so rb siy ala n g an m o le k u la va b o sh q a
nanoobyektlarni o ‘rganish uchun ishlatilishi m um kin.
it
_____ _____ manipulyator yordamida X,Y,Z o‘q
л yo'nalishlari bo'ylab harakatlanayotgan
Z rmetall zond
13.1-rasm. Skanerlovchi tunnel mikroskop tuzilishi.
Atom — kuch mikroskop(A K M ). S T M ning asosiy kam chiligi
n a m u n a m ate ria lig a q o 'y ila d ig a n ta la b - u n in g a lb a tta e le k tr
o'tk azu v ch an b o ‘lishi shartligi bilan bog‘liq. A K M da (13.2-rasm )
kantilevir ignasining Van — der Vaals kuchlari ta ’sirida yuzaga nisbatan
tortilishi yoki itarilishi ishlatiladi. Odatda asbobda olmos igna ishlatiladi.
K an tilev ir ignasi va n a m u n a sirti a to m lari orasidagi m asofa b ir
angestremga yaqin b o ‘lganda itarish kuchlari, un d an katta m asofalarda
esa tortishish kuchlari ta ’sir etadi (13.3-rasm ). Shunday qilib, AKM
yordam ida o ‘rganilayotgan nam u n a m ateriali elektr o ‘tkazuvchanligi
ixtiyoriy bo'lishi mumkin. Maxsus kantilevirlar ishlatilgan holda sirtning
www.ziyouz.com kutubxonasi
e le k t r va m a g n it x u s u s iy a tla r in i o ‘rg a n is h m u m k in . A K M d a
o ‘rganilayotgan nam una “t a ’sirlashuv kuchi teng y u zalar” b o ‘ylab
skanerlanadi. AKM 1986-yilda A Q S H da G erd B inning va K ristof
G erberlar tom onidan ixtiro qilingan. AKM sirt notekisliklarini o ‘rganish
u c h u n va y u zad ag i n a n o o b y e k tla r n i m a n ip u ly a s iy a la s h u c h u n
q o ‘llaniladi.
elektr signal
as os s irti
13.2-rasm. Atom — kuch mikroskop tuzilishi.
Z o n d n in g chetlashuvi siljishlarni o ‘lchovchi asbob, m asalan, optik
sensor yordam ida qayd qilinadi.
A K M lar havoda yoki suyuqlikda ishlashi m um kin. Suyuqlikda
ishlashi D N K molekulalarini, to ‘qim asim on m em branalarni, oqsillarni,
am inokislotalar kristalarini va boshqa m akrom olekulalam i o ‘rganishda
a y n iq sa m u h im . 0 ‘ta y u q o ri v a k u u m s h a ro itid a A K M a to m la r
darajasida ajratish im koniga ega.
www.ziyouz.com kutubxonasi
13.3-rasm. Atomlar orasidagi o ‘zaro ta ’sirlashuv kuchlari.
M olekular- nurli epitaksiya(M N E ). M N E d a q izd irg ich d a
bug'latilgan elem en tar k o m ponentalar m olekular dasta ko'rinishida
m onokristall asos sirtiga o ‘tkaziladi (13.4-rasm ).
Те
( tellur
im inbai )
I—(7Г )—1 (jiztlirgich spirali
n asos tutgichi
I ,,А,и. _ з InP asos
\x
dustudagi atomlar
harakati vo'nalislti
me.xauik
zatvorlar
/ > ч
P
( fosfor
m a n b a i)
(guilty ( imUy (mirgtnm isli
m anbu i) > m anbai)
13.4-rasm. InP asosda InP, GalnAs, G alnA sP birikmalar o ‘stirish
uchun molekular — nurli epitaksiya qurilmasi tuzilishi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
R a s m d a I n P va G a ln A s P b ir ik m a la r in i va G a l n A s P / I n P
g e te ro o ‘tishlarni hosil qilish uch u n zaru ra so siy elem en tlar keltirilgan.
B irikm alarni hosil qilish jarayoni o ‘ta yuqori vakuum 10-6- H 0 -8 Pa
sh aro itid a amalga oshiriladi. Bunda asos tem peraturasi (40CH-800)0C
ni tashkil etadi. Hosil qilinayotgan epitaksial qatlam tarkibi qizdirgichlar
t e m p e r a t u r a s in i o ‘z g a rtir ib b o s h q a r ila d i. Q a tla m la r o ‘s tir is h
jaray o n in in g inersiyasiz boshqarilishi qizdirgich bilan asos orasida
joylashgan to ‘sqichlar yordam ida am alga oshiriladi.
M N E d a ja ra y o n past te m p e ra tu ra la rd a am alga o sh irilad i. Bu
asosdan kiritm alar diffuziyalanishini va avtolegirlashni kam aytiradi,
sifatli yupqa epitaksial qatlam lar hosil qilish im konini beradi. Legirlash
(m etallaoorganik birikm alardan epitaksiya qilishdan farqli ravishda)
ja ra y o n i inersiyasiz am alga o sh g an i m u n o sa b a ti b ila n m u rak k ab
taqsim lanishiga ega legirlashni am alga oshirish m um kin. M N E d a
epitaksial qatlam ning o ‘sish tezligi tax m in an 1 m o n o q atla m /s yoki
lm k m /s o a tn i tashkil etad i. Bu esa o ‘z nav b atid a qalinligi a to m
q atlam n i tashkil etuvchi kristall qatlam larni ishonchli ravishda olish
im konini yaratadi. M N E d a epitaksial qatlam param etrlarin i bevosita
o ‘stirish jarayonida o ‘lchash m um kin. B uning uchun M N E qurilm asi
tark ib id a qaytgan elektronlar difraksiyasini tahlil qiluvchi qurilm a,
m ass — spektrom etr, sochilgan ionlar oje — spektrlarini tekshirish
im konini beruvchi oje — sp ek tro m etr mavjud.
M etall — organik birikmalardan(M O B ) epitaksiya qilish.M OB
epitaksiya qilish usuli epitaksial qatlam o ‘stiriladigan zonaga tashuvchi —
gaz oqim i yordam ida tashkil etuvchi kom ponentalarni uchuvchi m odda
(yoki birikm a) shaklida eritishdan iborat. R eaktorda, o d atd a yuqori
tem p e ra tu ra ta ’sirida elitilgan m ateriallar parchalanadi va m onokristall
asos sirtiga epitaksial qatlam k o ‘rinishda o'tkaziladi.
M O B epitaksiyaning asosiy afzalliklari:
— o'sish tezligi katta b o ‘lishi bilan o ‘stiriladigan qatlam larning
yuqori sifatliligi;
— M N E ga nisbatan iqtisodiy afzalligi, chunki yuqori vakuum talab
etilm aydi;
— M N E ga nisbatan kattaroq texnologik im koniyatlarga egaligi;
— keskin chegaralarga ega geterotuzilm alar hosil qilishga yaroqli
texnologiyaga egaligi.
Kim yoviy yig4sh usuli.T u z ilm a ta sh k il e tu v c h ila rin i t o ‘g ‘ri
k elu v ch i m atrisad a talab e tilg an ta rtib d a m ajb u rlab jo y la sh tirish
www.ziyouz.com kutubxonasi
kimyoviy yig'ish deyiladi. B iom olekulalarni kimyoviy yig'ish jarayoni
tirik organizm larda sodir bo 'lad i. Y aqinda chiziqli va stereo reg u ly ar
p o lim erlarn in g su n 'iy sintezi am alga oshirildi. Bunda m o n o m e rla r
m olekulalari q a t’iy aniqlangan y o ‘nalish olar edilar. Kim yoviy yig‘ish
usullarining biri m olekular qatlam lashish usulidan iborat b o ‘lib qattiq
asos — m atrisa sirtiga talab etilgan kimyoviy tarkibli m o n o q atlam
tu z ilm a b irik m a la rin i k e tm a -k e t o ‘stirish d a n ib o ra t. M o le k u la r
q a tla m la s h is h usuli b ila n n a n o q a tla m la r a to m la r in i k im y o v iy
reaksiyalarning berilgan dasturi asosida ko‘p m artalab qaytargan holda
b ittalab kimyoviy yig‘ish m um kin. H ozirgi vaqtda ushbu usuldan
m ik ro elek tro n asboblarni keyingi m ik ro m in iaty u rlash d a foydalanish
im koniyatlari o ‘rganilm oqda.
Yuqori ajratuvchanlikka ega litografiya.IM S lar e le m e n tla ri
o ‘lch a m la rin i k ich ik lash tirish d a lito g rafiy an in g ajratu v ch an lig i R
belgilovchi texnologiya sifatida xizm at qiladi va u Reley form ulasidan
topilishi m umkin:
R = klA/NA ,
bu yerda: NA=nsin a — o p tik tizim n in g sanoq ap ertu rasi, A. —
m anbaning to ‘lqin uzunligi, k l — litografiya jarayoni xususiyatlariga
b o g ‘liq k o e ffitsien t. S h u n d a y q ilib , a jra tu v c h a n lik lito g ra fiy a d a
q o ‘llanilayotgan yorituvchi m anbaning to ‘lqin uzunligiga proporsional.
T o ‘lqin uzunligi 248 nm ni tashkil etuvchi ultrabinafsha (U B)
n u r l a n i s h d a n f o y d a la n ilg a n d a m ik r o e le k tr o n i k a lit o g r a f iy a
ajratuvchanligi 180 nm ni tashkil etuvchi texnologiya (D eep U ltra
Violet (D U V ) — litografiya) ga ega b o ‘ldi. Bugungi kunda ilg‘or
kom paniyalar m anba to ‘lqin uzunligi c h u q u r UB diapazonida b o ‘lgan
(193 nm li) q u rilm a la rd a n fo y d a la n m o q d a la r. L ito g ra fiy a n in g
ajratuchanligi im m ers texnikadan foydalanilganda ortadi. Im m ersion
litografiyada obyektivning tashqi linzasi va kristall orasidan uzluksiz
ravishda yorug‘lik nurini sindirish ko‘rsatkichi birdan katta b o llgan
suyuqlik oqib o ‘tadi. Sanoq aperturasi im m ersion m uhit sindirish
ko ‘rsatkichiga proporsional b o ‘lgani sababli ortadi. Hozirgi zam onda
im m ersion suyuqlik sifatida suv ishlatiladi. S indirish k o ‘rsatkichi
n =1,64-1,8 b o ‘lgan suyuqliklardan foydalanish nazarda tutilm oqda.
www.ziyouz.com kutubxonasi
fntoshublon
E U V '
nunihai
13.5-rasm. Optik litografiya sxemasi.
A — ko'pqatlamli Si — Mo o ‘ta panjaralar asosidagi ko‘zgu.
D U V texnologiyani alm ashtirishga t o ‘lqin uzunligi 13,5 nm li
ekstrem al U B sohasidagi litografiya (inglizcha atam a Extra U ltra Violet
(E U V ) — litografiya) kelm oqda. U 10 nm ajratuvchanlikka erishish
im konini beradi.
O ddiy sindiruvchi optika to ‘lqin uzunligi 13,5 nm ni tashkil etuvchi
n u r la r b ila n ish lay o lm a y d i, c h u n k i b u n d a y n u rla n is h b a rc h a
m ateriallarda intensiv yutiladi. S huning uchun rentgen k o ‘zgularini
q aytaruvchi optik tizim lar ishlatiladi. R entgen k o ‘zgular k o ‘p qatlam li
tu z ilm a la r ( o ‘ta p a n ja ra ) b o ‘lib k re m n iy a so sd a g i k re m n iy —
m o libdendan iborat (13.5-rasm ).
Grafeti va nanotrubkalar nanoelektronika m ateriallari sifatida.
G r a f e n d e b s p 2 b o g ‘la r o r q a li b o g ‘la n g a n u g le r o d a to m la r i
m onoqatlam iga aytiladi. G rafen ikki o ‘lcham li kristall b o ‘lib, ideal
holda olti burchakli yacheykalardan tuzilgan b o 'ladi. G rafitni m exanik
shilish y o ‘li bilan grafen hosil qilinadi. G rafen hosil qilishning boshqa
usuli karbid krem niy kristalini term ik p archalashdan iborat. G rafen
b irinchi m arta 2004-yilda olindi va h o zirch a yaxshi o'rganilm agan.
X o n a te m p e ra tu ra s id a z a ry a d ta s h u v c h ila r h a ra k a tc h a n lig i
q iy m a tin in g k attaligi va e le k tro n la rn in g ju d a oz issiqlik a jra tib
qarshilikka uchram ay (ballistik) harakatlanishi grafenni nanoelektronika
u c h u n istiqbolli m aterial sifatida qarash g a olib keladi. K rem n iy
asosidagi elektronika tezkorligi b o ‘yicha o ‘zining chegarasi — G G sli
www.ziyouz.com kutubxonasi
diapazonga erishdi. G rafen ishchi chastotalarni teragers diapazonga
siljitish istiqboliga ega.
0 ‘lc h a m la r i 10 n m li va u n d a n k ic h ik b o 'l g a n k r e m n iy li
tr a n z is t o r l a r d a e le k tr o n la r n in g k a n a ld a g i h a r a k a tin in g k v a n t
x u su siy atlari n am o y o n b o i a bosh lay d i va e le k tr o ‘tk a z u c h a n lik
xususiyatlari yom onlashadi. G rafen asosidagi tranzistor xususiyatlari
o ‘zgarm agan holda 1 nm ga yaqin o'lch am g a ega b o ‘lishi m um kin.
L ekin grafen asosidagi tra n z isto rla rn in g o ‘ziga xos k a m ch ilik lari
m avjud, ularni hal qilish texnologiyaga b o g ‘liq. G ra fe n asosidagi
t r a n z is t o r l a r n i n n g aso siy k a m c h ilig i s h u n d a n ib o r a tk i, u n d a
tran zisto rn in g ochiq va berk holatlarini b ir-b irid an ajratish qiyin.
G r a f e n d a ta q i q la n g a n z o n a b o ‘lm a g a n i s a b a b li, z a tv o r d a g i
kuchlanishni o ‘zgartirib kanal qarshiligida farq hosil qilish qiyin. Lekin
grafenda taqiqlangan zona hosil qilishning bir necha im koniyatlari
mavjud va shular yordam ida tranzistor holatini boshqarish m asalasi
hal etilishi m um kin.
T arixan nanotrubkalar grafenga nisbatan ilgariroq sintez qilingan
va n a n o elek tro n ik ad a q o 'llash nuqtayi n azarid an o ‘rganilgan edi.
U glerodli nanotrubkalar — silindr shaklida o ‘ralgan grafen varaqlar
b o ‘lib, ularning barcha elektr afzalliklariga ega. G rafenga nisbatan
asosiy kam chiligi berilgan p aram etrli n an o tru b k a la rn i hosil qilish
q iy in lig id a n ib o ra t, ch u n k i m a ’lum u su llar b ila n hosil q ilin g an
n anotrubkalar turli diam etrlarga, xiralnostga, uzunlikka ega, k o ‘p incha
o ‘zaro agregasiyalangan va uglerodning a m o rf form alari kiritm alariga
ega. N anotrubkalarning elektronikada q o ‘llanilishi nuqtayi nazaridan
qaraganda boshqa kamchiligi o ‘tkazgichlar bilan ulangan joylaridagi
katta energiya yo‘qotishlardan iborat. S hunday b o ‘lishiga qaram asdan
shakllari va xiralnosti bir xil nanotrubkalar hosil qilish yo'lidagi ishlar
davom ettirilm oqda. C hunki ushbu p aram etrlar nano elek tro n ik ad a
q o ‘llash u ch u n belgilovchi hisoblanadi.
K van t kom pyuterlar.K v an t k o m p y u te r la r g ‘o y asi s e ru n im
hisoblanadi, chunki kvant dunyosiga xos parallelizm ga m uvofiq kvant
h is o b la s h la r n in g u n u m d o rlig i h a r q a n d a y s u p e r k o m p y u te r la r
im k o n iy atig a q arag an d a yuqori. K vant p a ra lle liz m in in g m a ’nosi
sh u n d ak i, alohida olingan kvant biti (kubiti) holatining o ‘zgarishi
c h a lk a s h (e n ta n g le d ) kvant h o la tla rd a g i b a rc h a k u b itla r tiz im i
h o latla rin in g o ‘zgarishiga olib keladi. Kvant k o m p y u terlar oddiy
kom pyuterlarni alniashtirm aydi, ularni to ‘ldiradi. Kvant kom pyuterlar
www.ziyouz.com kutubxonasi
b a ’zi m u h im m asalalar yechim ini tezlash tirish im k o n iy atig a ega.
M u h im m asalalarga m a’lum otlarni shifrlash va deshifrovka qilish, real
vaqt d av o m id a k atta axborotlar o q im ini qayta ishlash va saqlash,
kvant fizikasi, kimyosi va biologiya m asalalarini yechish kabilar kiradi.
U shbu m asalalar kvant algoritmlari asosida yechilishi m um kin. Shunday
qilib, kvant kom pyuterlar yaratish sohasida, kvant hisoblashlarni amalga
oshirish nuqtayi nazaridan, to ‘g‘ri keladigan algoritm larni ishlab chiqish
m uam m osi birlam chi hisoblanadi. N azariyaning am aliyotga nisbatan
birinchiligini real ishlovchi kvant kom pyuterlarni yaratish jarayoni
h am nam o y o n qilayapti.
Q a ttiq jis m li m a v ju d k v a n t k o m p y u te r la r te x n o lo g iy a la r i
m o n o ato m li texnologiyalardir. Bu texnologiyalar kristall m atrisada
b ir-b irid a n tax m in a n 10 nm m asofada a to m la rn i (kvant tizim lar)
joylashtirish m asalasiga keladi. 0 ‘zaro t a ’sirlashuvchi kvant tizim lar
to ‘plam ini am alga oshirishining boshqa usullari h a m m avjud. Lekin
asosiy m u am m o kvant hisoblashlarga yondosh ja ra y o n la r fizikasining
yaxshi o ‘rganilm aganligida. Texnik yechilishi kerak b o ‘lgan m asalalar,
m asalan, elek tro n yoki yadro spini holatini o ‘lchash m asalasi, kubitlar
o rasid a c h a lk a s h h o la tla rn i hosil q ilish m asalasi h a m h o z irc h a
yechilmagan. A m alda ko‘p narsalarni amalga oshirish m um kin boiishiga
qaram asdan, interpritasiya (tushunilishi) qiyin natijalarning n ech o g ‘lik
qim m atligi n o m a ’lum . H ar qanday b o ‘lganda h am , c h u q u r izlanishlar
va h a m m a d an a w a l nazariy izlanishlar zarur. 2 — 3 kubitli tizim larda
kvant hiso b lash lar m uam m osini prinsipial hal etish zarur. K eyinchalik
ularni m asshtablash m um kin. H ozir hosil qilingan kvant k o m pyuter
c h u q u r sovutilgan (100 m K) dagina ishlaydi. Bu kubitlar kogerent
holatini sek u n d lar atrofidagi m a ’lum vaqt davom ida saqlash uchun
zarur. K vant k o m pyuterlar hosil qilish, u m u m an olganda, tajribaning
k o ‘rsatishiga q araganda, fan va texnikaning serxarajat m asalasi ekan.
1 3 .2 . N anoelektronika asboblari
E lektron qurilm alar 1958-yilda m ikroelektron integral k o ‘rinishda—
IM S lar k o ‘rin ish id a yaratilgandan boshlab m ik ro elek tro n ik a davri
bosh lan d i. B unda “ m ik ro ” q o ‘shim chasi tra n z is to rla r o ‘lch am lari
sezilarli d arajada kichiklashganini anglatar edi. Aslida esa, IM S lar
m i k r o o l a m o b y e k t l a r i — a to m v a m o l e k u l a l a r g a n i s b a t a n
“ m akroasbob” ligicha qolaverdi.
M ik ro s x e m a la rn i ik k ita afzalligi: n a rx i a rz o n lig i va y u q o ri
www.ziyouz.com kutubxonasi
tezkorlikka egaligi bor edi. Ikkala afzallik ham m in iaty u rizatsiy a
(o‘lcham lam i kichiklashtirish) natijasi edi. M ikroelektronikaning keyingi
rivoji tranzistorlar o ‘lcham larini uzluksiz kichiklashuvi bilan bog‘liq.
1 9 9 9 -y ild a n b o sh la b fazoviy k o o rd in a ta la rn in g b iri b o ‘y lab
tranzistorning o ‘lcham i bir necha o ‘n nm ga (1 n m = 1 0 -9 m) kam aydi,
ya’ni m ikroelektronika o ‘rniga nanoelektronika keldi. T a ’riflarning
bittasiga m uvofiq nanoelektronikao ‘lcham lari 0 ,1 -H 0 0 nm gacha
b o ‘lgan y arim o ‘tkazgich tuzilm alar elektronikasidir.
M ik ro — va n a n o e le k tro n ik a asb o b larid a ax b o ro t sig n a lla r va
energiyani o ‘zgartirish jarayonlari elektronlar harakati hisobiga yoki
ularn in g bevosita q atn ash ish i hisobiga am alga oshadi. M a ’lu m k i,
elektronlar va boshqa m ikrozarrachalar harakati nazariyasi b o ‘lib kvant
m exanikasi xizm at qiladi. Kvant m exanikasi qonu n larig a m uvofiq
e l e k t r o n z a r r a c h a b o 'l a t u r i b , t o ‘lq in g a o ‘x s h a y d i. L e k in
m ik ro elek tro n ik a asboblarda elek tro n n in g to ‘lqin tab ia tid a n kelib
chiqadigan kvant effektlar shunchalik kichik-ki, elektronning harakati
klassik m exanika qonunlari chegarasida ifodalanadi.
E lektronlarning to ‘lqin tabiatidan kelib chiquvchi fizik h o d isalar
o ‘zlarini nanoelektronika asboblarida t o ‘liq nam oyon etadi. B unday
hodisalarga o ‘lcham li kvantlash, elektron t o ‘lqinlar interferensiyasi,
p o te n sia l t o ‘siq la r (b ary erlar) o rq ali tu n n e lla sh u v kirad i. K v an t
m exanikasiga m uvofiq $ tezlik bilan harakatlanayotgan mmassali
z a rrach alar bilan de Broyl to4qinlaritarqalishi bog‘liq. D e Broyl
to ‘lqinlarining uzunligi quyidagi form ula yordam ida topiladi:
M asalan, bir volt tezlatuvchi potensial ta ’sirida bo 'lg an elektron
to ‘lqin uzunligi 12,25-10-8 sm li to ‘lqin bilan xarakterlanadi. E lektron
tezligi q anchalik katta b o ‘lsa, uni xarakterlovchi to ‘lqin sh unchalik
kalta b o ia d i. E lektron harakatlanishi davom ida kristall panjara bilan
to 'q n a s h a d i. T o 'q n a sh ish la r orasidagi r 0 vaqt d avom ida u t o ‘lqin
uzunligi Ax = i9r0 b o ‘lgan de Broyl t o ‘lqinlarini uzluksiz tarq a ta d i
(13.6-rasm).
www.ziyouz.com kutubxonasi
Bu yerda g — elektronning o 'rta c h a tezligi. O datda Дх oraliqda
bir necha o ‘n A. yotadi. Shuning uchun zarra koordinatasi Дх aniqlikda
topilishi m um kin (G eyzenberg noaniqligi). Bunda uning berilgan joyda
aniqlanish ehtim olligi haqidagina so‘z yuritish m um kin.
E l e m e n ta r z a r r a c h a l a r h a r a k a ti n i n g t o ‘lq in n a z a r iy a s in i
E. Shredinger yaratdi. Ushbu nazariyaga muvofiq bir o ‘Ichamli holatda
Wenergiyali m ikrozarrachaning Upotensial energiyali m aydondagi
harakati S h red in g er tenglam asi bilan ifodalanadi:
Bu yerda U— koo rd in atalar va vaqtga bog‘liq funksiya, u teskari
ishora bilan olingan kuchlanganlik m aydoni potensialiga teng, W —
zarrachaning t o ‘liq energiyasi. Shredinger tenglam asi psi-funksiyani,
y a ’ni a lo h id a o lin g an elek tro n fazoning turli n u q tala rid a b o ‘lish
ehtimolligini aniqlash imkonini beradi. Psi-funksiya nanoelem ent laming
asosiy xarakteristikasidir. U bog‘langan tizim lar, y a’ni zarrachalari
m a ’lu m c h e g a r a d a n c h iq m a y d ig a n (a to m d a g i y o k i k rista ld a g i
elektronlar) tizim lam in g statsionar holati haqida t o ‘liq m a ’lum otga
ega. M a sa la n , (1 3 .2 ) te n g la m a va p s i-fu n k siy a g a q o ‘y ila d ig a n
shartlardan energiyaning kvantlanish qoidalari bevosita kelib chiqadi.
B og'langan tiz im larn in g stasionar holati faqat W.energiyalarning
m a ’lum q iy m a tla rid a g in a ruxsat e tila r ek an . R uxsat etilg a n W.
energiyalar t o ‘plam i uzlukli (kvantlangan) spektr hosil qiladi. Q attiq
jism da ruxsat etilgan energiyalarning ikkita zonasi — o 'tkazuvchanlik
va valent zon alarin i esga oling.
► Л r*
13.6-rasm. Uzilgan sinusoida.
(13.2)
www.ziyouz.com kutubxonasi
Q a ttiq jis m d a h a ra k a tla n a y o tg a n e le k tro n q a n d a y d is k re t
qiym atlarga ega b o ‘lishi m um kinligini k o ‘rib chiqam iz. M a ’lum ki,
elek tro n lar oddiy sharoitda kristaldan chiqib ketolm aydi. D em ak,
elek tro n lar potensial chuqurda joylashgan va ular harakati kristall
o ‘lcham lari bilan lokallashgan(chegaralangan). Soddalashtirish uchun
chuqurlik cheksiz baland va tik potensial to ‘siqlar bilan chegaralangan,
elektron esa faqat Ox o ‘q bo'ylab harakatlanishi m um kin deb qaraym iz
(13.7-rasm ). 0chegaradan chiqa olmaydi. Elektronning bunday harakati bir o 'lch am li
potensial chuqurdagi harakat yoki kvant chuqurlikdagiharakat deb
atalishi qabul qilingan.
i i
■ i
1 I
W
О L X
13.7-rasm. L kenglikka ega kvant chuqurlik.
E lektronning h arakati de Broyl t o ‘lqin tarqatish bilan am alga
oshadi. T o ‘lqin chuqurlik devorlaridan qaytadi ham da tushuvchi va
qaytuvchi to ‘lqinlar interferensiyasi hisobiga tu rg ‘un t o ‘lq in lar hosil
b o ‘ladi. Bunda Luzunlikda butun son yarim to4qinlar joylashishi
kerak
www.ziyouz.com kutubxonasi
” Y = l ("=1>2,3...)
(13.3)
E lektron tezligi 3 n = hl(mAn) = nh/(2m L ) ifoda bilan aniqlanadi.
K o ‘rin ib tu rib d ik i, t o ‘lq in u zu n lig i h a m , e le k tro n te z lig i h am
kvantlangan. P otensial chuqurga “ q am alg an ” elek tro n n in g t o ‘lqin
energiyasi Wn kvantlangan va quyidagi tenglam a bilan aniqlanadi:
m 3 2 n2h 2 2
W„= ----- --= ------ ^ = W0n - ,(13.4)
2 8 mL2
bu yerda: W0 — asosiy holat energiyasi, h ech qanday o ‘ta past
tem p eratu ralard a nolga aylanm aydi va odatda 0,02-^0,2 eV. Energetik
s a th la r (13.4) fo rm u la d a n я = 1 ,2 ,3 ... q iy m a tla rn i q o ‘ygan h o ld a
topiladi. Ikkita q o ‘shni sathlar orasidagi m asofa
A W = Wn+i- W n = ( 2 n + \ ) — Y ,(13.5)
2 7 2
n h
SmlT
ga teng va kvant soni n ning ortishi bilan o rtib b o rad i, zarracha
massasiga va c h u q u r kengligi L ga bog‘liq. (13.5) form uladan h atto
chiziqli o ‘lcham lari taxm inan 10 mkm bo'lgan m ikroskopik kristalarda
ham sath lar orasidagi masofa Д Ж =10~12 eVdan oshm asligi chiqadi.
Bu harakatlanayotgan elektron energiyasi am alda uzluksiz o ‘zgarishini
an g la tad i. L ekin, ag ar elek tro n h a ra k a ti 10~8 sm o ‘lch am bilan
chegaralangan b o ‘lsa, m utlaqo boshqa natija kuzatiladi. Bu holda
Д Й ^ Ю 2 neV, energetik sathlar diskretligi ju d a sezilarli.
S hunday qilib, y arim o ‘tkazgich asbob oM chamlaridan biri de Broyl
to ‘lqin uzunligiga yaqinlashganda oMchamli kvantlash sodir b o ‘ladi.
E lektron energiyasining kvantlanishi lokallashuv effektideb ataladi.
Agar lokallashuv bitta y o ‘nalish bilan chegaralangan b o ‘lsa, bunday
n anotuzilm a kvant chuqurligideb ataladi. Ikki yo‘nalishda lokallashgan
n a n o tu z ilm a k v a n t sim yoki ipd e b , b a r c h a u c h y o 'n a lis h d a
lo k alla sh g a n la ri — kvant nuqtad eb a ta lad i. 1 3 .8 -rasm sh u n d a y
tuzilm alar t o ‘g ‘risida tasa w u r beradi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
а) b) с)
13.8-rasm. Nanotuzilmalarga misollar:
kvant chuqurlik (a), sim (b) i nuqta (c).
Interferensiya ejfektlari (hodisalari). ToMqin interferensiyasi deb
t o ‘lqinlar ustm a-ust tushganda fazoning nuqtalarida ularning o 'z a ro
kuchayishi boshqa nuqtalarida esa — susayishi kuzatiladigan hodisaga
aytiladi. Eng sodda holda turgun to4qin ikkita bir-biriga teskari
tom onlarga tarqalayotgan to'lqinlarning ustm a — ust tushishi natijasida,
agar chastotalari, am plitudalari va tebranish yo‘nalishlari bir xil b o ‘lsa,
hosil b o ‘ladi.
Tunnellashuv.N anoelektron asbob m ikroelektron asboblardagi p-n o ‘tishlarga o'xshab potensial chuqurlar va potensial t o ‘siqlardan
tashkil topadi. Elektron chapdan o ‘ngga harakatlanadi va yo‘lida U0
balandlik va Lkenglikka ega bo'lgan potensial to 'siq q a ro ‘para keladi
deb faraz qilaylik (13.9-rasm ).
Agar elektronning to 'liq energiyasi W <£/y b o ‘lsa, klassika nuqtayi
nazaridan, u baryer sohasi II ga kira olm aydi, chunki u yerda uning
kinetik energiyasi Wkin= W — U manfiy b o ‘lib qoladi, bunday boMishi
esa m um kin emas. Lekin, elektronning to ‘lqin tabiati e ’tiborga olinsa,
u to ‘lqindek, energiyasini yo‘qotsa ham I sohadan III sohaga o ‘tishi
m um kin. Tunnellashuv ehtim olligi Shredinger tenglam asidan topiladi
v a e x p ( - 1 0 s L-Ju^) ekasponenta bilan xarakterlanadi. Lning qiym ati
10 nm atrofida va undan kichik b o 'lganida ushbu ehtim ollik bilan
h iso b la sh ish kerak . P o te n sia l to 's iq n i yen g ib o 'tis h d a e le k tro n
www.ziyouz.com kutubxonasi
baryerdagi tu n n eld an o ‘tgandek b o ‘ladi, shuning u ch u n bu hodisa
tunnel effektideb ataladi.
0 ‘lcham li kvantlanish tunnellashuvga ham o ‘ziga xoslik baxsh etadi.
Bir y o ‘nalishda davriy joylashgan ju d a yupqa (1-MO nm ) potensial
c h u q u rlard an tashkil topgan n anotuzilm alarda tu n nellashuv rezonans
xarakterga ega b o ‘ladi. Bunday tu zilm alar оЧа panjaradeb ataladi.
B unda ikkita shart bajarilishi kerak. B irinchidan, potensial ch u q u rlar
kengligi elektronlam ing erkin yugurish y o ‘lidan kichik b o ‘lm og‘i, lekin
kristall panjara doim iysidan katta b o im o g ‘i kerak. Ikkinchidan, bir
p otensial chuqurning asosiy holati keyingisining uyg'otilgan holati
bilan b ir xil b o ‘lm og‘i kerak. U shbu effekt de Broyl to ‘lqinlarining
interferensiyasi bilan bog‘liq.
Kremniyli maydoniy nanotuzilmalar.IM S larning, shu ju m lad an
m ikroprosessorlar va xotira m ikrosxem alarining asosiy aktiv elem enti
b o ‘lib k rem n iy li M D Y a — tra n z isto rla r x izm at qiladi. M D Y a —
tran zisto rlar “dielektrik sirtiga krem niy o lish ” (D S K O ) texnologiyasi
b o ‘yicha tayyorlanadilar. Bunda tuzilm aning m exanik m ustahkam ligini
t a ’m inlovchi, yetarlicha qalin krem niyli asos sirtiga kislorod ionlari
im plantatsiya qilinadi, natijada sirtdan m a ’lum chuqurlikkacha kirib
borgan ionlar chuqurlashgan dielektrik qatlam ni hosil qiladi. S hundan
keyin m olekular nurli epitaksiya (M N E ) yordam ida asosning dielektrikli
to m o n i sirtiga berilgan o ‘tkazuvchanlik turiga ega y arim o ‘tkazgichning
kristall tuzilishli m ukam m al m onokristall qatlam i o'stiriladi. M N E
qalinligi b ir necha kristall panjara davri qalinligiga ega qatlam olish
www.ziyouz.com kutubxonasi
im konini beradi (bir davr 2A ga yaqin). M onokristall qatlam qalinligi
N — tra n z is to r kanali q alin lig i bilan a n iq la n a d i. K eyin yu q o ri
ajratuvchanlikka ega litografiya yordam ida n anotranzistor kanali hosil
qilinadi. Kanal SiO, sirtida joylashgan qalin brusok shakliga ega b o ‘ladi.
D ielektrik qatlam yupqalashtirilgani sababli u orqali oquvchi sizilish
toki (tunnel tok) tranzistorlarni m ikrominiatyurlashda katta to ‘siq bo‘lib
turibdi. Am aliy natijalar bilan tasdiqlangan nazariy baholashlarning
ko‘rsatishiga qaraganda, kremiyli M DYa — tranzistor kanali uzunligi
6 nm gacha, S i 0 2 qatlam qalinligi 1,2 nm gacha kam aytirilganda
“o ch iq —b e rk ” holatlar toklari nisbatini 10s tartibda saqlangan holda
xarakteristikaning yuqori tikligiga ega b o ‘ladi. S i 0 2 qatlam qalinligi
y an a ham y u p qalashtirilganda sizilish toki o rtib ketishi hisobiga
tranzistorni boshqarish imkoniyati yo‘qoladi.
N oqulay holatdan qutulish uchun dielektrik singdiruvchanligi
yuqoriroq (high—k) boshqa dielektrikdan foydalanish zaru r b o ‘ladi.
Bunday m aterial sifatida A 1,0,, Z r 0 2, HfO, va boshqalar xizm at qildi.
N atijada sizilish tokini o ‘n m artadan ortiqroq kamaytirishga erishildi.
Yangi dielektrik nanotranzistorlarda 2007-yildan q o ‘llanila boshladi.
U s h b u y u tu q n i G . M u r “ 6 0 - y il la r d a n b u y o n t r a n z i s t o r l a r
texnologiyasida eng m uhim o ‘zgarish” deb atadi.
Lekin yangi dielektrik polikrem niyli zatvor bilan “ ch iq ish m ad i” .
Bu yuqori tezkorlikka erishishga qarshilik qildi. Shuning uchun zatvor
m ate ria lin i h am o 'z g a rtirish g a t o 'g ‘ri keldi. Bu m aterial tarkibi
hozirgacha Intel korporasiyasi to m onidan sir saqlanib kelinm oqda.
Z atvor uzunligi 20 nm ni tashkil etuvchi yangi tranzistor ochilishi va
berkilishi uchun 30 % kam energiya talab etiladi, m ikroprosessorlar
esa 109 ta atrofidagi tranzistorlarga ega va 20 G s chastotada 1 Vdan
kichik kuchlanishlarda ishlaydi. D S K O texnologiya A M D va Intel
kom paniyalari tom onidan yoppasiga ishlab chiqarilayotgan zam onaviy
P entium va A thlon seriyali m ikroprosessorlarda q o ‘llanilm oqda.
Z am onaviy krem niyli M D Y — n an o tran zisto rlar konstruksiyasi
standart M DY — m ikrotranzistorlardan zatvor turi bilan ham farq qiladi.
Zatvorlarning asosiy turlari: a) bir zatvorli planar; b) ikki zatvorli “baliq
suzgichli” (adabiyotlarda F itF E T deb nom lanadi); c) uch zatvorli.
D S K O texnologiya asosida yaratilgan krem niyli u ch zatvorli
nan o tran zisto r konstruksiyasi 13.10-rasm da ko‘rsatilgan. Kanal uch
to m o n d an zatvorosti dielektrik qatlam bilan o ‘ralgan. U ning nom i
shundan kelib chiqadi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
S hunday qilib, krem niyli M D Y — tran zisto rlar tezkorligi zatvor
m ateriali va zatvorosti dielektrik turi o ‘zgartirilgandan keyin kanal
uzunligini kam aytirish hisobiga oshiriladi.
M D Y - tranzistorlarning tezkorligi uning xarakteristika tikligi S
bilan aniqlanishi m a ’lum. U chegaraviy chastota f ChEG bilan quyidagi
ifoda orqali bog‘langan
Bu yerda: CZI - istokka nisbatan m etal zatvor sig‘imi. Xarakteristika
tikligi (6.22) ga muvofiq
bu yerda: jun - elektronlarning kanaldagi harakatchanligi;
C() — dielektrikning solishtirm a sig‘imi;
UZ[ — zatvor va istok orasidagi kuchlanish;
UB0.S~ b o ‘sag‘aviy kuchlanish;
L, В — mos ravishda kanal uzunligi va kengligi.
(13.7) form ulaga muvofiq xarakteristika tikligi va m os ravishda
tra n z is to r tezkorligini o sh irish n in g ikkinchi y o ‘li k an ald a zaryad
tashuvchilar harakatchanligini oshirish bilan bog'liq.
Asbobning n — kanalida elektr toki elektronlarning b o ‘ylam a elektr
m a y d o n d a g i d re y f h a ra k a ti h iso b ig a h o sil b o ‘lad i. E le k tr o n la r
h arakatlanganda y arim o'tkazgichning teb ra n m a harakat qilayotgan
atom lari (fononlari), kiritm alar ionlari va kristall panjara nuqsonlari
bilan to ‘qnashadilar, ya’ni sochiladilar. D rey f harakatning o ‘rtacha
tezligi ~g,DR tezlanishni to ‘qnashuvlar orasidagi o ‘rtach a vaqt r 0ga
k o ‘paytirilganiga teng:
(13.6)
S = n , C ^ ( U 7, - U „ s )
(13.7)
Э о п = Щ - Е = 1ЛЕ.
(13.8)
www.ziyouz.com kutubxonasi
4
h\
3 4
л
A
1 -/
! i ...J ----- i -----i
1
!
i
\
1
stok
za tv o r
/-11 1
A
-B-istok
13.10-rasm. Uch zatvorli kremniyli nanotranzistor:
/ — kremniyli asos; 2 — chuqurlashgan Si О2qatlam;
3 — kanal; 4 — zatvorosti dielektrik (high~k); 5 — metall zatvor.
va kiritm alar ionlaridagi
H * ( m ' y V2N r ' T - V2,(13.10)
s o c h ilis h b ila n c h e g a r a la n a d i. Bu y e rd a : m * — e rk in z a ry a d
tashuvchining kristaldagi effektiv massasi, Ni — ionlashgan kiritm alar
konsentratsiyasi. Natijaviy harakatchanlik M -v M,
(13.9) va (13.10) form ulalardan m aydoniy tran zisto r tezkorligi
kanalni kichik effektiv massali zaryad tashuvchilarga ega b o 'lg an
m aterialdan hosil qilib yoki legirlovchi kiritm alar konsentratsiyasini
kam aytirib (kiritm alar ionlarida sochilishni butunlay yo‘qotib) oshirish
m um kin. Buni g etero o ‘tishli n anotuzilm alarda amalga oshirish qulay.
Geterotuzilmalar asosidagi maydoniy tranzistorlar.Yarim o'tkazgich
geterotuzilm alar eng yuqori chastotali tranzistorlar, lazerlar, ham da
www.ziyouz.com kutubxonasi
integral sxem alar (chiplar) yaratishning asosi bo'ldilar. G e te ro o ‘tish
d eb ta q iq la n g a n z o n a la ri kengligi b ir-b irin ik id a n farq q ilu v c h i
y arim o ‘tk azgich!ar hosil qilgan o ‘tishlarga aytiladi. G e te ro o ‘tishlar
m onokristall va polikristall m ateriallar orasida hosil qilinishi m um kin.
U lar, shuningdek, an izo tip (p-n— g etero o ‘tishlar) va izotip (p-p— va
n-n— g etero o ‘tishlar) boMishi m umkin. G e te ro o ‘tishlar geterotuzilmam
hosil qiladi.
1 3 .1 1 -rasm d a k en g taq iq lan g an zonaga ega n— A lxG a , xAs va
nisbatan to r taq iq lan g an zonaga ega p-G aA s lam ing (a) va ular orasida
hosil qilingan g e te ro o ‘tishning energetik diagram m asi (b) keltirilgan.
«-AlxG a, xAs ning taqiqlangan zonasi kengligi qattiq eritm a tarkibidagi
alum iniyning m o ly ar m iqdoriga bog‘liq va 1,43^-2,16 eV oraliqda
(AlAs birikm aning taqiqlangan zonasi kengligi ) o ‘zgarishi m um kin.
a)
° --- 1
щ — ^
f t
W t
b)
лГГ ■*
.
-H £.
"Л
e le k tro n la r
p
k a n a l
и
k o v a lila r
13.11-rasm. n~AIxG a, xAs va р-GaAs yarimo'tkazgichlarning (a) va
p-ngeteroo‘tishning zonalar energetik diagrammalarining tuzilishi (b).
www.ziyouz.com kutubxonasi
Bu yerda vakuumdagi elektron energiyasi nol sath sifatida qabul
qilingan. X ~ kattalik elektronning y arim o ‘tkazgichdan vakuum ga
asl chiqish ishi. T erm odinam ik chiqish ishi A deb belgilangan.
Y arim o‘tkazgichlar kontaktga keltirilganda ularning Ferm i sathlari
H^bir xil b o ‘ladi. b o ‘lgani uchun n — sohaning chegaradosh
q ism id an p — so h a d a n k elg an e le k tro n la rg a n isb a ta n , k o ‘p ro q
elektronlar narigi sohaga o ‘tadi.
Taqiqlangan zonasi kengligi katta yarim o'tkazgichning chegaradosh
qismi elektronlar bilan kam bag‘allashadi, u nda m usbat fazoviy zaryad
hosil b o ‘ladi, energetik zonalar cheti yuqoriga egiladi. N isbatan to r
zonali yarim o‘tkazgichning chegaradosh qismi elektronlar bilan boyiydi,
bu elektronlar m anfiy fazoviy zaryad (kanal) hosil qiladi va z o n alar
cheti pastga egiladi. %x v a j , kattaliklar qiym atlari turlicha, shuning
uchun yarim o‘tkazgichlar chegarasida o ‘tkazuvchanlik zonalari orasida
A Wcva v a le n t z o n a la ri o ra s id a A lV y u z ilis h la r h o sil b o ‘lad i.
0 ‘tk azu v ch an lik zonasida uzilish qiym ati A W = x 2 X \~ §a te n S-
V a le n t z o n a d a e s a u z ilis h q i y m a ti g a k o n t a k t l a s h u v c h i
yarim o‘tkazgichlar taqiqlangan zonalari farqi qo'shiladi. Shuning uchun
elektron va kovaklarda potensial to 'siq lar balandligi h ar xil b o ‘ladi.
K o 'rib c h iq ilay o tg an h o ld a kovaklar u c h u n t o ‘siq k atta. T o ‘g ‘ri
y o'nalishda kuchlanish berilganda elektronlar uch u n b o ‘lgan potensial
t o ‘siq k a m a y a d i va e le k tr o n la r n — y a r im o ‘tk a z g ic h d a n p —
y arim o ‘tkazgichga injeksiyalanadilar. Kovaklarning potensial t o ‘sig‘i
ham kam ayadi, lekin u kattaligicha qoladi va p — y arim o ‘tkazgichdan
n — yarim o'tkazgichga am alda injeksiya bo'lm aydi. Shunday qilib,
g e tero o ‘tishlarda bir tomonlama injeksiya rejimiam alga oshadi. Agar
keng z o n a li y a rim o 'tk a z g ic h p - tu rli b o ‘lsa, t o ‘siq b a la n d lig i
elektronlar uchun katta b o ‘ladi.
Z atvor sifatida Shottki baryeridan foydalanilgan va g e te ro o ‘tishli
m ay d o n iy tra n z is to r tuzilishi 13.12, a -ra sm d a , kanal k o ‘n d alan g
kesimidagi zonalar diagram m asi 13.12, b-rasm da ko‘rsatilgan.
www.ziyouz.com kutubxonasi
а) b)
metali
О
1 n* AlGaAs
Inn m I
Г
J
G (l4 s
j
metali
ha 11 a I
a sos Gais r.v
13.12-rasm . G eteroo'tishli maydoniy tranzistor tuzilishi (a) va
zonalar diagrammasi (b).
Asos 3 s ifa tid a o d a td a y a rim iz o 'a ts iy a lo v c h i g alliy a rse n id i
qoMlaniladi. Asos sirtiga legirlanm agan yuqori om li G aA s 2 qatiam
o ‘stiriladi. K eyin o 'tis h hosil qilish uchun yuqori legirlangan keng
zonali n+ AlGaA s qatiam 1 o'stiriladi. 1 qatiam qalinligi 5CH-60 nm ni
tashkil etadi, shuning u ch u n u dielektriklik xususiyatini nam oyon etadi,
chunki elek tro n larn in g b ir qismi zatvor m etaliga o ‘tad i, boshqa qisrni
esa kanalga o ‘tad i. S hunday qilib bunday tuzilm ada kanal sohasi va
le g ir lo v c h i k i r i t m a l i s o h a fa z o v iy a jr a tilg a n va e l e k t r o n l a r
harakatchanligi sezilarli oshadi.
T ranzistorning ishlash prinsipi. Zatvorda kuchlanish b o ‘lm agan
holda stok toki (USI > 0) b o'lganda m aksimal qiym atga ega b o ‘ladi.
Zatvordagi m anfiy kuchlanish ortgan sayin potensial c h u q u r chuqurligi
k a m ay ad i, u b ila n b irg a lik d a k anal o 'tk a z u v c h a n lig i k a m ay ad i.
Zatvordagi kuch lan ish n in g m a’lum qiym atida c h u q u r y o ‘qoladi. Bu
kanalning to ‘liq berkilishiga t o ‘g ‘ri keladi.
Z ary ad ta s h u v c h ila r h a ra k a tc h a n lig in in g o rtish ig a aso slan g an
tran zisto rlar, h a ra k a tc h a n lig i yuqori yoki N E M T (H ig h E lectron
M obility T ra n sis to r) tra n z is to rla r n o m in i olgan. A m ald a zaryad
tashuvchilar harakatchanligi yuqoriligidan t o ‘liq foydalanib b o ‘lmaydi.
K atta integral sxem alarda kanal nzunligi 1 m km dan kichik. Bunda
b o ‘ylam a m ay d o n kuchlanganligi shunchalik k a tta-k i, d re y f tezlik
,9 t o ‘yinishga ega b o ‘ladi. Bu e le k tro n la r h a ra k a tc h a n lig in in g
www.ziyouz.com kutubxonasi
kamayishini anglatadi va (13.8) ifodada tezlik va m aydon kuchlanganligi
o ra s id a g i p r o p o rs io n a llik b u z ila d i. S h u n in g u c h u n m a y d o n iy
tranzistorlar tikligini katta darajada oshirishning iloji y o ‘q. Shunga
qaram asdan geterotuzilm ali m aydoniy tranzistorlar su n ’iy y o ‘ldoshli
aloqa tizim larining kam shovqinli kuchaytirgichlarida keng ishlatiladi,
chunki shovqin koeffitsienti zatvor uzunligiga proporsional. Hozirgi
zam onda bunday tranzistorlar asosida f = 20 G G s chastotada shovqin
koeffitsienti KSh < 1 dB, kuchaytirish koeffitsienti K f t \ 2 dB bo 'lg an
ku ch ay tirg ich lar ishlab ch iq ilm o q d a, ch asto ta 60 G G sd a n yuqori
b o ig a n d a A ^ 4 dB, KSh < 3 dB tashkil etadi.
A xborotlarni qayta ishlash va uzatishning optik usullari rivojlanishi
bilan optoelektron qurilm alar va tizim larni ishlab chiqish m u h im kasb
etm oqda. U lar u ch u n sam aradorligi yuqori fotoq ab u lq ilg ich lar va
lazerlar yaratilgan. Bundan keyin keng tarqalgan k o ‘chkili fotodiodlar
va g eterotuzilm alar asosidagi nanoelektron lazerlar ko‘rib chiqiladi.
Optik tizimli aloqa (optoelektronika)ning elektron komponentalari.
O ptik aloqa tizim lari uzatuvchi (U O M ) va qabul qiluvchi (Q Q O M )
o p tik m o d u llarg a ega. U O M elek tr signallarni o p tik signallarga
o ‘zgartirish uchun xizm at qiladi. U O M n in g b o sh elem enti nurlanuvchi
m anba — nulanuvchi diod (N D ) yoki yarim o‘tkazgich lazerdan iborat.
N D va lazerning bir-biridan nurlanish spektri kengligi bilan farqlanadi.
N D larda AX= 30-^50 nm ni, bir m odali lazerlarda esa AX = 0,1^-0,4
nm ni tashkil etadi. Q Q O M optik toladan olingan optik signalni elektr
signalga aylantirish uchun xizm at qiladi. Q Q O M ning bosh elem enti
fotoqabulqilgich — fotodioddan (F D ) iborat. F D larning b ir qan ch a
tu r l a r i m a v ju d . K o ‘c h k ili F D la r d a z a ry a d ta s h u v c h i la r n i n g
k o ‘chkisim on k o ‘payishi am alga oshadi va shu hisobiga sezgirligi
yuzlarcha-m inglarcha m arta oshadi. Shottki t o ‘siqli F D la r tezkorligi
yuqori b o ‘ladi. G e te ro o ‘tishga ega ko‘chkili F D lar boshqa turdagi
F D larga nisbatan yaxshiroq xususiyatlarga ega. Turli m ateriallardan
tayyorlangan F D lar ishchi to 'lq in uzunligi turli qiymatlarga ega b o ‘ladi.
Bu to ‘lqinJarda ular sam aradorligining m aksimal qiym atiga erishiladi.
O p tik a lo q a tiz im in in g to k u zatish k o e ffits ie n ti K,m u h im
p aram etrlard an hisoblanadi. U nurlatgich, fotoqabulqilgich va optik
m u h itn in g sp ek tral m u v o fiq lash tirilg an i, o p tik m u h itn in g (o p tik
to lan in g ) shaffofligi, kvant chiqishi va fo to q ab u lq ilg ich n in g ichki
k u chaytirish koeffitsienti bilan aniqlanadi. B itta n u rlan ish kvanti
www.ziyouz.com kutubxonasi
ta ’sirida hosil b o ‘ladigan elektron-kovak juftliklar soni kvant chiqishni
belgilaydi. A n ’anaviy o p tik tolalarda uchta shaffoflik sohasi mavjud.
Bu shaffoflik sohalarida tarqalayotgan nur yutilishi kam b o ‘ladi. Ularga
850, 1300, 1550 nm t o ‘lqin uzunlikdagi sohalar kiradi.
Ko^hkili folodiodlar(K F D ) optik tolali aloqa liniyalarida (OTAL)
keng q o 'lla n ila d i va ichki kuchaytirishga ega fo to q ab u lq ilg ich d an
iborat, shuning u ch u n yuqori sezgirlikka ega b o ‘ladi.
Qabul q ilinadigan n u r to 'lq in uzunligi krem niyli F D la r u ch u n
X = 0 ,4 -И ,0 m k m , A mBv birikm alar asosidagi fotoqabulqilgichlar
uchun X — 1,0h-1,7 m km ni tashkil etadi. S huning uchun X = 0,84-0,9
m km t o ‘lq in u z u n lig id a ish lo v ch i O T A L da k re m n iy li K F D la r,
X = 1,34-1,6 m km li larda esa A II[BV y arim o ‘tkazgich b irik m alar
asosidagi K F D lar ishlatiladi.
K rem niyli K F D tuzilishi, ulanishi va unda potensial taqsim lanishi
13.13-rasm da k o ‘rsatilgan.
----------------------------о о----------------------------ц>
— ►
p* i P n+
13.13-rasm . Kremniyli KFD tuzilishi, ulanishi va
unda potensialning taqsimlanishi.
K F D k o ‘chki hosil qiluvchi katta teskari kuchlanishlarda ishlaydi.
FD ga tushayotgan fotonlar uning legirlanmagan, am alda erkin zaryad
www.ziyouz.com kutubxonasi
tashuvchilarga ega bo'lm agan / — sohasida yutiladi. p+ — qatlam qalinligi
iloji boricha yupqa b o ‘lishi kerak. p+ — soha taq iq lan g an zonasi
kengligidan katta eneigiyaga ega boMgan F fotonlar oqimi bilan yoritilsin.
Bunda fotonlar yarimo'tkazgich i - qatlamda yutilgani hisobiga elektron-
kovak juftliklar hosil b o ‘ladi. Elektr m aydon ta ’sirida ular ajratiladi va
o ‘z elektrodlari tom on harakatlanib fototok hosil qiladi. Y arim o‘tkazgich
/ — qatlam qalinligi yetarli katta b o'lganda tushayotgan n u r t o ‘liq
yutiladi, bu esa o ‘z navbatida kvant chiqishini oshiradi.
T o ‘qnashib ionlashtirishni hosil qilish uchun i — qatlam orqasida
elektr m aydon kuchlanganligi yuqori (£ > 1 0 5 V /sm ) p— qatlam hosil
qilinadi. Bu qatlam da zaryad tashuvchilarning k o ‘chkili k o ‘payishi
sodir b o 'ladi. F D tezkorligi taxm inan 0,3 ns b o ‘lganda k o ‘paytirish
koeffitsienti M lOOOni tashkil etish m um kin. S huning uch u n Q Q O M
ko'chkili ko'payish shovqinlaridek sust optik signallarni aniqlash uchun
qoMlaniladi. Shovqin k o ‘chkisim on ko‘payish ta^odifiy jaray o n lig i
sab ab li hosil b o ‘lad i. Bu o ‘ziga xos o rtiq c h a sh o v q in q iy m a ti
io n lash tirish k o effitsien tlarin in g nisbatiga a n ! a p b o g 'liq b o 'la d i.
U shbu koeffitsientlar birlik yo‘lda zaryad tashuvchilar yordam ida hosil
q ilin a d ig a n e le k tro n -k o v a k ju ftlik la rn in g o ‘rta c h a soni sifa tid a
aniqlanadilar. A g a r« „ - a ,,b o ‘lsa, tushayotgan nurlanish hisobiga
hosil qilinayotgan h ar bir fotozaryad tashuvchiga k o ‘paytirish sohasida
uchta zaryad tashuvchi (birlam chi zaryad tashuvchi va ikkilam chi
e le k tro n va kov ak ) t o ‘g ‘ri k e la d i. A gar z a rb d a n io n la s h tiris h
koeffitsientlarining biri kechib yuborsa b o ‘ladigan darajada kichik
(m asalan, a ,,- » 0 ) b o ‘lsa, k o ‘chki shovqini sezilarli kichik boMadi.
D em ak, K F D q o ‘llansa b o ‘ladigan darajadagi ko‘chkili shovqin hosil
b o ‘lishi u c h u n , e le k tro n va k o v ak larn in g z a rb d a n io n la s h tiris h
koeffitsientlari bir-biridan katta farq qilishi kerak.
T o ‘lqin u zu n lig in in g X = 0,8-^0,9 m km o ra lig ‘ida ishlovchi
K F D larda a n / a rs 50 ni tashkil etadi. M agistral O T A Llarda 1,3 va
1,55 m k m li o p tik “ o y n a ” la rd a n fo y d a la n ila d i. O p tik to la d a g i
yo ‘qotishlar X = 1 ,3 mkm da taxm inan uch m arta, X = 1 ,5 5 m km da
esa - 8^-10 m arta kam ayadi. Shuning uchun rentranslatsiyasiz o ‘ta
u zo q u c h a stk a la rd a t o ‘lqin uzunligi X = 1 ,5 5 m km li n u rla rd a n
foydalaniladi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
T o 'lq in uzunligi kattaroq sohaga o ‘tish uch u n taq iqlangan zonasi
krem niyga n isbatan k attaro q m ateriallardan foydalaniladi. Bunday
m aterial b o ‘lib A U1BV yarim o 'tk azg ich b irik m alar va u lar asosidagi
q attiq e ritm a la r x izm at qiladi. Bu y arim o ‘tk azg ich larn in g k o ‘plari
uchun a n lccp= 1 , shuning uchun ularni shovqin jih a td a n q o ‘llab
b o ‘lm aydi. i— so h asi o ‘ta p a n ja ra tu zilish ig a ega g e te r o o ‘tishli
K F D lard a i— soha kuchli elektr m aydon t a ’sirida b o ‘lganda a n / a P
nisbatni zaru r qiym atlargacha ko‘tarish im koni tu g ‘iladi. 13.14-rasm da
o ‘ta p a n ja rali K F D z o n a la r e n e rg e tik d ia g ra m m a si va tu z ilish i
keltirilgan. G e te ro o ‘tishli K F D d a kvant chiqishi p+ — soha qalinligiga
juda ham kritik b o g ‘liq em as, chunki katta taq iqlangan zonaga ega
b o ‘lgan m aterial X = 1 ,5 5 m kmli nurlarni yutm asdan ichkariga o'tk azib
yuboradi.
a) b)
13.14-rasm . 0 ‘ta panjarali KFD konstruksiyasi (a) va
zona diagrammasi (b).
K F D d a o ‘ta panjara taxm inan 50 ta o ‘zaro alm ashuvchi, qalinligi
45 nm ni tashkil etuvchi legirlanm agan GaA s va qalinligi 55 nm ni
tashkil etuvchi keng zonali AlxG a, xAs y arim o ‘tk azgichlardan iborat.
G aA s/ AlxG a , xAs geterotuzilm ada x ning m os m olyar qiym atlarida
o ‘tkazuvchanlik zonadagi uzilish eVni, valent zonadagisi
www.ziyouz.com kutubxonasi
esa Д { 4 ^ 0 ,0 8 eV ni tashkil etsin. Chekkalarda joylashgan qatlam larning
yuqori darajada legirlanganligi ularni elek tr o ‘tkazuvchan qatlam ga
aylatiradi. i— qatlam da elektr m aydon kuchlanganligi 105 V /sm dan
katta qiym atga yetadi. Bunday m aydon t a ’sirida zaryad tash u v ch ilar
zarb bilan ionlashtirishga yetarli energiya oladilar. Agar t a ’sir etuvchi
nurlanish oqim i bo'lm asa F D d an boshlang‘ich teskari tok oqadi, u
tok q o ro n g ‘ulik toki deb ataladi. T o 'lq in uzunligi X = 1,55 m km li
nurlanish (yorug‘lik) oqim i mavjud b o ‘lganda / — qatlam ning nisbatan
to r zonali qism ida (GaAs qatlam larda) erkin elektron-kovak ju ftlik lar
hosil b o ‘ladi. E lektron tashqi elektr m aydon Eta ’sirida keng zonali
y arim o ‘tkazgichda tezlatiladi. Bundan keyin to r zonali GaA s qatlam ga
o ‘tib u o ‘z e n erg iy asin i Д И ^ О ^ В eVga o sh ira d i. Bu z a rb d a n
io n la sh ish n in g b o ‘sag‘aviy k u ch lan ish i shu q iy m atg a tu sh g a n ig a
ekvivalent. Z arbdan ionlashish koeffitsienti a n b o ‘sag‘aviy energiya
kam aygan sari eksponensial ortgani sababli a n ning elektronlar uch u n
effektiv qiym ati keskin ortadi. Navbatdagi AlxG a, xAs baryer qatlam d a
b o ‘sag‘aviy kuchlanish AIVS qiym atga ortadi. Bundaor,, kam ayadi.
A m m o taq iq lan g an energetik zo n alarin in g farqi hisobiga a n ning
o 'rta c h a qiym ati o ‘ta panjaraning ikkita y o n m a-y o n qatlam ida sezilarli
darajada ortadi.
Д Wy« Д ^ s a b a b l i , xuddi shunday effekt a p kovaklar koeffitsienti
u c h u n sezilarli d arajada kichik b o ‘ladi. S h u n d ay qilib, k o ‘chkili
ko'payish jarayoni asosan elektronlar hisobiga amalga oshadi. K o'chkili
k o ‘payish sohasi 25 baryer qatlam ga ega b o ‘lgani uch u n ап/аг » 1,
b o 'lad i. Bu kichik signallarni yuqori darajada kuchaytirgan holda
dioddagi shovqinlar darajasi kichik bo'lishini t a ’m inlaydi.
Nanoelektron lazerlar.Lazer optik diapazondagi elektrom agnit
tebranishlarni kuchaytirish va generatsiyalash uchun xizm at qiluvchi
kvant asbob. lin in g ishlashi y arim o ‘tkazgichdagi elek tro n lar ichki
en erg iy asin i o 'z g a rtirish g a asoslanadi. O p tik d iap a z o n d a g i kvant
asboblar inglizcha Light A m plification by Stim ulation Em ission o f
R ad iatio n ga m uvofiq, ya'ni m ajburiy n urlanish y o rd am id a nurni
k u c h a y tir is h m a ’n o s in i a n g la ta d i. N u r la n is h e le k t r o n - k o v a k
juftliklarning rekom binatsiyasi hisobiga yuz beradi, elektron energiya
y o 'q o tib uni e le k tro m a g n it n u rlan ish (fo to n ) k vanti k o ‘rin ish d a
chiqaradi. Bunday rekom binatsiya nurlanuvchi rekombinatsiyadeb
www.ziyouz.com kutubxonasi
ataladi. R ekom binatsiya o ‘z -o ‘zidan boshqa n u rlan ish lar bo'Im agan
holda amalga oshishi m um kin. Bunda hosil boMuvchi nurlanish spontan
n u rla n ish d e y ila d i. B un d ay n u rlan ish m a ’n osi s h u n d a -k i, fo to n
o ‘tkazuvchanlik elektroni bilan ta ’sirlashib uni valent zonadagi b o ‘sh
sathga o ‘tishga m ajburlaydi, bunday o ‘tishda elektron o ‘zining ortiqcha
energiyasini foton sifatida chiqaradi. M ajburiy nurlanish hisobiga hosil
bo 'lg an fo to n lar nurlanish hosil qilgan fotonlarning ayn an nusxasi
b o ‘lib xuddi sh u n d a y ch asto ta, o ‘sha harak at y o ‘nalishiga, bir xil
b o sh lan g 'ich fazaga va bir xil qutblanishga ega. N atijad a bitta kvant
o ‘rniga ikkita kvantga ega b o ‘linadi, y a ’ni n u r kuchayishi kuzatiladi.
Bunday nurlanish lazer nurlanishdeb ataladi.
F oton elektronning valent zonadan o ‘tkazuvchanlik zonaning b o ‘sh
holatiga o ‘tishi hisobiga yutilishi ham m umkin. Ikkala jarayon — yutilish
va m ajburiy n urlanish jarayonlari ehtim olligi bir xil. Kristall valent
zonasidagi elektronlar soni uning o ‘tkazuvchanlik zonasidagi elektronlar
soniga qaraganda a n c h a k o ‘p b o ‘lgani sababli, yutilish aktlari soni
nurlanish aktlari soniga qaraganda bir necha m artab a k o ‘p b o ‘ladi,
y a’ni bunday y arim o ‘tkazgich faqat n u r yutadi.
Y arim o‘tkazgich nurni kuchaytirish im koniyaga ega b o ‘lishi uchun
ikkita asosiy shart bajarilishi zarur. B irinchidan, y a rim o ‘tkazgichda
energetik sathlarning to4dirilish id a inversiyagae ris h is h , y a ’ni
o ‘tkazuvchanlik zo n ad a valent zonaga nisbatan k o 'p ro q elektronlar
b o ‘lishiga erishish lozim . Bu holda nurlanish aktlari soni yutilish
a k tla rig a n is b a ta n k o ‘p ro q b o 'la d i va y a r i m o ‘tk a z g ic h n u rn i
kuchaytiradi. Ikkin ch id an , y arim o ‘tkazgichda shu n d ay sharoit hosil
qilish kerakki, fo to n lar faqat m ajburiy o ‘tishlarda hosil b o ‘lsin. Buning
uchun m ajburiy nurlanish aktlari sodir b o ‘ladigan aktiv m u h itn i optik
rezonatorga yoki qaytarish koeffitsienti yetarli katta ko‘zgular tizim iga
joylashtirish zarur. S hunda aktiv sohada yuzaga keluvchi birlam chi
spontan foton h arak ati davom ida o ‘ziga o ‘xshash foton chiqaradi.
Dem ak, m odda hajm ida 2 ta foton b o ‘ladi, keyin 4 ta va h.k. R ezonator
ko‘zgulariga yetib borgan deyarli har bir foton qaytadi va yana aktiv
m o d d a h a jm ig a k ira d i, u y erd a yangi fo to n la r h o sil b o ‘lish id a
q a tn a sh a d i. R e z o n a to r ich id a lazer n u rla n ish z ich lig i re z o n a to r
h a jm id a n ta s h a a rig a ch iq ay o tg an fo to n la r soni re z o n a to r ichida
m ajb u riy o ‘tis h ! a r h iso b ig a y uzaga k e la y o tg a n f o to n la r so n ig a
tenglashm aguncha ortib boraveradi. Shundagina tu rg 'u n generatsiya
rejimi yuzaga keladi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
Injeksiya nurlanish hosil qilishning eng m uhim usuli. p-no ‘tish
to ‘g ‘ri siljitilganda noasosiy zaryad tash u v ch ilarn in g o ‘tish orqali
injeksiyasi effektiv nurlanuvchi rekom binatsiyaga olib keladi, chunki
bu holda elektr energiya bevosita fotonlar energiyasiga o ‘zgartiriladi.
G o m o p-no ‘tishlarda hosil qilingan birinchi injeksion lazerlar
generatsiyasi va ekspluatasiya (foydalanish) param etrlari nisbatan past
edi — 20-4-100 kA /sm 2 gacha katta b o ‘sag‘aviy tok, xizmat qilish davri
qisqa va kichik F1K. Bu lazer generatsiyalash jaray o n in in g kvant
samaradorligi pastligi va katta optik yo‘qotishlar bilan bog‘liq edi. O ptik
y o ‘qo tish lar lazerning aktiv sohasida erkin zaryad tash u v ch ilar va
nuqsonlar tom onidan num ing yutilishi bilan bogMiq edi. G ap sh u n d a-
ki, gom oo‘tishlarda invers to id irilish yuqori legirlangandagina am alga
o s h ir i la r d i, n a tija d a m u v o z a n a t h o la td a z a ry a d ta s h u v c h i la r
konsentrasiyasi katta b o ‘lar va aktiv sohada kristall panjara nuqsonlari
ortib ketardi. Bundan tashqari, aktiv sohada hosil b o ‘layotgan nurlar
aktiv b o ‘lm agan q o ‘shni sohalarga tarqalardi. Lazer generatsiyalash
jarayonining kvant samaradorligining pastligi asosan ko‘p elektronlarning
tezligi katta b o ‘lgani hisobiga aktiv sohadan sakrab o ‘tishi va kovaklar
bilan rekombinatsiyalashib ulgurmasligi bilan bogMiq edi.
G e t e r o o ‘tish li tu z ilm a la rd a n fo y d a la n ish m a sa la n i m u tla q o
o ‘z g a rtira d i. 1 3 .1 5 -rasm d a ikki to m o n la m a g e te ro tu z ilm a g a ega
la z e rn in g tu z ilis h i, u n in g e n e rg e tik d ia g ra m m a s i va s in d iris h
k o ‘rsatkichining taqsim lanishi ko‘rsatilgan.
hv'
a)_
n - Ga4s
p-InGaAs
p-G iirls
\ /
yarimshaffof
ko‘r.£>nlar
://v
b)
&
t '
-II,
11:
lb
•V
13.15-rasm. Injeksion geterolazer: ikki tom onlam a geterotuzilma (a),
energetik diagrammasi (b) va sindirish ko'rsatkichi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
K o'zgular kristalni sindirib yoki o 'tish tekisligiga tik ikkita yon
tom onlarini sayqallab hosil qilinadi. Qolgan ikki yon to m o n sirti nur
boshqa to m o n larg a tarqalm asligi uchun notekis qilib tayyorlanadi.
Bunday tuzilm a Fabri — Pero rezonatori deb ataladi.
Aktiv q atiam sifatida taqiqlangan zonasi kengligi k ichikroq va
dielektrik doimiysi katta (katta sindirish ko‘rsatkichga ega) m aterialdan
foydalaniladi. Rekom binatsiya, nur hosil b o ‘lish va invers egallanganlik
sohalari o ‘zaro u stm a-u st tushadi va o ‘rta qatlam da joylashadi. Lazer
ishlashi quyidagicha am alga oshadi. n - p o ‘tish t o ‘g ‘ri siljitilganda
elektronlar n — G aA s d an aktiv sohaga injeksiyalanadi va u n d a invers
egallanganlikni hosil qiladi. Shundan keyin elektronlar o ‘tkazuvchanlik
zonadan valent zonaga o ‘tib elektrom agnit nurlanish kvantlarini hosil
qiladi. Bu n u rlar chastotasi
h v = AWn + W n + W C2 (13.11)
ga teng. G e te ro o 'tis h la r chegarasida potensial to ‘siqlar hisobiga passiv
sohalarda rek o m b in atsio n yo‘qotishlar b o ‘lm aydi, elektron-kovakli
p la z m a o ‘r ta q a t l a m n i n g k v a n t c h u q u r l a r i d a j o y l a s h a d i .
G e n e rasiy a la n a y o tg a n n u rlan ish aktiv va passiv s o h a la r sindirish
ko‘rsatkichlarinining farqi hisobiga asbobning aktiv sohasiga t o ‘planadi.
Agar qatlam larning sindirish ko‘rsatkichlari
n2 > n]>n3 ,
shartni qanoatlantirsa, elektrom agnit nurlanish qatlam lar chegaralariga
parallel yo'nalishlarda tarqaladi. Shu hisobiga passiv sohalarda nurlanish
yo‘qolishi e ’tiborga olm asa b o ‘ladigan darajada kichik b o ‘ladi.
Aktiv q atiam qalinligi yetarli kichik b o ‘lganda u o ‘zini kvant
ch u q u rd ek tu ta d i. U n d a energetik spektr kvant c h u q u rlik li lazer
param etrlarini aktiv q atiam qalinligini o ‘zgartirish hisobiga o ‘zgartirib
q a y ta so zlash m u m k in . (1 3 .1 5)ga m uvofiq c h u q u r o 'lc h a m la r i
kam aytirilganda elek tro n larn in g minimal energiyasi WCI va Wa ortadi
va unda (13.1 l)g a m uvofiq lazer nurlari chastotasi ham ortadi. Kvant
chuqurligi kengligini tan lab OTALlar uchun A, = 1 ,6 m km li lazer hosil
qilam iz. B undan tash q a ri, kvant ch u q u rlik larid a spektri infraqizil
nurlardan havoranggacha o ‘zgaradigan N D la r yaratilgan.
Ikki to m o n lam a geterotuzilm alarda qatiam qalinligi 0 ,1 ^ 0 ,2 mkm
b o ig a n d a b o ‘sag‘aviy tokning zichligi 1-^-3 k A /sm 2 gacha kamaydi.
Kvant chuqurlikli lazerlarda ushbu tokning minimal chegaraviy qiymati
30 A /sm 2 atrofida b o ‘ladi. Bo‘sag‘aviy tokning sezilarli kam ayishiga
www.ziyouz.com kutubxonasi
volnovod effekti va aktiv sohaning kichik qalinligidan tashqari yana
ikkita holat k o ‘m aklashadi. B irinchidan, aktiv sohaga injeksiyalangan
va kovaklar bilan birinchi m artada ta ’sirlasha olm agan elek tro n lar
potensial to ‘siqlardan qaytadi va aktiv sohaga kiradi. B unda ularning
kovaklar b ilan rek o m b in atsiy alash ish eh tim o llig i y u qori b o ‘lad i.
Ikkinchidan, keng taqiqlangan zonaga ega em itterning elektronlari
nisbatan to r taqiqlangan zonaga ega n — GaAs li aktiv sohasiga o ‘z
p o ten sia l en erg iy asin i y o ‘q o tib k ira d i, x u d d i “ to g 'd a n y u m ala b
tu shgandek” . U shbu hodisa superinjeksiyadeb ataladi.
Ikki tom onlam a getero o ‘tishga ega lazerning xona tem peraturasida
uzluksiz ishlash rejimdagi xizmat qilish vaqti hozirgi vaqtda 10 m ing
soatni tashkil etadi, unda elektr q u w a tn in g 60 % yorug‘lik nuriga
aylantiriladi.
Fabri — Pero rezonatorli lazerda n u r volnovod qatlam ning yon
to m o n id an , y a’ni gorizontal joylashgan rezonatorlarorqali chiqadi.
L azerda volnovod q atlam uyg‘otilgan n u r voln o v o d d an b o 'y la m a
y o 'n alish d a chiq q u n ch a kuchaytiriladigan qatlam — kesim. Bunda
aktiv soha qalinligi kichikligi hisobiga volnovod qatlamga tik yo‘nalishda
n u r dastasi 8004-00 m rad burchak ostida tarqaladi.
Hozirgi vaqtda ingichka yo‘nalgan nurlanish hosil qilish u ch u n
n u r volnovod q a tla m sirtiga yuritilgan difrak sio n p a n ja ra o rq ali
chiqariladi. Bu holatda n u r tarqoqligi aktiv soha qalinligi bilan em as,
spektral chiziq yarim kengligi bilan aniqlanadi va bir necha o ‘n burchak
m inutni tashkil etadi. Difraksion panjarali injeksion geterolazerning
tuzilishi 13.16-rasm da k o ‘rsatilgan.
+ omik kontakt
P G a A s
Itv
Ш1 n A t x(ui,-xAs
ll-GaAs aktiv soha
П ~AlGa,.xAs
n-GoAs
asos
om ik kontakt
www.ziyouz.com kutubxonasi
Bunday lazer F abri — Pero rezonatori davri y o ru g 'lik t o ‘lqin
uzunligiga ten g yoki unga karrali b o ig a n difraksion panjara bilan
hosil qilinadi. Bunday davrli panjara yassi ko‘zgu sifatida xizm at qiladi,
chunki unda V ulf — Bregg sharti bajarilgan n u r m oddalari qaytadi.
V ulf — Bregg sharti kristall atom qatlam lari to ‘plam iga tushayotgan
nurlarning qaytishi natijasida hosil boMadigan t o ‘lq in lar intensivligi
h olatini aniqlaydi. D ifraksion panjaralar (bregg k o 'zg u lari) asosga
p a ra lle l jo y la s h g a n , r e z o n a to r o ‘qi va n u r ta rq a lis h y o ‘n a lish i
yarim o'tkazgich p lastin a tekisligiga nisbatan tik (vertikal). Shuning
uchun bunday lazer vertikal rezonatorli lazerdeb ataladi. Bu turdagi
lazerlar V C S E L (V ertical — cavity surface — em ittin g laser) yoki
V CL (Vertical — cavity laser) nom ini olgan.
1 3 .3 . Funksional elektronika
Y arim o‘tkazgich IM S lar analog m ikroelektron apparatlar hisoblash
texnikasi tizim lari va qurilm alarining elem ent bazasini tashkil etadi.
M ikroelektronika rivojining asosiy tendensiyasi integrasiya darajasini
M ur qonuniga m uvofiq orttirish d an iborat. Integratsiya darajasini
o s h irish n in g b itta y o ‘li tra n z is to r tu z ilm a la rn in g o ‘lc h a m la rin i
kichiklashtirishdan iborat. Bunda bipolyar IM Slar kom ponentalari bir-
biridan va yarim o‘tkazgich asosdan q o ‘shim cha konstruktiv elem en tlar
y o rd am id a e le k tr jih a td a n izo latsiy alan ad i. K o m p o n e n tla r ichki
ulanishlarni m etallash y o ‘li bilan funksional sxemaga birlashtiriladi,
chunki ulanayotgan so h alar turli elektr o ‘tkazuvchanlikka (elektron
yoki kovakli) ega. Sxem a elem entlari o ‘lcham larining kichiklashishi
(diod, tranzistor, rezistorlar) sxema zichligini oshiradi va, natijada,
signal o ‘tish vaqtini, y a ’ni qurilm alar tezkorligini oshiradi. Integrasiya
darajasining oshishi bilan kristalning o ‘zaro ulanishlar bilan band pogon
sig'im ga ega ulushi ortadi. Aloqa liniyasi Сpogon sig‘imga ega b o ‘lsin.
Agar aloqa liniyasi uzunligi I b o'lsa, va u orqali tsekund davom ida
am plitudasi Ub o ‘lgan im puls uzatilsa, h ar bir im puls bilan liniyaga
P= (CIU2)/1 q u w a t kiritiladi. Im puls q u w a tin i osh irib m an tiq
e le m e n t q a y ta u la n is h te z lig in i o s h iris h i m u m k in . S x e m a g a
kiritilayotgan im puls q u w a t oshirilishi bilan unda k o ‘proq ajralayotgan
issiqlikni olib ketish h am kerak. Shuning uchun zamonaviy sxemotexnik
elektronika qu rilm alarid a axborotlarni qayta ishlash tezligi sekundiga
10 9-^-10 10 o p e r a t s iy a d a n o s h m a y d i. B u n d a y x a r a k t e r i s t i k a l a r
www.ziyouz.com kutubxonasi
axborotlarning katta massivlariga real vaqt m asshtabida ishlov berishga
imkoniyat bermaydi (obrazlarni aniqlash, konstruksiyalarni sintez qilish,
bilim lar bazasini boshqarish, su n ’iy intellekt yaratish va h.k.).
Elektronika rivojining tezkorlikni oshirishga yo‘naltirilgan alternativ
y o ‘llarid an biri a n ’anaviy ele m en tlard a n ch e tlash ish d an va k a tta
massivga ega axborotlarga ishlov berishda axborot tashuvchi sifatida
qattiq jism dagi dinamik bir jinslimasliklardan foydalanishdan iborat.
Bu bir jinslim asliklar dinam ik deb atalishiga sabab shundaki, u lar
turli fizik hodisalar yordam ida hosil b o ‘ladi, siljishi, shaklini, holatini
o'zgartirishi, boshqa bir jinslim asliklar bilan t a ’sirlashishi m um kin.
IM S larda k o m p o n en tli tuzilishdan chetlashish va d in am ik b ir
jin slik m aslilard an foydalanishga asoslangan y o 'n a lish “ funksional
elektronika” nom ini oldi. Funksional elektronika (F E ) rivojlanishining
b o s h l a n g ‘ic h b o s q ic h i d a t u r i b d i. F E n i n g k o ‘p q u r i l m a l a r i
m ikroelektronikaning raqam li qurilm alari bilan ishlashga m oslashgan.
U lar birinchi navbatda yuqori tezkorlik va 105- H 0 7 bit sig‘imga ega
xotira qurilm alaridir.
Funksional elektronikaning eng istiqbolli b a ’zi asboblari ishlash
prinsiplarini k o ‘rib chiqam iz.
Zaryad aloqali asbob(ZAA) (13.17-rasm) yupqa dielektrik qatlam
D bilan qoplangan va yuzasiga 12 ta boshqaruvchi metall elektrodlar
tizimi joylashtirilgan yarim o‘tkazgich kristaldan (m asalan, p — turli)
iborat. Shunday qilib, 12 ta M DY — tizim hosil qilinadi. T izim lar soni
Nelem entlar orasidagi masofaga, yozuvchi impuls davomiyligiga b o g iiq
bo‘ladi va N= 200 ga yetishi mumkin. H ar bir elektrod kengligi 10-H2
mkm ni, ular orasidagi masofa esa 2h-4 m km ni tashkil etishi m um kin.
13.17-rasm. ZAA turkumidagi uch fazali siljituvchi
registrtizim ida zaryad ko'chishi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
M D Y — tu z ilm a d a g i fizik ja ra y o n la r 11 .6 -p a ra g ra fd a k o ‘rib
chiqilgan edi. Barcha elektrodlarga b o ‘sag‘aviy kuchlanish Ug berilganda
dielektrik bilan y a rim o ‘tkazgich orasida kam bag‘allashgan soha hosil
b o ‘ladi, bu soha potensial c h u q u r deb ataladi. A lohida elektroddagi
k u c h la n ish q iy m a ti a x b o ro tn i saqlash k u c h la n ish i USAQ > U() g ach a
o ‘z g a rtirilg a n d a , u sh b u ele k tro d ostidagi k a m b a g ‘alla sh g an so h a
yarim o'tkazgichning boshqa yuzalariga qaraganda “ ch u q u rro q ” b o ‘ladi.
Potensial ch u q u rd a elektronlarni (paketini) to ‘plash m um kin. D em ak,
M D Y - tuzilm a m a ’lum vaqtgacha potensial ch uqurdagi zaryadga
mos axborotni eslab qoluvchi elem ent sifatida xizm at qilishi m um kin.
Elektron paket dinam ik bir jinslikmaslikni tashkil etadi. Elektron paketni
saqlash jaray o n id a m a ’lum elektrod (zatvor) ostida term ogeneratsiya
hisobiga q o ‘sh im c h a elektronlar hosil b o ‘lishi m um kin. A gar zaryad
o ‘zgarishining ruxsat etilgan qiym ati 1 % ni tashkil etsa, axborotni
saqlash vaqti esa b ir n ech a sekunddan oshm aydi. S h u n in g uchun
ZAA dinamik turdagi asbobdir.Birlamchi to ‘plangan va m a ’lum aniq
potensial c h u q u r bilan bog'liq zaryadlar, y arim o ‘tkazgich sirti b o ‘ylab
potensial c h u q u r siljitilgan holda k o ‘chirilishi m um kin. B uning uchun
zatvorlardagi kuchlanishlar aniq ketm a-ketlikda o'zgartirilishi m um kin.
Z aryadni m a ’lum y o ‘nalishda ko‘chirish uchun h a r b ir elektrod
uch fazali boshqarish tizim ining Fp F„ F? takt sh in alarid an biriga
ulanadi. D em ak , Z A A ning bir elem enti u ch ta M D Y — tuzilm ali
yacheykadan iborat b o ‘ladi. Agar ZAA q o ‘shni elektrodlariga berilgan
kuchlanishlar qiym at jih a td a n bir-biridan farq qilsa, q o ‘shni potensial
c h u q u rla r o ra sid a e le k tr m ay d o n hosil b o ‘ladi. U sh b u m ay d o n
yo‘nalishi shundayki, elektronlar kattaroq potensialga ega sohaga dreyf
h a ra k a t q ila d i, y a ’ni “ sa y o z ro q ” p o ten sia l c h u q u rd a n n isb a ta n
“ ch u q u rro q ”qa k o ‘chadi.
Agar zaryad b irin ch i elektrod ostida to ‘plangan b o ‘lsa-yu, uni
ikkinchi elektrod ostiga siljitish zarur b o ‘lsa, unga k attaroq kuchlanish
beriladi, bunda zaryad yuqoriroq kuchlanishli elektrod ostiga k o ‘chadi.
Keyingi tak td a yuqoriroq kuchlanish navbatdagi elektrodga beriladi
va zaryad unga k o ‘chadi. Zaryad ko‘chirishning uch taktli tizim ida
1,4,7,10 va shunga o ‘xshash elektrodlar Ft shinaga, 2,5,8,11 elektrodlar
F2 shinaga, 3,6,9,12 va shunga o ‘xshash elektrodlar esa 7 , shinaga
ulanadi.
Z a r y a d la rn in g e le k tr o d la r a r o s irk u la ts iy a s i b a r c h a Z A A lar
www.ziyouz.com kutubxonasi
q o ‘llanishlarning asosi hisoblanadi. Z aryadlarni k o 'ch irish im koniyati
ZA A lar asosida siljituvchi registrlar va xotira q u rilm a lar yaratish
im konini beradi. Registr deb ikkilik kod asosida berilgan k o ‘p razryadli
axborotni yozish, saqlash yoki siljitish uchun q o ‘llaniladigan qurilm aga
aytiladi.
Signalning zaryad paketlarini bir necha usullar bilan, m asalan,
p - n o 'tis h d a n zaryad tash u v c h ila rn i m etall e le k tro d la r ostiga
injeksiyalash, M D Y — turdagi tuzilm ada yuza b o ‘ylab ko‘chkisim on
teshilish yoki m etall elektrodlar orasidagi aniq joylar orqali yorugMik
kiritib elektron-kovak juftliklarni generatsiyalash bilan hosil qilish
mumkin.
N o m u v o zan at zaryad hosil qilish va uni p — n + o ‘tish la rd a n
foydalangan holda ZAAdan chiqarish usuli 13.17-rasmda ko'rsatilgan.
Elektronlar paketini birinchi zatvor ostiga kiritish u ch u n n+— p
o ‘tishga to ‘g ‘ri siljitish beriladi. Paket zaryadi qiym ati kirish signali
am plitudasi ortishi bilan p — n o ‘tish VAXiga m uvofiq eksponensial
q o n u n bilan o rtad i va uning uzluksizligiga bog‘liq b o ‘ladi. Signal
kiritishning ushbu usuli afzalligi — bir necha nanosekundni tashkil
etuvchi tezkor ishlashidan iborat. C hiqishdagi n+— po ‘tishga teskari
siljitish berilgani uchun 11 zatvordan 12 zatvorga o ‘tuvchi elek tro n lar
elektr m aydon ta ’siriga uchraydi va chiqish zanjirida tok impulsi hosil
qiladi.
ZA Aning ikkita: axborot zaryadini saqlash va uzatish rejim lari
mavjud. U shbu turdagi ZAAlar uchun axborotni saqlashning m aksimal
vaqti 100 msek-ИО sek ni tashkil etadi. Takomillashgan (yashirin kanalli
va ikki fazali boshqaruvga ega ZAAlarda h am da krem niy oksidiga
purkalgan krem niy nitridi Si3N 4 li dielektrik qatlam li M N O Y a —
tuzilm alarda) yozib olingan axborotni saqlash vaqti bir n ech a o ‘n
m ing soatlarni tashkil etadi. ZAAlarda yaratilgan xotira q u rilm alar
raqam li texnikada q o ‘llaniladi va katta (8ч-16 Kbit) sig‘imga ega.
Foto qabul qiluvchi ZAAlar.Zaryadli paket nafaqat injeksiya yo'li
bilan balki sirtni lokal yoritish yo‘li bilan ham hosil qilinishi m um kin.
Bu h olda zaryad aloqali fotosezgir asbob (Z A FA ) hosil boMadi.
Yoritilganda m os zatvor ostida yoritilganlik Fga proporsional zaryad
hosil b o ‘ladi. N atijada zatvorlar ostidagi zaryadlar m ajm ui tasvirni
xarakterlaydi. Elektrodlar chiziq (satr) yoki m atrisa shaklida joylashadi.
E lektrodlarga xos oMchamlar: uzunligi 5 m km , kengligi 40 m km .
www.ziyouz.com kutubxonasi
Elektrodlar orasidagi masofa 1ч-2 mkm. M atrisa ko‘rinishidagi ZAFAda
elektrodlar soni Ю* d an katta b o ‘lishi m um kin. S huning u ch u n ZAA
katta integral sxem adek qaralishi m um kin.
U ch fazali boshqarish am alga oshirilganda Z A FA ning elem en tar
yacheykasi (piksel) bitta satrning uchta q o ‘shni elektrodiga 1,2,3 (4,5,6
va h.k.) ega boMishi shart. Bunda yacheykaning h a r b ir elektrodi
uchta b o sh q a-b o sh q a takt shinalari (fazalari) Fr F2,Z7, ga (13.17-
rasm d ag id ek ) u la n a d i. B irin ch i tak t d av o m id a 2 (5,8,11 s h .o ‘.)
elektrodga m usbat saqlash kuchlanishi USAQ > U0 (10-^20 V) beriladi.
N atijada ushbu elektrod ostida kam bag‘allashgan soha hosil b o ‘ladi.
Bu so h a e le k tro n la r u c h u n p o ten sia l c h u q u rn i hosil qiladi. Sirt
yoritilganda elektron-kovak juftliklar soni lokal yoritilganlik va yoritish
vaqti bilan belgilanadi. Bunda elektronlar potensial chuqurlikda yig‘ilib,
zaryadli paketni hosil qiladi. Paket yetarli vaqt (1-h 100 ms) saqlanishi
mumkin.
Ikkinchi takt davom ida 3 elektrodga o ‘qish kuchlanishi U0.Q beriladi.
0 ‘qish k u c h la n ish i q iy m ati saqlash k u c h la n ish id an k atta b o ‘ladi.
Natijada elektronlar 3 elektrod ostidagi chuqurroq potensial chuqurlikka
dreyf siljiydi.
U chinchi takt davom ida 3 elektroddagi kuchlanish qiym ati saqlash
kuchlanishi qiym atigacha kamayadi, 2 elektroddan esa potensial olinadi.
Saqlash yoki o ‘qish kuchlanishi berilm agan elektrodlarga h am m a vaqt
katta boMmagan siljituvchi kuchlanish berib q o ‘yiladi. S hu bilan
zaryadli p ak etlar h arak atin in g bir to m o n lam a bo'lishiga erishiladi.
H ar bir satr oxirida 3.17-rasm dagidek chiquvchi e lem en t mavjud.
n+— po ‘tish orqali chiquvchi zaryad paketlar Ryuklam a rezistorida
videoim pulslar ketm a-ketligini ta'm inlaydi. Videoim pulslar am plitudasi
turli sohalar yoritilganligiga proporsional boMadi. M atrisasifat ZA FAda
butun kadr bir vaqtning o ‘zida hosil b o ‘ladi, chiziqlida esa — ketm a-
ket ikkinchi koordinata b o ‘yicha q o ‘shim cha yoyish bilan hosil qilinadi.
B unday tasvir sig n allarn i hosil q ilu v ch ilard an fo y d alan ish kichik
o ‘lcham li, kam energiya sarflovchi yarim o'tkazgich uzatuvchi televizion
kam eralar, ju m lad a n , rangli televideniye uchun ham yaratish im konini
beradi. Piksellarning m aksim al form ati pikselning m inim al o ‘lcham i
3-^5 m km ni tashkil etganda 4080x4080 m km ni tashkil etadi. C hastota
30 k ad r/sek b o ‘lganda iste’m ol etilayotgan q u w a t 0,03-^0,1 m V t/
pikselni tashkil etadi.
www.ziyouz.com kutubxonasi
Z A FA faqat tasvirni qabul qiluvchi funksiyasini bajarishini aytib
o ‘tish kerak. Televizion signal hosil qilish uchun boshqaruvchi sxemalar,
har b ir ustun chiqishida o'quvchi analog kuchaytirgichlar, analog —
raqam li o ‘zgartgich va q ato r boshqa bloklar bo'lishi zarur.
Hozirgi zam onda ZA FA larni takom illashtirishdan tashqari kristall
hajm ida joylashgan boshqaruvchi sxemalarga va tasvirga ishlov beruvchi
bir kristali ZA FA lar ishlab chiqilayapti. Bir kristali fotoqabulqiluvchi
qurilm alarning elem ent bazasi sifatida F D va kom plem entar M D Y —
tranzistorlar asosida hosil qilingan aktiv fotosezgir elem en tlar (aktiv
piksellar) m atrisasi xizm at qiladi. Shuning uchun O lKIS deb ataladi.
K M D Y — fotodiodli qurilm aning asosiy afzalligi iste’mol q u w a tin in g
kich ik lig i, fo y d alan u v ch ilarn i q iziq tirg an “ o y n a la rn i” d a stu rla sh
im koniyati va o ‘qish tezligining kattaligi bilan an iq lan ad i. Asosiy
kam chiliklari — shovqinlarning yuqoriligi, fotosezgirligining kichikligi,
ak tiv e le m e n t o ‘lc h a m la rin in g k a tta lig i, Z A F A larg a q a ra g a n d a
kichikroq ajratish xususiyatiga egaligi bilan belgilanadi. K M D Y —
fo to d io d li 0 ‘K IS la r y o rd am id a b ir kristali x o n a d o n b o p fo to va
videokam eralar, avtom obillarni q o ‘riqlash tizim lari, videotelefonlar
hosil qilinadi.
S hunday qilib, ZAAlar universal tu zilm alar b o 'lib xizm at qiladi.
Z A A lar aso sid a sig ‘im i k atta x o tira q u rilm a la r, b o sh q a rilu v c h i
k ech ik tirish liniyalari, m oslashtirilgan va polosali filtrlar, h a m d a
yuqorida aytib o ‘tilgan raqam li kam eralar ishlab chiqilgan.
Akustoelektronika asboblari.A kustoelektron asboblarning ishlashi
elektr signalni ultratovush to'Iqinlarga, uni tovush o ‘tkazuvchi orqali
tarqalishiga va keyinchalik chiqish elek tr signalga o ‘zgartirilishiga
asoslanadi.
S hu n d ay qilib, bunday asboblarda kirish bilan chiqish orasida
axborot tashuvchi b o ‘lib ultratovush (akustik) signal deb ataluvchi
d in a m ik b ir jin s lim a s lik x iz m a t q ila d i. U 1 0 13 G s c h a s to ta li
teb ra n ish lard a n iborat b o 'lib , q attiq jism d a 1,5-^-5,5 k m /s tovush
tezligida tarqaladi. Akustik to ‘lqin tezligi elektrom agnit teb ran ish lar
tarqalish tezligiga nisbatan 5 tartibga kichikligi ko‘rinib turibdi. Shuning
u c h u n u sh b u x u su siy a td an b irin c h i n a v b a td a k ic h ik o ‘lc h a m li
kechiktirish liniyalarini ishlab chiqishda foydalanildi. A kustoelektron
asboblar m ikroelektronikada qo'llaniladigan usullar bilan hosil qilinishi
va IM Slarga o ‘xshashligi bilan e ’tiborga loyiq.
www.ziyouz.com kutubxonasi
Ultratovush to ‘lqinlar pyezoaktiv m ateriallarda (pyezoelektriklarda)
hosil qilinishi m um kin. Shuning uchun ushbu sin f asboblar uchun
ishchi m uhit sifatida pyezoeffekt ju d a yaqqol nam o y o n b o ‘ladigan
dielektrik va y arim o ‘tkazgich kristallar xizm at qiladi. To'gfripyezoeffekt
deb m ex an ik k u c h la n ish n atijasid a p y e z o ele k trik n in g q u tb la n ish
h o d i s a s i g a a y t i l a d i ( 1 3 .8 , a - r a s m ) . Q u t b l a n i s h n a t i j a s i d a
pyezoelektrikning q aram a-q arsh i to m o n larid a pyezo — EYuK deb
ataluvchi p o te n sia lla r farqi hosil b o ‘ladi. Teskari pyezoeffektdeb
berilgan tashqi kuchlanish ta ’sirida jism ning geom etrik o ‘lcham lari
o'zgarishiga aytiladi (13.8, b-rasm ). Rasm da jism ning deform atsiyadan
keyingi o ‘lcham lari p u n k tir chiziq bilan k o ‘rsatilgan.
K u c h la n is h b e r ilg a n jo y d a e le k tr m a y d o n k u c h la n g a n lig i
y o ‘nalishiga b o g ‘liq h o ld a p y ezo elek trik siqiladi yoki kengayadi.
N a tija d a , to v u sh o ‘tk azu v ch i deb a ta la d ig a n , k ristali p la stin a d a
ko‘n dalang yoki b o ‘ylam a akustik u ltratovush c h a sto tasi berilgan
kuchlanish chastotasiga teng b o ‘ladi. Pyezoelektrik m a ’lum xususiy
m exanik teb ran ish lar chastotasiga ega b o'lgani sababli, tashqi EYuK
chastotasi bilan plastina xususiy tebranishlar chastotasi b ir-biriga teng
b o ‘lganda (rezo n an s hodisasi) plastinaning tebranishlari am plitudasi
eng katta qiym atga ega b o ‘ladi.
a) b)
+ Г
+++++++
ш ш ш ш ,
К
13.8-rasm . T o ‘g‘ri (a) va teskari (b) pyezoeffekt.
Akustoelektronika asboblarida chastotasi 1ч-10 G G S b o ‘lgan, kvars,
litiy niobiti va ta n ta la ti h a m d a C dS , Z nS , Z n O , G aA s, InSb va
b o sh q a y u p q a y a rim o ‘tk azg ich q a tla m la rd a g e n e ra tsiy a la n a d ig a n
ultratovush to ‘lq in lar ishlatiladi. U shbu diapazondagi hajm iy va sirt
www.ziyouz.com kutubxonasi
akustik to lq in la r (SAT) ishlatiladi. SATlarda ishlaydigan akustoelektron
asboblar keng tarqalgan. Ularga kechiktirish liniyalari, polosali filtrlar,
re z o n a to rla r, tu rli d a tc h ik la r va sh u n g a o ‘x sh a sh la r k ira d i. Bu
asboblarda elektr signallarni akustik signalga va aksincha o ‘zgartirish
m a x s u s o 'z g a r t i r g i c h l a r y o r d a m id a a m a lg a o s h a d i. S A T la r
o ‘z g a rtg ic h la rin in g y e tti tu ri m avjud b o ‘lib, a m a ld a ikki m eta l
elektrodlari sinfaz va qoziqsim on joylashgan turlari keng tarqalgan.
SATlar asosidagi sodda akustoelektron asbob — sinfaz o ‘zgartgichli
k e c h ik tirish lin iy ala ri tu zilish i 1 3 .9 -rasm d a k o ‘rsatilg an . S in faz
o 'zg artg ich pyezoelektrik plastinaning astoydil sayqallangan q aram a-
qarshi yuzalariga joylashtiriladigan ikkita elektroddan tashkil topadi.
O 'zg artg ich lar qalinligi 0,1^-0,5 mkm ni tashkil etuvchi yupqa m etal
parda k o ‘rinishida b o ‘ladi.
13.9-rasm. Elektroakustik kechiktiruvchi liniyaning tuzilishi:
yon tom ondan (a) va ostidan (b) ko‘rinishi.
Y uqorida joylashgan elektrod taroqsim on tuzilishga ega b o ‘lib,
fazoviy davri sirt to ‘lqin uzunligiga teng b o ‘lishi kerak. C hapdagi
sinfaz o 'zgartgich kiruvchi elektr signal ta ’sirida kristalda sirt to ‘lqinini
uyg‘otadi (teskari pyezoeffekt hodisasi). Akustik to ‘lqin uzunligi akustik
tebranishlarning tarqalish tezligi 3 ak va elektr teb ran ish lar chastotasi
T o ‘lqin uzatgichda bo'ylam a garm onik akustik to ‘lqin hosil qilindi
deylik. U shbu to ‘lqin kristalda qalinligi taxm inan to 'lq in uzunligiga
ten g b o 'lg an sirtqi qatlam bo'ylab bir n u q tad an ikkinchi nuqtaga
b o s im n i o ‘z g a rtirib ta rq a la d i. B o sim n in g o ‘zg a rish i k ris ta ln in g
deform atsiyalanishiga va qaram a-qarshi ishorali zaryadlar (pyezo —
EYuK) hosil b o ‘lishiga olib keladi. Kristal siqilgan joylarda zaryadlar
ishoralari bir xil taqsim lanadi, kristall c h o ‘zilgan joylarda esa zaryadlar
a) b)
f ga bog‘liq: Aak = &aki f ■
www.ziyouz.com kutubxonasi
taqsim lanishi teskarisiga o ‘zgaradi. Bu kristalda, ju m lad a n , chiqish
sinfaz o ‘zgartgich elektrodlari orasida ham o ‘zgaruvchan elektr m aydon
hosil bo'lishiga olib keladi. N atijada chiqishdagi o ‘zgartgich (unga
RYu yuklam a ulangan) akustik signalni elektr signalga aylantiradi (to ‘g ‘ri
pyezoeffekt). Signal kechikish vaqti akustik t o ‘lqinning o ‘zgartgichlar
orasidagi o ‘tish vatqi bilan aniqlanadi.
B u n d ay q u rilm a n in g aso siy k a m c h ilig i to v u sh o ‘tk a z g ic h d a
sochiladigan q u w a tn in g kattaligidadir. G ap shundaki, akustik t o ‘lqin
kristaldagi erkin elek tro n lar bilan t a ’sirlashib, ularni t o ‘lqin tarqalish
y o ‘nalishida olib ketadi. B unda t o ‘lqin q o ‘shim cha so‘nadi. Lekin,
agar kristalga zaryad tash u v c h ila rn i t o ‘lqin tarq alish y o ‘n alish id a
$e- 3 ak tezlik bilan d rey f harakat qildiruvchi kuchlanish berilsa, zaryad
tash u v c h ila ro ‘zlarining m a ’lum energiyasini to'lqinga uzatadi, natijada
akustik to ‘lqin kuchayadi. Bunda akustik signallar kuchaytirgichi yoki
aktiv ultratovushli kechiktirish liniyasi hosil b o ‘ladi.
Q andaydir f{ d an f 2 g ach a ch a sto tala r orasidagi teb ra n ish larn i
o ‘tkazuvchi polosali filtrlar va keng polosali kechiktirish liniyalari hosil
qilishda qaram a-qarshi qoziqsim on o ‘zgartgichlar ishlatiladi (Q Q Q O ‘).
K irishdagi Q Q Q O ‘ning geo m etrik o ‘lcham lari va shakli elek tr
signalni akustik to 'lq in g a aylantirish sam aradorligini belgilaydi. H a r
bir chastota uchun Q Q Q O 'n in g m a ’lum oMchamlardagina eng sam arali
o ‘zgartirish hosil b o ‘Iadi. Q Q Q 0 ‘ asosida hosil qilingan SAT filtrining
tuzilishi 13.20-rasm da keltirilgan.
F iltr p y e z o ele k trik asos l(m a sa la n , litiy n io b iti, p y ezo k v ars,
pyezokeram ika) va unga fotolitografiya usullari bilan hosil qilingan
ikkita Q Q Q O l 2, 4 h a m d a ek ran lo v ch i elek tro d 3 d a n tu zilg an .
Kirishdagi Q Q Q O ‘ signal m anbayi bilan, chiqishdagisi esa elektr signal
hosil qiluvchi yuklam a bilan ulangan.
i- L *t
1 I I 1 \ 1
i ) A7r
111 111
Я,Л
1
.?
13.20-rasm. QQ Q O ‘li SATli filtr.
389
www.ziyouz.com kutubxonasi
Berilgan /^chastota uchun taroq qadam i I akustik to 'lq in uzunligi
Лак bilan bir xil b o ‘lishi kerak. Q Q Q O 'da filtrning o'tkazish polosasi
qoziqlar soni Nbilan aniqlanadi:
A f , = f 0/ N .
Q oziqlar soni N= 2 b o ‘lganda filtr eng keng o'tkazish polosasiga
ega b o ‘ladi. Q oziqlar soni ortishi bilan filtrning o ‘tkazish polosasi
kengligi torayadi. A kustoelektron filtrning yuqori ishchi chastotasi
fotolitografiyaning ajratish xususiyati bilan belgilanadi. Q Q Q O ‘lar
elektrodlari kengligi Лак / 4 ga teng qilib olinadi. Bunda 100 M G s
chastotali SATli filtr elektrodlari 8 mkm ni tashkil etadi.
SATli filtrlar ko‘p kanalli elektr aloqa va kosm ik aloqa tizim lari
filtrlari sifatida keng ishlatiladi. U lar televizion qabulqilgichlarning
ta sv ir o rq a li c h a s to ta k u c h a y tirg ic h b lo k la rid a LC — filtrla rn i
alm ashtirm oqda. Hozirgi vaqtda tasvirni tashish chastotasi 38 va 38,9
M G s ni tashkil etuvchi SATli televizion filtrlar seriyali ravishda ishlab
chiqarilm oqda.
Z am onaviy SATli filtrlar Д / = 0 ,0 5 — 50 % o ‘tkazish polosasiga
ega, o ‘tkazish polosasidagi so‘nish 2-^6 dB, selektivligi 100 dB gacha.
Bunday filtrlar 900 M G s gacha chastotalarda ishlaydi.
M agn itoelektron ika asboblari.M a g n ito e le k tro n a s b o b la rd a
ferrom agnit m ateriallar ishlatiladi. U lar dom en tuzilishga ega, y a’ni
b u tu n hajm i k o ‘p sonli lokal sohalar — dom enlardan tashkil topadi.
D o m e n la r t o ‘y in g u n c h a s p o n ta n m a g n itla n g a n . U la r polosali,
labirinsimonva silindrikshaklga ega b o ‘lishi m um kin. D o m en n in g
chiziqli o ‘lcham lari m illim etrning m inglarcha ulushidan o ‘nlarch a
ulushiga teng. D om enlar o ‘zaro chegaradosh devorlar(Blox devorlari)
bilan ajralib tu rad i. Bu d evorlarda bitta d o m en m ag n itlan g an lik
vektoriga nisbatan asta o ‘zgarishlari sodir b o ‘ladi.
M agnitoelektronika asboblarida axborot signalini tashuvchi sifatida
quyidagi dinam ik birjinslim asliklarning biridan foydalaniladi:
1) silindrik shakldagi dom enlar;
2) chiziqli d om enlarda vertikal Blox chiziqlar (VBCh). Q o ‘shni
V B C hlar orasidagi m asofa yetarli kichik, o ‘lcham i 0,5 m km b o ‘lgan
chiziqli d o m en devorida 100 bitgacha axborot saqlash m um kin;
3) ferrom agnit m aterialning chastotasi kvant o ‘tishlar chastotasiga
www.ziyouz.com kutubxonasi
ten g y o ru g ‘lik bilan y o ritilg a n d a hosil boMuvchi re z o n a n s la r va
t o ‘lqinlar;
4) spin toMqinlari va b o sh q a la rn in g kvant te b ra n ish la rin i aks
ettiruvchi kvazizarrachalar — m agnonlar.
Silindrik magnit domen(S M D )la r asosidagi funksional elektronika
asboblarining tuzilish va ishlash prinsipi bilan tanisham iz.
B archa m a g n ito e le k tro n q u rilm a la rd a d o m e n la r ish tiro k id ag i
jarayonlar ishlatiladi, q u rilm alarning o ‘zi esa ikkilik sanoq tizim ida
aks ettirilgan axborotni qayta ishlash va saqlash u ch u n ishlatiladi.
S M D m a’lum sharoitda um um iy form ulasi R F eO , b o ‘lgan m onokristall
plastinalar yoki b a ’zi ferritlarning yupqa pardalarida hosil b o ‘ladi.
Agar form uladagi R — yer ishqoriy elem en t b o ‘lsa, m odda ortoferrit
deb, agar ittriy b o ‘lsa granatdeb ataladi. Qalinligi h = 3T 0_5-M T 0 -3
smli ortoferrit plastina yoki g ran at pardasi tashqi m agnit m aydon
mavjud b o'lm agan holda m agnitlanganlik vektorlari qaram a-q arsh i
y o ‘nalgan chiziqli d o m e n la rd a n tu zilad i. K eltirilgan q alin lik lard a
d o m en lar m aterialning b u tu n k o ‘ndalang kesim ini egallaydi va turli
shaklga ega b o ‘ladi. Y ettita chiziqli dom enga ega parda (kristal)ning
bir qismi 13.21, a-rasm d a k o ‘rsatilgan. Parda sirtiga tik y o ‘nalgan
tashqi m agnit m aydon NTASH t a ’sir etg an d a m aydon vektori yo'nalishi
tash q i m ay d o n n ik i b ilan b ir xil d o m e n la r k a tta la sh a d i, m ay d o n
vektoriga teskari yo‘nalgan d o m en lar esa kichiklashadi va tashqi m agnit
m aydonning m a ’lum qiym atida S M D larga aylanadi (13.21, b-rasm ).
Tashqi m agnit m aydon ortgan sari d o m en lar diam etri ular y o ‘qolib
k etgunicha kam ayadi va p a rd a b ir tekis m agnitlanadi, y a ’ni b itta
yaxlit dom en hosil b o ‘lgandek b o ‘ladi.
a) b)
www.ziyouz.com kutubxonasi
S M D lar diam etri ferrit m aterialiga qarab 50-H m km b o ‘ladi.
SM D larning tu rg 'u n saqlanishi tashqi magnit m aydon borligi hisobiga
amalga oshadi. SM D larnig borligi (yoki yo‘qligi) ikkilik sanoq tizim ida
aks ettirilgan axborotning saqlanishiga teng deb qaralishi m um kin.
U shbu holat katta hajm ga ega xotira qurilm alarni hosil qilish uchun
ishlatiladi, chunki ortoferrit kristalining 1 sm 2 yuzasida cham asi 107
bit axborot saqlanishi m um kin.
B oshqa to m o n d a n y o n d o sh ilg a n d a , agar k ristaln in g m a ’lum
pozitsiyalarida S M D lar generatsiyasi t a ’m inlansa, ular diskret siljitish
ax b o ro tlarn i yozish va o ‘qish, ham da o 'ch irish u ch u n ishlatilishi
mumkin.
X otira qurilm asining m agnit ISlarida S M D lar tokli sim sirtm oq
ko‘rinishidagi d o m en lar generatori yordam ida hosil qilinadi (13.22,
a-rasm ). Tokli sirtm oq 1 asos 4 sirtida joylashgan asosiy ferrit parda 3
sirtidagi izolyasiyalovchi pard a 2 ga purkash bilan hosil qilinadi.
M o n o k r i s t a l l p a r d a l a r ( f e r r i t l a r , g r a n a t l a r ) b u g 1 f a z a d a n
m ag n itla n m a y d ig an , m asalan , g adoliniy — galliyli g ra n a t asosga
kimyoviy o ‘tkazish y o ‘li bilan olinadi.
S M D halqa orqali pardaning lokal sohasini qayta m agnitlash uchun
yetarli am plitudasi yu zlarch a mAni tashkil etuvchi / tok im pulsi
o'tkazilganda hosil b o ‘ladi. D om enlarni o ‘chirish davomiyligi 1 mks,
am plitudasi 200 mA va y o ‘nalishi S M D hosil qiluvchi tok yo‘nalishiga
teskari tok o ‘tkazish bilan amalga oshiriladi.
M usbat (+ ) va m anfiy (-) ishoralar bilan mos ravishda S M D n in g
janubiy va shim oliy qutblari belgilangan.
S M D ni yupqa pardaning m a ’lum sohasida fiksatsiya qilish uchun
m agnitostatik tu tg ich lard an foydalaniladi. T utgich m axsus m agnit
y u m s h o q m a te r ia l p e rm o llo y d a n y a sa lg a n m a ’lu m s h a k ld a g i
applikatsiyalardan iborat. Applikatsiya ostidagi sohada tashqi m agnit
m aydon ek ranlanadi va potensial c h u q u r — tutgich hosil b o ‘ladi.
Shuning uchun S M D chuqurga tushib istalgancha uzoq vaqt saqlanishi
mumkin.
SM D ning m a’lum nuqtaga (manzilga) siljitilishi quyidagicha amalga
oshiriladi. Asosiy yupqa parda sirtida applikatsiyalarga aylanish o ‘qi
asosiy parda sirtiga tik yo‘nalgan aylanib turuvchi tashqi NB0ShQm aydon
ta ’sir etadi. Aylanib turuvchi magnit m aydon bir-biriga nisbatan 90°
ga burilgan, ikki fazali tok bilan ta ’minlanuvchi ikkita g‘altak yordam ida
www.ziyouz.com kutubxonasi
hosil qilinadi. Bu holda natijalovchi m aydon NBOShQ vektori soat strelkasi
bo'ylab со burchak tezlik bilan tekis buraladi. NBOShQ m aydon SM D ga
am aliy ta ’sir ko'rsatm aydi, lekin perm alloyli applikatsiyalarda m agnit
zaryadlar qutblarining davriy qayta taqsim lanishini hosil qiladi. Aytib
o ‘tiIgan qutblarning SM D ga t a ’siri uni c h ap d an o ‘ngga siljishiga olib
keladi.
13.22-rasm. SM D asosidagi xotira qurilmasi:
ustidan ko‘rinishi (a) va qirqimi (b).
SM D lam ing siljishi T-sim on yoki shevronli permalloy applikatsiyalar
o rq a li am alg a o sh ish i m u m k in . S h e v ro n li a p p lik a ts iy a la r k en g
qo'llaniladi. U lar zich joylashishi va diam etri 1 m km am troflda b o ‘lgan
d om enlar siljishini ta ’m inlaydi. U chta shevronli applikatsiyadan tashkil
topgan tuzilm a, NB0ShQ y o ‘nalishi, applikatsiyalarda m agnit qutblar
holati va m aydonning turli h o latlarid a S M D holati 13.23-rasm da
k o ‘rsatilgan. Applikatsiyalar d o m en n in g jan u b iy qutbiga tegadi deb
faraz qilinadi.
Applikatsiyalar b ir-b irid an _ 1 m km m asofada joylashib registrni
hosil qiladi. S M D asosidagi xotira qurilm alarida 8 ta yoki 16 ta bir-
biriga yaqin joylashgan d o m en lar generatorlari hosil qilinadi va ular 8
yoki 16 razryadli sonlarni yozuvchi registrni tashkil etadi. D o m e n la r
siljish tezligi sekundiga y u zlarch a m e trn i tashkil etishi m u m k in ,
axborotni yozish tezligi esa 105- И 0 6 b it/s ni tashkil etadi. A xborotni
o ‘qish uchun m agnitorezistiv effektga ega y arim o ‘tkazgich halqadan
foydalaniladi. M agnitorezistiv effekt so d ir b o ‘lganda y arim o ‘tkazgich
www.ziyouz.com kutubxonasi
ostidan SM D o 'tg an d a uning elektr qarshiligi o ‘zgaradi. Buning uchun
halqa (datchik) orqali o ‘zgarm as tok o'tkaziladi. Agar datchik ostidan
S M D o ‘tsa halqadagi m agnit m aydon o'zgaradi. U bilan birgalikda
halqa qarshiligi va u n d an o ‘tad ig an tok qiym ati h am o 'z g a ra d i.
M antiqiy k o 'p rik sxemaga ulangan bunday m ikrovoltli datchikning
signali keyinchalik kuchaytiriladi.
13.23-rasm. SM Dlarning shevronli applikatsiyalar bo‘ylab siljishi.
S M D lar asosida KIS va 0 ‘KlSli yarim o‘tkazgich xotira qurilm alar
yaratiladi. U larning axborot sig'im i 92 yoki 250 Kbitli katta b o ‘lm agan
seksiyalar bilan oshirib boriladi. Shunday qilib kerakli sig‘imli xotirani
h o sil q ilish m u m k in . S M D asosidagi x o tira q u rilm a la r y u q o ri
ishonchlilikka ega va m agnit disklardagi shunday qurilm alarga nisbatan
tezkor ishlaydi, xotirasida saqlovchi axborotning k o ‘pligi va massa
ham da o ‘lcham larining kichikligi bilan farq qiladi. U lar a n ch a kam
q u w a t iste’m ol qiladi. B undan tashqari, S M D asosidagi asboblar
yordam ida m antiq elem entlarning to ‘liq to'plam ini hosil qilish m umkin.
www.ziyouz.com kutubxonasi
N azorat savollari
1. Nanotexnologiyalarga ta ’r if bering.
2. Nanozarracha/aming qanday turlarini bilasiz?
3. Skanerlovchi tunnel mikroskop ishlash prinsipini tushuntiring.
4. Atom — kuch mikroskop ishlash prinsipini tushuntiring.
5. Molekular — nurli etipaksiya imkoniyatlarini aytib bering.
6. MOB epitaksiya usuli nimalarga asoslanadi?
7. Yuqori ajratuvchanlikka ega litografiyaning о ‘ziga xos xususiyatlarini
aytib bering.
8. Kvant kom pyuterlarg‘oyasi nim ada?
9. Nanotuzilmalaming qanday ko'rinishlarini bilasiz?
10. Mur qonunini aytib bering.
11. Elektronlaming kvant — mexanik harakati mikrozarralaming mexanik
harakatidan qanday farqlanadi?
12. Kvant chuqurlari bo ‘Igan yarimo ‘tkazgich tuzilmalarga misol keltiring.
13. Tunnel effektning fizik та ’nosini tushuntiring.
14. K van t ch u q u rla ri va s im la r id a en erg etik h o la tla r zic h lig i
taqsimlanishining о ‘ziga xosligi nimada ?
15. Geteroo ‘tishlar yordam ida qanday qilib kvant chuqurini hosil qilish
mumkin?
16. P o ten sial ch u qurdagi n an ozarraga ega bo ‘ladigan m in im a l
energiyaning qiymati qanday bo ‘ladi?
17. Kremniyli nanotranzistoming ishlash prinsipini tushuntiring.
18. K o ‘chkili fotodiod ishlash prinsipini tushuntiring.
19. Dielektrik sirtiga kremniy olish texnologiya nimadan iborat?
20. Zaryad tashuvchilari harakatchanligi yuqori tranzistorning ishlash
prinsipini tushuntiring.
21. Kvant chuqurlikli lazerlar tuzilishi va ishlash prinsipini tushuntiring.
22. Oddiy yarimo ‘tkazgich lazerlarga nisbatan kvant chuqurlikli lazerlar
afzalliklarini tushuntiring.
23. Funksional elektronika asboblariga ta ’r if bering.
24. Zaryad aloqali asboblaming ishlash prinsipini tushuntiring.
25. Akustoelektron asboblarga ta ’r if bering.
26. Sirt akustik to ‘Iqinli asboblaming tuzilishi va ishlashini tushuntiring.
27. Magnitoelektron asboblarga ta ’r if bering.
28. Silindrik magnit domenlar asosidagi magnitoelektron asboblaming
ishlash prinsipini tushuntiring.
www.ziyouz.com kutubxonasi
ADABIYOTLAR
1. И.С. Андреев, Х.К. Арипов, Ж.Т. Махсудов, Ш .Б. Рахматов.
Полупроводниковые приборы многослойной структуры. Транзисторы
и тиристоры. Част 1: Учебное пособие. — Т.: Т Э И С , 1994. 164 с.
2. И.С. Андреев, Х.К. Арипов, Ж.Т. Махсудов, Ш .Б. Рахматов.
Полупроводниковые приборы многослойной структуры. Транзисторы
и тиристоры. Част 2: Учебное пособие. — Т.: Т Э И С , 1994. 98 с.
3. Х.К. Арипов, Н.Б. Алимова, З.Е. Агабекова, Ж .Т Махсудов.
Аналоговая и интегральная схемотехника. Т.: Т Э И С , 2000. 90 с.
4. N. Yunusov, I.S. Andreyev, A.M. Abdullayev, Х.К. Aripov, Y.O.
Inog‘omova. Elektronika bo'yicha asosiy tushuncha va atam alarning
o'zbekcha-ruscha-inglizcha izohli lug'ati. — Т.: TEA1, 1998. — 160 b.
5. И.П. Степаненко. Основы микроэлектроники: Учебное пособие.
М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2001. 488 с.
6. Ю.Ф. Опадчий, О.П. Глудкин, А.И. Гуров. Аналоговая и
цифровая электроника: Учебник для вузов. — М.: Горячая линия —
Телеком, 2003. 768 с.
7. А .Н . И гн а т о в , С.В . К а л и н и н , В.Л. С ав и н ы х . О сн овы
электроники. Н.: СибГУТИ, 2005. 323 с.
8. А Н . Игнатов, С.В. Калинин, Н.Е. Фадеева. Микросхемотехника
и наноэлектроника: Учебное пособие. — Н.: СибГУТИ, 2007. 244 с.
9. Х .К . А р и п о в , А.М . А бдуллаев, Н .Б . А лим ова. О сн овы
электроники: Учебное пособие для учащихся проф ессионально-
технических колледжей. - Т.: ИПТД им. Чулпана, 2007. 136 с.
10. Elektron texnika va radioelektronikaga oid atamalarning o'zbekcha-
ruscha izohli lug'ati. prof. M. Muhiddinov umumiy tahriri ostida. Т.:
BILIM , 2007. - 432 b.
11. X.K. Aripov, A.M. Abdullayev, H.B. Alimova. Elektronika: O lquv
qo‘llanma. - Т.: TATU, 2009. - 136 b.
www.ziyouz.com kutubxonasi
Kirish 3
1 BOB. Yarimo‘tkazgichlarning elektrofizik xususiyatlari
1.1. Yarimo‘tkazgichlarning solishtirma o'tkazuvchanligi .................................. 5
1.2. Qattiq jism zonalar nazariyasi elem entlari...................................................... 7
1.3. Yarimo‘tkazgichIar elektr o ‘tkazuvchanligi................................................... 11
1.4. Erkin zaryad tashuvchilam ing muvozant holatdagi konsentrasiyasi....... 15
1.5. Nomuvozanat zaryad ta s h u v c h ila r.................................................................20
1.6. Yarimo‘tkazgichdagi to k la r...............................................................................22
II BO B. Yarimo‘tkazgichlarda kontakt hodisalari
2.1. Muvozanat holatda p -n o 'tis h ..........................................................................29
2.2. Nomuvozanat holatda p -n o 't i s h .................................................................... 32
2.3. p -n o ‘tishning volt-am per xarakteristikasi ....................................................35
2.4. p -n o ‘tishning teshilish tu r la r i .........................................................................37
2.5. p -n o ‘tishning elektr p a ra m e trlari................................................................... 40
2.6. M etall-yarim o‘tkazgich o ‘tis h la r..................................................................... 43
2.7. G eteroo‘tis h la r .................................................................................................... 46
I I I BOB. Yarimo‘tkazgich diodlar
3.1. T o‘g‘rilovchi d io d la r ......................................................................................... 49
3.2. Stabiltronlar.......................................................................................................... 56
3.3. Varikaplar............................................................................................................. 59
3.4. Shottki baryerli d io d la r......................................................................................60
3.5. Tunnel va o ‘girilgan d io d la r ............................................................................ 61
3.6. O 'ta yuqori chastotada ishlovchi d io d la r...................................................... 63
3.7. F o to d io d la r.......................................................................................................... 70
3.8. Nurlanuvchi d io d la r...........................................................................................72
3.9. O ptronlar...............................................................................................................73
IV BOB. Bipolyar tranzistorlar
4.1. Umumiy m a’lu m o tla r........................................................................................ 75
4.2. Bipolyar tranzistorning ulanish sx em alari....................................................77
4.3. Tranzistor tuzilm alarining energetik diagram m alari.................................. 78
4.4. Tranzistorda elektrodlar to k la r i...................................................................... 81
4.5. Bipolyar tranzistor ish rejimlarini elektro toklariga ta ’s iri........................84
4.6. Bipolyar tranzistorning elektrod m odellari...................................................87
4.7. Bipolyar tranzistorning statik xarakteristikalari.......................................... 92
4.8. Bipolyar tranzistor xarakteristika va parametrlarining
temperaturaga bog‘liqligi................................................................................... 99
4.9. Tranzistor chiziqli to ‘rt qutblik sifatida...................................................... 102
4.10. Bipolyar tranzistorning chastota xususiyatlari ........................................ 110
4.11. O'YuCh bipolyar tra n z isto rla r.................................................................... I l l
www.ziyouz.com kutubxonasi
ОО ОО ОО ОО 4.12. Tranzistor teshilishi va uning barqaror ishlash sohasini
kengaytirish u su lla ri...............................................................
V BO B. Ko‘p qatlamli yarimo‘tkazgich asboblar
5.1. Umumiy m a’lu m o tla r 120
5.2. Dinistor tuzilmasi va ishlash p rin sip i 121
5.3. Tiristor tuzilishi va ishlash prin sipi 124
5.4. Simistor tuzilishi va ishlash prinsipi 126
5.5. Boshqariluvchi to ‘g‘rilagichlar 127
VI BO B. Maydoniy tranzistorlar
6.1. U mumiy m a’lu m o tlar 130
6.2. p -n o ‘tish bilan boshqariluvchi maydoniy tranzistorlar 131
6.3. MDY — tuzilma va maydon effekti 138
6.4. Kanali induksiyalangan MDY — tranzisto rlar 142
6.5. Kanali qurilgan M DY — tranzistorlar 146
6.6. Maydoniy tranzistorlarning matematik m odellari 148
6.7. Maydoniy tranzistor param etrlari 149
6.8. Stok tokining tem peraturaga bog‘liq lig i 150
6.9. Maydoniy tranzistorlarning chastota xususiyatlari 151
6.10. O 'Y C h maydoniy tranzistorlar 154
VII BO B. Integral mikrosxemalar
7.1. Um um iy m a’lu m o tlar 159
7.2. Yarimo'tkazgich IM Slar yaratishda texnologik jarayon va operasiyalar 162
7.3. Bipolyar tranzistorlar asosidagi integral mikrosxemalarni tayyorlash .. 167
7.4. M DY — tranzistorlar asosidagi IM Slami tayy orlash 173
VIII BO B. Analog elektronika
8.1. Elektron qurilmalaming tasniflanishi 176
8.2. Analog qurilm alar sxem otexnikasi 181
8.3. Analog kuchaytirgich qurilmalrning asosiy xususiyatlari 182
.4. Kuchaytirgich kaskadlarning kuchaytirish sinflari ................................... 189
.5. Kuchaytirgichlarda teskari a lo q a .................................................................. 192
.6. Bipolyar tranzistorlar asosidagi kuchaytirgich k a sk a d la r........................ 198
.7. M aydoniy tranzistorlar asosidagi kuchaytirgich kask ad lar ..................... 214
IX BO B. Operasion kuchaytirgichlar
9.1. Um um iy m a’lu m o tla r..................................................................................... 218
9.2. Analog integral mikrosxemalarning negiz elementlari ............................ 220
9.3. Operasion kuchaytirgichlarning tu zilish i....................................................239
9.4. Operasion kuchaytirgich asosiy parametrlari va xarakteristikalari....... 242
www.ziyouz.com kutubxonasi
X BO B. Operasion kuchaytirgichlar asosidagi analog signallar o ‘zgartirgichIari
10.1. Uinumiy m a’lu m o tla r ................................................................................... 250
10.2. Operasion kuchaytirgichlarga inersiyasiz rezistiv (chiziqli)
teskari aloqa zanjirlarining ulanishi................................................................ 251
10.3.Operasion kuchaytirgichlarga inersiyali teskari aloqa
zanjirlarining u la n ish i.......................................................................................... 258
10.4.Operasion kuchaytirgichlarga inersiyasiz nochiziqli
zanjirlarning u la n ish i.......................................................................................... 266
XI BO B. Raqamli texnika asoslari
11.1. Umumiy m a’lu m o tla r................................................................................... 274
11.2. Sanoq tiz im la ri............................................................................................... 279
11.3. Mantiqiy konstantalar va o ‘zgaruvchilar.
Bui algebrasi operasiyalari................................................................................. 283
11.4. Mantiqiy elem entlar va ularning param etrlari......................................... 288
11.5. Bipolyar tranzistorli elektron kalit sxem alar.............................................295
11.6. Maydoniy tranzistorli elektron kalit sx em ala r ......................................... 301
X II B O B . M antiqiy integral sxemalam ing negiz elementlari
12.1. Um um iy m a ’lu m o tla r ................................................................................... 306
12.2. Tranzistor-tranzistorli mantiq e le m e n tlar ................................................ 306
12.3. Emitterlari bog‘langan mantiq elem en tlari............................................... 317
12.4. Bir turdagi M DY — tranzistorlar asosidagi mantiq e le m e n tla r........... 326
12.5. K om plem entar M D Y — tranzistorlar asosidagi
mantiq e le m e n tla r.............................................................................................. 329
12.6. Integral-injeksion m antiq ele m e n tla ri....................................................... 332
12.7. Asosiy kombinasion sx em alar..................................................................... 339
XIII BO B. Elektronkaning istiqbolli yo‘nalishlari
13.1. N ano elek tro n ik a............................................................................................. 348
13.2. Nanoelektronika asboblari............................................................................ 359
13.3. Funksional elek tro n ik a .................................................................................. 381
A dabiyotlar................................................................................................................ 396
www.ziyouz.com kutubxonasi
Aripov Xayrulla Kabilovich
Abdullayev Axmed Mallayevich
Alimova Nodira Batirdjanovna
Bustanov Xabibulla Xamidovich
Obyedkov Yevgeniy Vitalyevich
Toshmatov Shunqorjon Toshpo‘latovich
ELEKTRONIKA
О ‘zbekiston Respublikasi Oliy va о ‘rta maxsus ta Tim vazirligi
tomonidan 5 3 1 1 3 0 0 — “Telekommunikatsiya”,
5311200 — “Televideniye, radioaloqa va radioeshittirish”,
5311300 — “Radioelektron qurilmalar va tizim lar” , 5311400 — “M obil
aloqa tizim lari”,
5111000— “Kasb t a ’lim i” yo'nalishlarida t a ’lim olayotgan talabalar
uchun darslik sifatida tavsiya etilgan
Muharrir: M .Tursunova
Dizayner: N .M am anov
Musahhih: H. Z okirova
0 ‘zbekiston faylasuflari milliy jamiyati nashriyoti,
100029, Toshkent shahri, M atbuotchilar ko‘chasi, 32-uy.
T el: 236-55-79; faks: 239-88-61.
Nashriyot litsenziyasi: AI № 110, 15.07.2008.
Bosishga ruxsat etildi 27.07.2012-y. «Tayms» gamiturasi.
Ofset usulida chop etildi. Qog‘oz bichimi 60x84 ' / 16.
Shartli bosma tabog'i 26. Nashriyot bosma tabog'i 25.
Adadi 500 nusxa. Buyurtma № 26.
«START-TRACK PRINT» M CHJ bosmaxonasida chop etildi.
Manzil: Toshkent shahri, 8-m art ko‘chasi, 57-uy.
www.ziyouz.com kutubxonasi