Ўзбекистон республикаси олий ва ўрта махсус таълим вазирлиги мирзо улубек номидаги

J_r рекомбинация токи n_i га боғлиқ бўлганлигидан кўриниб ту-рибдики, унинг қиймати германий ва кремний учун турличадир. Германий диодларда одатда , кремний диодларда эса, аксинча, . Шу сабабли кремний диодларда кичик тўғри кучланишларда рекомбинация токи тўғри токнинг анчагина қисмини ташкил қилади. Кучланиш ортиши билан диффузиявий ток рекомбинация токига қараганда тезроқ ўсади ва тўғри токда диффузиявий токнинг улуши ортиб кетади.
Заряд ташувчиларнинг пуркалиши. Хақиқий диодларда эмиттер одатда киришмалар билан асосга қараганда кўпроқ бойитилади:
(3.9)
Шу сабабдан Хам тўғри ток эмиттердан асосга қараб ковакларнинг пуркалиши натижасида юзага келади. Бунда пуркалиш коэффициенти қуйидагича аниқланади:
(3.10)
бу ерда, ва - р-n ўтик технологик чегарасидан ўтаётган токнинг ковак ва электрон ташкил этувчилари.
Эмиттер ва асоси узун ва бўлган диод учун қуйидагича муносабатни ёзиш мумкин:
(3.11)
бу ерда, , -эмиттер ва базанинг солиштирма қаршиликлари. Одатда, бўлганлигидан жуда кичикдир, ва демак, бирга яқин сондир.
Диод асосида содир бўладиган физикавий Ходисалар. Пуркалиш натижасида асоснинг тўсувчи қатламга чегарадош қисмида ноасосий заряд ташувчиларнинг ортиқча концентрацияси юзага келади.
Бундай заряд ташувчиларнинг диффузиявий Харакати туфайли қалин асос (d_n>L_p) учун
(3.12)
ва юпқа асос (d_n<p) учун
(3.13)
тақсимотлари юзага келади.
Базанинг Хажмий қаршилиги. База киришмалар билан унча кўп бойитилмаган бўлса, унинг Хажмий қаршилиги р-n ўтик қаршилигига яқин бўлиб қолиши мумкин. Бу Холда ташқи манбанинг кучланиши батамом р-n ўтикка қўйилган бўлмасдан, унинг бир қисми базанинг Хажм қаршилигида тушади:
(3.14)
База қаршилигининг модуляцияланиши. Пуркалиш даражаси юқори бўлганда, асосга пуркалган коваклар сони базадаги эркин заряд ташувчиларнинг умумий сонига нисбатан анчагина катта бўлиши мумкин.
Натижада базанинг қаршилиги сезиларли даражада ўзгаради. Бу Ходиса база қаршилигининг модуляцияланиши дейилади. Юпқа асос (W_nL_p) учун унинг қаршилигининг пуркалиш даражасига боғлиқ равишда ўзгаришини қуйидаги формула билан ифодалаш мумкин:
(3.15)
бу ерда, - диоднинг пуркалиш даражаси деб аталувчи параметр.
Диод базасидаги электрик майдон. p-n ўтик орқали ноасосий заряд ташувчилар пуркалганда тўсувчи қатлам чегарасида мусбат зарядлар, яъни ковакларнинг ортиқча концентрацияси юзага келади.
Натижада, базада кучланганлиги Е_ас бўлган ва р-n ўтикдан базага қараб йўналган ички электрик майдон юзага келади. Ана шу майдон таъсирида базанинг ички қисмларидан р-n ўтикка қараб электронлар Харакатланади. Бу электронлар р-n ўтик ёнида миқдори коваклар миқдорига деярли тенг бўлган Хажмий заряд Хосил қилади. Базада катталиги асосий заряд ташувчилар n_n нинг концентрациясига нисбатан ортиқча бўлган коваклар концентрацияси p га, яъни пуркалиш даражасига боғлиқ бўлган қолдиқ электрик майдон доим мавжуддир.
Пуркалиш даражаси кичик, яъни p_<n, бўлганда бу майдон-нинг қиймати етарли даражада кичик ва пуркалган коваклар база ичи-га қараб асосан градиент таъсирида Харакатланади.
Пуркалиш даражаси юқори, яъни p_>>n_n бўлганда бутунлай бошқача Ходисалар юз беради. Бундай шароитда юзага келадиган Е_ майдон базада ноасосий заряд ташувчиларнинг - ковакларнинг дайдиш (майдон таъсиридаги) Харакатини юзага келтириш учун етарли бўлади. Шу билан бир вақтда ковакларнинг диффузия Харакати Хам амалга ошаверади.
Диод базасида юзага келадиган электрик майдон катталигини қуйидагича ифодалаш мумкин:
(3.16)
бу ерда, р-n ўтик орқали ўтувчи тўлиқ диффузиявий ток, -мос равишда электрон ва коваклар Харакатчанликлари.
(3.15) тенгламадаги биринчи қўшилувчи Хад база орқали ток ўтган вақтда унинг Хажмий қаршилигида кучланиш тушиши натижасида юзага келадиган майдонни ифодаласа, иккинчи қўшилувчи Хад асосий ва ноасосий заряд ташувчилар концентрацияси градиенти таъсирида юзага келувчи майдонни ифодалайди.
Биз шундай қилиб Хақиқий диодларда содир бўладиган физикавий Ходисаларни таХлил қилиб чиқдик. Ана шу Ходисалар Хақиқий диоднинг хоссаларини идеаллаштирилган р-n ўтикнинг хоссаларидан тубдан фарқ қилишига сабабчи бўлишини кўрдик. Бундан кейин Хақи-қий диодларнинг турларини кўриб чиқишда уларнинг ана шу хусусиятларига аХамият беришимиз керак.
Диод вольт-ампер тавсифномасига температуранинг таъсири. Диоднинг вольт-ампер тавсифномасига температура жуда кучли таъсир кўрсатади. 3.6 ва 3.7-расмларда мисол сифатида кремний ва германий диодлар вольт-ампер тавсифномаларининг температурага қараб ўзгари-ши келтирилган. Температура кўтарилиши билан _тес тескари ток кескин ортиб кетиши, тавсифноманинг тўғри қисми тикроқ бўла бориши кўриниб турибди. Бунга сабаб, ноасосий заряд ташувчилар концентрациясининг температурага кескин боғлиқлигидир. Яримўтказгич тақиқ-ланган зонасиниг кенлиги қанча кичик бўлса, ундан ясалган диодга температуранинг таъсири шунча кучлироқ бўлади.
Масалан, электрон яримўтказгичда коваклар концентрацияси температурага қараб қуйидаги қонуният билан ортиб боради:
(3.16)
Шунинг учун электрон-ковак ўтикнинг экстракция токи

(3.17)
3.6-расм. Кремний диоднинг вольт-ампер тавсифномаси.

3.7-расм. Германий диоднинг вольт-ампер тавсифномаси.

га тенг бўлади. Бу ерда, е- электрон заряди; D_p- ковакнинг диффузия коэффиценти; L_p- ковакларнинг диффузия йўли узунлиги; N_c ва N_g мос равишда ўтказувчанлик ва валент зоналардаги Холатлар зичлиги; S- р-n ўтик юзаси. Экспоненциал Хад олдидаги катталик температурага деярли боғлиқ эмас. Демак, температура ортиши билан, экстракция токи экспоненциал қонуният билан ортиб борар экан.

Тўғри токнинг температурага боғлиқлиги қуйидаги муносабат билан ифодаланади:
(3.18)
Одатда, eU<W, шунинг учун экспонентанинг кўрсаткичи манфий бўлганлигидан тўғри ток Хам температура кўтарилиши билан орта боради.
Энг юқори ишлаш температураси германий диодлар учун 80-100⁰С, кремний диодлар учун эса, 150-200⁰С атрофида бўлади.

3.3. Диодларнинг асосий параметрлари

Ишлаш жараёнида диодларнинг сиғими, дифференциал қарши-лиги, ўзгармас токка қаршилиги каби параметрлари жуда муХим касб этади. Ана шу параметрларнинг баъзилари билан танишиб чиқайлик.
Диоднинг сиғими. Диоднинг сиғими деганда унинг тўсиғий ва диффузиявий сиғимлари назарда тутилади. Бу сиғимлар Хақида р-n ўтикни таХлил қилганда батафсил гапирган эдик. Кескин р⁺-n ўтик учун қуйидагини ёзиш мумкин:
(3.19)
Бу ерда
(3.20)
Uқ0 даги бошланғич тўсиғий сиғим; S- р-n ўтик юзаси, қолган катталиклар Хаммаси бизга юқоридан таниш.
Демак, яримўтказгич диод гўё электрик конденсатор бўлиб, унинг қопламалари вазифасини р- ва n-соХалар, диэлектрик вазифасини эса, эркин зарядлари деярли йўқ бўлган электрон-ковак ўтик бажаради.
Шуни айтиш керакки, (16) муносабат кескин р-n ўтикка эга бўлган диодлар учун ўринлидир. Умумий Холда сиғим ва берилган куч-ланиш орасидаги боғланишни қуйидагича ёзиш мумкин:
(3.21)
бу ерда,  - р-n ўтикдаги киришмаларнинг концентрация бўйича тақсимотига қараб 12 дан 13 гача ўзгаради. Юпқа р-n ўтиклар учун С₀ қиймати 300-600 пФларга боради. Диоднинг диффузиявий сиғимига келсак, уни қуйидагича ёзиш мумкин:
(3.22)
бу ерда, I - диоддан ўтаётган тўғри ток; / - микрозарранинг иссиқлик потенциали дейилади, t₁ - ток I нинг ўтиш вақти, _р-ковакларнинг яшаш вақти.
Диффузиявий сиғимнинг катталиги 50000 пФ ва ундан Хам катта бўлиши мумкин. Шунинг учун Хам диффузиявий сиғим диод тўғри маромда ишлаган вақтда унинг тавсифномасига жиддий таъсир кўрсатади; тўсиғий сиғим эса, ўн ва юз пикофарадаларга тенг бўлиб, фақат тескари кучланишлар соХасидагина (бунда, С_дифқ0) ўз таъсирини кўрсатади.
Диоднинг дифференциал қаршилиги. Бу қаршилик кучланишнинг ишчи нуқта Холати билан аниқланувчи бирор U қиймати атрофида ўзгарган вақтда диод орқали ўтаётган токнинг ўзгаришини белгилайди:
(3.23)
Идеаллаштирилган диод учун қуйидаги ифодани ёзиш мумкин:
(3.24)
Дифференциал қаршилик токка ёки диодга берилган кучланишга боғлиқ. U<0 бўлганда r_диф жуда катта: бир неча килоомлардан юзлаб мегаомларгача боради.
Тўғри кучланиш берилганда Хам дифференциал қаршилик токка боғлиқ бўлиб, у ўтган сари камая боради. Хақиқий диодлар учун r_диф ни қуйидаги таХминий формуладан топиш мумкин
(3.25)
Бу формула (3.24) дан I>I₀ ва kTeқ0,026 B деб олинган.
Диоднинг ўзгармас токка қаршилиги. Бу қаршилик диодга қўйилган ўзгармас кучланишнинг шунга мос ўзгармас ток катталигига нисбатига тенг:
(3.26)
Тескари кучланиш берилганда идеаллаштирилган диод учун:
(3.27)
Тўғри кучланиш берилганда эса,
(3.28)
Хақиқий диодлар учун одатда, J_тўғ.д >J_диф. ва J_тес.д диф.
Биз диодларда содир бўладиган физикавий Ходисаларни Хамда уларнинг асосий параметрларини қисқа бўлсада, кўриб чиқдик. Албатта, битта йўл билан турли хил вазифаларни бажара оладиган, яъни универсал диод ясаш мумкин эмас.
Масалан, яримўтказгич диодларни бажарадиган вазифасига қараб қуйидаги асосий турларга ажратиш мумкин

1. 
   Тўғрилагич диодлар.
   
2. 
   Стабилитронлар.
   
3. 
   Импульс диодлар.
   
4. 
   Юқоритакрорийликли диодлар.
   
5. 
   Шоттки диодлари.
   
6. 
   Туннел ва тескари диодлар.
   
7. 
   Кўчкисимон (ишлайдиган) диодлар.
   
8. 
   Ганн диодлари.
   
9. 
   р-i-n диодлар.
   
10. 
    Варикаплар.
    
11. 
    Ёритувчи диодлар.
    
12. 
    Ёритгич диодлар.
    

Бу рўйХатга катта қувватларга мўлжалланган асбоблар-қудратли яримўтказгич вентиллар кирмади (улар Хақида тиристорлар мавзусида қисқа гапириб ўтилади). Биз қуйида ана шу зикр қилиб ўтилган диодларнинг асосий вазифалари, тузилиши, параметрлари, ишлатилиш соХалари ва Хоказолар Хақида маълумот бермоқчимиз.
Диодларнинг динамик хоссалари. Биз юқорида яаримўтказгич диоднинг статик маромдаги ёки унга бериладиган кучланиш секин ўзгарган шароитдаги хоссаларини, унинг базасида содир бўладиган Ходисаларни кўриб чиқдик. Бироқ, бундай Холат учун топилган муносабатлар диодга бериладиган кучланиш тез ўзгарганда, яъни унинг ўзгариш вақти диоднинг базасида номувозанатий заряднинг р-n ўтик-даги компенсацияланмаган Хажмий заряднинг тўпланиш ва сизиб кетиш вақти чамасида бўлган Холларда ўринсиз бўлиб қолади. Диоднинг бундай мароми динамик маром дейилади.
Ана шундай динамик маромда ишлаётган диоддаги Ходисаларни таХлил қилайлик. Қулайлик учун р-n турдаги диодни оламиз. Бундай диодда тўғри кучланиш остида коваклар асосан n-соХага (базага) пуркалади. Шу билан бирга, базада электрбетарафлик амалга ошиши учун ташқи занжирдан базага худди шунча электрон келиб тушади. Ушбу тўғри ток ўтиш жараёнида базага келган ковак ва электронлар миқдори диоднинг тўпланган зарядини ташкил қилади.
Базада юзага келадиган зарядлар миқдорининг ўзгариш жараёнини батафсил таХлил қилишдан қуйидаги ифодани топиш мумкин:
(3.29)
бу ерда, С_б - р-n тузилманинг тўсиғий сиғими; U - р-n ўтикка берилган кучланиш; Q_p - базага пуркалган ковакларнинг умумий заряди; _{p -} базадаги номувозанатий зарядларнинг яшаш вақти; i-диод орқали ўтувчи электр токи.
Келтирилган муносабат заряд тенгламаси деб аталади ва диоддаги динамик жараёнларни таХлил қилишда кенг қўлланилади.
Тегишли математик амаллар ёрдамида диод орқали тўғри тўрт-бурчак шаклидаги J₁ ток импульси ўтган Хол учун тўпланган Q_т зарядни қуйидагича ёзиш мумкин:
(3.30)
бу ерда, d-базанинг қалинлиги; D_p-ковакларнинг диффузия коэффициенти; _диф-заряд ташувчиларнинг диффузия вақти дейилади, у заряд та-шувчиларнинг база орқали югуриб ўтиш вақтини англатади.
Диоднинг динамик хоссаларига муХим таъсир кўрсатадиган параметрлари бу - унинг тўсиғий С_Т ва диффузиявий С_диф сиғимларидир.
Биз ушбу сиғимлар Хақида 3-параграфда батафсил тўхталиб ўт-ган эдик. Масалан (3.19), (3.20), (3.21), (3.22) формулаларга қаранг. Ўша формулалардан диоднинг С_Т ва С_диф сиғимлари диодга кучланиш берилганда анча кенг миқёсда ўзгаришини кўриш мумкин. Бу Ходи-салар p-n-ўтик қалинлигининг ўзгариши билан Хамда базада Хажмий зарядларнинг тўпланиши билан боғлиқдир. Демак, диоднинг динамик хоссаларини текширган вақтда албатта сиғимлар хоссаларини Хам Хисобга олмоқ керак.
Диоднинг сиғимини Хисобга олган Холда, у орқали ўтувчи ток катталигини қуйидаги тенгламадан топиш мумкин:
(3.31)
бу ерда, -диоднинг статик вольт-ампер тавсифномасидан топила-диган ток қиймати.
Ана шу муносабат ёрдамида кучланишнинг турлича ўзгариш тез-ликлари учун диоднинг тавсифномалари тўпла-мини чизиб чиқиш мумкин.

3.4. Электрон-ковак ўтикнинг тешилиши

Яримўтказгич диод вольт-ампер тавсифномасини ўрганиш бўйича ўтказилган тажрибалар р-n-ўтикка тескари йўналишда бериладиган кучланишни исталганча ошириш мумкин эмаслигини кўрсатди. Тес-кари кучланишнинг маълум чегаравий қийматларидан бошлаб унинг ортиши тескари ток қийматининг кескин ортишига олиб келади. Бу Ходисани р-n ўтикнинг тешилиши деб аталади. Унинг олдини олиш учун махсус чоралар кўрилади ёки ундан маълум мақсаларда фойда-ланилади.

Ўз-ўзидан равшанки, тескари ток кескин ортаётган экан, бу Хол р-n ўтикдаги заряд ташувчилар сонининг у ёки бу физикавий жараён-лар туфайли кўпайиши Хисобига юзага келади.
Одатда тешилишни ўз табиатига қараб, тўрт турга ажратилади:

1. 
   Иссиқликдан тешилиш.
   
2. 
   Туннел тешилиш.
   
3. 
   Кўчкисимон ёки электрик тешилиш.
   
4. 
   Сиртий тешилиш.
   

Иссиқликдан тешилиш Ходисаси р-n ўтик орқали ўтаётган ток таъсирида ортиқча қизиб кетиш натижасида содир бўлади. Назарий Хисоблар U_Т тешилиш кучланиши ва диод орқали оқаётган J_Т тешилиш токининг қиймати орасида қуйидагича боғланиш мавжуд эканлигини кўрсатади:

бу ерда, -диоднинг иссиқлик сочиш коэффициенти, Вт/град; J_Т-теши-лиш пайтидаги тескари токнинг қиймати; Т-диод температурасининг ортиши.
Иссиқликдан тешилиш Ходисаси яримўтказгич атомларининг иссиқлик таъсирида ионлашиши натижасида юзага келади. Шунинг учун, диодни ясашда уларнинг иссиқликни атрофга сочувчанлигига алоХида аХамият берилади. Шу сабабли диодларнинг иссиқлик қаршилиги

кичик қилиб ишланади (бу ерда, - диоднинг ўтказувчан қисмининг қалинлиги; -яримўтказгичнинг иссиқлик ўтказувчанлиги; S_g- р-n ўтик юзаси). Масалан, кремнийнинг иссиқлик ўтказувчанлиги (қ2,19 Вт/см∙⁰С) германийникига қараганда анча каттароқ (қ0,52 Вт/см∙⁰С). Демак, кремнийдан ясалган диодлар германий диодларга қараганда ис-сиқликдан тешилишга чидамлироқ бўлар экан.
Туннел тешилиш киришмалар концентрацияси жуда катта бўл-ган (10¹⁸10²⁰ см^-3), айниган деб юритиладиган ва тақиқланган зонаси кенг бўлмаган яримўтказгичлар асосида тайёрланган р-n ўтиклар учун хосдир. Бундай ўтикларда Хажмий заряд соХасининг кенглиги (2.27) ва (2.28) ифодаларга мувофиқ, жуда кичик бўлади. Тескари кучланиш қўйилган р-n ўтикда потенциал тўсиқ кенглигининг кичиклиги р-яримўтказгич валент зонасидаги электронларнинг потенциал тўсиқни сизиб n-яримўтказгич ўтказувчанлик зонасидаги бўш Холатларга (ўз энергияларини ўзгартирмасдан) ўтишига, яъни туннел Ходисаси юз беришига имконият беради.
Одатда тешилишни у юз берадиган майдон кучланганлигининг қиймати Е_кр билан баХолайдилар. Тажриба натижаларига кўра, бу кучланганлик германий асосидаги р-n ўтик учун  210⁵ В/см ларга, кремний асосидаги р-n ўтик учун  410⁵ В/см ларга тенг.
p-яримўтказгич валент зонасидаги электронлар ва n-яримўтказгич ўтказувчанлик зонасидаги бўш Холатлар сонининг ниХоятда кўплиги сабабли бу Ходиса р-n ўтик тескари токининг 3.8-расмда кўрсатил-гандек кескин ортишига олиб келади. Туннел тешилиш солиштирма қаршиликлари кичик ва тақиқланган зонаси кенг бўлмаган яримўт-казгичлардан ясалган р-n ўтикларга хосдир.
Туннел тешилишнинг бошланиши J_тун. туннел токнинг тескари J₀ токдан тахминан 10 марта ортиб кетиши билан баХоланади.
Туннел тешилиш юзага чиқадиган майдон кучланганлиги Е_{тун.теш.} р-n ўтикка берилган U кучланишга ва яримўтказгичнинг солиштирма қаршилигига боғлиқ. Масалан, кремний учун бу боғланиш қуйидагича ифодаланади:


3.8-расм. Диоднинг вольт-ампер тавсифномаси. Рақамлар билан тешилишнинг турлича механизмлари кўрсатилган:

1. 
   Кўчкисимон тешилиш; 2. p-n ўтикнинг туннел тешилиши;
   

3. Иссиқлик тешилиш.
Қаршилиги юқори бўлган яримўтказгичларда U_{тун.тем}>U_{куч.тем.}. Қаршилиги кичикроқ бўлган яримўтказгичларда туннел тешилиш кичикроқ кучланишларда бошланади: U_{тун.тем}куч.тем.. Туннел тешилиш шароитида Хам тескари токнинг хусусияти кўчкисимон тешилиш шароитидагидан фарқ қилмайди.
Кўчкисимон тешилиш қалинлиги катта бўлган р-n ўтикларда содир бўлади. Бундай ўтикка катта кучланиш берилганда ундаги эркин заряд ташувчилар ўз Харакатлари давомида етарлича катта кинетик энергия оладилар ва атомдаги валент электронларни боғланишлардан уриб чиқарадилар. Натижада янги электрон-ковак жуфтлари Хосил бўлади ва бу жараён янги заряд ташувчилар иштирокида давом этади.
Зарбавий ионланиш деб аталадиган бу Ходиса р-n ўтикдаги ток-нинг кўчкисимон ортишига, яъни кўчкисимон тешилишга олиб келади. Кўчкисимон тешилишнинг юз бериши учун икки шарт бажарилиши зарур: р-n ўтикнинг кенглиги, юқорида қайд этилганидек, етарли даражада кенг бўлиши керакки, заряд ташувчилар ундан ўтиш давомида бир неча марта кристалл панжарасига урилиш имкониятига эга бўлсинлар; р-n ўтикдаги майдон кучланганлиги зарбавий ионлашиш Ходисаси содир бўлиши учун етарли бўлиши керак. Кўчкисимон тешилишни баХолаш учун электрон ва коваклар сонининг кўчкисимон кўпайиш коэффициенти қўлланилади:
(3.32)
бу ерда, N₂-электронлар томонидан зарбавий ионланиш натижасида Хосил бўлган зарралар сони, - коваклар томонидан ионланиш натижасида Хосил бўлган зарралар сони, N₁ - беркитувчи қатламга келаётган зарралар сони. М - кўчкисимон кўпайиш коэффициенти р-n ўтикка берилган тескари кучланиш U га, ва р-n ўтикни Хосил қилувчи яримўтказгичлар солиштирма қаршиликларига боғлиқ. Бу боғланишни қуйидагича ифодалаш мумкин:
(3.33)
бу ерда, p-Si ва n-Ge учун вқ3 ва n-Si ва p-Ge учун вқ5.
Тешилиш кучланишини қуйидаги боғланиш орқали топиш мумкин:

бу ерда, - базанинг солиштирма қаршилиги, Ge учун ва Si учун ; n-Ge учун Ақ83; p-Ge учун Ақ52; n-Si учун Ақ86 ва p-Si учун Ақ23. Кўчкисимон тешилиш учун 3.8-расмда кўрсатилганидек, тескари токнинг кескин ортиб кетиши хосдир.
р-n ўтик яримўтказгич сиртига чиққан жойда сиртий заряд юзага келиб, р-n ўтикдаги майдонни кескин ўзгартириб юбориши натижаси-да сиртий тешилиш юз бериши мумкин. Сиртий тешилиш жараёнига яримўтказгич сиртига бевосита тегиб турган муХитнинг диэлектрик хоссалари Хам жуда кучли таъсир кўрсатади.
Яримўтказгич диодларни ишлаб чиқариш жараёнида р-n ўтик яримўтказгич сиртига чиққан жойларда идеал тоза сиртлар Хосил қилишга доимо эришиб бўлмайди; сиртий зарядларнинг ишораси Хам кўпроқ тасодифий кўринишга эга бўлади. Яримўтказгич сирти хоссаларини барқарор қилиш Хамда сиртий тешилиш эХтимоллигини камайтириш мақсадида диодларнинг сиртлари диэлектрик сингдирувчанлиги жуда юқори бўлган Химояловчи моддалар (локлар) билан қопланади.

3.5. Тўғрилагич диодлар

Тўғрилагич диодлар саноат такрорийликларида (50-2000 Гц) ишлайдиган турли тўғрилагич тузилмаларда қўлланилади.

Тўғрилагичнинг фойдали иш коэффициенти (ФИК) юқори бўлиши учун диоддан J_T тўғри ток ўтганида ундаги U_T кучланиш тушуви энг кичик бўлиши керак. Ундан ташқари тўғрилагич диод жуда катта тескари қаршиликка эга бўлиши, хоХ кичик, хоХ катта кучланишларни тўғрилай олиши, кенг температуралар соХасида ишлай олиши керак.
Бу талабга маълум даражада германий ва кремний диодлар жавоб беради.
Германий ва кремний диоди намунасининг тузилиши 3.9- ва 3.10-расмларда тасвирланган.
Тўғрилагич диодлар ясаш учун солиштирма қаршилиги 0,15-0,2 Омм, заряд ташувчиларининг диффузия йўли 1,2 мм бўлган германий ишлатилади. Олинадиган германий пластиналарининг диаметри ундан ўтган токнинг зичлиги тахминан 0,5 А/мм² дан ортмайдиган қилиб танланади. Пластиналар қалинлиги 0,4-0,6 мм атрофида бўлади. Кремний диодлар учун мос равишда солиштирма қаршилик 0,8 Омм, диффузия йўли узунлиги 0,3 мм атрофида бўлиши, ток зичлиги эса 1 А/мм² дан ортмаслиги керак!

Қудратли диодлар ажралиб чиқадиган иссиқликни атрофга сочиш мақсадида иссиқлик ўтказувчанлиги юқори бўлган металлардан ясалган махсус радиаторларга ўрнатилади; атрофга
3.9-расм. Германий тўғрилагич диод тузилмаси.
1 - ташқи сим; 2, 4, 6 - изоляторлар; 3 - штенгель;
5 - қоплама (металл балон); 7 - ички сим;
8 - p-n ўтикли кристалл.

кўпроқ иссиқлик сочиш учун радиаторлари Хаво ва суюқлик ёрдамида совутилиб туриладиган диодлар Хам мавжуд.

Кўпчилик тўғрилагич диодларнинг қуввати 0,1 дан 10 Вт гача, тешилиш тескари кучланишлари эса, 50 В дан 2500 В гача, ўтиш вақтлари камқувватли диодлар учун 50 нс дан, қудратли диодлар учун 500 нс ларга боради (1 нс қ10^-9 с.)
Диодларни махсус тузилмаларга асосан кетма-кет улаш йўли билан юқори кучланишли токларни тўғриловчи тўғрилагич устунчалари ёки тўғрилагич блоклари ясалади. Ана шу усулларга асосланиб қудратли юксак кучланишли тўғрилагич блоклари ясалмоқда. Уларнинг қуввати 100 МВт ларга, тўғриланган токи 1000 А ларга, кучланиши эса, 100 кВ ларга боради.
Яримўтказгич диодга асосланган тўғрилагичнинг энг оддий тузил-маси 3.11-расмда тасвирланган.

Электр занжиридаги ўзгарувчан ток трансформатор ёрдамида ке-ракли U_T катталиккача юксалтирилиб, D диод орқали катта сиғимли C_ф конденсаторга берилади. Диод унга берилган ўзгарувчан
3.10-расм. Кремний тўғрилагич диод. 1- ташқи симлар; 4 - шиша изолятор; 5, 7 - қоплама; 8, 10 - ток ўтказув туташувлари; 9 - p-n
ўтикли кристалл; 11 - изолятор; 12 - иссиқлик ажратгич;
13 - радиатор; 14 - ажратгич втулка; 15 - маХкамлагич гайка.
3
.11-расм. Тўғрилагич диодни улаш тузилмаси.

кучланишнинг мусбат яримдаврида ўзидан электр токи ўтказиб C_ф конденсаторни (3.12-расм) зарядлайди. Манфий яримдаврда, эса диодга тескари кучланганлик берилиб, у орқали электрик ток ўтмайди. Шундай қилиб, занжирдан тўғриланган, лекин пульсацияланувчи электр токи ўтади. C_ф конденсаторнинг вазифаси ана шу пульсацияланишларни маълум даражада текислаб туришдир.

3.6. Стабилитрон

Диоднинг электрик тешилув мароми амалиётда кучланишларни барқарорлаш учун кенг қўлланилади. Ана шундай диодлар яримўт-казгич стабилитронлар деб аталади. Стабилитронлар асосан n-тур кремнийдан ясалади. Бунга қуйидагилар сабаб: кремний диодларда тескари токлар кичик тескари кучланиш оз қийматга ўзгарган Холларда кремний кўчкисимон ёки туннел тешилиш соХасига кескин ўтиб кета олади, кремнийдаги р-n ўтик кенг температуралар соХасида ишлай олади. Германий диодларда эса, тешилув жараёни осонгина иссиқлик тешилув шаклига ўтиб кетади ва бу маромда
3.12-расм. Тўғрилагич диоднинг ишлаш тамойили.

уларнинг тавсифномасида барқарор бўлмаган тик қисм пайдо бўлади. Шунинг учун Хам германийдан стабилитрон ясалмайди.

Яримўтказгич стабилитроннинг вольт-ампер тавсифномаси 3.13-расмда келтирилган. Тешилув турғун бўлган А нуқтада ток одатда 50-100 мкА атрофида бўлади.
Шу нуқтадан кейин ток кескин ортиб кетади ва унинг мумкин бўлган J_max қиймати диоднинг P_max қуввати билан чегараланади, холос:
(3.34)

3.13-расм. Стабилитроннинг вольт-ампер тавсифномаси.

3.14-расм. Стабилитронни электр занжирга улаш тузилмаси.

Хозирги замон стабилитронларида энг катта ток бир неча мА дан бир неча А ларгача боради.

Одатда кўчкисимон ёки туннел тешилув жараёнларида диоднинг тешилув кучланиши р-n ўтикни Хосил қилаётган яримўтказгичлар солиштирма қаршилигига боғлиқдир. Шунинг учун турли солиштирма қаршиликли n-тур кремнийни танлаб олиш йўли билан тешилув кучланиши U_теш. Хар хил бўлган стабилитронлар ясаш мумкин. Ана шу йўл билан ишчи кучланиш 4-400 В оралиқда ётган стабилитронлар ясаса бўлади.
Стабилитронни электр занжирига улаш тузилмаси 3.14-расмда тасвирланган. Тузилмадаги чегараловчи r қаршилик стабилитроннинг R_i дифференциал қаршилигидан анчагина катта бўлиши керак. Стабилитроннинг тавсифномасида ишчи нуқта ишчи соХанинг ўртасида, яъни стабилитроннинг иш мароми қуйидагича танлаб (3.13-расмга қаранг) олинади:
(3.35)
бу ерда, J_max, J_min токнинг мос равишда барқарорлаш мумкин бўлган энг катта ва энг кичик қийматлари.
Энди фараз қилайлик, манбанинг кучланиши бирор сабаб билан га ўзгарсин. У Холда стабилитрондаги ва юкламадаги кучланиш га (3.13-расмдан эканлиги аниқ) ўзгаради. Бундай шароитда қуйидаги тенгликни ёзиш мумкин:
(3.36)
Бундан, бўлса, ни оламиз, яъни тузилманинг чиқиш нуқтасидаги кучланиш унинг кириш нуқтасидаги кучланиш тебранишига қараганда анча кам ўзгаради.
Истеъмолчининг қаршилиги ўзгарганда Хам кучланишнинг барқа-рорлашиши амалга ошиши мумкин эканлигини кўрсатиш мумкин. Мабодо, ана шу сабаб билан юкламадаги ток J_н га ўзгарган бўлса, у Холда
(3.37)
Ушбу формуладан Хам, нисбат қанча катта бўлса, барқарорлашиш шунча юқори бўлиши кўриниб турибди. Бироқ чегараловчи r қаршилик ортиқча катта қилиб олинса, унда кўп иссиқлик ажралиб чиққанлиги туфайли ортиқча қувват исроф бўлади. Шунинг учун Хам бу усулдан чексиз даражада фойдаланиб бўлмайди.
Стабилитроннинг яна муХим параметрлари унинг дифференциал

Хамда статик

қаршиликларидир.
Барқарорлаш кучланиши U_ст стабилитроннинг температурасига боғлиқ эканлигини эслатиб ўтамиз. Буни Хисобга олиш учун барқарорлаштириладиган кучланишнинг температуравий коэффициенти
(3.40)
деган параметр киритилади. Бу ерда, U_ст- катталик температура Т оралиқда ўзгарганда кучланишнинг U_ст қийматидан чекланишидир.

3.7. Юқори такрорийликли диодлар

Юқоритакрорийликли диодлар деганда биз юқоритакрорийликли сигналларга ишлов бериш учун мўлжалланган қатор яримўтказгич диодларни тушунамиз. Бу гуруХга:

модуллаштирилган сигналлардан қуйитакрорийликли сигналларни ажратиб оладиган детектор диодлар;
модуллаштирилган сигналларнинг ташувчи такрорийлигини ўз-гартириш (силжитиш) учун ишлатиладиган силжитувчи диодлар;
юқоритакрорийликли сигналларни модуллаштириш учун мўлжалланган модуллаштирувчи диодлар ва бошқа диодлар киради. Бу диодларнинг Хаммаси юқоритакрорийликлар соХасида ишлайди.

Маълумки, пасттакрорийликларда диод занжиридаги ток фақат электрон-ковак ўтикнинг (R_i) Хамда яримўтказгичнинг р- ва n-соХаларининг (r_б) фаол қаршиликларига боғлиқ бўлади.
3.15-расм. p-n ўтик туташуви юзасининг шакли.
1 - игна; 2 - ўтиш соХаси; 3 - диод базасининг n-соХаси.

Юқоритакрорийликлар соХасида эса, ушбу параметрларга яна тўсиғий ва диффузиявий сиғимларнинг роли Хам қўшилади. Ана шу параметрлар имкони борича қанча кичик бўлса, диодлар шунча юқорироқ такрорийликларда ишлай оладиган бўлади. Ундан ташқари, ноасосий заряд ташувчиларнинг яшаш вақти Хам мумкин қадар кичик бўлмоғи керак.

Диодларнинг такрорийлик хоссаларини яхшилаш усулларидан бири туташув юзасини кичрайтириш орқали р-n ўтик сиғимини камайтиришдир. Ана шунинг учун Хам амалда туташувга нуқтавий шакл бериш йўли билан унинг диаметри кичрайтирилади. Масалан, шу йўл билан туташув диаметрини 10 мкм ларгача яқин қилиб (3.15-расм) олиш мумкин.

Заряд ташувчиларнинг яшаш вақтини қискартириш учун эса, одатда диоднинг базаси олтин киришмаси билан бойитилади. Олтин киришмаси заряд ташувчиларнинг рекомбинациясини кучайтириб, уларнинг яшаш вақтини 10^-8 с ларгача қисқартириб бера олади.

3.16-расм. Хақиқий диоднинг вольт-ампер тавсифномаси.

p-n ўтикнинг юзаси кичиклиги, унинг тузилиши бир жинсли эмаслиги диод вольт-ампер тавсифномасининг идеал р-n ўтик тавсифномасидан кескин фарқ қилишига (3.16-расм) олиб келади.

Диод вольт-ампер тавсифномасининг тескари тармоғида тескари ток то тешилув кучланишига қадар текис ортади. Тўғри тармоқдаги токни р-n ўтик билан база орасидаги қаршилик чегаралаб туради. Чунки, бу қаршилик кўпинча р-n ўтикнинг юзаси ниХоятда кичик бўлганлиги туфайли унинг қаршилигига қараганда каттароқ бўлади. Бу ерда гап 3.17-расмдаги шартли равишда узлукли ёй ичига олинган "а" соХанинг қаршилиги Хақида бормоқда.

3.17-расм. Нуқтавий диод базасининг сизиш қаршилигини

Хисоблашга оид.

Адабиётларда бу қаршилик базанинг сизиш қаршилиги R_s деб юритилади. Нуқтавий диод учун уни қуйидаги тенгликдан аниқлаш мумкин:

(3.41)
бу ерда,  -база моддасининг солиштирма қаршилиги; d -металл-р-соХа туташувининг диаметри.
Кўпчилик хил диодларда юқоритакрорийликларда кетма-кет қар-шилик R_s ортиши, дифференциал қаршилик r_диф. эса, камайишини эслатиб ўтамиз. Шу сабабли маълум чегаравий такрорийликка етилганда диоднинг тўғрилаш қобилияти кескин тушиб кетади.
Диоднинг такрорийликлар тавсифномасини яхшилашнинг яна бир йўли бу, базани солиштирма қаршилиги кичик материалдан ясашдир. Бу усул диоднинг диффузиявий сиғими ва ниХоят унинг реактив қаршилигини кичрайтиришга имкон беради.

3.8. Шоттки диодлари

Металл билан яримўтказгич бевосита туташувга келтирилган вақтда улар орасида электронлар алмашиш Ходисалари содир бўлади. Бунинг натижасида металл билан яримўтказгич орасида туташув потенциаллар фарқи, яъни потенциал тўсиқ юзага келади.

Ана шу Ходисаларни батафсилроқ кўриб чиқайлик. Электронларнинг металлдаги чиқиш иши _м яримўтказгичдаги _яў га нисбатан
катта бўлсин, яъни _м >_яў. Бундай металл билан n-тур яримўтказгич орасида яхши электрик туташув юзага келтирилса, яримўтказгичдан электронлар металлга қараб ўтади. Натижада металл манфий зарядланади. Яримўтказгичнинг бевосита металлга тегиб турган қатламида электронлар етишмовчилиги, яъни эркин заряд ташувчилар билан кам бағаллашган қатлам Хосил бўлади. Бу эса, туташув потенциаллар фарқини юзага келтиради ва натижада металл билан яримўтказгичдаги Ферми сатХлари тенглашиб (3.18-расм ва 3.19-расм), динамик мувозанат қарор топади Яримўтказгичнинг металлга ёндошган қисмида Хажмий заряд Хосил бўлиши натижасида электрик майдон юзага келади ва энергиявий сатХлар 3.18а ва 3.18 б-расмларда кўрсатилганидек эгилади. Агар электронларнинг чиқиш иши металлдагидан кўра ковак яримўтказгичда каттароқ бўлса, уларнинг туташувида 3.19-расмда
а

)
б)

3.18-расм. Яримўтказгич-металл туташуви Холида энергетик

сатХларнинг эгилиши:
а) n-яримўтказгич; б) р-яримўтказгич.

3
.19-расм. Металл-яримўтказгич тузилмага тўғри кучланиш

берилганда потенциал тўсиқнинг пасайиши.

тасвирланганидек Ходиса юз беради, яъни электронлар металлдан яримўтказгичга ўтиб туташув яқинида манфий зарядлар қатламини Хосил қилади. Бу эса, туташув потенциал тўсиғи U_мя ни юзага келтиради. U_мя-электрон металлдан (Ферми сатХидан) яримўтказгичнинг ўтказувчанлик зонасига ўтаётганда ошиб ўтиши зарур бўлган потенциал тўсиқнинг баландлиги; U_мяо-тескари йўналишда ўтувчи электронлар учун потенциал тўсиқнинг баладлиги.

Немис олими В.Шоттки металл билан яримўтказгич орасида Хосил бўладиган туташув потенциаллар фарқи металл (H_мё) ва яримўтказгичдаги (H_яў) чиқиш ишлари айирмасининг электрик зарядга нисбатига тенг эканлигини кўрсатди:
(3.42)
Демак, ана шу йўл билан р-n ўтикка ўхшаш униқутбий хусусиятга эга бўлган, яъни токни бир томонлама ўтказадиган яримўтказгич тузилмаси Хосил қилиш мумкин экан.
Потенциал тўсиқ баландлиги одатда тажриба йўли билан аниқланади, уни назарий йўл билан Хисоблаш мураккаб масаладир. 3.1-жадвалда eU_мя потенциал тўсиқнинг баъзи металл ва яримўтказгичлар жуфти учун тажрибада топилган қийматлари келтирилган. Тўсиқ баландлиги U_мя киришмаларнинг концентрациясига Хам, температурага Хам боғлиқ бўлмасдан, фақат металл билан яримўтказгич турига ва яримўтказгич сиртидаги заряднинг зичлигига боғлиқ холос. Потенциал тўсиқ U_мяо га келсак, унинг баландлиги донорлар концентрацияси ортган ёки температура пасайган сари орта боради, чунки бу Холда яримўтказгичдаги Ферми сатХи ўтказувчанлик зонасига қараб силжийди.
3.1-Жадвал

Яримўтказгич	Тур	Турли металлар учун потенциалл тўсиқ, Uмя нинг қийматлари, эВ
Si	n	0,72	0,8	0,9	0,45	0,78
	p	0,58	0,34			0,54
Ge	n	0,8	0,9			0,54	0,64
	p		0,42	0,9		0,5	0,55

Агар ана шундай металл-яримўтказгич тузилмага тўғри U кучланиш берилса, электроннинг яримўтказгичдан металлга ўтишига қарши-лик кўрсатувчи U_мя потенциал тўсиқ U қийматга (3.19-расм) пасаяди. Яримўтказгичдаги Ферми сатХи Е_фя юқорига қараб eU га силжийди. Шундай қилиб, тўғри ток бу Холда яримўтказгичдаги электронлар металл туташувга қараб ўтиши натижасида Хосил бўлади.

Идеаллаштирилган металл-яримўтказгич туташув учун вольт-ампер тавсифнома р-n ўтикникига ўхшаш бўлади:
(3.43)
Фақат бу ерда тескари ток р-n-ўтишдаги тескари токдан фарқ қилади:
(3.44)
бу ерда, S-туташув юзаси; В-ўзгармас катталик бўлиб, n-тур кремний учун 110 А/(см²Кл²). Температураси, юзалари ва n-тур яримўтказгичдаги киришмалар концентрацияси бир хил бўлган шароитда Шоттки тўсиқнинг токи р⁺-n ўтикникига қараганда анча катта бўлади. Масалан, Тқ300К, Sқ10^-4 см^-2 ва N_gқ10¹⁵ см^-3 бўлганда р⁺-n ўтик учун I₀қ210^-9 A бўлади.
Тўғри токка келсак, бир хил катталикдаги тўғри ток олиш учун Шоттки тўсиғига р⁺-n ўтикка қараганда камроқ (3.20-расм) кучланиш кифоя қилади.

3
.20-расм. Идеал p-n ўтикнинг вольт-ампер тавсифномаси.

Бунга сабаб Шоттки туташувида камбағаллашган қатламдаги рекомбинация токининг жуда кичик бўлишидир. Чунки бу Холда тўғри ток асосий заряд ташувчиларнинг Харакати натижасида юзага келади, ноасосий заряд ташувчиларнинг пуркалиши эса содир бўлмайди. Шу сабабдан, металл-яримўтказгич туташуви фақат тўсиғий сиғимга эгадир. Диффузиявий сиғимнинг йўқлиги металл-яримўтказгич туташув асосида р-n ўтикли диодларга қараганда тезроқ ишловчи диодлар ясаш имконини беради.

3.9. Туннел диодлар

Агар киришмалар концентрацияси юқори (10²⁰ см^-3) бўлган яримўтказгичдан р-n тузилма яратилса, у оддий р-n ўтикнинг тавсифномасидан тубдан фарқ қиладиган (3.21-расм) ғайри табиий тавсифномага эга бўлади. Оддий р-n ўтиклардан фарқли равишда, бундай р-n ўтиклар электр токини тескари йўналишда Хам яхши ўтказаверади.

Ундан ташқари бундай диодлар тавсифномасининг тўғри тармо-ғида манфий ўтказувчанликка эга бўлган қисми бор. Текширишлар киришмалар билан кучли бойитилган р-n ўтикларда кузатиладиган бундай ғайри табиий хусусиятларга туннел самараси деб аталувчи Ходисалар сабаб эканлигини кўрсатади. Шу сабабли ана шундай диодлар туннел диодлар деб юритилади. Шу турга кирувчи тескари диодлар деб аталувчи диодларга келсак, уларнинг тавсифномасининг тескари тармоғи туннел диодларникидан фарқ қилмайди, бироқ тўғри тармоғида манфий ўтказувчанликка эга бўлган қисм йўқдир.
Потенциал тўсиқ қанча юпқа ва паст бўлса, у орқали зарраларнинг туннел йўли билан ўтиш эХтимоллиги шунча юқори бўлиши квант механикасидан маълум.
Туннел диодларда киришмаларнинг концентрацияси юқори бўлганлиги сабабли р-n ўтик қалинлиги (бу қалинлик га
3
.21-расм. Юқори концентрацияли (10²⁰ см^-3) p-n ўтикнинг
вольт-ампер тавсифномаси. Туннел самараси.

мутаносиб) жуда кичик, яъни 0,01 мкм атрофида бўлади. Шунинг учун электронларнинг туннел ўтишига шароит туғилади. Ундан ташқари киришмалар концентрацияси жуда катта бўлганлигидан уларнинг энергиявий сатХлари туташ зона Хосил қилади. Ферми сатХи эса, яримўтказгичнинг n-тур қисмида ўтказувчанлик зонасига, р-тур қисмида эса, валент зонасига қараб сурилган бўлади. Бундай яримўтказгичлар айниган яримўтказгичлар деб юритилади.

Термодинамик мувозанат Холатидаги туннел диоднинг энергиявий диаграммаси 3.22 а-расмда тасвирланган. Бу Холда n-яримўтказгич ўтказувчанлик зонаси билан р-яримўтказгич валент зонаси устма-уст тушганлиги сабабли электронлар иккала йўналишда Хам туннел усули билан ўтиб туради. Бундай Холатда натижавий ток нолга тенг. Агар диодга тескари кучланиш берилса, у Холда энергиявий зоналар силжиши натижасида р-соХа валент зонасининг тўлган сатХлари қаршисига n-соХа ўтказувчанлик зонасининг бўш сатХлари рўбару бўлиб (3.22 б-расм) қолади. Бундай шароитда р-соХадан n-соХага қараб туннел йўл билан электронлар ўтиб тескари токни кескин орттириб юборадилар.

3
.22-расм. Туннел диоднинг энергиявий диаграммалари.

Диодга U_T кичик тўғри кучланиш берилганда n-соХа ўтказувчан-лик зонасидаги энергиявий сатХлар р-соХа валент зонасидаги бўш энергиявий сатХларга рўбару бўлиб (3.22 в-расм) қолади. Бу шароитда электронлар n-соХадан р-соХага туннел йўл билан ўтиб I_Т.Тун тўғри токни Хосил қилади. Бу ток n-соХанинг Ферми р-соХа валент зонасининг юқори сатХига тенглашган шароитда энг катта I_Т.max. қийматга эришади. U_T ни бундан кейин орттирсак n- ва р-соХалардаги зона-ларнинг устма-уст тушиши камаяди ва натижада I_Т.Тун камайиб, ниХо-ят, нолга (3.22 г-расм) яқинлашади. Бироқ амалда яримўтказгичдаги ёт киришмаларнинг энергиявий сатХлари таъсирида юзага келувчи ток ва токнинг диффузиявий ташкил этувчиси мавжудлиги туфайли U_Т.тун нолгача (3.22 г-расм) камаяди. Кучланишни бундан кейин яна орттирилса, ток соф диффузиявий токка айланиб кетади.

Туннел диоднинг асосий параметрлари бу - унинг энг катта нуқтадаги I_Т.max туннел токи_. ва энг катта токнинг энг кичик I_min токга нисбати, Хамда диоднинг тавсифномасидаги токнинг камайиш қисми марказидаги манфий ўтказувчанлиги га тенг бўлади. р-n соХалардаги киришмалар концентрацияси ортган сари I_Т.max. Хам о
рта боради.
3.23 а-расм. Туннел диоддан кучайтиргич сифатида
фойдаланиш.

Т
уннел диодларнинг манфий ўтказувчанликка эга эканлиги улардан тебранишларни Хосил қилиш, кучайтириш, Хамда сигналларни ўзгар-тириш ва қайта улаш мақсадларда фойдаланишга имкон беради. Масалан, 3.23 а-расмда туннел диодни кучайтиргич сифатида қўлланиш тузилмаси келтирилган. 3.23 б-расмда эса, бу кучайтиргичнинг ишлаш тамойили график усулда тасвирланган.

3.23 б-расм. Туннел диод асосидаги кучайтиргичнинг
ишлаш тамойили.
Туннел диодда токни асосий заряд ташувчилар Хосил қилганлиги ва уларнинг р-n ўтикдан ўтиши ортиқча заряднинг тўпланишига олиб келмаганлиги сабабли бу диод тез ишлайдиган бўлади. Туннел диоднинг чегаравий такрорийлиги фақат р-n ўтикнинг сиғимига, база қаршилигига ва чиқиш сиғимларининг индуктивлигига боғлиқ бўлиб, юзлаб гигогерцларга боради. Диоднинг тавсифномаси температурага қараб жуда заиф ўзгаради. Улар жуда кам қувват истеъмол қилади, радиациянинг таъсирига чидамли, митти ва енгил қилиб ясалиши мумкин. Бироқ, туннел диодлардан ясалган асбобларда кириш электроди билан чиқиш электроди орасида кучли электрик боғланиш борлиги уларнинг катта камчилигидир.
Туннел диодлар ясаш учун ишлатиладиган материаллар технология йўли билан юпқа, юзаси ва сиғими кичик р-n ўтиклар олишга имкон берадиган Хамда заряд ташувчиларнинг Харакатчан бўлиши керак. Бундай материалларга индий фосфид, индий сурма, галлий сурма, галлий арсениди, германий киради. Ана шундай йўл билан 30-50 ГГц такрорийликларгача ишлай оладиган туннел диодлар ясаш мумкин.

3.10. Тескари диодлар

p-n соХаларида киришмалар концентрацияси 10¹⁸10¹⁹ см^-3 бўлган диодлар тавсифномасида умуман манфий қаршиликка эга бўлган қисм (3.24-расм) бўлмайди. Бундай шароитда Ферми сатХи валент зонасининг қирғоғида ётганлиги туфайли туннелланиш токи фақат тескари кучланиш берилгандагина ўтиши мумкин. Бундай
3.24-расм. Тескари диоднинг вольт-ампер тавсифномаси.
диодларнинг ток ўтказадиган йўналиши вольт-ампер тавсифномасининг тескари тармоғига, ток беркитиладиган йўналиши эса, тўғри тармоғига мос келади. Ана шунинг учун Хам диодлар тескари диодлар деган ном олган.
Тескари диодда р-n ўтикнинг диффузиявий сиғими С_дифқ0 бўлганлиги ва диод базасида зарядлар тўпланмаслиги сабабли бундай диодлар оддий диодларга қараганда юқорироқ такрорийликларда юқорида зикр қилиб ўтилган яримўтказгич материаллардан ясалади.
Тескари диодлар Хақида тасаввур пайдо қилиш учун галлий арсенидидан ясалган тескари диоднинг параметрларини эслатиб ўтамиз: ток ўтказадиган йўналишдаги кучланиш U₁<0,15 В бўлганда, энг катта ток J_maxқ3 mA, токни беркитадиган йўналишда кучланиш U₂<0,9 В бўлганда, ток J_minқ0,050,15 mA бўлади.

3.11. Импульс диодлар

Импульс диодлар импульс сигналларни Хосил қилувчи, уларни ўзгартирувчи асбобларда, шунингдек калит ва мантиқий тузилмаларда қўлланилади. Импульс диодлардаги р-n ўтикларнинг сиғими ва демак, улардаги ток ўтиш жараёнлари вақтини қисқартириш мақсадида р-n ўтиклар юзаси жуда Хам кичик қилиб олинади. Шунинг учун улар кичик қувватларга (20-30 мВт) мўлжалланган бўлади. Одатда қўлланиладиган импульс диоднинг тузилиши 3.25-расмда келтирилган.

Одатда импульс диодлар ясаш учун асос қилиб р-n ўтик Хамда Шоттки тўсиғи олинади. Бундай диодлар ясаш учун германий, крем-ний, галлий арсениди каби яримўтказгичлар ишлатилади.


3.25-расм. Импульс диод тузилмаси.
1 - p-n ўтикли кристалл; 2 - вольфрамли қисма туташув;
3 - шиша қоплама; 4 - металл симлар.

Саноатда яна диод йиғмалари ва матрицалари Хам ишлаб чиқарилади. Бундай йиғмалардаги диодлар сони 4 дан 16 гача бўлиб, улар ўзаро турли тузилмалар асосида электрик уланган бўлади.

Импульс диодлар қаторига зарядлар тўпловчи диодлар Хам (қуйироққа қаранг) киради. Импульс диодларнинг 3 хил параметрлари мавжуд: статик параметрлар, фойдаланишда чегаравий маром параметр-лари ва импульс параметрлари.
Дастлабки икки параметрлар бошқа диодларникидан деярли фарқ қилмайди. Шу сабабли биз импульс диодлар учун муХим бўлган импульс параметрлари Хақида батафсилроқ тўхталиб ўтамиз.
Импульс диодлари учун импульс параметрлари ичида энг муХими, бу диодда тўғри кучланишнинг қарор топиш вақти t_қ.т дир. Бу параметр базага пуркалган заряд ташувчиларнинг ўртача диффузия вақти ва бу диффузия натижасида база қаршилигининг

3
.26-расм. Импульс диоднинг импульс параметри.

камайиш суръати билан белгиланади. Бу параметр 3.26-расмда тасвирланган.

Яна бир муХим импульс параметри - диод тескари қаршилиги-нинг тикланиш вақти t_тикл. дир. Бу вақт икки ташкил этувчини ўз ичига олади. Бири ўзгармас тескари ток фазасининг давом этиш вақти t_тикл.1, иккинчиси ўтувчи тескари токнинг камайиши вақти t_тикл.2 дир. Бу вақтлар мос равишда 0,8J_тес. ва 0,2 J_тес. ток қийматларга эришиши

3.27-расм. Диод тескари қаршилигининг тикланиш

вақтини ўлчаш.
Импульс диоднинг бундай хусусиятига унда содир бўладиган физикавий Ходисалар сабабчидир. Диодга тўғри кучланиш берилганда пуркалиш юқори даражада ошиб, ноасосий заряд ташувчилар концентрацияси асосий заряд ташувчилар концентрациясидан анча ортиб кетади. Шундай қилиб, тўғри ток оққан вақтда базада ноасосий зарядлар (масалан, коваклар) тўпланиб диод қаршилигини камайтиради.
Диодга тескари кучланиш берилганда тўпланган коваклар диод орқали тескари ток ўтишини таъминлайди. Бу ток маълум бир вақт давомида статик тескари тўйиниш J_s токидан анча катталигича қолади. Шу сабабдан диодда ток кескин тушмасдан, биз юқорида кўргандек тескари токнинг аста-секин тикланиш Ходисаси содир бўлади.
Импульс диодларнинг тикланиш вақтини қисқартириш мақсадида баъзи диодларнинг базасига олтин киришмаси киритилади. Бу киришма ноасосий заряд ташувчилар рекомбинациясини кучайтириб диоднинг тикланиш вақтини 10^-9 с гача қисқартириб беради.
Импульс диодларда р-n ўтикнинг сиғими имкон борича кичик бўлиши керак; одатда бу сиғим пикофарадалар ёки унинг ўндан бир улушлари атрофида бўлади.
Тикланиш вақти t_тикл.га қараб диодлар миллисекундли (t_тикл.>0,1 мс), микросекундли (0,1 мстикл.>0,1 мкс) ва наносекундли (t_тикл.<0,1 мкс) турларга ажратилади.
Агар импульс диодининг J_тес, U_туг, t_тикл, Q_б (базада тўпланган заряд миқдори), U_туг., C_g, t_к.т лари энг кичик ва U_max, J_туг.max, J_имп.max лари энг катта бўлса, бундай диод энг яхши параметрли Хисобланади. Бироқ бир вақтда барча параметрлари талабга жавоб берадиган диод-лар ясаш мумкин эмас. Шунинг учун қўйилган мақсад учун диоднинг қайси параметрлари муХимлигига қараб у ёки бу диод танлаб олинади.
Масалан, нуқтавий диодларда тескари токнинг сакраши кичик, диффузиявий диодларда эса, энг катта бўлади. Тескари токнинг кама-йиш тезлиги эса аксинча, нуқтавий диодда кичик, диффузиявий диодда энг каттадир. Демак, ишлаш тезлиги бир хил бўлган диодлар ичида нуқтавий диодларда ясси диодларга қараганда t_тикл. каттароқ, Q_б эса, кичикроқ бўлар экан.
Импульс диодлар сифатида Шоттки диодлари Хамда р-n ўтикли заряд тўпловчи диодлар ишлатилади.
Шоттки импульс диодларида номувозанатий зарядлар базада тўп-ланмайди. Шу сабабдан унинг импульс тавсифномалари фақат Шоттки тўсиғининг С_тўс сиғимига ва электронларнинг юқори қаршиликка эга бўлган кремний қатламини босиб ўтиш вақтига (у тахминан 10^-11 с га тенг) боғлиқ бўлади. Шоттки импульс диодлари ўзларининг импульс тавсифномалари бўйича Хозирги вақтда бошқа турдаги диодларга қараганда энг яхшисидир. Шоттки диодлари 10-15 ГГц такрорийликларгача ишлаши мумкин.
Заряд тўпловчи диод (ЗТД). Заряд тўпловчи диод тузилмаси мезадиффузиявий диодникига (3.28-расм) ёки эпитаксиал-планар диодникига (3.29-расм) ўхшайди. Диод базасида киришмалар нотекис тақсимланганлиги учун диод базасида пуркалган заряд ташувчиларни секинлаштирувчи электрик майдон юзага келади.
Пуркалган коваклар базада ички майдон таъсирида р-n ўтикка қараб сурилади ва натижада базанинг n-соХасида мусбат заряд тўпланади. Диоддаги кучланиш тўғри йўналишдан тескари йўналишга ўзгарганда диоднинг қаршилиги t_тикл.1 вақт давомида кичиклигича қолади, тўпланган заряд ташувчилар р-соХага экстракцияланади ва диоднинг тескари токи кескин камаяди.

3.28-расм. Заряд тўпловчи диод тузилмаси.

3.29-расм. Эпитаксиал-планар диод тузилмаси.

Базанинг ички майдони ковакларнинг р-n-ўтик орқали экстракцияланишига ёрдам қилганлиги туфайли тескари токнинг камайиш вақти t_тикл.2 кескин қисқаради, демак, диод тез ишлайди. Заряд тўпловчи диодлар такрорийликларни кўпайтиргич ва бўлгич мосламаларда, диод кучайтиргичларда, мантиқий ва модулловчи тузилмаларда, импульслар Хосил қилгич тузилмаларда ва шунга ўхшаш асбобларда ишлатилади.

3.12. Варикаплар

Варикап электрик йўл билан бошқариладиган сиғим сифатида қўлланилади. Унинг ишлаш тамойили электрик ўтикнинг сиғими тескари кучланишга боғлиқ Холатда ўзгариши Ходисасига асослангандир. Варикаплардаги электрик ўтиклар р-n-n⁺, р-i-n, металл-диэлектрик-яримўтказгич ва бошқа тузилмаларга ўхшаш мураккаб тузилишга эга.

Варикаплар такрорийликни кучайтирувчи, бўлувчи, кўпайтирувчи параметрик тузилмаларда, тебраниш контури такрорийлигини бошқарувчи мосламаларда, такрорийликни модулловчи тузилмаларда, бошқариладиган фаза айлантиргичларда ва бошқа мосламаларда қўллани-лади.

Варикапни улаш тузилмаси 3.30-расмда тасвирланган. Варикапга тескари кучланиш R ажратгич қаршилик орқали берилади. Бу қаршилик варикап сиғимининг ток манбаининг кичик ички қаршилиги томонидан шунтланишига йўл қўймайди. Тескари U_тес кучланишнинг катталигини ўзгартириш орқали варикап сиғимини бошқариш мумкин.
3.30-расм. Варикапни улаш тузилмаси.

Варикаплар ясаш учун асосан кремний ишлатилади. Кейинги вақтда галлий арсениди Хам қўлланилмоқда.

Варикап сиғимини қуйидаги формула билан ифодалаш мумкин:
(3.45)
бу ерда, С₀-ташқи кучланиш нолга тенг (Uқ0) бўлганда варикапнинг сиғими; С_В-варикапнинг чиқиш симлари орасидаги кучланишга боғлиқ бўлмаган сиғими; -электрик ўтикдаги киришмалар концентрациясининг тақсимотига қараб 1/2 билан 1/3 орасида ётади. Варикап сиғимининг унга берилган тескари кучланишга қараб ўзгариши 3.31-расмда тасвирланган.

Варикапнинг муХим параметрларидан яна биттаси бу унинг сифатидир. Варикапнинг сифати деб, сигналнинг берилган такрорийлигидаги қаршилик сиғимининг берилган қийматидаги энергиянинг йўқолишига сабаб бўладиган қаршиликка нисбатига айтилади.
3.31-расм. Варикап сиғимининг тескари
кучланишга боғланиши.

3.32-расм. Варикапнинг эквивалент тузилмаси.

Варикапни 3.32-расмда берилган оддий эквивалент тузилма билан тасвирлаш мумкин. Шу тузилмадан фойдаланиб варикапнинг сифатини қуйидаги кўринишда ёзиш мумкин:

(3.46)
Формула(2)дан кўриниб турибдики, варикапнинг сифати такрорийликка боғлиқ экан. Кичик такрорийликларда махраждаги биринчи Хад жуда кичик бўлганлиги учун варикапнинг сифати
(3.47)
яъни, р-n ўтикдаги йўқотишларга боғлиқ бўлади.
Юқори такрорийликларда махраждаги иккинчи Хад кичик бўл-ганлиги учун варикапнинг сифати
(3.48)
ток ўтказувчи элементларда қанчалик энергия йўқолишига боғлиқ бў-лади. r_B-деганда чиқиш симларининг, электродларнинг, базанинг ва эмиттернинг умумий қаршилигини тушунмоқ керак. Юқоритакрорийликларда варикапнинг сифати r_B қаршиликка тескари мутаносиб бўлганлигидан мумкин қадар уни кичикроқ қилиб олишга интилмоқ керак. Бунинг учун базанинг n-соХаси қалинлигини, демак, қаршилигини камайтириш мақсадга мувофиқдир.
Варикапнинг энг юқори сифати Хосила бўлган такрорийликка мос келади. Шунинг учун (3.46) ифодани дифференциалласак, варикапнинг энг юқори сифати қуйидагича аниқланади:
(3.49)
Варикапнинг сифати имкон борича юқори бўлиши мақсадга мувофиқ. Бунинг учун нисбат энг катта қийматга эга бўлиши керак. R_n ни орттириш учун ноасосий заряд ташувчилар концентрацияси кичик, яъни тескари токи кичик, тақиқланган зонаси кенг яримўтказгичлар ишлатилади. r_B ни камайтириш учун базанинг р-n ўтик эгалламаган қисмида, яъни электроддан р-n ўтиккача бўлган қисмида киришмалар концентрациясини юқорироқ қилиб олинади. Ана шу йўл билан варикаплар сифатини 100 гача кўтариш мумкин.
Варикапнинг сифати температура кўтарилган сари камая боради. Германийдан ясалган варикаплар учун чегаравий ишчи температура 50-60 ⁰С га боради.
Варикаплар параметрларининг температурага боғлиқлиги варикап сиғимининг температуравий коэффициенти
(3.50)
ва варикап сифатининг температуравий коэффициенти
(3.51)
билан тавсифланади. Бу ерда, Т - атроф-муХит температурасининг ўзгариш оралиғи.

3.13. Фотодиод

Фотодиод деб электрик ўтикка эга бўлган ва тескари токи элек-трмагнитик нурланиш таъсирида ўзгарадиган асбобга айтилади. Фотодиодлар ёруғлик сезадиган асбобларнинг тезкор сезгир линияла-рининг ёруғлик сезадиган модуллари, оптрон элемент, автоматика тизимларида координаталарни сезадиган элементлар, ёритилганликнинг дастлабки ўзгартиргичлари ва бошқа асбоблар сифатида ишлатилади.

Фотодиод асосини носимметрик р⁺-n ўтик, яъни киришма билан кучли бойитилган р⁺-яримўтказгич билан кам бойитилган n-яримўтказ-гич (ёки аксинча) орасида Хосил қилинган р-n ўтик ташкил этади.

3.33-расмда р⁺-п тур фотодиоднинг тузилиши тасвирланган. Фотодиод ясаш учун кремний, германий, индий арсениди (JnAs), индий сурма (JnSb) ва бошқа яримўтказгич материаллардан фойдаланиш мумкин.
3.33-расм. p^n тур фотодиод тузилмаси.

Фотодиод қайси тўлқин узунлигидаги ёруғликка мўлжалланганига қараб у ёки бу яримўтказгич танлаб олинади. 3.33-расмда кўрсатилган диод n-тур кремний пластинкасига бор киришмасини диффузиявий киритиш орқали олинган. Умуман фотодиодлар ясаш учун Хар хил турдаги электрик ўтик; кескин симметрик р-n ўтик, базанинг қалинлиги бўйлаб киришмалар концентрацияси ўзгариб борадиган р-n ўтик(ичига электрик майдон жойлаштирилган р-п ўтик), р-i-n ўтик, металл-яримўтказгич ўтиги(Шоттки тўсиғий диоди), гетероўтик ва бошқалар асос қилиб олинади.

Кўриниб турибдики, тузилиш жиХатидан фотодиод оддий яримўтказгич диодлардан фарқ қилмас экан. Шунинг учун унинг вольт-ампер тавсифномаси Хам Хақиқий диодникига деярли ўхшаш бўлади.
Фотодиоднинг иш маромида унга тескари кучланиш берилади. Бу шароитда агар фотодиодга ёруғлик тушмаса, у орқали заиф тўйиниш токи ўтиб туради. Ана шундай шароитда фотодиод базасига ёруғлик тушса ёруғлик квантлари таъсирида электрон-ковак жуфтлари Хосил бўлади. Айниқса, базанинг ёруғлик тушаётган ташқи юзасида электрон-ковак жуфтлари Хосил бўлади. Бу Хосил бўлган зарядлар база бўйлаб р-n ўтикка қараб диффузияланади. Бу ерга етиб келган коваклар Е_к туташув майдони таъсирида р-соХага ўтиб асбобда тескари ток-ни кучайтиради. Базада Хосил бўлган коваклар р-n ўтикка етиб бориши учун базанинг қалинлиги d ковакларнинг диффузия йўли L_p дан кичик бўлмоғи керак. Базанинг қалинлиги ана шу шартни қондириши керак.
Фотодиод вольт-ампер тавсифномасини қуйидагича кўринишда ёзиш мумкин:
(3.52)
бу ерда, J-умумий ток, J_ф-ёруғлик таъсирида юзага келган ток; J₀-қо-ронғида турган фотодиоднинг тўйиниш токи; R_н- юклама қаршилик; U-фотодиодга берилган тескари кучланиш.
Фотодиоднинг юқоридаги формулага асосан чизилган намунавий вольт-ампер тавсифномаси 3.34-расмда келтирилган. Унинг намунавий энергиявий тавсифномаси эса, 3.35-расмда берилган. Фотодиоднинг яна муХим тавсифномаларидан нисбий спектрал тавсифномасини, такрорийлик тавсифномасини эслатиб ўтиш керак. Фотодиоднинг спектрал тавсифномасини керакли яримўтказгични танлаб олиш йўли билан бошқариш мумкин.
Фотодиоднинг такрорийлик тавсифномасига келганда, бу жуда муХим тавсифномадир. Фотодиоднинг инертлиги қатор омилларга боғ-лиқ бўлиб, улар ичида энг муХими р-n ўтик сиғимининг зарядланиш вақти, шунингдек заряд ташувчиларнинг р-n ўтиккача диффузияланиш вақти t_диф ва заряд ташувчиларнинг р-n ўтикдаги Хажмий заряд соХасини ўтиш вақти t_х.з. дир. Кўпчилик Холларда р-n ўтикдаги Хажмий заряд соХаси анчагина юпқа бўлганлигидан, фотодиоднинг тезкорлиги кўпроқ заряд ташувчиларнинг базадаги диффузия вақтига боғлиқ бўлади. Хозирги вақтда 10 ГГц лар атрофидаги такрорийликларда ишлайдиган фотодиодлар мавжуд.

3
.34-расм. Фотодиоднинг намунавий вольт-ампер

тавсифномаси.

3.35-расм. Фотодиоднинг намунавий энергиявий

тавсифномаси.

Фотодиоднинг параметрлари деганда, унинг меъёрий ишчи куч-ланиши U_иш, берилиши мумкин бўлган энг катта тескари кучланиши, ёруғликка сезгирлиги, чегаравий ишлаш такрорийлиги, сеза оладиган чегаравий ёруғлик оқими ва D сезгирлиги тушунилади.

Кейинги вақтда фотодиодларнинг ана шу параметрларини яхшилаш мақсадида турли-туман тузилишга эга бўлган фотодиодлар турлари ишлаб чиқилган. Буларга базасида ички электрик майдони бўлган фотодиодлар, р-i-n турдаги фотодиодлар, Шоттки тўсиғий фотодиодлар, ва ниХоят, кўчкисимон фотодиодларни мисол сифатида келтириш мумкин. Биз бу диодлар устида батафсил тўхталиб ўта олмаймиз. Қизиққан ўқувчи булар Хақида махсус адабиётдан ўқиб олиши мумкин.
Фотодиодлар Хозирги замон электроникасининг муХим тармоғи бўлган оптоэлектроникада ёритувчи диод билан бир қаторда асосий элемент сифатида катта аХамиятга эга.

3.14. Ёритувчи диод

Ёритувчи диод ёруғлик чиқарадиган ва битта ёки бир неча электрик ўтишга эга яримўтказгич асбоб бўлиб, электрик энергияни бевосита ёруғлик нурига айлантиради.

Ёритувчи диод оптик алоқа линияларида, кўрсатувчи мосламаларда, оптожуфтларда ва Хоказо соХаларда ишлатилади.
Ёритувчи диодларни ясаш учун одатда яримўтказгич бирикмалар: кремний карбид SiC, галлий фосфоди GaP, галлий арсениди GaAs, галлий нитриди GaN, галлий фосфиди ва арсениди асосида кўп таркибли қотишмалар GaAs_1-xP_x ва қатор икки таркибли Хамда кўп таркибли қотишмалар ишлатилади. Бу материаллардан фойдаланиб спектрнинг инфрақизил соХасидан тортиб то ультрабинафша соХаси-гача ёруғлик чиқарадиган диодлар ясаш мумкин.
Умуман, ёруғлик чиқарадиган яримўтказгич асбобларнинг ишлаш тамойили эркин заряд ташувчиларнинг юқори энергиявий Холатдан қуйироқ энергиявий Холатга ўтган вақтда электрмагнитик энергия квантларини нурлаш Ходисасига асосланган. Бундай электрон ўтишлар нур чиқарадиган электрон ўтишлар дейилади. Нур чиқарадиган электрон ўтишлар натижасида люминесценция ва мажбурий (индукцияланган) нур чиқариш Ходисалари содир бўлади. Биринчи тур ўтишлар электрлюминесценциявий ёритувчи диодларда, иккинчи тур ўтишлар эса, квант асбобларда (лазерларда) амалга ошади. Яримўтказгичда нур чиқарадиган электрон ўтишлар юзага келиши учун яримўтказгич ташқи энергия Хисобидан уйғонган Холатга ўтказилиши керак. Хусусан олганда, яримўтказгични уйғонган Холатга ўтказиш йўлларидан бири заряд ташувчиларни р-п ўтик орқали пуркашдир. Натижада пуркалган электронлар ёки коваклар асосий заряд ташувчилар билан рекомбинацияланиб яримўтказгичда люминесценцияни юзага келтиради. Яримўтказгичда содир бўладиган ёруғлик чиқарадиган баъзи электрон ўтишларнинг типик тузилмаси 3.3 6-расмда келтирилган.
Бу шароитда люминесценция нурланишининг спектри асосан ўт-казувчанлик зонаси билан валент зона орасидаги электрон ўтиш билан белгиланади, яъни . Баъзи Холларда нур чиқарадиган электрон
ў
тишлар киришмаларнинг ёки кристалл панжара нуқсонларининг
3.36-расм. Яримўтказгичда ёруғлик чиқарадиган баъзи
электрон ўтишлар.

маХаллий энергиявий соХаларининг нурланиш спектрининг энг катта тўлқин узунлигидан каттароқ бўлган соХага силжиган бўлади.

Кўпчилик Холларда яримўтказичларда нур чиқарадиган электрон ўтишлар билан бир қаторда нур чиқармайдиган электрон ўтишлар Хам амалга ошади. Кейинги ўтишларда ажралган энергия иссиқлик (фо-нон) сифатида кристалл панжарани қиздиришга сарфланади. Шу сабабли кристаллга берилган уйғониш энергиясининг Хаммаси Хам ёруғлик энергиясига айланавермайди, унинг бир қисми юқорида айтилганидек, фонон кўринишида нурланади, яъни яримўтказгичнинг квант чиқиши бирга тенг бўла олмайди.
Ёритувчи диоднинг одатда учрайдиган тузилиши 3.37-расмда тас-вирланган. Асосига p-n ўтикка эга бўлган яримўтказгич монокристали жойлаштирилган линза диоддан чиққан ёруғликни йиғиб маълум бурчак бўйлаб йўналтириб беради. Яримўтказгич кристалларда р-n ўтиклар диффузиявий усул билан ёки қотишма йўли билан Хосил қилинади. Ёритувчи диодлар турли индикаторлар, масалан, рақамли индикаторларни ясаш учун Хам қўлланилади. Масалан, Хозирги вақтда кремний карбиди асосида ясалган ёруғлик диодлари техникада кенг қўлланилади.
3
.37-расм. Ёритувчи диод тузилмаси.
1 - p-n ўтикли кристалл; 2 - пластмасса (шиша) линза;
3 - ташқи симлар;

Ёритувчи диодларнинг параметрларига нурланиш равшанлиги билан қуввати, доимий тўғри ишчи кучланиши, энг катта доимий ёки импульс тескари кучланиши, ёруғлик импульсининг ўсиш ва камайиш вақти, нурланаётган ёруғликнинг тўлқин узунлиги ёки унинг ранги, энг катта тўғри доимий ёки импульс токи, фойдали иш коэффициенти, узоқ ишлай олиши ва бошқалар киради.

Бу параметрлар устида тўхталиб ўтиш учун имконият йўқ. Қизиққан ўқувчи махсус адабиётдан бу параметрлар Хақида батафсил маълумот топиши мумкин. Биз бу ерда энг муХим параметрлардан В равшанликнинг қиймати ёритувчи диодлар учун бир квадрат метрга бир неча юз канделага етиб боришини, вақт доимийси микросекунднинг улушларига тенг эканлигини айтиб ўтмоқчимиз.
Ёритувчи диодларнинг асосий тавсифномалари - равшанлик, спектрал ва вольт-ампер тавсифномалардир. Диоднинг тавсифномаси - равшанликнинг р-n ўтик орқали оқувчи ток катталигига қараб ўзгаришидир. Спектрал тавсифнома эса, ёруғлик оқимининг тўлқин узунлигига боғлиқлигидир. Ёритувчи диодлар вольт-ампер тавсифномалари эса, оддий диодлардагидек Jқf(U) боғланишдан фарқ қилмайди.
Ёритувчи диодларнинг равшанлик тавсифномаси р-n ўтик Хамда асосан рекомбинация содир бўладиган соХанинг тузилишига боғлиқ бўлади. Кичик кучланишларда, демак, мос равишда кичик токларда ёруғлик нурланиши содир бўлмайди. Нурланаётган фотон энергиясига мос кучланишларда диод ёруғлик чиқара бошлайди. Бундан кейин кучланиш (ток) ортган сари (3.38-расм) ёритувчи диоднинг равшанлиги Хам орта боради.
Ёритувчи диодлар оптоэлектрон жуфтларининг муХим таркибий қисми сифатида жуда кенг қўлланилади. Оптоэлектрон жуфт оптикавий жиХатдан бир-бири билан оптикавий муХит орқали боғланган ёритувчи диод ва ёруғлик сезувчан асбобдан ташкил топгандир. Оптоэлектрон жуфтнинг энг муХим афзаллиги - кириш ва чиқиш занжирлари гальваник жиХатдан бир-бири билан тамоман боғланмаганлигидир.

Оптоэлектрон жуфт тузилмаси 3.39-расмда тасвирланган. Опто-электрон жуфтларда ёруғлик чиқарувчи сифатида ёритгич диодлар, лазерлар ва бошқа ёруғлик чиқарувчилар, ёруғлик қабул қилувчи сифатида эса, фотодиодлар, фототранзисторлар, фоторезисторлар ва
3.38-расм. Ёритувчи диод равшанлигининг
к
учланишга боғлиқлиги.
3.39. Оптоэлектрон жуфтининг тузилмаси.

фототиристорлар қўлланилади. Ёруғлик қабул қилувчининг турига қараб оптоэлектрон жуфтлар диодли, транзисторли, тиристорли ва резисторли турларга ажратилади.

Оптоэлектрон жуфтнинг ишлаш тамойили қуйидагичадир. Оптоэлектрон жуфтнинг кириш қисмига - ёруғлик диодига электрик сигнал берилганда ёритгич диод электрик сигнални тегишли тўлқин узунлигидаги ёруғлик сигналига айлантириб, уни оптик муХит орқали ёруғлик қабул қилувчи асбобга - фотодиодга узатади. Фотодиод унга тушган оптик сигнални электрик сигналга айлантириб беради. Сўнгра бу сиг-нал тегишли мосламаларга узатилади.
Оптоэлектрон жуфти рақамли ва импульс қурилмаларида, аналог сигналларни узатувчи қурилмаларда, юксак кучланишли манбаларни туташувсиз бошқаришда ва бошқа қурилмаларда икки занжирни электрик жиХатдан бир-биридан ажратувчи элемент сифатида қўлланила-ди.

3.15. p-i-n-диодлар

p-i-n диодларнинг оддий р-n ўтикли диодлардан фарқи шундаки, унда р- ва n-соХалар хусусий яримўтказгичнинг i-қатлами воситасида бир-биридан ажралган (3.40-расм) бўлади. i-қатламдаги киришманинг концентрацияси кичик бўлганлигидан диодга берилган кучланишнинг асосий қисми шу қатламга тўғри келади, чунки Хатто кучланиш нолга тенг бўлганда Хам i-қатлам тўла камбағаллашган Холатда бўлади. р-i-n диодларнинг U_Т электрик тешилиш кучланиши тахминан га тенг, бунда Е_m-электрик тешилишга мос энг катта электрик майдон, l-қатламнинг қалинлиги. Кремнийда бўлганлигидан қалинлиги 50 мкм га тенг i-қатлам учун U_Тқ1000 В бўлади. Шундай қилиб, р-i-n диодларнинг тешилиш кучланиши оддий p-n диодларникига қараганда бир неча марта катта бўлар экан.

3.40-расм. p-i-n диод тузилмаси.

p-i-n диоднинг вольт-ампер тавсифномаси оддий р-n диодникидан бир мунча фарқ қилади. Бу фарқ айниқса, унинг вольт-ампер тавсифномасининг тескари тармоғида анча каттадир.

p-i-n-диодга тўғри кучланиш берилганда р-қатламдан коваклар, n-қатламдан эса, электронлар пуркалади. p- ва i-қатлам чегарасидан оқиб ўтаётган ток қуйидагига тенг бўлади:
(3.52)
бу ерда, А-диоднинг юзаси, р-ковакларнинг концентрацияси, _р- ковакларнинг яшаш вақти. Худди шу каби n- ва i-соХалар чегарасидан оқиб ўтувчи ток электронлар токига тенгдир. Пуркалиш вақтидаги i-қатламнинг ўтказувчанлиги
(3.53)
бу ерда, _n ва _p-мос равишда электрон ва ковакларнинг харакатчанликлари.
p-i-n диодларнинг ўзига хос хусусиятларидан бири ундаги i-қатламнинг қаршилиги диод орқали оқиб ўтаётган электронлар ёки ковакларнинг токига тўғридан-тўғри боғлиқлигидир:
(3.54)
Ўзларининг кўп хусусиятларига кўра, р-i-n диодлар ўтаюқо-ритакрорийликлар (ЎЮТ) электроникасида кенг татбиқ қилинмоқда, масалан, улар беркитувчи қатламининг сиғими деярли доимий бўлган ва катта қувватлар билан ишлайдиган ЎЮТ қайтауловчи асбоб сифатида ишлатилиши мумкин. Уларнинг қайтаулаш тезлиги тахминан га тенг, бу ерда _3i- заряд ташувчиларнинг i-қатламдаги Харакат тезлиги (бу тезликни асосан заряд ташувчиларнинг сочилиш Ходисаси чегаралайди). Ундан ташқари р-i-n диод қаршилиги диоддан ўтаётган тўғри токка чизиғий боғлиқ бўлган бошқарилувчи аттенюатор сифатида ишлатилиши мумкин. p-i-n диод гигагерц такрорийликларга қадар ишлайдиган модулятор сифатида Хам қўлланилиши мумкин. p-i-n диодлар варикаплар сифатида Хам ишлатилади. p-i-n диоднинг кенг қўлланиладиган турларидан яна бири бу фотодиоддир. Фотодиодларнинг базасини мумкин қадар юпқа қилиб олинганлиги сабабли фотонлар асосан i-соХада ютилиб, шу жойда электрон ва ковак жуфтларини юзага келтиради. Сўнгра, бу заряд ташувчилар электрик майдон таъсирида i-соХадан чиқиб мос равишда р- ва n-соХаларга ўтади ва фототок Хосил қилади.
3.16. Кўчкисимон-учиб ўтиш диодлари (КУЎД)

Кўчкисимон-учиб ўтиш диодларида ЎЮТ оралиғида манфий қар-шилик олиш учун яримўтказгич тузилмалардаги кескин ионланиш ва заряд ташувчиларнинг учиб ўтиш самаралари қўлланилади. p-n ўтик КУЎ маромида ишлаш учун биринчидан, кўчкисимон тешилиш Ходисаси юзага чиқиши учун унга тескари кучланиш берилган бўлиши, иккинчидан, у микротўлқинли резонатор ичига жойлаштирилган бўлиши керак. КУЎД Хозирги вақтда ўтаюксактакрорийликлар оралиғида энг қувватли яримўтказгич энергия манбаидир.

КУЎД ўзига хос хусусиятларидан бири бу унда учиб ўтиш самаралари туфайли (3.41-расм) манфий қаршиликнинг пайдо бўлишидир.

КУЎДлар оиласига оддий р-п диод, р-i-n диод ва р⁺-n-i-n⁺ диодлар ёки n⁺-р-р⁺ диодлар (Рид диодлари) киради.
3.41-расм. Кўчкисимон учиб ўтиш диодининг вольт-ампер
тавсифномаси.

3.42-расмда тескари кучланиш таъсирида турган р-n ўтикда U потенциал билан электрик майдоннинг тақсимоти тасвирланган. Тескари кучланиш берилган р-n ўтикда эркин заряд ташувчиларнинг концентрацияси жуда кам бўлади. Электрик майдон кучланганлиги р-n ўтикнинг технологик чегарасида энг катта бўлади. Диодга берилган тескари кучланиш ортган сари майдон кучланганлиги Хам орта боради. Агар р-n ўтикдаги майдон аниқ чегаравий ЕқЕ_теш қийматга тенглашса, р-n ўтик кўчкисимон тешилади: яримўтказгич атомларининг кескин ионлашишии натижасида эркин заряд ташувчилар сони кўчкисимон кўпаяди. Бундай кўчкисимон тешилиш жараёни 10⁵-10⁶ В/см майдонларда содир бўлади. Бундай катта майдонлар юқорида айтилганидек, энг аввал р-n ўтикнинг технологик чегарасида, яъни эркин заряд ташувчиларнинг кўчкисимон кўпайиши содир бўладиган жойда юзага келади. Ана шу соХа 3.42-расмда штрих билан белгиланган бўлиб, заряд ташувчиларнинг кўпайиш қатлами деб юритилади. Ушбу қ
атламнинг қалинлиги p-n ўтикнинг қалинлиги d дан анча кичикдир.

3.42-расм. Тескари кучланиш берилган p-n ўтикда потенциал билан
электрик майдон тақсимоти:
а - p-n ўтикнинг тузилиши (d - Хажмий заряд соХасининг кенглиги);
б - p-n ўтик қалинлиги бўйича потенциалнинг тақсимоти;
в - p-n ўтик қалинлиги бўйича электрик майдон кучланганлигининг тақсимоти.

Кўпайиш қатламида юзага келган заряд ташувчилар р-n ўтик майдонида Харакатланади. Бунда электронлар n-соХа бўйлаб, коваклар эса, р-соХа бўйлаб мос равишда туташувларга қараб кўчади.

Энди чегаравий қийматга яқин бўлган ўзгармас кучланишга юксактакрорийликли пульсацияланувчи кучланиш қўшилган вақтда р-n ўтикда қандай Ходисалар содир бўлади деган савол туғилади. Бундай шароитда р-n ўтик даврий равишда пульсацияланувчи кучланиш такрорийлиги билан кўчкисимон тешилиб туради. Эркин заряд ташувчилар ўз энергиясини юксактакрорийликли майдонга берилганлиги туфайли диоднинг фаол қаршилиги манфий бўлади.
Кўпайиш қатламида юзага келувчи эркин заряд ташувчилар бу қатламдаги электрик майдонни камайтиради. Бу Ходиса диодда ички манфий тескари боғланишни юзага келтиради. Шу билан бирга, диоддаги ток электрик майдондан фаза бўйича кеч қолиш хусусиятига эга. Бу эса, тескари боғланиш занжирида Хам кечикиш Ходисасини юзага келтиради. Бундай кечикиш маълум такрорийликларда тизимда тебранишларни ўз-ўзидан уйғонишини енгиллаштиради. Шунинг учун автотебранишлар
(3.55)
такрорийликларда жуда осон юзага келади, бу ерда, t_кеч-токнинг майдонга нисбатан кечикиш вақти.
Кўчкисимон Ходисанинг Хосил бўлиш тезлиги ва мос равишда кечикиш вақти t_кеч диодга берилган кучланишга боғлиқ бўлганлиги са-бабли бу кучланишни ўзгартириш йўли билан тебранишлар такрорийлигини бошқариш мумкин. Кўчкисимон учиб ўтиш диодлари ўтаюк-сактакрорийликли монохроматик сигналлар генераторларини, шовқин тебранишлар генераторларини, регенератив кучайтиргичларни ясашда ишлатилади. Хозирги замон КУЎДлари ёрдамида дециметрдан тортиб миллиметргача соХадаги тўлқин узунлигига эга бўлган электрик тебранишларни генерациялаш мумкин.
3.17. Ганн диодлари

Биз юқорида КУЎД-да манфий дифференциал қаршилик Хосил қилиш учун р-n ўтик қўлланилишини кўриб ўтдик. Ганн диодлари-нинг ўзига хос хусусияти шундан иборатки, уларнинг ишлаш тамойили бир жинсли яримўтказгичнинг Хажмида кучли электрик майдон таъсирида содир бўладиган Ходисаларга асослангандир. Бу Ходиса натижасида баъзи бир яримўтказгич кристалларда токнинг ўтаюксак - такрорийлик билан тебраниши юзага келади. Токнинг бундай тебранишига криталлда кескин намоён бўладиган доменлар - юксак электрик майдонга эга соХалар пайдо бўлиши сабабчидир. Ана шу Ходиса натижасида яримўтказгичдан ўтаётган ток зичлиги билан майдон кучланганлиги орасидаги боғланишда, яъни вольт-ампер тавсифномада манфий соХа юзага келади. Агар узунлиги h га тенг яримўтказгичга берилган U ўзгармас кучланиш шундай бўлсаки, яримўтказгичдаги ўртача майдон вольт-ампер тавсифномасининг дифференциал қаршилик манфий бўладиган камаювчи қисмига мос келса, диодда ўтаюксактакрорийликли тебранишлар генерацияланади. Бу Ходисани биринчи бўлиб 1963 йилда Ж.Ганн кашф қилган ва шунинг учун Хам бундай диодлар унинг номи билан юритилади.

Ганн диоди қалинлиги мкм га, диаметри эса мкм га тенг бўлган GaAs ёки JnP монокристалллардан олинган дискдан иборат бўлиб, унинг икки томонига металл тута-шувлар ишланган. Ганн диоди ўтаюксактакрорийлик занжири бўлмиш Хажмий резонаторнинг фаол элементи вазифасини бажаради.
Ганн диодларининг ишчи такрорийликлари 10-120 ГГц ларга тенг, фойдали иш коэффициенти эса, 2-10% атрофида бўлади. Узлуксиз маромда ишлайдиган диодларнинг генерацияланган тебранишларининг қуввати тахминан 200 мВт га, импульс маромда эса, тахминан 200 Вт га тенг.
Ганн диодларига асосланган генераторлар асосан радиолокация қабул қилгичларидаги гетеродинлар, кичик қувватли радиолокация узатгичларидаги генераторлар, такрорийликни кўпайтирувчи тузилма-лардаги таянч генераторлар сифатида ишлатилади. Ганн диодларига асосланган мантиқий асбоблар Хам тез ишлай олганлиги (10 нс) сабабли катта истиқболга эга. Фақат катта қувват истеъмол қилиши уларнинг муХим камчилигидир.
Кўпчилик Ганн диодлари қаторига яримўтказгичнинг ўтказувчанлик ва валент зоналаридаги водийлар орасидаги электрон ўтишлар Ходисасига асосланган асбобларни Хам киритади. Уларда Ганн доменларининг хоссаларидан эмас, ана шу водийлар орасида электрон ўтишлар натижасида юзага келадиган турғунсизликлардан фойдаланилади. Ана шундай турғунсизликлардан фойдаланиб, ўтаюксактакрорийлик-лар соХасига яроқли кучайтиргичлар, генерация такрорийлиги 200 ГГц ларгача борадиган генераторлар, тез ишлайдиган мантиқий уячалар яратилган.

III Боб бўйича мустақил назорат учун саволлар:

1. 
   Яримўтказгич диод деб нимага айтилади?
   
2. 
   Қотишмавий ва диффузиявий диодлар Хақида маълумот беринг. Улар қандай ясалади?
   
3. 
   Нуқтавий ва ясси диодларнинг ишлатилиши соХалари Хақида нималар биласиз?
   
4. 
   Диодда содир бўладиган физикавий жараёнларни тушунтиринг ва математик ифодаланг.
   
5. 
   p-n ўтик орқали оқувчи тескари ток қандай токлардан ташкил топади?
   
6. 
   Иссиқлик токи нима?
   
7. 
   Генерация токи нима?
   
8. 
   Сизиш токи нима?
   
9. 
   Тўла тескари токни математик ифодаланг.
   

10. Рекомбинация токи нима?
11. Диод вольт-ампер тавсифномасига температура қандай таъсир
қилади?
12. Диодга тўғри ва тескари кучланишлар берилганда содир бўладиган физикавий жараёнларни тушунтиринг.
13. Диодларнинг асосий параметрлари нималардан иборат?
14. Диоднинг сиғими учун ифодаларни ёзинг.
15. Диоднинг дифференциал қаршилиги нима?
16. Яримўтказгич диодларни бажарадиган вазифасига қараб қандай асосий турларга ажратилади?
17. Диодларнинг динамик хоссалари Хақида маълумот беринг.
18. Электрон-ковак ўтикнинг тешилиши қандай юз беради?
19. p-n ўтик тешилишининг қандай турлари мавжуд?
20. Тешилиш турлари учун математик ифодаларни ёзинг ва тушунтиринг.
21. Тўғрилагич диодлар деб нимага айтилади?
22. Стабилитронлар деб нимага айтилади?
23. Стабилитрон электр занжирга қандай уланади?
24. Юқоритакрорийликли диодлар олиш учун қандай талаблар ва усуллар мавжуд?
25. Шоттки диодларида юз берувчи физикавий жараёнлар нималардан иборат?
26. Туннел диодлар деб нимага айтилади?
27. Туннел диоднинг энергиявий диаграммасини чизинг ва тушунтиринг.
28. Туннел диоддан кучайтиргич сифатида фойдаланиш чизмасини келтиринг.
29. Тескари диодлар деб нимага айтилади?
30. Тескари диоднинг вольт-ампер тавсифномасини тушунтиринг.
31. Импульс диодлар нима мақсадларда қўлланилади?
32. Импульс диодлари учун импульс параметрлари нималардан иборат?
33. Заряд тўпловчи диодларда қандай физикавий жараёнлар юз беради?
34. Варикаплар деб нимага айтилади?
35. Варикапни улаш чизмасини келтиринг.
36. Варикапнинг сиғими учун математик ифодани ёзинг.
37. Варикаплар қандай параметрларга эга?
38. Варикапнинг эквивалент тузилмасини чизинг ва тушунтирнг.
39. Варикапнинг сифати учун математик ифодани ёзинг.
40. Варикапнинг сифати температурага қандай боғланган?
41. Фотодиод деб нимага айтилади?
42. Фотодиод ясаш учун қандай талаблар мавжуд?
43. Фотодиоднинг вольт-ампер тавсифномаси учун математик ифодани ёзинг ва тушунтиринг.
44. Фотодиоднинг параметрлари деганда нимани тушунасиз?
45. Ёритувчи диод нима?
46. Ёритувчи диодлар тайёрлаш учун қандай яримўтказгич материаллар ишлатилади?
47. Ёруғлик чиқарувчи диодларнинг ишлаш тамойилларини тушунтиринг.
48. p -i - n диодлар қандай тузилишга эга i-қатламнинг вазифаси нима-дан иборат?
49. p -i - n диодларнинг қўлланилиши Хақида маълуьот беринг.
50. Кўчкисимон-учиб ўтиш диодларнинг ишлашини тушунтирнг.
51. Ганн диодларининг ишлаш тамойили нимадан иборат?
52. Ганн диодларининг ишлатилиши Хақида маълумот беринг.
IV БОБ. ТРАНЗИСТОРЛАР.
4.1 Транзистор ишлашининг физикавий асослари

Транзистор–энг кœп тарқалган яримœтказгич кучайтиргич асбобдир. Транзистор яримœтказгич материал асосида ясалган бœлиб, яқин жойлашган икки œзаро таъсирлашувчи р-n œтиклардан ташкил топган. Иккала р-n œтикларни яримœтказгичнинг уч соХаси ажратиб туради. Бу соХалар мос равишда "эмиттер", "коллектор" (чекка соХалар) ва "база" (œрта соХа) деб аталади. Шу соХалардаги асосий заряд ташувчиларнинг турига қараб транзисторларни икки турга: n-р-n (эмиттер ва коллектор соХалар электрон œтказувчанликка, база соХаси эса ковак œтказувчанликка эга); р-n-р (эмиттер ва коллектор соХалар р-тур œтказувчанликка, база соХаси n-тур œтказувчанликка эга) тузилмали тран-зисторларга ажратиш мумкин.

4.1-расмда n-р-n транзистор тузилмаси келтирилган бœлиб, транзистор электродларига ташқи кучланишлар берилганда у орқали оқувчи токлар йœналишлари расмда кœрсатилган.
4.1-расм. n-p-n транзистор тузилмаси.

Эмиттер-база œтишга (4.1-расмда келтирилган эмиттер œтиш, яъни транзисторнинг энг чекка чап ва œрта соХаларидаги р-n œтик) тœғри йœналишда кучланиш берилган. Бу электронлар асосий ташувчилар бœлган эмиттер соХага U_э кучланиш манбаининг манфий қутблари уланганлигини англатади. Ковак œтказувчанликка эга бœлган œртадаги базавий соХага U_э манбанинг мусбат қутби уланган. Коллектор œтишга (œрта базавий соХа билан коллекторнинг энг чекка œнг соХаси ораси-даги р-n œтик) тескари кучланиш берилган, яъни базанинг р-соХасига U_к кучланиш манбаининг манфий қутби уланган, коллекторнинг n-соХасига эса U_к манбанинг мусбат қутби уланган.

Электрон œтишга U_э тœғри кучланиш берилганда база-эмиттердаги р-n соХалардаги потенциал тœсиқларнинг пасайиши амалга ошади. Потенциал тœсиқларнинг пасайиши Хисобига асосий заряд ташувчилар (эмиттер соХасидаги электронлар ва база соХасидаги коваклар) электрик майдон таъсирида р-n соХада пуркалади ва у ерда ноасосий заряд ташувчиларга айланадилар. Яъни, электронлар эмиттер соХасидан базавий р-соХага, коваклар эса базанинг р-соХасидан эмиттернинг n-соХасига œтадилар. Эмиттер œтиш чегараларида ноасосий заряд ташувчиларнинг ортиқча концентрацияси пайдо бœлади. Бу концентрациялар қуйидаги тенгламалар билан аниқланадилар:
p_ni қ p_no.e^{qUэ / kT},
n_рi қ n_ро.е^{-qUэ / kT},
бу ерда, р_no, n_ро- ноасосий заряд ташувчиларнинг, мос равишда эмиттер ва база соХаларидаги мувозанатли концентрациялари.
Электрик майдон кучлари таъсирида ноасосий заряд ташувчи-ларнинг кристаллдаги Харакати туфайли эмиттер токи юзага келади. Токнинг электрон ташкил этувчиси, яъни базадан эмиттерга коваклар оқими кам аХамиятлидир, ундан ташқари бу йœналишда ажралувчи иссиқлик (Жоуль-Ленц Ходисаси) р-n œтикнинг ва бутун транзисторнинг ишлашига зарарли таъсир кœрсатади. Эмиттер токининг ковак ташкил этувчисини электрон ташкил этувчига нисбатан камайтириш учун база соХаси эмиттер соХасига нисбатан анча кам легирланган (чунки, n_э » р_б).
Натижада электронларнинг эмиттердан базага оқими, ковакларнинг базадан эмиттерга оқимидан анча кœпдир. Эмиттер œтишни миқдорий тавсифлаш учун "эмиттер œтишнинг самарадорлиги" деган тушунча киритилади:
қ j_nэ/ j_рэ+j_nэ,
бу ерда, j_nэ–эмиттер токининг электрон ташкил этувчиси; j_рэ+j_пэ -
тœла эмиттер токининг ташкил этувчилари.
Бу ифодадан кœринишича ковак ташкил этувчи электрон ташкил этувчига нисбатан қанчалик кам бœлса, эмиттер œтишнинг самарадор-лиги бирга шунчалик яқинлашар экан.
Транзисторнинг базавий соХасига пуркалган электронлар диффузия натижасида коллектор œтишга томон Харакатланадилар. Агар базавий соХанинг кенглиги электронларнинг диффузиявий югуриш йœлидан кичик бœлса, пуркалган электронларнинг кœп қисми коллекторга етиб келади. Юқорида айтилганидек, коллектор œтишга тескари кучланиш берилса, яъни база ва коллектор соХалар орасидаги электрик майдон шундай йœналганки, электрик майдон таъсирига тушган электронлар коллекторга узатиладилар ва ундан ташқарига чиқиб ташқи занжирда Харакатлана бошлайдилар, аниқроқ айтганда коллектор токи, яъни коллектор токининг электрон ташкил этувчиси пайдо бœ-лади. Коллектор токининг ковак ташкил этувчиси коваклар (ноасосий заряд ташувчилар) оқимининг коллектор соХасидан база соХасига оқимига боғлиқ бœлиб, транзисторнинг ишлаши учун кам аХамиятлидир.
Коллектор œтишнинг ишлашини миқдорий тавсифлаш учун кол-лектор œтишнинг самарадорлиги деган тушунчани киритамиз
J_kқj_nk  j_pk / j_nk ,
Бу ерда, j_nk, j_pn – коллектор токининг электрон ва ковак ташкил этувчилари.
Юқорида айтилганидек, эмиттердан базага пуркалган электронларнинг Хаммаси Хам коллектор œтишга етиб бормайдилар ва коллектор токини Хосил қилишда иштирок этмайдилар. Электронларнинг бир қисми база соХасида бу соХанинг асосий заряд ташувчилари бœлган коваклар билан рекомбинацияланади. Эмиттер ва коллектордаги токларнинг фарқи, яъни базада рекомбинацияланувчи электронлар, базанинг рекомбинация токи деб аталади. Токнинг рекомбинациявий ташкил этувчисини камайтириш мақсадида базавий соХанинг кенглигини электронларнинг диффузиявий югуриш узунлигидан кичикроқ қилинади.
Базавий соХадаги рекомбинациявий йœқотишларни миқдорий тавсифлаш учун эмиттер токининг электрон ташкил қилувчисини коллектор токининг электрон ташкил этувчисига нисбатидан фойдаланилади (одатда бу нисбатни  Харфи билан белгиланади):
қ j_nэ / j_mk
Шунингдек, қ1-1/2 (d/z_n)² эканлигини Хам кœрсатиш мумкин. Бу ерда, d-базавий соХанинг қалинлиги, Z_n-электронларнинг диффу-зиявий югуриш йœли. Агар d<< Z_n, қ1 шарт бажарилса, яъни базавий соХанинг қалинлиги заряд ташувчиларнинг диффузиявий югуриш йœлидан кичик бœлса, рекомбинациявий йœқотишлар энг кичик бœлади ва коллектор токи эмиттер токидан жуда озгина фарқ қилади. Умуман транзисторда токларнинг œзаро муносабати учун қуйидаги ифода œрин-лидир
I_эқ I_kI_б
Коллектор œтишга тескари кучланиш берилгани учун унинг омик қаршилиги тœғри кучланиш берилган эмиттер œтишнинг қаршилигидан бир неча тартибга каттадир. Шунинг учун коллекторли занжирга етарлича юқориомли қœшимча R_H қаршиликни 4.1-расмда кœрсатилганидек улаш мумкин. Юқориомли қœшимча қаршиликдан оқа-ётган коллектор токи кучланишнинг катта тушишини (U_н қI_k ∙ R_қ) Хо-сил қилади. Натижада транзисторнинг эмиттер занжиридаги кучланишнинг нисбатан кичик œзгариши, қœшимча қаршиликда, яъни, коллектор занжиридаги кучланишнинг катта œзгаришига олиб келади. Коллектор токи эмиттер токига нисбатан кичик бœлишига қарамасдан, кириш ва чиқиш қаршиликларининг фарқи Хисобига транзистор қувват бœйича кучайтиришни таъминлайди. Кириш ва чиқишдаги қаршиликлар қийматларида фарқнинг мавжудлиги транзистор номининг келиб чиқишига олиб келди. Транзистор сœзи инглиз тилидаги икки сœзнинг қисқартирилганидан – "transformer of resistor"дан - "transistor" - (қар-шиликни œзгартиргич) пайдо бœлди.
Биз юқорида n-р-n тур транзистордаги токларнинг œтиш меха-низмларини кœриб чиқдик. р-n-р транзисторда токларнинг кœчишидаги физикавий жараёнлар Хам юқоридагидекдир. Фақат бу Хол учун эмиттердан базага пуркалувчи заряд ташувчиларнинг кœриниши œзгаришини Хисобга олиш кифоядир.
4.2. Транзисторнинг статик вольт-ампер тавсифномалари
Транзисторнинг (4.1-расм) базавий соХаси Хам, коллектор Хам, эмиттернинг кучланиш манбаларига умумий улангандир. Транзисторнинг бундай уланиши умумий базали уланиш (УБ) тузилмаси деб ата-лади. Транзисторни умумий эмиттер бœйича ва умумий коллектор (УК) бœйича улаш мумкин. Хар бир уланиш œзининг ижобий ва салбий Хусусиятлари билан тавсифланади.
Транзистор œзининг Хар қандай уланишида кириш ва чиқишдаги бир гуруХ вольт-ампер тавсифномалари бўйича фарқланади.