Дипломдық ЖҰмыс тақырыбы: «ҚазМетрИн»
жүктеу/скачать 4,38 Mb.
|
Диплом титулки
9.2 ДиодтарДиод - екі электродты, электр тогының бағытына байланысты әр-түрлі өтімділігі бар электронды аспап. Бір р-n өтпесінен тұратын және екі шығысы (сыртқа жалғанатын екі ұшы) бар жартылай өткізгішті диод деп аталады. n — типті және p — типті екі жартылай өткізгіштерді бір — бірімен қоссақ, онда диод деген құралды аламыз. Бұл екеуін диодтың екі электроды деп атайды. Олар оң таңбалы анод пен теріс таңбалы катод. Диодтың ашық және жабық кездері болады. Ашық күйінде ол токты жақсы өткізеді де, жабық күйінде нашар өскізеді, тіпті өткізбейді деп айтуға болады. Егер де батереяның оң полюсын диодтың анодымен,ал теріс полюсын катодымен қоссақ, онда диод арқылы ток жүреді. Диодқа тура кернеу бергенде ток бірден көтеріледі. Яғни, диод ашылады. Ал кері кернеу бергенде ток өте аз мөлшерде болады, яғни диод жабық. Осы уақыттағы аз мөлшердегі болсын ток іс жүзінде еш уақытта есепке алынбайды-өйткені оның мөлшері расында да өте аз. Сондықтан да ол токты біз жоқ деп есептейміз. Егер де біз кері кернеуді белгілі бір мөлшерден көп артық берсек, онда кері ток бірден көп мөлшерге артады. Көп мөлшерге артқан токтың зияны сол диодтың тесілуіне немесе диодтың «жанып кеттуіне» алып келеді. Сурет 9.5 – Диодтағы процесс Жартылай өткізгішті диод, бір ғана р –n ауысымы бар және кристалдан ішкі екі шығысы бар әртүрлі электр өткізгіштігі бар электртүрлендіргіш жартылай өткізгішті аспап. Осы р –n ауысым барлық шала өткізгіштің қасиеттерін, техникалық параметрлерін анықтайды. Шала өткізгішті р –n ауысым кристалы салынған диодтың корпусы және кристалды бекітетін басқа да конструктивті элементтер корпуста диодтың эксплуатациялық сипаттамасын қамтамасыз етеді. Олар, температура әсері кезіндегі орнықтылық, вибрациялы жүктеме т.б. Жартылай өткізгішті диод (вентиль) біреуі электрондық өткізгішті n – тектес, ал екіншісі кемтіктік өткізгішті р –тектес бар екі шала өткізгіштердің түйіспелік қосылысы болып табылады. n – шала өткізгіште электрондардың үлкен концентрациясы болуы нәтижесінде олар бірінші шала өткізгіштен екіншісіне қарай диффузия жасап өтеді. Дәл осылай екінші р – тектес шала өткізшгіштегі бірінші n – тектес шала өткізгіштің жұқа шекаралық қабатында оң заряд болады. Ал, р – тектес шала өткізгіштің шекаралық қабатында теріс заряд пайда болады. Осы екі қабат арасында потенциалдар айырмасы пайда болады және электрондар мен кемтіктердің бір шала өткізгіштен екіншісіне диффузия жасауына бөгет болатын кернеулігі Е электр өрісін тудырады. Сөйтіп екі шала өткізгіштің шекарасында заряд тасушылардан айырылған және үлкен кедергісі бар жұқа қабат пайда болады. Бұл қабат жапқыш немесе р –n ауысым деп аталады. Өндірістік электрониканың барлық бағытындағы схематехникалық сұрақтарды шешуде жартылай өткізгішті диодтар кеңінен қолданылады. Сурет 9.6 – Диод және оны схемада белгілеу Көбінесе төменгі жиіліктегі айнымалы тоқты түзету үшін түзеткіш диодтар (50-100000 Гц) қолданылады. Одан басқа да түзеткіш диодтар басқару схемаларында, және коммутацияда қолданылады. Жасалатын материалына қарай диодтар екі топқа бөлінеді; германиилі, және кремниилі. Гераманиилі диодты төменгі кернеуде қолданған дұрыс. Жұмыс істеу тәртібіне және атқаратын міндетіне қарай жартылай өткізгішті диодтар әр түрлі болады. Ең көп тараған диодтар - түзеткіштік диод, жоғары жиіліктік және өте жоғары жиілікті, стабилитрон, импульстік, варикап, фотодиод, жарық диоды. Диодттарды жеке - жеке қарастыралық: Түзеткiш диод p-n ауысуының вентильді қасиетiн пайдаланады және айнымалы тоқтарды түзету үшiн қолданады. Диодты жасау үшiн Ge және Si қолданылады. Түзеткiш диод өзiне берiлген кернеудi басқаратын электронды кiлттi (ЭК) жинайды. Тура кернеу берiлгенде диодтағы кернеудiң төмендеу әсерiнен жүктемедегi кернеуiнен бiршама аз болады. Гелийден жасалынған диодтың тура кернеуi Ug тура -0,5В, ал кремнийден жасалынған диодтағы Ug тура ≤ 1-1,5В. Сурет 9.7 – Түзеткіш диод Жоғарғы жиіліктегі диодтар – бұлар, әмбебап міндеттегі шала өткізгішті аспап. Олар, түзеткіш диодтар сияқты электронды құрылғыларда, тек аз электрлік жүктемеде, модуляторларда, детекторларда, жиілікті түрлендіргіштерде, басқа да электрлік сигналдардың сызықты емес түрлендіргіштерінде қолданылады. Айнымалы тоқтағы түзеткіштер жиіліктің кең диапозонында (бірнеше жүздеген мегагерц шамасында) жұмыс істейді. Сурет 9.8 – Жоғарғы жиілік диоды Импульстi диод - өтпелi үрдiстерi қысқа болатын және жұмыс кезiнде вольт-амперлiк сипаттамасының тура және керi тармақтарын (түзеткiш диодтар сияқты) қолданатын шалаөткiзгiштi диод. Инжекция деңгейi төмен кезiнде өтпелi үрдiстердегi тосқауылдық сыйымдылықтың қайта зарядталынуының маңызы зор. Инжекция деңгейi жоғарлаған кезде зарядтарды жинау және сору үрдiстерi негiзгi болып табылады. Соңғы құбылыс диод жылдамдығын анықтайды және арнайы параметрді τққ – қалпына келтiру уақытымен сипатталынады. Импулсьті диодтың контрукциясы мен вольт-амперлі мінездемесі жоғарғы жиілікті диодтар сияқты болады. Сурет 9.9 – Импульстік диод Жылдамдықты жоғарлату үшiн импульстi диодтарды нүктелiк құрылым түрiнде дайындайды, бұл оның p-n ауысу ауданының минималды болуына себеп болады. Сонымен қатар, τққ шамасын азайту үшiн база енiн (қалыңдығын) барынша жұқа етiп жасайды. Импульстiк диод ретiнде Шоттки диодын қолдануға болады. Жарық диоды – Ток жүрген кезде p-n өтпесінен жарық шығаратын шала өткізгішті диод жарық диоды деп аталады. Жарық диодттары негізінен цифрлық индикаторларда қолданылады. Сурет 9.10 – Жарық диоды Жарық диодттарыгаллий арсенидттері мен фосфидтерінен және силиций карбидтерінен жасалады. Жарықтың токтан тәуелділігі жарық диодының негізгі сипаттамасы болып саналады.Токтың белгілі бір мәнінен бастап ток өскен сайын жарықтылықта өсіп отырады. Фотодиод — Кері тогы p-n өтпесінің жарықталынуына байланысты өзгеріп отыратын шала өткізгішті диод деп аталады.Фотодиодтар екі түрлі жұмыс ретінде пайдаланылады: сыртқы қорек көзінсіз фотогенератор ретінде және сыртқы қорек көзімен фототүрлендіргіш ретінде.Фотодиод, қарапайым диод секілді, бір p-n өтпесінен тұрады.Бірақ түйіспесінің ауданы әлдеқайда үлкен болады. Кері тоғы р-n өтпесінің жарықталуына байланысты өзгеріп отыратын шала өткізгішті диод фотодиод деп аталады. Фотодиодтар екі түрлі жұмыс кезінде пайдаланылады: сыртқы қорек көзінсіз фотогенератор ретінде және сыртқы қорек көзімен фототүрлендіргіш ретінде. Фотодиод, қарапайым диод секілді, бір р-n өтпесінен тұрады. Бірақ түйіспенің ауданы басқа диодтарға қарағанда әлдеқайда үлкен болады, өйткені сәуле осы ауданға перпендикуляр түсуі керек. Фотодиод автоматика жүйелері мен басқа техника қондырғыларында, индикаторлық құрылғыларда, электр қозғаушы күші ретінде жарық ақпаратын электрлікке түрлендіру үшін және фотометрияда, теле кескіндерді беру құрылғыларында қолданылады. Стабилитрон және стабистор. Тұрақты кернеуді тұрақтандыру үшін арналған. Мұндай аспап жазықтық шала өткізгішті диодты білдіреді. Және де тогы өзгергенмен кернеуі тұрақты болып қалатын шала өткізгішті диод. Стабилитрон сонымен, әр түрлі құрылғыларда кернеуді тұрақтандыру үшін. Яғни кернеуді өзгертпей ұстап тұру үшін қолднаылады. Сурет 9.11 – Стабилитрон Жоғары кернеудi (U>3B) тұрақтандыру үшiн ВАС-ның керi тармағы (АВ бөлiмiн) қолданылады. Бұл мақсатта қолданылатын диодтарды стабилитрондар деп атайды. Аз мәндi кернеулердi (U≤1B) тұрақтандыру үшiн, мысалы интегралды сұлбаларда ВАС-ның тура тармағын (CD бөлiмiн) қолданады, ал бұл мақсатта қолданылатын диодтарды стабистор деп атаймыз .Оларды кремнийден жасайды. Тұрақтандыру кернеуi (3-180В) диапазонын құрайды. Варикап – тосқауылдық (зарядтық) сиымдылықтың берiлген кернеу мәнiне тәуелдiлiгiн орындауға негiзделген жартылай өткiзгiштi диод. Варикаптың негiзгi сипаттамасы – вольт-фарадты сипаттама (ВФХ). Варикаптың тосқауылдық сыйымдылығы (10-100) пикофарад құрайды. Сурет 9.12 - Варикаптар Бөгеттік қабаттың бір жағында оң, екінші жағында теріс зарядж пайда болатындықтан және осы зарядтар онда электр өрісін тудыратындықтан р-n өтпесінің электрлік сыйымдылығы болады. Жазық конденсатордағы секілді өтпенің сыйымдылығы түйіспенің ауданына тура пропорционал да, ао бөгеттік қабаттың енінге кері пропорционал. Бөгеттік қабаттың ені оған түсірілген кернеуге байланысыт өзгеретіндіктен. Р-n өтпесінің сыйымдылығыда кернеумен байланысты болады. Сыйымдылығы кері кернеуден тәуелді өзгеріп отыратын шала өткізгішті диодты варикап деп атайды. Варикап электрлік сыйымдылығы бар элемент ретінде қолданылады. Варикаптығ негізгі парамерлері ретінде оның жалпы сыйымдылығы Сж мен сыйымдылықтың еселі коэффиценті Кс алынады. Варикаптың көпшілігінің жалпы сыйымдылығы Сж = 10…500 пФ, ал сыйымдылықтың еселі коэффициенті Кс = Сmax / C min = 5…20 шамасында болады. Тунельдiк диод – кернеу бойынша оң iшкi керi байланыс. Оның ВАС-сында терiс диффузиялық кедергi бөлiмi бар. Бұл запорлы қабат өте жiңiшке болғанда (10Нм немесе одан да кiшi) валенттi қабаттан өткiзу қабатына қарай зарядтардың тунельдi түрде өтуiмен түсiндiрiледi. Сурет 9.13 – Туннельдік диоды Жалпы вольт - амперлік сипаттама дегеніміз диодқа ма, жоқ әлде басқа бір аспапқа ма, бәрібір, берілетін кернеу өзгергенде, соған байланысты токтың калай өзгеретінін көрсететін график. Диодқа тура кернеу бергенде ток бірден көтеріледі. Яғни, диод ашылады. Ал кері кернеу бергенде ток өте аз мөлшерде болады, яғни диод жабық. Осы уақыттағы аз мөлшердегі болсын ток іс жүзінде еш уақытта есепке алынбайды, өйткені оның мөлшері расында да өте аз. Сондықтан да ол токты біз жоқ деп есептейміз.Егер де біз кері кернеуді белгілі бір мөлшерден көп артық берсек, онда кері ток бірден көп мөлшерге артады. Көп мөлшерге артқан токтың зияны сол диод тесілді немесе диод «жанып кетті» дейді. Бірақ тура берген кернеуіміздің өзі де белгілі бір мөлшерден жоғарыламауы керек. Өйткені ондай жағдайда да әлгі «жанып кетті» деген нәрсе міндетті түрде болады. Сурет 9.14 – Диодтың вольт-амперлік сипаттамасы Барлық диодтардың амперлік сипаттамалары жоғарыда көрсетілген графикке ұқсас болады. Бұларды Д226А немесе Д242 деген сияқты белгілермен атайды. Мұндағы Д — диод деген сөз, ал тұрған сан заводтың конструкциялық рет саны. Ал соңындағы әріп — аспап тобының түрі. Кремнийден жасалған диодтардың тура кедергісі германийге карағанда сәл көбірек, ал кері кедергісі он есеге артық. Кремний диодының тағы бір артықшылығы оның жұмыс температурасының 180 — 200°С-ге дейін жететіндігі. Яғни ток тығыздығы жоғары. Осыған байланысты қуаттары бірдей болғанда кремний диодтарының көлемі кіші болып келеді. Бірақ та, табиғатта таза кремнийді алып, оны сол қалпында сақтау біраз қиыншылықтар туғызады. Соның салдарынан кремнийден жасалған жартылай өткізгіш аспаптар біраз қымбат тұрады. Ал кремний дегеніміз жер бетінде оттегіден кейін таралуы бойынша екінші орын алатын элемент. жүктеу/скачать 4,38 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|