Сабақ жоспары Оқу тобы Оқушылар саны Өткізу мерзімі 9 571
жүктеу/скачать 79,21 Kb.
|
a638d695-4997-46bf-ba85-9af75579a676
| Жаңа тақырып (40 мин): Изоляцияланған затворлы өрістік транзисторлар. Тиристорлар.
Өрістік транзистор – бұл күшейткіш құрамы негізгі тасушының ағынымен көрсетілген, өткізгіш арна арқылы өтетін және электр өріспен басқарылатын жартылай өткізгіш аспап. Өрістік транзистордың жұмысы бір типті ғана тасушыларды қолдануға негізделген – негізгі, сондықтан оларды униполярлы деп атайды. Арнаға заряд тасушылар кіргізетін электрод кіріс (К) деп аталады; арнадан заряд тасушыларды шығаратын электродты шығыс деп атайды; арнаның көлденең қимасын реттеуге арналған электрод, - қақпа (Қ). Электрлік өріс арқылы жартылай өткізгіштегі тоқты басқару үшін жартылай өткізгіш қабатының өткізу ауданын немесе оның меншікті өткізгішін ауыстыру қажет. Өрістік транзисторларда екі әдісі қолданылады және сәйкесінше екі түрге айырады: басқарушымен р-n - өткізгішті транзистор және жекеленген қақпасымен транзистор. Басқарушымен р-n - өткізгішті өрістік транзистор – бұл қақпасы р-n - өткізгіш арнадан электрлі қатынаста бөлінген кері бағытта араласқан өткізгіш транзистор. Басқарушымен р-n - өткізгішті өрістік транзистор негізгі элементтері (сурет 5.1,а) n- типті жартылай өткізгішті пластина (1), р- типті жартылай өткізгішті екі жақтан қойылған қабат (2) болып табылады. n-типті жартылай өткізгішті пластинаның кесігінде және р- типтің екі аумағында омдық байланыс жалғанған металлды пленка қойылған, ал р- типті екі қабат өзара байланысқан. р- типті екі қабатпен құрастырылған электрод қақпа (5) деп аталады. Содан электрондар қозғалатын n-типті жартылай өткізгішпен қосылатын электродтардың біреуі кіріс (3) деп аталады, ал электрондар соған қарай қозғалатын электродтар – шығыс (4). Әр түрлі типті электр өткізгіштермен жартылай өткізгіштер арасында екі электронды-тесікті өткізгіш пайда болады. Екі р-n - өткізгіштер арасында орналасқан n- типті жұқа қабатты жартылай өткізгіш өткізгіш арна деп аталады. Кіріске теріс (n-арна үшін), ал шығысқа оң кернеуді қосқанда (сурет 6.1,а) кірістен шығысқа электрондардың қозғалысымен құрылатын, яғни зарядтың негізгі тасушыларымен арнада электр тоғы пайда болады. Электронды-тесікті бойлай өтетін (ал биполярлық транзисторларда сияқты өтетін аралықтардан емес) заряд тасымалдаушының қозғалысы өрістік транзистордың өзіндік ерекшелігінің біреуі болып табылады. Арна мен қақпа арасында құрылатын электрлік өріс арнада заряд тасымалдаушының тығыздығын, яғни ағынды тоқтың шамасын өзгертеді. Сурет 5.1 –Басқарушымен р-n - өткізгішті өрістік транзистордың құрылымы және шартты белгіленулері Басқарушымен р-n - өткізгішті өрістік транзистордың биполярлы транзисторлар алдындағы негізгі артықшылығы жоғарғы кіру кедергісі, аз шу, дайындау оңайлығы, ашық транзистордың кіріс және шығыс арасындағы қалдық кернеуінің ашық қалпында жоқ болуы болып табылады. Жекелеген қақпасымен өрістік транзистор – бұл қақпасы арнадан диэлектрик қабатымен электрлік қатынаста бөлінген өрістік транзистор. Жекеленген қақпасымен өрістік транзистор электр өткізгіштіктің қарама-қарсы типімен екі аумағы құрылған жартылай өткізгіштің біршама үлкен меншікті кедергісімен пластинадан тұрады (сурет 5.2). Бұл аумақтарға металдық электродтар – кіріс және шығыс қойылған. Кіріс және шығыс арасындағы өткізгіштің беті диэлектриктің жұқа қабатымен жабылған, әдетте кремний оксидінің қабатымен (SiO2). Диэлектрик қабатына металдық электрод – қақпа қойылған. Сонда металдан, диэлектриктен, жартылай өткізгіштен тұратын құрылымды аламыз. Сондықтан жекеленген қақпасымен өрістік транзисторларды жиі МДЖ-транзисторлар (металл-диэлектрик-жартылай өткізгіш) немесе МОЖ-транзисторлар (металл-оксид- жартылай өткізгіш) деп атайды. МДЖ-транзисторлар МДЖ-транзисторларының екі түрі бар: индуцировалы және орнатылған арналармен. n-арнамен р-типті жартылай өткізгіш негізінде орындалған МДЖ-транзисторының құрылымы сурет 5.2-де көрсетілген. МДЖ-транзисторының жұмысы өріс әсеріне, яғни жартылай өткізгіштің үстіңгі аумағының өткізгіштігін үстіңгі потенциал арқылы өзгерту мүмкіншілігіне негізделген. Тоқ өтетін өткізу қабат арна деп аталады. Мұндан транзисторлар тобының тағы бір атауы – арналық транзисторлар. Жартылай өткізгіштің көлемінің және жекеленген электродтрадың (қақпамен) арасында потенциалдар айырымын жасағанда жартылай өткізгіштің бетінде жартылай өткізгіштің қалған көлемінде концентрациядан өзгешеленетін, - қақпада кернеуді өзгертіп, кедергісімен басқаруға болатын арнасы бар заряд тасушылар концентрациясымен қабат пайда болады. Өріс әсерін туғызатын металдық электродты қақпа (3) деп атайды. Қалған екі электродты кіріс (К) және шығыс (Ш) деп атайды. Негізінде бұл электродтар қайырылады. Кіріс – бұл өткізгіш арна арқылы заряд тасушылар қосылатын электрод. Шығыс – бұл заряд тасушылар шығаратын электрод. Қақпа – электр сигнал берілетін электрод. Оны өткізгіш арнада кірістен шығысқа өтетін тоқ өлшемін басқару үшін қолданады. Егер арна n-типті болса, онда жұмыстық тасушылары – электрондар және шығыс қарама-қарсылығы оң. Кірісті әдетте подложка деп атайтын жартылай өткізгіш негізімен қосады (ІІ). Өрістік транзисторлардың схематикалық белгіленуі сурет 5.3-те көрсетілген. Сурет 5.2 –n-арнасымен МДЖ-транзисторының құрылымы Сурет 5.3 –МДЖ транзисторларының шартты белгіленуі Өрістік транзисторлардың негізгі құрамы және тағайындалуы Екі электроды бар (анод және катод) төрт кабатты кремнийлік вентиль, динистор деп аталады. Егер анод пен катодтан басқа үшінші (басқарушы) электрод бар болса, онда вентиль басқарылатын болады да, тиристор деп аталады. Тиристор сонымен қатар динистор төрт қабатты: р-n-р-n болып жасалады (143-сурет). Тиристордың ортаңғы р облысының шықпасы — баскарушы электроды у болады. Басқарушы электродты тізбекке қоспаған кезде тиристор динксторға айналады. Егер веньтилдің аноды мен катодының арасына тура бағытты кішкентай түрақты кернеу түсірілсе, онда А1 және A3 ауысулары ашық болып, олардьщ кедергісі аз болады. А2 ауысуы кері (өткізбейтін) бағытта қосылады, оның кедергісі үлкен, сондықтан тиристорға түсірілген барлық кернеу іс жүзінде А2 ауысуына беріледі де, тізбектегі ток аз болады. Tиристордың кернеуін есіргенде, тізбектегі ток шамалы көбейеді, себебі А2 ауысуының үлкен кедергісімен шектеледі және тристордың вольт-ам-перлік сипаттамасы диодтың сипаттамасының кері тармағына үқсас болады (144-суреттегі Оа кисығы). Егер кернеу ауыстырып қосу кернеуі Uақ деп аталатын, біршама белгілі мәніне жетсе, онда А2 ауысуындағы электр өрісінің кернеулігі ионизация және жақа еркін заряд тасушыларды (электрондар мен кемтіктерді) туғызуға жеткілікті болады да, өткелдің кедергісі күрт кеміп, тиристор ашылады. Ашық тиристордағы кернеу (вольт-амперлік сипаттаманың бв бөлігі) азғантай (1-2 В шамасында) және тұрақты дерлік, сондықтан тізбектегі ток сыртқы жүктеменің кедергісімен шектеледі. Тиристордьщ ең үлкен тоғы, өзі сейілтетін шектік рұқсат етілгеи қуатпен шектеледі. Егер ашык тиристор аркылы жүріп жаткан токты кішірейтсек онда ол А2 өткелінде заряд тасушыларды туды-ру процесін қолдауға тиристордың тоғы жеткілікті болатын кезге дейін ашық болып тұрады. Ұстап тұру тоғы /ут деп аталатын ток-тың белгілі мәнінен кіші шамада тиристор жабылады, яғни өткіз-бейтін күйіне қайтып оралады. Егер басқарушы электродқа бөтен ток көзінен оң потенциал берсек, онда А2 ауысуына басқару тоғы туып, қосымша заряд тасушылар пайда болады, осы себептен осы ауысудың ауыстырып қосу кернеуі азайып, тиристор кішілеу кернеуде Uақі ашылады. Басқару тоғы Iб неғұрлым үлкен болса, соғүрлым А2 ауысуында косымша зарядтар көп болады және тиристордың ауыстырып косу кернеуі кіші болады. Басқару тоғының Iбс бір белгілі мәнінде тиристор баскарылмайтын вентиль ретінде жүмыс істейді, яғни оныя анодындағы кандай да болмасын оң кернеу де ашык болады. Сонымен, тиристор не оның анодына ауыстырып косу кернеуін бергенде, не жеткілікті мәні бар баскару тоғын Iбc косқанда ашылады. Тиристор ашылғаннан кейін басқарушы электрод оның жұлысына әсер ете алмайтындықтан, басқарушы электрод тізбегіне қысқа уақытты тік бұрыш тәрізді және үзақтығы шамамен 10 мкс ток импульсы жіберіліп түрады. 145-сурет. Тиристор қуатының конструкциясы. Тиристор қысқыштарына кері кернеу Uкер берген кезде ол басқару тоғына тәуелсіз түрде кері қосылған А1 және А3 ауысуымен жабылып калады және оның вольт-амперлік сипаттамасының басқарылмайтын вентильдің вольт-амперлік сипаттамасының кері тармағынан іс жүзінде айырмашылығы болмайды. Тиристордың екі орнықты күйі бар: жабык тиристорда оның кедергісі өте зор (R∞) ашығында — азғантай (R~0). Сондыктан да тиристорлар ин-венторларда, реттелетін түзеткіштерде, корғаныс схемаларында және т.б. ж. түйіспесіз ауыстырып коскыштар ретінде колданыс тауып отыр. Қуатты тиристордың қүрылысы 145-суретте көрсетілген. Кристалл ұстағышта 3 бекітілген терт кабатты кристалдық кұрылым 4, металл корпуска 2 салынған, онын. теменгі жағында катодтың резьбалық шықпасы 1 бар. Жоғарғы р — қабатқа дәнекермен 5 анодтың өрілген шықпасы 7 бекітілген. Ортаңғы р-облысына басқарушы электродтың шықпасы 8 кіргізіледі. Анод пен басқарушы электродтың шықяаларын корпусқа оқшаулатқышпен 6 бекітеді. жүктеу/скачать 79,21 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|