Біржақты өткізгіш

Курсты жұмыс: туннельді диод

 
Мазмұны

Кіріспе

1.  Мақсат және қолданыстың  облысы 

2.  Топтастыру және  шалаөткізгіштің диодының шартты  белгілері

3.  Әрекеттің ортақ  ұстанымы

4.  Шалаөткізгіштің диодының  конструкциясы

5.Вольтампер мінездеме және шалаөткізгіштің диодының негізгі параметрлері

6.  Түзуөткізгіш диодтар

7.  Стабилитрондар, варикапы, жарықдиод және фотодиодтар

8.  Импульсты, және сверхвысокочастотные(СВЧ)  жоғары жиілікті(ВЧ) диодтар

9.  Есаки(туннелді диод) және оның түрөзгертушілкінің  диоды

10.  Шалаөткізгіштің нәтижелері

11.  Шотткиның өткелі

 Абзалдық және міндер

14.  Дамудың болашақтары

Тұжырым

Әдебиеттің тізбесі

Кіріспе

Шалаөткізгіштің  диодтарында  шалаөткізгіштің екі қабатты  себе тіркестір- құрылымының қолданысымен шарттайтын, бір нешіншіден тесікпен(p) ие болады, ал сырт - электрондық(n) электрөткізгіштікпен.

Шалаөткізгіштің диоды  аспапты екі тұжырым және бір электрондық-тесіктің өткелімен ұсынады.

1. Бұл жұмыста жартылай өткізгіштердің ішіндегі тунельдік диодтың мағынасын ашу керек. Жұмысты орындаудағы мақсат тунельдік диодтардың берілу және тиімділік коэффиценттерін есептеу. Бірден жұмысты орындауға кіріспес бұрын, жалпы диоддеген не, олардың қандай түрлері, осы мәселелерге тоқталып кетуді жөн көріп отырмын.  
Электроника вакуумдық, қатты денелік және кванттық болып бөлінеді. Қатты денелік электрониканың негізгі бөлімі жартылай өткізгіштер, олардың қасиеттері мен қолданылуы жайлы ілім болып табылады, сондай-ақ жартылай өткізгішті приборларға диодтар, транзисторлар, тиристорлар, оптондар, әсіресе, ЭВМ-ге негізделген интегралдық схемаларды пайдалану әдістері енеді. 
19 ғасырдың екінші жартысынан бастап заттардың әр түрлі агрегаттық күйдегі қасиеттерін зерттеу зор қарқынмен жүргізіле бастады. Қатты денелердің ішінен өз формасын сақтайтын денелер- кристалдық қатты денелер өз алдына бөлініп шықты.  
Зоналық теорияға сәйкес жартылай өткізгіштерге тыйым салынған зонасы 0-2 эВ болатын заттар жатады. Мұндай заттар тым көп . Элементтерден оларға бор, кремний, германий, фосфор, селен, теллур, иод жатады. 
Көптеген жартылай өткіш приборлардың әрекеті p-n ауысудың қасиеттерін пайдалануға негізделген. Бұл приборларға әр түрлі мақсаттағы диодтар, транзисторлар, фотогальваникалық элементтер, жартылай өткізгішті лазерлер т.б жатады. p-n ауысулар жартылай өткізгіштер қасиетінің сезімталдықты арттыруға, сөйтіп фотодиодтар, фототранзистор, магнитодиодтар, тензодиодтар, тензотранзисторлар, салқындатқыштар т.б жасауға мүмкіндік береді. Жартылай өткізгішті диодтардың кейбірінің құрылысы мен жұмысын төменде қарастыратын боламыз. 
Ең көп тараған диодтар түзеткіш диод, стаблитрон, варикап, фотодиод, жарық диод. Түзеткіш диодтар айнымалы токты тұрақты токка түрлендіру үшін қолданылады. Түзеткіш диодтарды германийден және кремнийден әзірлейді. Түзеткіш диодтар төмен және жоғарғы жиілікті, импульсті, әлсіз және қуатты токтарды түзету үшін қолданылады. Диодтардың жұмыс үшін шекті мүмкін параметрлерді токтың максимал мәнін, диодта таралатын қуаттың шекті мүмкін мәнін, сондай-ақ шекті мүмкін кернеуді білудің үлкен маңызы бар.Жоғары жиілікте бітеме бағытта диодтың активті кедергісі 
сыйымдылық кедергімен шунтталады. Егер диодтың сыйымдылық кедергісі ауысудың кері кедергісі мен салыстырмалы болса, онда құбылыс өтетін жиілікті шекаралы деп атайды. Кері ток пен тура кернеу мәндері көбейтіндісінің желіде пайдаланылатын активті қуатқа қатынасымен анықталатын пайдалы әсер коэффиценті германий және кремний түзеткіштерде жоғары 99 пайызды. Шағын қуатты және арзан диодтарды физика және электротехника сабақтарында әр түрлі схемаларды монтаждау  
Жоғары жиілік тогын, модуляцияны түзету, жиілікті түрлендіруді, импульсты схемаларда жұмыс істеу үшін әдетте диодтар қолданылады. Нүктелік диодтардың p-n ауысуы төмендегіше қалыптасады, п-типті  
германий кесегіне берилий қола ине батырылады. Содан кейін, контакт арқылы шамасы ине үшін жартылай өткізгішпен бірге балқытатындай токтың қысқа импульсі жіберіледі. Балқу кезінде берилий инеден п-герменийге диффундирленеді. Ал берилий атомдары-акцептор болғандықтан, ине төңірегінде р-п ауысу түзіледі. Бұл ауысуды ауданы шағын жартылай сфералы деп қарастыруға болады. Сондықтан р-п ауысудың сиымдыдылығы аз. Осы диодтар үшін аз омдық жартылай өткізгіш материал іріктелініп алынады. 
Тогы өзгергенмен кернеуі тұрақты болып қалатын шала өткізгішті диод стаблитрон деп аталады. Стабилитрон әртүрлі құрылғыларда кернеуді тұрақтандыру үшін, яғни кернеуді өзгертпей ұстап тұру үшін қолданылады.  
Кері тогы р-п өтпесінің жарықталуына байланысты өзгеріп отыратын жартылай өткізгішті диодты фотодиод деп атайды.Фотодиодтар екі түрлі жұмыс режимінде пайдаланылады: сыртқы қорек көзінсіз фотогенератор ретінде және сыртқы қорек көзімен фототүрленгіш ретінде. 
Фотодиод, қарапайым диод секілді бір р-п ауысудан тұрады Бірақ ауысудың ауданы басқа диодтарға қарағанда әлдеқайда үлкен болады, өйткені сәуле осы ауданға перпендикуляр түсуі керек. р-п ауысуына түскен сәуле фотондары қоздыратын валенттік электрондар өткізгіштік аймаққа өтеді. Осының салдарынан екі жартылай өткізгіште де заряд тасушы қос бөлшектің саны көбееді.Түйістік потенциалдар айырымының әсерінен п-түрлі жартылай өткізгіштегі негізгі емес заряд тасымалдаушылар кемтіктер р-типті жартылай өткізгішке өтеді де, ал мұндағы негізгі емес заряд тасымалдаушылар электрондар п-типті жартылай өткізгішке өтеді. Сөйтіп, n-типті жартылай өткізгіште артық электрондар, ал p-типті жартылай өткізгіште артық кемтіктер пайда болады. Бұл фотодиодтың қысқыштарында потенциялдар айырымын, яғни фотоэлектрлік ЭҚК –ті тудырды. Фотоэлектрлік ЭҚК –тің мәні көптеген фотодиодтарда 0,5...0,9 В шамасында болады және сәуле ағымынан тәуелді, бірақ сәуле ағыны белгілі бір шамаға  
жеткенде p-n өтпесі заряд тасмалдаушыларға қанығады да, фотоэлектрлік ЭҚК одан ары өспейді.  
Фотодиодтар фотоматерияда және телекескіндері беру құрылғыларында қолданылады.  
Ток жүрген кезде p-n өтпесінен жарық шығатын жартылай өткізгішті диод жарық диоды деп аталады. Жарық диоды негізінен цифрлық  
индекаторларда қолданылады.  
p-n өтпесіне тура кернеу бергенде негізгі заряд тасмалдаушыныңпайда болуымен қатар,олардың рекомбинациясы да жүріп жатады. Рекомбинация бөліп шығатын фотондардың энергиясы жарық сәулелерінің энергиясына тең болғанда ол сәулелер көзге көрінетін болады. Егер жартылай өткізгіште тыйым саған аймақтың ені 107 эВ-тен артық болса, онда электрондаақсат және қолданыстың облысы

1сурет

Мақсат және шалаөткізгіштің  диодының қолданысы қазіргі техникада  ең алуан және нақты диодтың көрінісінен  деген тәуелді болады. Диодтың негізгі көріністері:

1)түзеткіш диодтар  - п/п айнымалы қырманның қайыр- үшін арнаулы диодтар. Мынадай диодтың негізгі мінездемесімен қайыр- еселігі тең қатынасқа түзу және қарама-қарсы қырмандардың при бір және баяғы кернеуде болып табылады. Еш қайыр- биік еселігі соғұрлым кіші шығын және биік КПД түзеткіштің.

2) жоғары жиілікті диодтарды(СВЧ-диоды) - осы диодтар құрылымдарда биік  және сверхвысокой 2. Топтастыру  және шалаөткізгіштің диодының  шартты белгілері      2 сурет

 

 Диодтың топтастыруы:  ша келесі белгілерге өндіріледі

1) ша конструкцияға:

- плоскостные диодтар;

- нүктелік диодтар;

- микросплавные диодтар.

2) ша алымдылыққа:

- маломощные;

- ортаның алымдылығының;

- мықты.

3) ша жиілікке:

- низкочастотные;

- жоғары жиілікті;

- СВЧ.

4) ша функциялық мақсатқа:

- выпрямительные диодтар;

- импульсты диодтар;

- стабилитрондар;

- варикапы;

- жарықдиодтар;.

- тоннелді диодтар

және олай бұдан әрі.

Диодтың шартты- диодтың  маркетингінің;

- шартты жазу-сызудың  белгісі(УГО) - қағидашыл электр нобайларда белгі.

Жаңа диодтың маркетингіне: 4 белгіден құралады

 

           3 сурет

 

I - шалаөткізгіштің материалы:  көргізеді

Грамм(1) - германи; К(2) - кремни; Ал(3) - галлиның арсенидінің; Қарамастан және(4) - индия құралымдарының.

II - шалаөткізгіштің диодының  үлгісі:

Д - выпрямительные, ВЧ және импульсты диодтар;

Ал - диодтар СВЧ;

C - стабилитрондар;

Арада - варикапы;

Қарамастан және - туннелді диодтар;

Ф - фотодиодтар;

Л - жарықдиодтар;

Ц - выпрямительные тіреу  және шығырлар.

III - үш цифр - диодтың тобының  ша өзінің электр параметрлеріне(1 кестеде келтір-).

IV - диодтың түрөзгертушілкінің  айтылмыш(үш) топта белгісі: екі  көрініске деген подразделяетсяжұа)  выпрямительные, жоғары жиілікті, СВЧ,  импульсты және Ганның диодтары; б) стабилитрондар; в) варикапы; г)  тоннелді диодтар; Шотткиның д)  диодтары; е) жарықдиодтар; ж) фотодиодтар;  з) выпрямительные шығырлар

                                                                                                                                         4 сурет - шартты жазу-сызудың белгісінің

 

 

1 кесте. Шалаөткізгіштің  аспабының кодтық маркетингі  сәйкес мен гост 10862-72

1-й элемент\u0009

Бастапқы материал\u0009

2-й элемент\u0009

Аспаптың\u0009Подкласс

3-й элемент\u0009

Топ внутри подкласса

Грамм немесе 1\u0009

Германи\u0009

Д\u0009

Выпрямительные диодтар\u0009

101-399\u0009

Диодтар жас алымдылыққа(Iпр.ср.<0,3A) выпрямительные

К немесе 2\u0009

Кремни\u0009

\u0009

\u0009

201-299\u0009

Диодтар ортаның алымдылығының (0,3 выпрямительные

Ал немесе 3\u0009

Галлиның арсениді немесе галлиның\u0009сырттың құралымдарының

\u0009

\u0009

301-399\u0009

Импульсты

\u00 09\u0009\u0009\u0009

401-499\u0009

Диодтар бара-бара tвос импульсты  қалпына келтір- (.обр.>150 нс)

\u0009\u0009\u0009\u0009

501-599\u0009

Диодтар ба

Диодтар бара-бара 30 нс импульсты  қалпына келтір-

Диодтар бара-бара 5 нс импульсты  қалпына келтір-

Диодтар бара-бара 1 нс импульсты  қалпына келтір-

Диодтар бара-бара импульсты  қалпына келтір- <1 нс

Жас алымдылықтың(Iпр.ср.<0,3A) выпрямительные тіреулері

Ортаның алымдылығының (выпрямительные тіреулері 0,3

Iпр жас алымдылығының  (выпрямительные шығырлары.ср.<0,3A)

Ортаның алымдылығының (выпрямительные шығырлары 0,3

Араластырғыш

Детекторлы

Модулятор

Параметрлік

Ретте-

Азайтқыш

Гнераторлық

Подстроечные

Азайтқыштар

Күшейткіш

Генераторлық

Ауыстыр-

Айналдыр-

Жас алымдылықтың (стабилитрондары  до 0,3 вт) 10 до 99 арада

Жас алымдылықтың (стабилитрондары  до 0,3 вт) 100 до 199 арада

Ортаның алымдылығының (стабилитрондары 0,3 до 15 вт) 0,1 до 9,9 арада

Ортаның алымдылығының (стабилитрондары 0,3 до 15 вт) 10 от до 99 арада

Ортаның алымдылығының (стабилитрондары 0,3 до 15 вт) 100 до 199 арада

Үлкен алымдылықтың (стабилитрондары 5 до 25 вт) 0,1 до 9,9ра-бара 30 нс импульсты  қалпына ке3. Әрекеттің ортақ ұстанымы

n- үлгінің шалаөткізгішінде  еркін зарядтың негізгі тасығыштарымен  электрондер болып табылады; оның  шоғырлануы бірталай тесіктің(nn >> np) шоғырлануын превышает. p- үлгінің  шалаөткізгішінде негізгі носитялеми  тесіктер(np >> nn) болып табылады. При  n екі шалаөткізгішінің байланысында - және p- үлгілердің басталады диффузиянің  үдерісі: тесіктер p- облыстан n- облысқа,  ал электрондерге деген ауыс-, наоборот, n- облыстан p- облысқа. Арада  нәтижеде n- облыста вблизи байланыстың  зонасының электроннің шоғырлануы  азаяды және салмақты оқтаулы  қабат туады. p- облыста тесіктің  шоғырлануы азаяды және кері  оқтаулы қабат туады. Ақырында, шалаөткізгіштің шекарасында қос  электр даласы электр қабат  электроннің және тесіктің диффузиясінің  үдерісіне қарсы дос досқа(рис.1) қыртысталатын кедергі жасайды.  Шалаөткізгіштің тарауының шекаралық  облысы өткізгіштіктің(олай ата-  бекіт- қабат) бөлек-бөлек үлгілерімен  әншейін қалыңдық ондаған порядка  және сотен межатомных жетеділтір-мыс  үшін арнаулы p үлкен жазықтығы  - плоскостных диодтың n өткелінің  оларға при кесек-кесек прямых  жұмыс істе- қырмандарда қояды,  бірақ арқасында үлкен кедергілі  сыйымдылықтың олар низкочастотными  болады.

 

 

 

 

5 сурет Нүктелік диодтар

Нүктелік диодтың базасына тақырға отырғыз- акцепторлық қоспаның атомдарымен легированную вольфрам сымды, қарамастан және арқылы оны қырманның  импульстарын еріксізден дейін 1А жіберіп  қояды. Разогрева нүктесінде акцепторлық  қоспаның атомдары базаға деген ауысады, p- облысты(ри p - өте жас ауданның n өткелі алады. Арқасында осы нүктелік диодтар жоғары жиілікті болады, бірақ  істесе ал- ғана қырмандарда(миллиампердің  десятки) жас прямых.

Микросплавные диодтар.

Оларды - жолымен p шалаөткізгішінің микрокристаллының ағызылуының  алады және n - өткізгіштіктің үлгісінің. Ша өзіне мінезге микросплавные  диодтар плоскостные болады, ал ша өзінің параметрлерінің - нүктелік.

5. Во лаШынайы диодтың  вольтамперная мінездемесі төмендегі,  еш бас пәк p өтеді - n өткелдің: базаның қарсылығының ықпалы  сказывается. Кейін нүктенің ал  вольтамперная мінездеме собой  түзу ұсыну болады, себебі при  Uа кернеуінің әлеуетті кедергі  толықтай сыртқы даламен компенсируется. Вахтың қарама-қарсы қырманының  қисқында қисықтық имеет, ой  льтамперная мінездеме жән 6 сурет

- Iпр барынша ықтимал  түзу қырманы.max.

- кернеудің түзу паденьесі  диодта при Uпр ең көп түзу  қырманында.max.

- Uобр барынша ықтимал  қарама-қарсы кернеуі.max =  (⅔ . .)  ∙ Uэл.сынамалардың.

- қарама-қарсы қырман  при Iобр барынша ықтимал қарама-қарсы  кернеуінде.max.

- диодтың түзу және  қарама-қарсы статикалық қарсылығы  при тапсырынды түзу және қарама-қарсы кернеулерде

- диодтың түзу және  қарама-қарсы үдемелі қарсылығы:

 

 

 

       түзеткіш  диод

түзуөткізгіш  диодтың ортақ мінездемесі.

тұзуөткізгіштер диодпен шалаөткізгіштің күштің күрмеулерінде түпкіліктіге айнымалы қырманның өзгерісі үшін арнаулы диоды аталатын, ана бол- нәрдің бастауларында. Выпрямительные диодтар ылғи плоскостные, олар германи немесе кремийлік болу біледі. Германи диодтар тәуір кремийлік ана, не кернеудің кіші түзу паденьесі имеют. Кремийліке шалаөткізгіштің диодының негізгі параметрлеріс. 4) тәрбиелей.

  

 

 

       7 сурет

              

 

Вольтампер мінездемелер бір қалыптының(1) және жатыпішердің(2) негізгі өткелдің диодтарының.

 

9 сурет Кернеудің пробасы

 

 

 

 

 

 

10 сурет Айналдыр- диодтың вольтампер мінездемесі

 

 

 

11 сурет Шалаөткізгіштер

 

Холлдың нәтижесі арқылы оларды өтіп кет- қырмандармен өткізгіштіктің n- үлгісінің шалаөткізгіштерінде  көрсетіледі және магниттік далаға

36. Вольтамперные мінездемелер  бір қалыптының(1) және жатыпішердің(2) негізгі өткелдің диодтарының.

В кез Ud= UП өкшесінің кернеуінің табысының жатыпішердің диоды жұмылады. Мезгілдес бір қалыпты диод ашылады  және қисықтың телімінде 2, помеченном пунктир сызықпен, оның қырмандары шегерілу болады, не және Вахтың(рис.37) қорытқысының өркештің біт- деген келтіреді. Кері байланыс бір қалыпты диодтың  қырманының өсуі тағы бір рәуішке  деген келтіреді, ал тап - к біт- салмақты. Ол өткелдің енінде   өтіп кет- қырманмен  арқасында кернеудің паденьесінің құралады және қарамастан, әлуеттің ∆бастапқы айырымымен жинақтала?, белгілі тармақтың тікелігін 1 жоғарылатады. сол себептен Вахтың(рис. 4) қорытқысы собой жайдан-жай екі диодтың(Аб телімі) қырманының айырымын ұсынады, ал тағы және біреудің зораюының оның.