Файл: 1 емтихан билеті рісті транзисторлар.docx

№ 1 ЕМТИХАН БИЛЕТІ

1.Өрісті транзисторлар.

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 те атайды. Өрістік (арналық) транзистор – жұмыстық токтың өзгеруі кіріс сигналы тудыратын, оған перпендикуляр бағытталған электр өрісі әрекетінен болатын транзистор. Өрістік транзисторларда кристалл арқылы өтетін токты тек бір таңбалы заряд тасушы – электрон немесе кемтік тудырады. Заряд тасушыларды басқаруға негізделетін физикалық эффектілерге қарай өрістік транзисторлар шартты түрде 2 топқа: басқаратын р-п электрон-кемтіктік ауысуы бар немесе металл-шалаөткізгіш түйіспелі оқшауланған жапқылы металл-диэлектрик-шалаөткізгіш (МДШ) транзисторлар деп бөлінеді.

Өрістік транзисторлар.

Транзисторлардың өрістік деген түрі бар. Мұнда да биполярлы транзистордағы сияқты үш электрод бар. Бірақ мұнда олар жаппа (затвор), бастау (исток) және құйма (сток) деп аталады. Ал бастау мен құйманың ток жүретін арасын арна (канал) деп атайды. Бұл транзистордың тогы бекітпе мен бастаудың арасына берілген кернеудің әсерінен пайда болатын электр өрісі арқылы басқарылады. Сондықтан да оны өрістік транзистор дейді. Мұндай транзисторларда ток арна арқылы тек бір ғана түрлі зарядпен пайда болады (электрондармен немесе ойықтармен). Зарядтарды арнаға кіргізетін электродты бастау деп атаса, зарядтардың арнадан кететін электродын құйма деп атайды. Ал арнаның кедергісін реттейтін электрод бекітпе деп аталады.
2.Тұрақты ток күшейіткіштері

Тұрақты токтың күшейткіштері (ТТК) деп- нольдік жиілікке дейін, баяу өзгеретін сигналдарды күшейтуге арналған құрылғы 9.1-cуретте. Тұрақты токтың күшейткішінің АЖС-сі көрсетілген. ТТК-ның ерекшелігі күшейткіш каскадтарды бір-бірінен ажыратуға арналған жеке элементінің болмауында, және де сигнал көздері мен тұрақты токтың жүктемесінде.



Сурет 9.1. Тұрақты токтың АЖС күшейткіші

Осылайша нольге жуық жиілік сигналдарын беруді жүзеге асыру үшін, ТТК-де біртекті (гальваникалық) байланыс қолданылады. Біртекті байланыс ауыспалы токтың қарапайым күшейткіштерінде элементтер сандарын кеміту үшін, интегралды орындалуды қарапайым орындау үшін, ығысу тұрақтылығы үшін т.б. қолданылады. Бірақта мұндай байланыс күшейткіштерге бір қатар өзгерістер енгізеді: оның орындалуын және қолданылуын қиындатады. Сигналдардың баяу өзгеруін жақсы бере отырып, біртекті байланыс әр каскадқа керекті режимді бұзады және жұмыс нашар орындалады.

---

ТТК-ін жасағанда екі басты мәселені шешу керек: көрші каскадтағы потенциалдар деңгейінің үйлестігі және ток пен кернеудің шығыс деңгейінің дрейфтік азаюы (тұрақсыздық).

ТТК құрылу әдістері (тұрақты ток күшейткіштерінде) үш қорек көзін біреумен айырбастауға болады. R₁ мен R₂ Э.Қ.К. ығысуды туғызады; R₃ пен R₄ - Э.Қ.К. компенсациялау. Кемшіліктері: кіріс сигналдың көзі мен шығыс кернеуі ортақ нүктесі жоқ, яғни мұндай схеманы қолдану ыңғайсыз. Бұл кемшілікті жою үшін екіполярлы қорек көзін қолдану керек.

ТТК күшейту каскадтарын қолдану нөлдік дрейф шектеледі. Нөлдік дрейф (нөлдік деңгеймен) бастапқы мәннен күшейткіш шығысында ток пен кернеудің ауытқуы өздік ауытқуы деп аталады. Бұл эффект сигналдың кірісте жоқ боған кезде де қадағаланады. Сонымен нөлдік дрейф көрінеді, ТТК кіріс сигналымен шақырылған сияқты, онда оны нақты сигналдан айыру қиын. ТТК дрейфтік нөлін төмендету мақсатымен келесі терең ТКБ(тұрақты кері байланыс) қолдану әдістері болу мүмкін, термокомпенсациялық элементтерді қолдану, тұрақты токты айнымалыға түрлендіру және келесі түзеткіштігі бар айнымалы токты күшейту, баланстық схемада күшейткішті құру және т.б. Нөлдің дрейфі себебі: қорек көздің тұрақсыздығы, температура әсері, уақыт ағымымен параметрлерді өзгерту арқылы аспаптарды қоректендіру пункті.

3.Есеп. 1-суретте келтірілген сызба бойынша эквивалентті кедергіні табыңыз.





№ 2 ЕМТИХАН БИЛЕТІ

1.Биполярлы транзисторлардың вольт-амперлік сипаттамалары





2.Тиристорлар

Тиристор – төртқабатты, үш p – n өткелі бар жартылай өткізгіш аспап. Тиристордың екі жағдайы бар: ашық және жабық.

Тиристорды жабық жағдайдан ашық жағдайға келтіру үшін аспапқа сыртқы әсер арқылы жүзеге асырылады.

Тиристордың үш электроды бар: А-анод, К-катод, БЭ-басқару электроды. Тиристордың шартты белгісі 1.18 суретте көрсетілген. Тиристорды өңдеу үшін кремний қолданады.

                        

---

1.18 сурет – Тиристордың шартты                1.19 сурет – Триодты

белгісі                                              тиристордың құрылымы

 Тиристорды қоректендіру кернеу суреттегі сияқты берілген кезде θ₁ және θ₃ өткелдер ашық, ал θ₂ өткел жабық. Кернеу U_тік θ жабық өткелге салынады. Оның кедергісі үлкен болғандықтан ток (1.20 сурет). U_тік кернеуді үлкейткен кезде (қоректендіру  көздің Е_а ЭҚК-ін үлкейту арқылы) тиристордың тоғы  шамалы өседі. U_тік кернеу U_қосқосу кернеуге тең болғанда заряд тасушылардың саны тасқынды өседі. Бұған себеп θ₂өткелде жылжып бара жатқан электрондармен және кемтіктермен заряд тасушылардың өсуі.  n₂ қабаттан электрондар, р₁ қабаттан кемтіктер р₂және n₁ қабаттарға ұмтылып, оларды негізгі емес заряд тасушылармен қанықтырады. R кедергідегі кернеу өседі, тиристрдағы кернеу азаяды. Тесілуден кейін тиристордағы кернеу 0,5-1 В дейін төмендейді. Мұндай тесілу θ₂өткелді бұзбайды, ток азайған кезде өткелдің жоғары кедергісі орнына қайтады.



1.20 сурет – Тиристордың вольт-амперлі сипаттамасы            

                        

1.21 сурет – Басқарылатын VS тиристоры бар бір жартыпериодты түзеткіштің сұлбасы (а); қоректену кернеуі u₁ (б); басқару серпіндер (в); түзетілген кернеу (г) және ток (д)

 

Басқару серпіндердің i_бфазасын  өзгертіп, тиристордың ашылу уақытын өзгертеді, ал сонымен бірге түзетілген кернеуді және токты өзгертеді. Серпін i_б   басқару жүйеден келіп түседі.

Бір жартыпериодты түзету кезде,   фазаны нөлден  -ге дейін өзгерткен кезде түзетілген кернеу 

---

u_R = R_i U_тік /  -ден нөлге дейін өзгереді.

Тиристорлар арқылы түзетілген кернеуді өзгертумен бірге, тұрақты токты айнымалы токқа түрлендіруге болады. Теріс бағытта тиристордың тесілуі болмас үшін теріс кернеу U_тер.max аз болу керек.

Тиристорлар 2000 А токқа және қосу кернеулері U_қос.=4000В дейін шығарылады. Басқарылатын түзеткіш ретінде тиристорлар кең қолданылады.


3.Есеп. Ені 20 см ұзындығы 40 см екі тік бұрышты параллель орналасқан пластиналардың заряды 0.2 мкКл Электрағынының тығыздығын есептеңіз. Екі пластиналар арасы 5 мм және арасындағы кернеуі 0.25 кВ, сондағы электрөрісінің кернеулігін табыңыз.


№ 3 ЕМТИХАН БИЛЕТІ

1.Заряд тасымалдаушылардың ауысу арқылы диффузиялық және дрейфтік қозғалыстары



Егер базадағы қоспалары мен олардың концентрациясы біркелкі болса, онда базаға келген негізгі емес заряд тасымалдаушылардың саны артады да, олар диффузиялық қозғалысқа енеді, яғни ауысу арқылы диффузияланады. Диффузия процесі жүрілу үшін негізгі және негізгі емес заряд тасымалдаушылардың концентрациясы бірдей болмауы керек. Мұндай процеске негізделген транзисторды диффузиялық транзистор деп атайды.

Базасынадиффузиялық әдіпен береген (донорлық) және алаған (акцепторлық) қоспалар енгізілген, яғни базасы бір текті емес транзисторлар да болады. Бірақ мұндағы береген қоспаның концентрациясы алаған қоспадан көп болады. Транзисторлардың базаларының қоспалары біркелкі емес шоғырлануына байланысты ауысу аймағында ішкі электр өрісі пайда болады. Енді осы электр өрісі қалай пайда болатындығына аздап тоқталайық. Мәселен текті транзисторды алып қарастыратын болсақ, онда қоспалардың базада біркелкі шоғырланбауына байланысты базадағы еркін электрондардың концентрациясы ондағы береген қоспаның концентрациясымен тең бола алмайды. Сондықтан еркін электрондардың біраз бөлігі ауысудың эмиттер жағынан коллектор жағына диффузиялық жолмен өтеді. Сөйтіп, ауысудың эмиттер жағы оң, ал коллектор жағы теріс зарядталады. Осылайша қарама-қарсы зарядталған қабаттың аралығында күш сызықтары эмиттерден коллекторге қарай бағытталған электр өрісі қалыптасады. Осы бағытта кемтіктердің қозғалуына мүмкіндік туады. Осы өрістің әсерінен базадағы негізгі емес заряд тасымалдаушылардың қозғалысын 

---

дрейфтік, ал мұндай процеске негізделген транзисторды дрейфтік транзистор деп атайды.

2.Динисторлар

Динисторлар,немесе диодты тиристорлар,диодты ауыстырғыштар болып табылады.



Динистордың екі ғана электроды (анод пен катод) болғандықтан,оның кернеу түсірілетін кірісі мен шығысы бір болып,басқарылу мүмкіндіктерін шектеп, қолдану ауқымдарын тарылтады.

Тиристорлардан айырмашылығы: динисторларда басқарушы электродтар болмайды.

Олардың вольт-амперлік сипаттамасы (1-сурет) триотты тиристорларға ұқсас.Бір айырмашылығы:оларда аралық ауысу нүктелерінің болмауы.(I_y1,U_пр.1),(I_y2,U_пр.2)т.с.с



1-сурет.Динистордың вольт-амперлік сипаттамасы

Динистор құрылымындағы p-n ауысуларының өзара орналасуы мен ондағы заряд тасушыларының ағындары 2-суретте көрсетілген.

Динистор құрылымы үш p-n ауысуынан(А1,А2,А3)тұрады.Сыртқы ток көзінің оң полюсі анодқа қосылғанда А1 және А3 ауысулары тура ығысады да,ал А2 ауысуы кері ығысады.А1 мен А3-те инжекция басталып,А1-де кемтіктер ағыны(тогы) Ip,А3-те электрондар ағыны In (ток бағыты кері бағытталған)пайда болып,олар көрші аймақтарға (n1 және p2) еніп,тіпті өз екпіндерімен одан арғы аймақтарға (p2 және n1) да өте бастайды.Осының салдарынан p2 аймағында кемтіктер пайда болып,ал n1 аймағына электрондар келіп қосылып,ондағы негізгі заряд тасушылар санын көбейтеді.Олай болса, p2-де кемтіктердің оң зарядтарының көбеюі, n1-де электрондардың теріс зарядтарының көбеюі қандай өзгерістерге әкеп соқтыруы мүмкін?Әрине,осы зарядтарды бейтараптандыру үшін көрші қабаттардан қарама-қарсы заряд тасушылар ағыны пайда болпр еді: n2 аймағынан қосымша электрондар,ал p1 аймағынан қосымша кемтіктер қозғалысы.Егер осы қосымша тартылған заряд тасушылар саны бастапқы заряд тасушылар санынан артық болса,онда бұл процесс үсті-үстіне үдей түсіп,p2 аймағында шектен тыс оң зарядтар,n1 аймағында электрондар жиналып,орталық А2-ге теріс бағытта түскеніне қарамастан) әкеп соғар еді.Сонымен,А1,А2,А3 ауысуларының бәрі бірдей тура қосылуға ығысып,динистор шексіз ток өткізе бастар еді.Токтың бұдан кейінгі кедергісі жартылай өткізгіш қабаттарының ( p1,n1,p2,n2) өзіндік кедергілерімен ғана анықталып,олардың өте аз шама болуына байланысты,динистор токты шексіз үлкен шамада өткізіп жатыр деп есептеуге болады.

---