20 Жартылай өткізгіштердің өткізгіштігінің түрлері және қасиеттері қандай?
жүктеу/скачать 18,07 Kb.
|
|
20 Жартылай өткізгіштердің өткізгіштігінің түрлері және қасиеттері қандай? Жартылай өткізгіштер — өзінің электрлік қасиеті жағынан өткізгіштер мен диэлектриктердің (мысалы, германий, кремний) арасынан орын алатын элементтер. Металдармен салыстырғанда жартылай өткізгіштер электр тоғын аз өткізеді, ол сәулелену кезінде жарық энергиясының ағымымен өзгере алады. Радиолампалармен салыстырғанда жартылай өткізгіштер құралдардың көлемі мен салмағы аз, электрлік және механикалық беріктігі жоғары болады, олар ұзақ уақыт қызмет ете алады және электр энергиясын аз пайдаланады. Осындай қолайлы қасиеттеріне орай жартылай өткізгіштерді әскери радиотехникалык аппаратураларда жиі қолданады.[1] Жартылай өткізгіштердің ерекшеліктері. Жартылай өткізгіштердің кәдімгі температурадағы электрөткізгіштігі металдардың электрөткізгішітігі мен салыстырғанда аз. Өте төмен температурада олар диэлектриктерге ұқсайды. Жартылай өткізгіштердің электрөткізгіштігі температура мен жарық әсерінен қатты өзгереді, яғни температура артып және жартылай өткізгіш неғұрлым қатты жарықталынса, оның электрөткізгіштігі де соғұрлым жоғары болады. Жартылай өткізгіштердің электрөткізгіштігі оның құрамына өте аз шамада қоспалар енгізу жолымен басқарылады. 21 Қоспалы шала өткізгіштік. Донорлар мен акцепторлар. Шалаөткізгіштер — электр өткізгіштігі (σ) бойынша металдар мен диэлектриктердің арасынан орын алатын заттар; бөлме температурасында шалаөткізгіштік қасиеттері анық байқалатын заттар тобы. Шалаөткізгіштерге Менделеевтің периодтық жүйесіндегі графит (G), кремний (Sі), германий (Ge), сурьма (Sb), қалайы (Sn); фосфор (P), күшәлә (As); селен (Se), теллур (Te) элементтері, сондай-ақ кейбір тотықтар, көптеген қорытпалар, органик. қосылыстар жатады. Шалаөткізгіштердің металдардан ерекшелігі — олардың меншікті кедергілері () мен электр өткізгіштігі (σ) температура жоғарылағанда күрт өзгереді: — кемиді, σ — артады; ал металдарда олар керісінше өзгереді. ( артады, σ кемиді). Аса төмен темпетурада таза Шалаөткізгіштердің меншікті кедергілері өте жоғары, ал электр өткізгіштігі тым аз болғандықтан олар диэлектриктерге ұқсайды. Төмен температурада олардың атомдарының валенттік электрондары коваленттік байланыста болып, заряд тасымалдаушылар болмайды. Темпертура жоғарылағанда Шалаөткізгіштерде теріс зарядталған бос электрондар мен оң зарядтың рөлін атқаратын жылжымалы “кемтіктер” (электрондары жоқ бос орындар) пайда болып, олардың электр өткізгіштіктері артады. Қоспалар мен ақаулар донорлар және акцепторлар болып ажыратылады. ҚV топ кристалдарының (Ge, Sі) 4 атомымен ковалентті байланыс жасап, валенттік электрондарының біреуі бос электронға айналатын V топ элементтерінің (As, P) қоспаларын донорлар деп атайды. Донорлар Шалаөткізгіштерде негізінен электрондық немесе n-типтік өткізгіштік тудырады. ҚV топ элементтерінің (Ge, Sі, Sb) кристалдарына енгізілген ҚҚҚ топ элементтерінің (Al, Ga, Zn) қоспалары кристалл ішінде “кемтіктер” тудырады. Мұндай қоспалар акцепторлар деп аталады. Акцепторлар Шалаөткізгіштерде негізінен “кемтіктік” немесе р-типтік өткізгіштік тудырады. Электрондар мен “кемтіктер” саны шамалас Шалаөткізгіштердің электр өткізгіштігі аралас өткізгіштік деп аталады. Шалаөткізгіштердің электр өткізгіштік сипаты (электрондық немесе “кемтіктік” болуы) Холл эффектісінің таңбасы бойынша анықталады. 22 Зеебек, Пельтье және Томсон эффектілері, олардың іс жүзіндегі құндылығы. Зеебек 1821 жылы тұйық тізбек құрайтын әр текті 1 және 2 дене керілген екі металды екі түрлі Т1 және Т2 температурада ұстаған жағдайда (4-сурет) осы тізбекте термоэлектр қозғаушы күшінің шамасы температуралар айырымына пропорционал болып шыққан: (14) Зеебек құбылысы температуралар айырымын өлшеу үшін қолданылады. Мұндай қондырғы термопара деп аталады. Ол үшін термопара дәнекерінің бірін тұрақты температурада ұстап (мысалы, 00 С-та), екіншісі температурасы өлшенетін ортаға орналастырылады. 2)Пельтье құбылысында әр текті металдардан немесе жартылай өткізгіштерден тұратын тізбек арқылы ток өткенде, әдеттегі Джоуль — Ленц жылуына қосымша жылу мөлшері не бөлініп шығады, не жұтылады. 3)Томсон құбылысында бойында температура градиенті бар біртекті өткізгіштен ток өткенде онда бөлінетін (немесе жұтылатын) жылу қуаты мынаған тең: (15) мұндағы - берілген орындағы температура градиенті, j — ток тығыздығы, τ — Томсон коэффициенті. 23 Жартылай өткізгіш диод және транзистор. ының бағытына байланысты әр-түрлі өтімділігі бар электронды аспап (прибор). Бір р-n өтпесінен тұратын және екі шығысы (сыртқа жалғанатын екі ұшы) бар нәрсе 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. Транзистор (ағылш. transfer — тасымалдау және resistor — кедергіш) — токты күшейтуге, түрлендіруге арналған үш электродты жартылай өткізгіш құрал. Транзисторға жіберілген аз ток (кернеу) үлкен ток ағынын басқарады. Транзистор — электр тербелістерін күшейтуге, оны тудыруға және түрлендіруге арналып жартылай өткізгіш кристалл негізінде жасалған электрондық прибор.Электрондық лампа сияқты қызмет атқаратын транзисторлар одан өлшемінің едәуір кішілігімен, электр энергиясын тұтынудағы аса үнемділігімен, механикалық аса беріктігімен және бүлінбей ұзақ жұмыс істейтіндігімен, бірден әсер етуге әзірлігімен ерекшеленеді. Радиолампа орнына қолданылатын жартылай өткізгіш аспаптар (транзисторлар) негізінде жасалған өте кішкентай радиоқабылдағыштарды көбінесе транзисторлар деп дұрыс атамайды; оның дұрыс атауы — транзисторлы қабылдағыш немесе транзистор негізінде жасалған қабылдағыш. Ең бірінші транзистор алтын фольгасына оралған үшкір пластиктен, аз мөлшерде германийден тұратын. Көпшілік те, ғалымдар да бұл нәрсенің қалай істейтінін түсіндіре алмады, ол құрал арқылы тек радио тыңдады. Алғаш өріс эффектсіне негізделген транзисторге патентті Канадада Julius Edgar Lilienfeld 1925 жылы 22 қазанда тіркеді. Бірақ ол өзінің құрылғысы туралы мәлімет таратпағандықтан, жетістігі ескерілмеді. Кейін, 1934 жылы неміс ғалымы Oskar Heil өріс эффектсіне негізделген басқа тразисторге патенталады. 1947 ж. желтоқсанның 16 Уильям Шокли (William Shockley), Джон Бардин (John Bardeen), Уолтер Брэттэйн (Walter Brattain) істейтін транзистор жасағандығы туралы хабарлады. Бұл кезде олар Bell Labs. -та істейтін еді. Алғашқы жұмыс істейтін транзистордың көшірмесі. Bell Labs. патент алып, нарыққа шығады. Бірақ Bell Labs. барлық қиындықтарды жеңе алмай, 1952 жылы транзисторға патентті сатып жібереді. Сол уақыттан бері транзисторлар барлық жерде таралды. Транзистор өрістік (униполярлы) және биполярлы деп бөлінеді. 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 әдетте кремний немесе галий арсениді негізінде жасалады. Олардың тұрақты ток бойынша кірістік және шығыстық кедергілері жоғары, инерциялығы төмен, жиіліктік шегі жоғары болып келеді. Өрістік транзисторлар байланыс, есептеуіш техникаларында, теледидарда шусыз, қуатты және ауыстырып-қосқыш (кілттік) ретінде қолданылады. Металл-диэлектрик-шалаөткізгіш (МДШ) құрылымды өрістік транзисторлар интегралдық сұлбаларда кеңінен қолданылады. Өрістік транзистор күшейту қасиеті өткізуші арна арқылы өтетін негізгі тасымалдағыштар ағымымен және басқарушы электрлік өріспен анықталынатын шала өткізгішті аспап. Биполярлық транзистор — үш рет кезектесіп орналастырылған электрондық (п) немесе кемтіктік (р) типті откізгішті шалаөткізгіш облыстары, екі р-п өткелі бар, яғни п-р-п не р-п-р құрылымды, көбіне үш электроды болатын, электр сигналдарын күшейтуге, түрлендіруге арналған шалаөткізгіш аспап. Биполярлық транзистордың жұмысы база деп аталатын ортаңғы облысы арқылы ағып өтетін негізгі емес заряд тасымалдаушылардың ағынын басқаруга негізделген, әдетте, тікелей бағытта ығысқан және базаға негізгі емес заряд тасымалдаушылардың инжекциясын қамтамасыз ететін электронды-кемтіктік өткел эмиттерлік деп аталады, ал осы өткелмен базадан бөлінген сол жактагы шалаөткізгіш облыс эмиттер деп аталады. Кері бағытта ығысқан және эмиттерден инжекция жасап, база арқылы өзіне тақаған негізгі емес заряд тасымалдаушыларды жинауды қамтамасыз ететін өткел коллекторлық деп аталады. Осы өткелмен базадан бөлінетін және транзисторлық құрылымның он жақ шетінде орналасқан шалаөткізгіш облыс коллектор деп аталады. Биполярлық транзистор – қуатты күшейтуге арналған электрөткізгіштік түрлері алмасатын үш саладан құрылған электр түрлендіргіш аспап. Биполярлық транзисторда ток екі түрлі заряд тасушылардың қозғалысымен белгіленеді.Биполярлық транзисторда үш қабатты жартылай өткізгішті құрылымының көмегімен әр түрлі электр өткізгіштері бар жартылай өткізгіштерін екі р-п өткелдер құрылады. Екі үш қабатты құрылым болуы мүмкін: кемтікті-электронды-кемтікті және электронды-кемтікті-электронды. 24 Термоэлектрондық эмиссия және оның іс жүзінде қолданылуы. Термоэлектрондық эмиссия деп қатты немесе сұйық денелерден қызған кезде электрондардың бөлініп шығу құбылысын айтады. Бұл құбылысты бақылау үшін ішінен ауасы сорылып алынған (мм. сын.бағ.) шыныдан жасалған екі электродты шам (диод) қолданылады. Қыздыру батареясының көмегімен кызған катодтан электрондар бөлініп шығады да, анод пен катод арасындағы электр өрісінде анодқа қарай қозғалады, оны термоэлектрондык ток деп атайды. Бұл токтың шамасы алғашқы кезде Богуславский — Ленгмюр формуласымен анықталады: (16) В—электродтардың түрі мен өлшемдеріне және катодтың температурасына тәуелді тұрақты шама. Диодтың вольт-амперлік сипаттамасы ток күшінің анодтық кернеуіне тәуелді болып келеді. Анодтық кернеу бір шамаға жеткеннен бастап ток шамасы өзгермейді. Бұл токты қанығу тогы деп атайды. Токтың қанығу себебі катодтан шыққан электрондардың түгелдей анодқа жетуінде. Қанығу тогы тығыздығының температураға тәуелділігі Ричардсон — Дешман формуласымен анықталады: (17) В0 — металдың тегіне байланыссыз тұрақты, мұның теориялық мәні 1,2·106 А/м2 к2. Анодты батареяның теріс полюсіне қоссак, анодтық ток пайда болмайды. Олай болса, диод токты бір бағытта ғана өткізеді екен. Диодтың бұл қасиеті оны түзеткіш ретінде пайдалануға мүмкіндік береді. 25 Металл емес қатты денелердің электрондық, иондық және аралас өткізгіштік түрлері. олқындарды шығару. жүктеу/скачать 18,07 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|