Тарихи анықтама

 

2.4 Екi полярлық планар транзисторлары

 

       Қазiргi кремилiк планар екi полярлық транзисторлары дискреттi компоненттерге схемаларыдан электрондықөнеркәсiпке германиларын толық ығыстырайын деп қалдыды және германиды тiптi қолданылмайтындығынан интегралды схемалардағы кең қолданылады. Термин планар барлық өткелдер олар кремнидiң диоксидiнiң ықтындыл жiк бола алатын бетке шығатынын бiлдiредi. Термин екi полярлық және электрондар екi түрлердi сақтаушылардықолданылатынын бiлдiредi, және тесiк, дала транзисторларға қарағанда.қазiргi транзистордың пайда болуы болуы мүмкiн фотолитографияның арқасында табысты дамытуына болды, диффузия және кристаллдарды өсiру.Жалпы айтқанда, транзистор құрылымдарының екi түрлерi бар болады - көлемдi материалдан және эпитаксиаль.Бiрiншiсi шомбал кремниден пластинканың бетiнде жай ғана жасалады. Мұндай транзистор сол коллектордың үлкен бiртiндеп кедергiсiнiң ол кемшiлiк жағымсыз ауыстырып қосатын құрылымныңжағдайында алады.Бұл кемшiлiк эпитаксиаль материалының қолдануында ( қай транзистор құрылымы жасала алады) биiк меншiктi кедергiсi бар кремни, екпе үстiнен жуан күштi қоспасыз болат материал қабаттай қабаттай болмайды - нәзiк. 

 

2.5 Эпитаксиаль транзисторлары 

 

      Эпитаксиаль технологиясы транзисторлардың жұмыс диапазонын кеңейтуге мүмкiндiк бередi, Ключевоелер әсiресе, кiшiрейту есебiнен коллектордың кiшiрейту есебiнен бiртiндеп кедергiсi.Ол өсiруде үстiненнiң (белсендi элементтердiңқұрастыруы үшiн жеткiлiктi) жартылай өткiзгiшi бастапқы (6-шы сурет) материал соның өзi қабаттай қабаттай негiзделгенқылдай.Бұл эпитаксиаль жiгi бастапқы кристалды құрылымның жалғасы болады, бiрақ транзистордың жұмысы үшiнқажеттi қоспалауды деңгеймен қажетті. Қабаттай - жүйедегi материалдардың мұқият таңдауы және ерекше ортақ тазалықтың сүйемелдеу талап ететiн өте күрделi процесс өсiру мүлтiксiз эпитаксиаль. Жiк бумен фазадан химия тұнбасының әдiсiмен өсiредi, SiCl4тiң  кремниiнiң тетрахлоридының  буларынан  әдетте. Сонымен бiрге содан соң OKтың температурасының жанында төс етек бiлiгетiн таза кремниге дейiн SiCl4iн қалпына келтiрген сутегi қолданылады. Қабаттай - мкм/мин 1 шамасында өсудi С.жылдамдық эпитаксиаль, бiрақ ол реттеуге болады. Жұмыс камерасына қабаттай (nның қоспасы - түр) мышьяктердi ендiредi қоспалаулар үшiн, (n - түр) фосфор немесе (p - түр) Орман.Мысалы, бiр-ақ жiктер әдетте өсiредi, бiрақ басқа мағнада көп қабатты тиристорлардың жасауында, екi қабаттай - басқа pлар бiр nдер-шi - түр алады. Қабаттай жоғарғы вольтты тиристорлар үшiн 100 мкмге жоғары жиiлiктi транзисторлары үшiн бiрнеше микрометрлерден құрайды жуандықэпитаксиаль. Эпитаксиаль материалы күшейткiштер және электрондық кiлттер үшiн транзисторларды даярлауға мүмкiншiлiк бередi. Диффузияның жанында жартылай өткiзгiштiң барлық бетi арналған бiр қалыпты болған мезаструктуралардың технологиялары қарсы планар технологиясы диффузия талап етедi iрiктелдi.

 

 

 

 

 

 

3. Тиристорлар

 

       Кернеулермен  және керемет үлкен тоқтармен схемалар үшiн өте биiк тиристор деп аталатын жартылай өткiзгiшқұралдар жасалған. Бiр тиристор кернеулерде 4000ге дейiн жұмыс iстей алады және тиристорлар 4000 А.Впреобразователяхқа дейiн тоқ миллион вольт ширекке және көп өлшеулi каскадтарда жалғастырады.Тиристор npnның коллекторы бөлiк pnpның коллектор тиристордың бiр бөлiгi npnның базасы болып табылады орналасқан (npn және pnp) екi транзисторлардан тұрады - бөлiк - pnpның базасымен - бөлiк. Егер npnның базасына ептеген тоқ инжектировать - болса бөлiк болса, онда ол төте жылжуды эмиттер үшiн жасайды, және эмиттердiң тоғы пайда болады. Npnның коллекторымен - жиюлы бөлiктер бұл тоқ, pnpның базасының тоқ болып қалыптасады - бұл бөлiктiң эмиттерiнiң тоғы пайда қылатын бөлiк. Осылай тиристордың қосындысында болады. «Тұтқыр тоқ деп аталатын кейбiр табалдырықты деңгей ол тоқтың төмендеуiнде төменде сөндiрiледi. Егер эмиттердiң ауданын жасалсын үлкен жеткiлiктi, онда мол тоқтар оңай ауыстырып қосуға болады. Тиристорлар айнымалы тоқ тоқ мерзiмшең өткiзедi; тек қана симисторды өнертабыспен электр қозғағыштарының реттеуiштерi үшiн айнымалы тоқтың осы жартылай өткiзгiш ауыстырып қосқышы пайда болды, реттеуiш тағы басқа құрылымдарды жарықтық. Симистор екi iстелiнген параллельқосылған тиристорлардың бiр кремилiк пластинкаларында тұрады, бiрақ. Тиристорлардың бiрлерi бiр жартылай периодтағы тоқ өткiзедi, басқа – келесi. Симистордың қосындылары үшiн бағдарлаушы электрод ескерiледi. Тоқ үзу керек оны өшiрсiн үзу керегу үшiн. Симисторларды қызықты ерекшелiк олар кез келген бағыттың ЄдЄлары өткiзетiн және оң, немесе терiс бағдарлаушы сигналмен де ауыстырып қоса алатын болып табылады.        Тиристор дегеніміз ауыстырып қосуға арналған, үш және одан да көп         р - п асулары бар жартылай өткізгіш элемент. Бұлардың ішіндегі ең қарапайымы диодты тиристор (динистор). Мұндай тиристордың екі электроды бар. Оның вольт-амперлік сипаттамасы          2-б - суретте тұтас сызықпен көрсетілген. Тұтыну кернеуі П1 мен П3 асулары ашық, ал П2 асуы жабық болатындай етіп беріледі. Соған байланысты тиристор аркылы өтетін ток аз болады.

1-сурет.

       Кернеу  көзінің электр қозғаушы күші  өскен кезде тиристордағы U_тура тура кернеу де жоғарылайды, бірақ тура токтың І_тура өсуі U_тура кернеуі өзінің U_қос қосу кернеуінің мәніне жеткенге дейін көп емес. Қалай U_тура=U_қос болады, солай П2 асуының кедергісі тез азаяды да, І_тура тогы жоғарылайды. Осының салдарынан R жүктемедегі кернеу тез жоғарылап, тиристордағы кернеу төмендейді. Яғни, тиристордың ауысып қосылуы жүзеге асады. Ал егерде І_тура тогын азайтатын болсақ, онда тиристор жабылады.Вольт-амперлік сипаттамасында теріс мәнді диференциалдық  кедергісі болатын облысы бар, р-п-р-п немесе п-р-п-р құрылымды 4-қабатты шала өткізгіш аспаптарды тиристорлар деп аталатынын білеміз. Тиристорлар құрылымы мен жұмыс істеу принципі бойынша мына түрлерге бөлінеді: динисторлар, тринисторлар және симисторлар. Динистор- бұл екі электроды бар диодты тиристор. Динистордың бір күйден екінші күйге өтуі шығыстағы кернеу полярлығы мен мәнің өзгеруінен іске асады.Кристалдағы төрт қатпарлы құрылысында үш р-п өткелі бар. Шеткі аудандағы р және п  -ді эмиттер дейді, ал ортанғыны база деп атайды.П1 және П3 өткелдерді эмиттер деп аталады, П2 коллектор дейді. Эмиттерлік аудандарға қосылғыштар жалғанған. Сыртқы п-облысын электрлік байланыспен қамтамасыз ететің электрод катод деп аталады, ал сыртқы р-облыспен анод деп аталады. 

                      

3-сурет. Тиристор құрылымы

       Кернеулермен  және керемет үлкен тоқтармен схемалар үшiн өте биiк тиристор деп аталатын жартылай өткiзгiшқұралдар жасалған. Бiр тиристор кернеулерде 4000ге дейiн жұмыс iстей алады және тиристорлар 4000 А.Впреобразователяхқа дейiн тоқ миллион вольт ширекке және көп өлшеулi каскадтарда жалғастырады.

Тиристор npnның коллекторы бөлiк pnpның коллектор тиристордың бiр бөлiгi npnның базасы болып табылады орналасқан (npn және pnp) екi транзисторлардан тұрады - бөлiк - pnpның базасымен - бөлiк. Егер npnның базасына ептеген тоқ инжектировать - болса бөлiк болса, онда ол төте жылжуды эмиттер үшiн жасайды, және эмиттердiң тоғы пайда болады. Npnның коллекторымен - жиюлы бөлiктер бұл тоқ, pnpның базасының тоқ болып қалыптасады - бұл бөлiктiң эмиттерiнiң тоғы пайда қылатын бөлiк. Осылай тиристордың қосындысында болады. «Тұтқыр тоқ деп аталатын кейбiр табалдырықты деңгей ол тоқтың төмендеуiнде төменде сөндiрiледi. Егер эмиттердiң ауданын жасалсын үлкен жеткiлiктi, онда мол тоқтар оңай ауыстырып қосуға болады.Тиристорлар айнымалы тоқ тоқ мерзiмшең өткiзедi; тек қана симисторды өнертабыспен электр қозғағыштарының реттеуiштерi үшiн айнымалы тоқтың осы жартылай өткiзгiш ауыстырып қосқышы пайда болды, реттеуiш тағы басқа құрылымдарды жарықтық. Симистор екi iстелiнген параллельқосылған тиристорлардың бiр кремилiк пластинкаларында тұрады, бiрақ. Тиристорлардың бiрлерi бiр жартылай периодтағы тоқ өткiзедi, басқа – келесi. Симистордың қосындылары үшiн бағдарлаушы электрод ескерiледi. Тоқ үзу керек оны өшiрсiн үзу керегу үшiн. Симисторларды қызықты ерекшелiк олар кез келген бағыттың ЄдЄлары өткiзетiн және оң, немесе терiс бағдарлаушы сигналмен де ауыстырып қоса алатын болып табылады.

 

3.1 Тиристордың жұмыс істеу режимі

       Тиристордын тогы  транзистормен екінші транзистормен эмиттерлерінің тогына тең немесе транзисторлардың коллекторының тең болатындығы төменгі берілген.

Мында     

I=I_э1= I_э2= I_к1+ I_к2= α₁ I_э1+945;₂ I_э2 + I_к0 + β₂ I_у=I(α₁ + α₂)+ I_к0 + β₂ I_у

• α₁ и α₂   -  транзисторлардың эмитторлардың тасмалдау коэфициенттер;
• I_к0   -  коллекторлық аусуларының жылу тоқтарының қосындысы;
• I_у   -  басқару тоғы;
• β₂   -  екінші транзистордын тоқ бойыншы күшейту коэффициенты.

Ақырында тиристор арқылы өтетін тоқ үшін мынадай өрнек  аламыз:

 

                                   

 

Мында α - 2 транзистордің эмиттірліқ тоқтарын тасмалдау коэффициент- терінің қосындысы.

3.2 Тиристордың волт-амперлік сипаттамасы  (ВАС)

 

Суретте тиристордың  ВАСы берілген. I₁=0   U>Uа тиристор арқылы өтетін өте аз болады (I < I_қ).

Егер ( I > I_қ; U > U_қ) тиристордың кедергісі теріс мән қабылдайды яғни dU/dt <0.

Тиристордың басқаратын тармағына сырттан көрмеу беру арқылы одан тоқтын өту өтпеун реттеуге болады. Басқаратын тоқтын шамасы белгілі бір мәннен асқаннан кейін тиристордың вольтамперлік сипаттамасында оның терісмәнді электр өткізушілеріне сайкесті бөлік пайда болады. Тиристор кәдімгі шала өткізгуштен жасалған диодқа айналады.

Егер тиристордан  өтетін тоқ белгілі бір шамадан  кіші болса, онда тиристор мына  ...  тиристор жабылады.

 

8-сурет. Tиристордың  ВАСы

 

 

Тиристордың негізгі  сипаттамалары:

U_{А қосу} – қосу кернеуі

I_ұст – ұстаушы ток

I_бас.эл – басқарушы электродтың тұрақты тогынын минималды мәні

U_бас.эл – басқарушы электродтағы кернеу 

I_{макс.пер}– период бойынша максималды орташа мәні 

U_{макс.кер} – максималды кері кернеу

Р_макс – максималды қуат

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Қорытынды

       Транзисторлар және олардың қолдануларын негiзде кең өнеркәсiп саласы өсiрдi - жартылай өткiзгiш электроника Электр вакуум және Газ разряды құралдары сонымен Қатты затты физикада өсірген. Транзистордың бiрiншi өнеркәсiптiк қолдануларының бiрi телефон коммутацилық станцияларына тапты. Транзисторларында бiрiншi көпшiлiк қолды тауармен сатуда 1952 пайда болған тыңдау аппараттар болды. Транзисторлар және интегралды схеманың көптранзисторлар  бүгiн радиоқабылдағыштар, теледидарлар, магнитофондар, бала ойыншықтарында қолданылады, ойын ойын қосымшалар және барлық түрлердiң реттеуiштерi - локомотивтар және ауыр өнеркәсiптегi қуаттың реттеуiштерiне жарықтың реттеуiштерiнен, жүйе өрт және қорғау сигнализациясы, қалта қалта калькуляторлары. Отынның впрысгiнiң жүйесi және оталдыруды транзисторизованы дәл қазiр, фотоаппарат және цифрлық сағаттар, жүйе реттеу және басқару.

       Бiр тиристор кернеулерде 4000ге дейiн жұмыс iстей алады және тиристорлар 4000 А.Впреобразователяхқа дейiн тоқ миллион вольт ширекке және көп өлшеулi каскадтарда жалғастырады.Тиристор npnның коллекторы бөлiк pnpның коллектор тиристордың бiр бөлiгi npnның базасы болып табылады орналасқан (npn және pnp) екi транзисторлардан тұрады - бөлiк - pnpның базасымен - бөлiк. Егер npnның базасына ептеген тоқ инжектировать - болса бөлiк болса, онда ол төте жылжуды эмиттер үшiн жасайды, және эмиттердiң тоғы пайда болады. Npnның коллекторымен - жиюлы бөлiктер бұл тоқ, pnpның базасының тоқ болып қалыптасады - бұл бөлiктiң эмиттерiнiң тоғы пайда қылатын бөлiк. Осылай тиристордың қосындысында болады.

Қолданылған әдебиеттер тізімі

 
1. КитаевВ.Е. «Электроника және  өнеркәсіптік электроника негіздері»  Алматы «Білім» 1991 ж 
2. Әлімжан Берікұлы «Техникалық электроника» Алматы «Қазақстан» 1995 ж 
3. Мухити И.М. Электротехника, Алматы , 2005 ж 
4. Г.А. Иванов. Жартылай өткізгіштер; Алматы, Мектеп, 1989 
5. М.И. Мұхити; Электротехника; Алматы, 2005 ж 
6. К. Исмаилов; Жартылай өткізгіштер; Тараз, 2008 ж 
7. А.С Енохович; Справочник по полупроводниковым материалам, Москва, Высшая школа, 1976 
8 .Автоматизация; И.Ю. Пивоваров; Автоматизация, Высшая школа, 1998 
9. Савелев И.В. Жалпы физика курсы 2-том, 1977 
10. Калашников;  Электричество; Москва, Просвещение,1980 
11. Электротехнический справочник / Под. ред В.Г. Герасимова 
12. Құсайнов А.Қ, Энергетика, Высшая школа, 2003 
13. Савельев И.В. Курс общей физики. М. Наука, 1982. Т. 2.496 С 
14. Общая электротехника/ Под ред. В. С. Пантюшина. М. Высшая школа, 1970.567 С. 
15. Электротехника / Под ред. В. Г. Герасимова. М.:Высшая школа. 1985.480 С. 
16. Борисов Ю.М., Липатов Д. Н. Общая электротехника. М.: Высшая школа 1974.519С 
17. Касаткин А.С.,Немцов М. В. Электротехника. М:Энергоатомиздат. 1983.440 С 
18. Основы теории цепей/ Г. В. Зевеке, П.А. Ионкин, А. В. Нетушил, С.В. Страхов. М.: Энергия. 1975. 752С. 
19. Электрические измерения/ Под ред. А.В. Фремке. М.: Энергия.1980.424С. 
20. .Вольдек А.И. Электрические машины. Л.: Энергия. 1980. 928С.