Tranzistorların hazırlanması

Tranzistorları hazırlamaq üçün əsasən planar-diffuziyalı və planar-epitaksial texnologiyadan istifadə edirlər. 

Bipolyar tranzistoru hazırlamaq üçün planar-diffuziyalı texnologiyada əvvəlcə p tipli altlığın səthində termiki oksidləşmə üsulu ilə silisium oksiddən nazik müdafiə qatı yaradılır (şəkil 10.8). Sonra fotolitoqrafıya üsulu ilə 1-ci oksid üzlüyü əmələ gətirmək üçün oksid təbəqəsinin üzünə işığa həssas olan emıılsiya-fotorezist çəkilir. Fotorezistin üzərinə üzlüyün tələb olunan rəsminin şəkli salmır, alınan təsvir aşkarlanır, fotorezistin işıq düşən hissələri xüsusi məhlulla təmizlənərək oksid təbəqəsinin üsto açılır. Sonra yenə məhlulla üstü açılmış sahədə oksid təbəqəsi həll etdirilib götürülür.

Nəticədə, inteqral mikrosxemdə tranzistorların verilən sayma uyğun və tələb olunan şəkildə deşiklər (pəncərələr) toplusu yaranır (şəkil 10.8b).

Bu pəncərələrdən altlığın dərinliklərinə n tipli aşqarlar diffuziya edilir və qonşu sahələrdən və altlıqdan bağlı p- n keçidlərlə izolə olunmuş n tipli qatlar—adacıqlar əmələ gəlir (şəkil 10.8c). Bu adacıqlar digər elementlərin yaranması üçün əsas təşkil edir və onların üzərində planar tranzistorlar yaradılır. Bunun üçün ikinci oksid üzlüyü vasitəsilə n tipli kollektor rolunu oynayan adacıqların dərinliyinə p tipli aşqarın diffuziyası həyata keçirilərək p tipli baza qatı əmələ gətirilir. Sonra üçüncü üzlükdən adalara n tipli aşqar diffuziya edilərək n tipli emitter yaradılır. Nəhayət, dördüncü oksid üzlüyündən qatları və lazımi elementləri birləşdirən yolların üzərinə metallaşdırılmış təmasları toz şəklində səpələyirlər (şəkil 10.8ç).

Planar-diffuziya texnologiyasının mənfi cəhəti odur ki, diffuziya altlığın səthindən həyata keçirildiyindən p-n keçidlərinin sərhədlərinin dəqiqliyi kiçik olur. Ona görə də aşqarlar altlığın qalınlığı boyu bərabər paylanmır: səthdə aşqarların konsentrasiyası dərinliklərə nisbətən daha çox olur.

Bu çatışmazlıq planar-epitaksial texnologiyada aradan qaldırılır.

İstənilən keçiriciliyə malik olan yarımkeçirici altlığın üzərinə qaz fazasından 10-15 mkm qalmlıqlı nazik yarımke- çirici qatının artırılması prosesinə epitaksiya deyilir. Epitak- siya nəticəsində artırılan (yetişdirilən) qatın kristal qəfəsi altlığın kristal qəfəsindən tam davamı olur. Epitaksial qatla altlıq izoləedici rol oynayır p-n keçidlə bir-birindən ayrılır.

Planar-epitaksial texnologiya ilə bipolyar tranzistoru hazırlamaq üçün p tipli yüksək müqavimətli altlıq və oksid təbəqəsi ilə örtülmüş n tipli epi taksi al qatdan istifadə edilir

(şəkil 10.9a). Sonra oksid qatından üzlük düzəldilir (şəkil 10.9b) və onun pəncərələrindən p tipli aşqarın diffuziyası təşkil edilir. Nəticədə, epitaksial qatda planar-diffuziyah texnologiyada almanlara bənzər bağlı p-n keçidlərlə izolə olunmuş ad acıqlar yaranır (şəkil 10.9c).

Bundan sonra planar—diffuziyalı texnologiyada, olduğu kimi adacıqlar əsasında tranzistor strukturları formalaşdırılır. Plaııar-epitaksial texnologiyada, aşqarlar epitaksial qat boyunca bərabər paylanır və p-n keçidlərin sərhədləri daha, dəqiq olur. MDY tranzistorlar da bu qayda ilə hazırlanır, lakin texnoloji əməliyyatların sayı 3-3,4 dəfə, tranzistorun tutduğu sahə isə 20-25 dəfə az olur.

Ardını oxu

Paylaş:    Facebook Twitter Google+ Stumble Digg

Yarımkeçirici inteqral sxemlərində elementlərin hazırlanması

 Yarımkeçirici inteqral mikrosxemlər iki sinfə: bipolyar və MDY (metal-dielektrik-yanmkeçirici) inteqral mikrosxemlərə bölünür. Hər iki sinfə məxsus inteqral sxemlərin texnologiyası silisium lövhəsinə növbə ilə donor və akseptor aşqarları əlavə etməklə kristalın səthi altında müxtəlif keçiriciliyə malik nazik qatlar və qatların sərhədlərində p-n keçidlər yaradılmasına əsaslanır. Ayrı ayrı qatlar rezistor strukturları, p-n keçidlər isə diod və tranzistor strukturları kimi istifadə olunur.

Lövhəyə donor və akseptor aşqarlarının əlavə edilməsi bir-birindən kifayət qədər aralı (10-100 mkm) yerləşən ayrıayrı lokal sahələrdə baş verir. Bunun üçün deşikləri olan xüsusi maskalardan - üzlüklərdən ffototablolardan) istifadə edirlər. Üzlüyün deşiklərindən lazımi sahələrdə aşqar atomları yarımkeçirici lövhənin daxilinə keçir. Adətən, üzlük rolunu silisium lövhəsinin üstünü örtən oksid (SiOf) təbəqəsi oynayır. Bu təbəqədə xüsusi üsullarla tələb olunan deşiklər toplusu və ya başqa sözlə, tələb olunan rəsm həkk edilir (şəkili 0.6). Üzlükdəki (oksid təbəqəsindəki) deşiklərə pəncərə deyilir. Bipolyar inteqral sxemlərin əsas elementi n-p-n tipli tranzistordur. Bütün texnoloji dövr tranzistorun hazırlanmasına yönəlmişdir. Bütün başqa elementlər mümkün olduqca əlavə texnoloji əməliyyatlar olmadan tranzistorla eyni zamanda hazırlanmalıdır. Məsələn, rezistorlar n-p-n tranzistorun baza qatı ilə eyni zamanda hazırlanır və baza qatı qədər dərinlikdə (kristalda) yerləşir. Kondensator kimi əks qoşulmuş p-n keçidlərdən istifadə olunur. 

Bunların n qatları n-p-n tranzistorun kollektor qatına, p qatları isə baza qatına uyğun gəlir. MDY inteqral sxemin əsasını induksiya edilmiş kanallı MDY tranzistor təşkil edir. Rezistor rolunu ikiqütblü sxemi ilə qoşulmuş tranzistor oynayır. Kondensator kimi tranzistorun idarəedici elektrodunun altı

ilə eyni vaxtda hazırlanan dielektrik qatı, mənbə və mənsəblə eyni vaxtda hazırlanan yarımkeçirici lövhələr istifadə olunur. Bipolyar inteqral sxemin elementlərinin kristal vasitəsilə əlaqəsinin olmaması üçün onları bir-birindən izolə etmək lazımdır. Qonşu MDY tranzistorların qarşılıqlı

əlaqəsi olmur və onları bir-birinə çox yaxın yerləşdirmək mümkün olur. Bu, MDY inteqral sxemlərinin müsbət cəhətlərindən biridir. Yarımkeçirici inteqral mikrosxemlərdə transformatorlar və induktiv sarğaclar olmur. Çünki bərk cisimdə elektromaqnit induksiyasına ekvivalent olan hər hansı bir hadisəni

əldə etmək mümkün olmur. Əgər sxemdə transformator və induktiv sarğac tələb olunarsa ondan "asılmış" komponent kimi istifadə etmək lazımdır. Yarımkeçirici inteqral sxemlər qalınlığı 30-50 mkm

və diametri 50-100 mm olan silisium altlıqlarda planar texnologiya əsasında hazırlanır. Planar texnologiyaya görə hazırlanan elementlər yastı struktura malik olur, pn keçidlər və uyğun təmas sahələri altlığın bir (yuxarı) səthinə çıxır (şəkil 10.7). Silisium oksiddən olan təbəqə p-n keçid ləri xarici təsirdən qoruyur. 

Texnoloji dövr qurtarandan sonra altlıqları almaz kəsicilərlə və ya lazer şüası ilə ayrı-ayrı kristallara bölürlər və bunların hər biri ayrıca inteqral mikrosxem təşkil edir. Bundan əvvəl yarımkeçirici inteqral mikrosxemlərin elektrik parametrlərini ölçür və zay mikrosxemləri ayırırlar.

R.Hümbətov Elektronika

Ardını oxu

Paylaş:    Facebook Twitter Google+ Stumble Digg

Nouns(test toplusu 2019)

 Sadə isimlər

Heçbir şəkilçisi olmayan, bir kökdən ibarət, iki söz birləşməsindən ibarət olmayan isimlərdir.

actor(əktə) -aktyor

number(nambə)- ədəd, nömrə, rəqəm, say

religion(rılıcən) -din

luxury(lakşərı) -dəbdəbə, cahcəlal

matter(madər)- maddə, iş, materiya

servant(səvənt)- nökər, qulluqçu

capacity(kəpasedi)- tutum

evolution(evəloşən)- təkamül

Ardını oxu

Paylaş:    Facebook Twitter Google+ Stumble Digg

Səfa Məcidovun Elektronika 1-2 kitabını pulsuz yüklə

 Kitabın hər iki hissəsi bir pdf şəklində yığılmışdır. Kitabı yükləmək üçün "daxil ol və yüklə" linkinin üzərinə bir dəfə klikləyin.

DAXİL OL VƏ YÜKLƏ

Elm paylaşılaraq çoxalar..... Hər birinizə uğurlar arzulayıram.. 

Hörmətlə: Səfa Məcidov Bəfa oğlu

Ardını oxu

Paylaş:    Facebook Twitter Google+ Stumble Digg

İnteqral mikrosxemlərin təsnifatı

 Hazırlanma texnologiyasına görə inteqral mikrosxemlər 3 yerə — уarım keçirici, təbəqəli inteqral mikrosxemlərə və mikroyığımlara bölünür. Təbəqəli inteqral mikrosxemlər nazik təbəqəli (1-2 mkm) və qalın təbəqəli (10-20 mkm) olurlar və bunların tərkibində həm elementlər, həm də komponentlər olduğundan onlara hibrid inteqral mikrosxemlər deyilir.

Yarımkeçirici inteqral mikrosxemlərdə bütün aktiv (tranzistor, diod və s.) və passiv (rezistor, kondensator) elementlər və onların birləşmələri vahid ilkin yarımkeçirici kristalda biri-birindən ayrılması mümkün olmadan əlaqələndirilmiş p-ıı keçidlərin birliyi kimi hazırlanır. Burada həcmində və səthində planar texnologiya ilə mikrosxemlərin elementləri və təmas sahələri yerləşdirilmiş yarımkeçirici kristal aktiv rol oynayır (şəkil 10.3).

Hibrid mikrosxemlərdə bütün passiv elementlər dielektrik əsasın (altlığın) səthində birqatlı və ya çoxqatlı strukturlar şəklində hazırlanır və bir- birilə nazik təbəqə şəkilli məftillərlə biriəşdirilir (şəkil 10.4), yarımkeçirici cihazlar və başqa komponentlər (miniatür çini konsdensatorlar, induktivliklər) isə altlığın üzərində diskret detallar kimi yerləşdirilir (şəkil 10.5). Kristalın səthinə toz halında səpələnən təbəqələr heç cür tranzistor tipli aktiv element yaratmağa imkan vermədiyindən belə inteqral mik- rosxemlərdə inteqral texnologiya ilə yalnız passiv elementlər almır. Bu texnologiya həm də təbəqəli texnologiya adlanır. Sırf təbəqəli inteqral sxemlərin yerinə yetirdiyi funksiyalar məhdud olduğundan onların imkanları diskret kom­ ponentlərin əlavə altlıq üzərində yerləşdirilməsi ilə artırılır. Diskret komponentlərin təbəqələri elementlərlə birləşmə­ sindən qarışıq təbəqəli diskret (hibrid) inteqral mikrosxem əmələ gəlir.

Praktikada həm yarım keçirici, həm də hibrid inteqral mikrosxemlər geniş istifadə edilir. Hər iki texnologiya özünə məxsus üstün cəhətlərə malik olduğundan onlar bir-birini tamamlayır: mikrosxemlər hibrid inteqral mikrosxemlərdə komponent kimi istifadə olunur (mikroyığımlar üçün xarakterikdir). Qarışıq inteqral mikrosxemin bir növü də uyğunlaşdırılmış inteqral mikrosxemlərdir. Bunlarda aktiv elementlər yarımkeçirici irıteqral mikrosxemlərdə olduğu kimi yarımkeçirici kristalın səth qatında, passiv elementlər isə təbəqəli inteqral sxemlərdəki kimi həmin kristalın əvvəlcədən izolə olunmuş səthində plyonka halında hazırlanır. Uyğunlaşdı­rılmış mikrosxemlərin istifadəsində müqavimətlərin və

tutumların yüksək nominalları və stabilliyi tələb olunur, bunu isə yarımkeçiricilərə nisbətən təbəqəli elementlərin vasitəsilə asan həyata keçirmək olar. inteqral mikrosxemlərin hamısında elementlərarası

birləşmələr altlığın səthinə çəkilən (və ya toz halında səpələnən) və lazımi yerlərdə elementlərlə təmasda olan nazik metal zolaqların köməyi ilə əldə edilir. Bu birinci zolaqların çəkilməsinə (səpələnməsinə) metallaşdırma, ara birləşmələrinin rəsminə isə metallaşdırılmış ayrılma deyilir. Yarımkeçirici və hibrid mikrosxemlərdən fərqli olaraq mikroyığımlar daha mürəkkəb funksiyaları yerinə yetirirlər və bunun üçün tələb olunan elementlər, komponentlər və in­teqral mikrosxemlər birliyindən təşkil olunur. Yerinə yetirdiyi funksiyaların xarakterinə görə inteqral mikrosxemlər analoq və rəqəmli inteqral mikrosxemlərə bö­lünür. Analoq inteqral mikrosxemlər aramsız funksiya qanu­nu ilə dəyişən elektrik siqnallarının çevrilməsi və emalı funksiyalarını yerinə yetirir. Belə inteqral mikrosxemlər gücləndirici, harmonik siqnal generatoru, süzgəc, detektör kimi istifadə olunur. Analoq inteqral sxeminin fərdi halı kimi xətti xarakteristikaya malik olan xətti mikrosxemi göstərmək olar.

Rəqəmli inteqral mikrosxemlər diskret funksiya qanunu ilə dəyişən (məsələn, ikilik kod) elektrik siqnallarını çevirir və emal edirlər. Bunlara həm də məntiq inteqral mik- rosxemləri deyilir.

Ramiz Hümbətov - Elektronika

Ardını oxu

Paylaş:    Facebook Twitter Google+ Stumble Digg

Mikroelektronikanın elementləri

 Mikroelektronika elektronikanın yeni tipli cihazların —inteqral mikrosxemlərin tədqiqi, işlənib hazırlanması və tətbiqini əhatə edən bir bölməsidir.

Mikroelektronika elektron qurğularının etibarlığının artırılması, kütləsinin, ölçülərinin və maya dəyərinin azaldılması problemlərini həll edir.

Mikroelektronikanın əsasını elektron komponentlərin inteqralprinsiplə hazırlanması və tətbiq edilməsi təşkil edir. Burada hər bir komponent ayrıca götürülmüş tranzistor, diod, rezistor, və s. deyil, onların bir-birindən ayrılmaz birləşməsidir. Belə birləşmə elektron aparatının hər hansı qovşağı, bloku və ya qurğusu ola bilər. Ona görə də mikro- elektronikanın komponentlərinə inteqral mikrosxem və ya sadəcə olaraq mikrosxem deyilir.

inteqral mikrosxem müəyyən məlumat çevrilməsi funksiyasını yerinə yetirən vahid daşıyıcı konstruksiya-altlıq üzərində vahid texnoloji dövrdə (eyni vaxtda) hazırlanan bir neçə qarşılıqlı birləşmiş komponentlər (diodlar, tranzis- torlar, rezistorlar, kondensatorlar) toplusuna deyilir.

Əgər inteqral mikrosxemin tərkibinə yalnız eyni tipli komponentlər (yalnız diodlar, yalnız tranzistorlar və s.) daxil olarsa, onu həmin komponentlərin yığımı adlandırırlar.

inteqral sxem termini ayrı-ayrı komponentlərin birləşməsini (inteqrasiyasını) və həm də ayrı-ayrı komponentlərə nisbətən qurğunun yerinə yetirdiyi funksiyaların mürəkkəbləşməsini əks etdirir.

Inteqral sxemin tərkibinə daxil olan və buna görə də ondan müstəqil məmulat kimi ayrıla bilməyən komponentlərinə inteqral elementlər və ya inteqral sxemin elementləri deyilir. Onları adi tranzistorlardan, rezistorlardan və s fərqləndirən cəlıət odur ki, adi elementlər ayrı-ayrı konstruktiv vahidlər kimi hazırlanır və bundan sonra qalaylamaq yolu ilə sxemə birləşdirilir. Bu elementlərə diskret komponentlər, onların əsasında qurulan elektron sxemlərinə isə diskret sxemlər deyilir.

Elektronikanın inkişafı prosesində elektron aparatının yerinə yetirdiyi funksiyaların aramsız mürəkkəbləşməsi, sxemlərin etibarlılığının artırılması, kütləsinin, ölçülərinin, gücünün və maya dəyərinin azaldılması zərurəti yeni element bazası yaratmaq məsələsini qarşıya çıxarmış və inteqral sxemlərin yaranmasına təkan vermişdir.

inteqral sxemlərin hazırlanmasının əsasını 50-ci illərin axırında diskret tranzistorların hazırlanmasında istifadə edilən qrup üsulu və planar texnologiya təşkil edir.

Komponentlərin bir altlıq üzərində texnoloji inteqrasiyası ideyası məhz tranzistorların qrup üsulu ilə hazırlanmasından irəli gəlmişdir. Qrup üsulunda 25—40 mm diametrli silisium və ya germanium lövhəsinin üzərində bərabər paylanmış çoxlu tranzistor eyni vaxtda hazırlanır (şəkil 10.1 a). Sonra lövhə üfüqi və şaquli surətdə yüzlərlə ayrı- ayrı, hərəsi bir tranzistordan ibarət kristallara bölünür (şəkil lO.lb). Daha sonra kristallar xarici çıxışları olan gövdəyə yerləşdirilir və istifadə üçün sifarişçiyə göndərilir (şəkil lO.lc). Sifarişçi ayrı-ayrı komponentləri biri-biri ilə qalaylamaqla birləşdirir və funksional qovşaq (gücləndirici, yaddaş qurğusunun yuvasını və s.) əldə edir.

İnteqrasiya ideyası ondan ibarətdir ki, ilkin ayrı-ayrı tranzistorlar əvəzinə eyni zamanda bir çox “komplektlər” hazırlanır. Bu “komplektlərin ” hər biri funksional qovşağı qurmaq üçün tələb olunan komponentlərdən - diodlardan, tranzistorlardan, rezistorlardan və s. ibarət olur (şəkil 10.2a). Bu komponentlər bir-birilə məftillərlə və qalayla yox, lövhənin səthinə “üfürülmüş” nazik qısa metal zolaqlarla. birləşdirilir. Beləliklə, hər “komplekt” hazır inteqral sxemdən ibarət olur (şəkil 10.2b). Lövhənin səthində bərabər paylanmış inteqral sxemlər ayrı-ayrı kristallara bölünür və gövdələrə yerləşdirilir (şəkil 10.2c). Bu halda konstruktiv cəhətdən vahid elektron cihazı şəklində hazır funksional qovşaq alınmış olur.

Elementləri bir-biri ilə nazik metal zolaqlarla birləşdirmək üçün elektrodların hamısının çıxışı bir müstəvidə —lövhənin səthində yerləşməlidir. Belə imkanı xüsusi planar texnologiya yaradır. Təbiidir ki, qrup üsulu ilə birlikdə mikroelektronika planör texnologiyam da inteqral sxemlərin hazırlanmasında istifadə etmişdir. 

Göründüyü kimi inteqral sxemlər əsasında elektron aparatları işlənib hazırlanarkən cihazın etibarlılığını azaldan çoxlu qalaylanan birləşmələr aradan çıxır, hər elementin gövdəsi və çıxışı olmadığından cihazın kütləsi, ölçüləri və çoxlu yığma və montaj əməliyyatlarına lüzum qalmadığından qurğunun dəyəri azalır. Müasir qrup texnologiyası əsasında hərəsinin 200 minə qədər elementi olan bir neçə min inteqral sxemi, yəni bir neçə milyon elementi eyni vaxtda. hazırlamaq mümkündür. Özü də bu elementlərin hamısı adi tranzistorun hazırlanmasında olduğu kimi sadə p-n keçidlərin formalaşdırılması yolu ilə hazırlanır. Bunun nəticəsində inteqral sxemlərin parametrlərinin oxşarlıq dərəcəsi artır, diskret elementlərdə yığılmış sxemlərə nisbətən etibarlıq çox-çox yüksəlir, element bazasının mürəkkəbləşməsi hesabına konstruksiyanın mürəkkəbliyi, xarici birləşmələrin sayı və elektron aparatın həcmi kəskin azalır. Mikroelektronikanın sonraki inkişafı şaqııli inteqrasiya yolu ilə gedir. Bu isə bir kristalında 107-yə qədər element olan böyük inteqral sxemlərin hazırlanmasını nəzərdə tutur.

R. Hümbətov, Elektronika

Ardını oxu

Paylaş:    Facebook Twitter Google+ Stumble Digg

Mikroelektronika nədir?

 Mikroelektronika bərk cisim fizikasının, texnologiyanın, mikrosxem texnikasının və sistemotexnikanın nailiyyətlərinə əsaslanan, sürətlə inkişaf edən elm və texnika sahəsidir.

Müasir hesablama texnikasının, robot texnikasının, idarəetmə və informatika sistemlərinin element bazasını məhz mikroelektronika təşkil edir. Mikroelektronika fiziki, kimyəvi, texnoloji, sxemotexniki və kibernetik tədqiqatlarla yanaşı, yüksək etibarlılığa, kiçik qabaritlərə və yüksək səmərəliliyə malik qurğuların konstruksiyasının işlənməsini və istehsalını özündə cəm edir.

Mikroelektronikanın inkişafında əldə edilən ən böyük nailiyyətlər inteqral mikrosxemlərin işlənib hazırlanması və sənaye miqyasında istehsal edilməsidir, inteqral mikrosxem- lər konstruktiv cəhətdən vahid bir qovşaq və blok şəklində işlənmiş funksional (müəyyən bir funksiyanı yerinə yetirən) qurğulardır, inteqral mikrosxemlər mikroelektronikanın əsas məmulatları kimi müxtəlif elektron aparatlarının qurulmasında geniş istifadə edilir və getdikcə diskret cihazlarda (tranzistorlarda, diodlarda və s.) yığılmış blok və qovşaqları istifadədən sıxışdırıb çıxarır.

Son illər mikroelektronikada böyük və ifrat böyük inteqral mikrosxemlər əsasında qurulmuş mikroprosessorlu sistemlər və mikro EHM-lər də geniş tətbiq edilir.

Məhz bu baxımdan bu və ya digər həcmdə elektronikanın əsaslarını öyrənənlər üçün mikroelektronikanın əsas nailiyyətləri haqqında biliklərin əldə edilməsi vacibdir.

Bu bölmədə çox yığcam bir şəkildə mikroelektronika- nın əsas inkişaf istiqaməti—inteqral mikrosxemlərin işlənib hazırlanması haqqında məlumat verilir. Mikroelektronikanın əsasları haqqında biliklərin əldə olunması elektron aparatların yaradılması zamanı element bazasının seçilib istifadə edilməsinə kömək göstərə bilər.

Ramiz Hümbətov, Elektronika

Ardını oxu

Paylaş:    Facebook Twitter Google+ Stumble Digg

WINDOWS7-ni sürətləndirmək

 Şəkildə göstərilən nəməliyyatları yerinə yetirin

Ardını oxu

Paylaş:    Facebook Twitter Google+ Stumble Digg

Optoelektron cütləri

 Optoelektron cütləri

Optoelektron cütü (və ya optron) optik mühit vasitəsilə bir-biri ilə konstruktiv əlaqədə olan, lakin qalvanik (elektrik) cəhətcə ayrı olan şüalandırıcıdan və fotoqəbuledicidən ibarət cihaza deyilir.

Fotoelektron cütünün quruluşu şəkil 9.12a-da göstərilmişdir. İŞ-işıq şüalandırıcısı, FQ-fotoqəbuledici, OM-optik mühit, ME-metal elektrodlar, ŞE-şəffaf elektrodlardır. İşıq şüalandırıcısı yerinə işıq diodları, lazerlər və başqa şüalan- dırıcılar, fotoqəbuledici kimi isə fotodiodlar, fototranzis- torlar işlədilir. İstifadə edilən fotoqəbuledicinin növünə görə bu cihazlar diodlu, tranzistorlu, tiristorlu, və rezistorlu optocütlərə bölünür. Optocütün iş prinsipini ipmuls rejiminə görə araşdıraq (şəkil 9.12b). Optoelektron cütünün girişinə Jgir cərəyan im- pulsu daxil olur və işıq şüalandırıcısı onu işıq seli impulsuna çevirir. 

İşıq impulsu işçi dalğa uzunluğunda fotoqəbulediciyə tərəf yönəlir, az sönmə şərtilə optik mühiti keçir və fotoqəbulediciyə daxil olub orada elektrik siqnalına çevrilir. Çıxış impuls cərəyanının forması nisbi vahidlərdə (şəkil 9.12c- də) göstərilmişdir. Elektrik siqnalının işıq siqnalına çevrilməsi optik daşıyıcı siqnalın şüalandırıcı modulyasiyası ilə həyata keçirilir. Fotoqəbuledici bu optik siqnalı demodul- yasiya edib ilkin elektrik siqnalını bərpa edir. Bu zaman İŞ- OM-FQ kanalında siqnala müəyyən təhriflər verilə bilər. Şüalandırıcmm qəbuledici ilə əlaqəsi elektrik cəhətdən neytral olan fotonlar vasitəsilə, özü də yalnız bir istiqamətdə- fotoqəbulediciyə tərəf olur və fotoqəbuledicidə şüalanma enerjisi demək olar ki, tamamilə udulur. Giriş və çıxış dövrələri bir-birindən qalvanik (elektriki) cəhətdən fotoqəbuledici ilə şüalandırıcı arasında yerləşən optik cəhətdən şəffaf olan dielektrik mühitlə ayrılmış olur. 

Giriş və çıxış siqnallarının əlaqəsinin növünə görə bu

cihazlar dörd növ olur:

1) düzünə daxili optik əlaqəli cihazlar;

2) düzünə elektriki və əksinə mənfi optik əlaqəli cihazlar;

3) düzünə elektriki və əksinə müsbət optik əlaqəli cihazlar;

4) düzünə xarici optik və düzünə daxili elektriki əlaqəli cihazlar.

Fotoqəbuledicinin hər hansı bir çıxış parametrinin işıq şüalandırıcısının cərəyan və ya gərginliyindən asılılığına optronun ötürmə xarakteristikası deyilir. Şəkil 9.13-də bütün dörd növ optronun sxemləri göstərilmişdir. Düzünə daxili optik əlaqəli cihazlar (şəkil 9.13a) giriş və çıxış elektrik dövrələrinə malikdir və bu dövrələrin əlaqəsi optik xarakter daşıyır. Optroııu təşkil edən elementlərin

növündən asılı olaraq cütün ötürmə xarakteristikası (Jçıx=f(Ugir,Esür) xətti asılılığa yaxm (məsələn, közərmə lampası - fototranzistor) və ya açara bənzər (əgər fotoqəbuledici kimi S-tipli volt-amper xarakteristikası olan cihaz götürülsə) ola bilər. Ugir siqnalı Uş-dən axan Jgir cərəyanını yaradır və bu

onun şüalandırıcı işıq selini müəyyən edir. Fotoqəbuledici işıq selini Jçıx cərəyanına çevirir. Tənzim edilməyən E mənbəyi fotoqəbuledicinin elektrik rejimini müəyyən edir. İdarə edilən sürüşmə gərginliyinin (Е^) qiymətini dəyişməklə optronun volt-amper xarakteristikasında işçi nöqtəsinin yerini dəyişmək və cihazı idarə etmək mümkündür. Bu növ optronlar elektrik siqnallarının çevrilməsi və gücləndirilməsində, alçaq gərginlikli və yüksək gərginlikli elektrik dövrəsinin uzlaşdırılmasında və təmassız elektrik müqavimətləri kimi istifadə olunur.

Düzünə daxili optik əlaqə analoq və açar optronlarmm əksəriyyətində rezistorlu, diodlu, tranzistorlu və tiristorlu optronlarda istifadə edilir.

Düzünə elektriki və əksinə müsbət optik əlaqəli sxemdə şüalandırıcı və fotoqəbuledici ardıcıl birləşdirilir və bir gərginlik mənbəyinə qoşulur (şəkil 9.13 b). İlk halda fotoqəbuledicinin müqaviməti böyük olur və şüalandırıcı- dan yalnız qaranlıq cərəyanı axır. İdarəedici təsir olan halda (fotoqəbuledici əlavə şüalandırılanda, E gərginliyi artırılanda və ya şüalandırıcıdan keçən cərəyan impuls şəklində artanda) dövrədə cərəyan artır, şüalandırıcmm işıq seli çoxalır və fotoqəbuledicinin müqaviməti azalır. Cərəyan selvari şəkildə açıq optronun müqaviməti ilə məhdudlaşdırılan qiymətə qədər artır. Kənar təsir cərəyanı qaranlıq cərəyanının səviyyəsinə azaldana qədər bu vəziyyət dəyişmir. Belə qoşulmada (hər bir müsbət əks əlaqəli qurğuda olduğu kimi) optronun volt-amper xarakteristikası histerezis xarakterli olur.

Yuxarıda adları çəkilmiş optronlarm hamısı bu sxemlə qoşula bilər və bu halda çıxış və giriş dövrələri ardıcıl qoşulur.

Düzünə elektriki və əksinə mənfi optik əlaqəli sxemdə (şəkil 9.13c) şüalandırıcı və fotoqəbuledici elektriki cəhətdən paralel qoşulur və bu mənfi optik əks əlaqə təmin edir. Doğrudan da gərginlik (həm də cərəyan) artdıqca şüa- landırıcmm işıq seli çoxalır, bu fotoqəbuledicinin müqavimətini azaldır, bu müqavimətin şuntlayıcı təsiri azalır və nəticədə şüalandırıcıdan axan cərəyan azalır.

Belə optronun ötürmə xarakteristikası qeyri-xətti olur, xarakteristikanın bir hissəsində şüalandırıcmm cərəyanının geniş diapazonunda onun çıxışındakı işıq seli demək olar ki, sabit qalır. Bu hadisə optoelektron qurğularında işıq selinin sabitləşdirilməsində istifadə olunur. Xarici düzünə optik və düzünə daxili elektriki əlaqəli sxemdə (şəkil 9.13ç) giriş və çıxış siqnalları işıq seli olur, şüalandırıcı və qəbuledici isə elektriki əlaqədə olur. Girişdə işıq seli dəyişəndə fotoqəbuledicinin müqaviməti, şüalandı- rıcınm cərəyanı və onun çıxışında işıq seli dəyişir. Belə optronları gərginlik çeviriciləri kimi istifadə edirlər.

Optoelektron cütlərinin parametrləri dörd qrupa bölünür:

1) giriş parametrləri qrupu giriş dövrəsinin elektrik parametrlərinin toplusudur və onlar şüalandırıcmm növündən asılıdır;

2) çıxış parametrləri qrupu çıxış dövrəsinin parametrlərinin yığımıdır və fotoqəbuledicinin növündən asılıdır;

3) üçüncü qrupa ötürmə əmsalı, giriş siqnalının hüdud tezliyi, siqnalın maksimal ötürülmə sürəti, çıxış siqnalı im- pulsunun artma və azalma müddətləri, qoşulma müddəti, açılma müddəti daxildir;

4) dördüncü qrupa qalvanik ayırma parametrləri, giriş və çıxış arasında gərginliyin maksimal və pik buraxıla bilən qiymətləri, keçid tutumu, qalvanik ayırma müqaviməti və başqaları daxildir.

Tranzistorlu optronlar diodlu cihazlara nisbətən daha böyük həssaslığa malikdir. İki emitterli tranzistorlardan istifadə etdikdə (volt-amper xarakteristikası koordinat başlanğıcına

görə simmetrik olur) onlardan dəyişən cərəyan dövrəsində istifadə etmək mümkün olur. Onların iş sürəti bir qədər kiçikdir və 10üstü 5 Hs-dən yüksək olmur.

Tiristorlu optronlar ən çox 10-larla amper həddində böyük cərəyanlı və 1000 volta qədər böyük gərginlikli dövrələri açıb bağlamaq üçün istifadə edilir. Onların işçi tezlikləri bir neçə kilohers həddində olur.

Elektronika- R. Hümbətov

Ardını oxu

Paylaş:    Facebook Twitter Google+ Stumble Digg

Fotoelektron şüaqəbuledici cihazlar(fotodiodlar, fototranzistorlar, fototiristorlar, fotorezistorlar, fototutumlar və.s)

 Fotoelektron şüaqəbuledici cihazlar

Şüa enerjisi ilə idarə edilən cihazlara optik şüaqəbuledici cihazlar deyilir. Onlar ultrabənövşəyi, görünən və infraqırmızı şüalanmanı elektrik və optik siqnallara çevirirlər. Optik şüalanmanın maddələrlə qarşılıqlı təsirinin xarakterinə görə şüaqəbulediciləri iki sinfə bölünür: istilik şüaqəbulediciləri və foton şüaqəbulediciləri.

İstilik şüaqəbuledicilərində şüalanma selinin fotonları həssas elementin maddəsinin kristal qəfəsəsinin rəqsi enerjisini çoxaldır və bu isə həssas elementin temperaturunu artırır. Nəticədə həssas elementin termo e.h.q, termomüqaviməti, həcmi və polyarizasiyası dəyişir. Şüalanmanın maddə ilə qarşılıqlı təsirindən istilik şüaqəbuledicisinin dövrəsində elektrik və optik siqnallar yaranır. Belə qəbuledicilərə piro- elektrik qəbuledicilər, bolometrlər, radiasiyalı termoelementlər aiddir.

Piroelektrik qəbuledicilərin işi qızdırılma və ya şüalandırma nəticəsində cərəyan hasil edilməsinə əsaslanır. Onlar termoelektrik cərəyan generatorlarıdır. Çıxış siqnalı temperaturu dəyişmə sürətindən asılı olduğundan bu cihazlar sabit xarakterli istilik sahələrinə həssaslıq göstərmir və yüksək iş sürətinə malik olur. Onlar qızdırılmış cisimlərin qeyri-koherent şüalanmasının orta gücünü ölçmək üçün, infraqırmızı şüalanmanın orta sahəsində kosmik tədqiqatlar üçün, lazer şüalanmasının orta, pik gücünü, enerjisini və başqa parametrlərini ölçmək üçün istifadə edilir.

Radiasiyalı termoelementlər istilikdən və ya şüalanmadan termo e.h.q. yaradan iki qeyri-həmcins keçiricinin birləşməsindən ibarətdir. Onlar istilik gərginlik generatorla- rıdırlar. Bunlara avtomatikada temperatur, infraqırmızı və başqa şüalanma gücünün vericisi kimi istifadə olunan termocütlər aiddir.

Bolometrlər istiliyə həssas rezistorlardır. Onların işi işıq selinin udulması nəticəsində müqavimətin dəyişməsinə əsaslanır. Onları elektrik dövrəsinə qoşmaqla udulan şüanın parametrlərini dəyişib gərginliyi (cərəyanı) modulyasiya edirlər.

Foton şüaqəbuledicisində işıq selinin fotonları bilavasitə qəbuledicinin həssas elementinin elektronlarına təsir edərək onları həyəcanlandırır. İşıq selinin gücü vəziyyətlərini dəyişən elektronların sayma görə müəyyən edilir.

Yarımkeçirici foton qəbuledicilərinin işi daxili fotoef- fekt hadisəsinə əsaslanır. Daxili fotoeffekt nəticəsində ko- valent əlaqələrdən azad olan elektronlar maddənin içərisində də qalıb onun elektrik keçiriciliyini artırırlar və nəticədə ya- rımkeçiricidə daxili e.h.q. yaranır.

İşi daxili fotoeffekt hadisəsinə əsaslanan yarımkeçirici elementlərdən fotorezistorları, fotodiodları, fototranzistor- ları, fototutumları, fotovaristorları göstərmək olar. Bu cihazların hamısının əsas xarakteristikaları aşağıdakılardır:

1)işıq xarakteristikası - elektrodlar arasında gərginliyin və şüanın spektral tərkibinin sabit qiymətlərində fotocərə- yanm şüa selinin intensivliyindən asılılığı;

2)volt-amper xarakteristikası - şüa selinin sabit qiymətində fotocərəyanm elektrodlardakı gərginlikdən asılılığı;

3)spektral xarakteristikası - elektrodlar arasındakı gərginliyin və işıq selinin sabit qiymətlərində nisbi həssaslığın (faizlə) işıq şüasının dalğa uzunluğundan asılılığı;

4)tezlik xarakteriktikası - gərginliyin və işıq selinin sabit qiymətlərində nisbi həssaslığın (faizlə) işıq selinin intensivliyinin dəyişmə tezliyindən asılılığı;

5)temperatur xarakteristikası - fotoqəbuledici xarakteristikalarının və parametrlərinin temperaturdan asılılığı;

6)yorulma xarakteristikası - fotoqəbuledicinin həssaslığının iş müddətindən asılı dəyişməsi;

7)keçid xarakteristikası - işıq selinin vahid sıçrayışla dəyişməsinə fotoqəbuledicinin göstərdiyi reaksiya (cihazın iş sürətini xarakterizə edir).

Fotoqəbulediciləri xarakterizə edən əsas parametrlər aşağıdakılardır:

1)inteqral həssaslıq - işıq selinin vahid dəyişməsindən fotocərəyanm necə dəyişməsini göstərir;

2)spektral həssaslıq - hər hansı dalğa uzunluğuna malik işıq selinin dəyişməsindən fotocərəyanm dəyişməsini göstərir;

3) dəyişən cərəyana görə daxili müqavimət: Ri=dU/dJf,

4)sabit cərəyana görə müqavimət: Ro = U/Jfi

5)qaranlıq cərəyanı Jq- tam qaranlıq olan halda cihazdan axan cərəyan;

6)buraxıla bilən səpələnmə gücü Pmax;

7)qaranlıqda olan fotoqəbuledicidə maksimal buraxıla bilən gərginlik Umax.

Fotorezistor şüa enerjisinin təsirindən öz müqavimətini dəyişən cihaza deyilir. O, şüşə lövhənin üzərinə çəkilmiş iki cərəyan keçirən təmasa malik olan yarımkeçirici qatdan ibarətdir (şəkil 9.4a). Rütubətdən qorumaq üçün yarımkeçiricinin səthinə şəffaf lak çəkilir. Lövhəni işığın düşməsi üçün pəncərəsi olan plastik maddədən və ya metaldan düzəldilmiş gövdəyə salırlar. Fotorezistorlarda vismutun, kadmiumun, qurğuşunun kükürdlü və selenli birləşmələri istifadə olunur.

Fotorezistorun dövrəyə qoşulma sxemi şəkil 9.4b-də göstərilmişdir.

İşıqlanma olmayanda fotorezistorun müqaviməti maksimal olur (RC|) və ona qaranlıq müqaviməti deyilir (10 üstü- 10 üstü 7 Om). Bu halda cihazdan çox kiçik qaranlıq cərəyanı axır:

Jq=Ea/(Rq+Ry).

Fotorezistoru işıqlandırarkən onun elektrik müqaviməti işıqlanma müqavimətinə Riş qədər azalır və dövrədən axan cərəyan artır: 

İşıqlanma cərəyanı ilə qaranlıq cərəyanının fərqinə birinci keçiricilik fotocərəyanı deyilir:  

teristikaları infraqırmızı sahədə maksimum həssaslığa malikdirlər. Belə fotorezistorlar əsasən pirometriyada zəif qızdırılmış cisimlərin temperaturunu ölçmək, infraqırmızı texnikada - gecə görən cihazlarda, istilik pelenqatorlarmda (obyekti tapan) və s. işlədilir. Digər fotorezistorlar spektrin görünən hissəsində maksimal həssaslığa malik olur. Bunlar görünən işığa reaksiya verən qurğularda (siqnalizasiya qurğuları, fotorele və s.) işlədilir.

Fotorezistorlar kiçik ölçülərə, böyük həssaslığa və demək olar ki, hüdudsuz iş müddətinə malikdirlər.

Onların mənfi cəhətləri qaranlıq cərəyanının nisbətən böyük, işıq xarakteristikalarının qeyri-xətti olması, cihazın işinin temperaturdan asılılığı, ətalətliyi (maddənin daxilində hərəkət edərkən yükdaşıyıcılarm diffuziya sürətinin kiçik olması) və s. Ətalətlik onları tez dəyişən işıq sellərində işləyən qurğularda istifadə etməyə imkan vermir.

Temperatur 10° C dəyişəndə fotorezistorun müqaviməti 1-3% dəyişir. 98% rütubətlikdə cihaz sıradan çıxır. Yüksək rütubət şəraitində və maye mühitdə hermetik hazırlanmış fotorezistorlar istifadə olunur.

Fotodiod əks cərəyanın qiyməti işıqlanmadan asılı olan yarımkeçirici dioda deyilir. Fotodiodda gedən fiziki proseslər işıq diodlarmda baş verən proseslərə görə əks xarakter daşıyır. Burada kifayət qədər yüksək enerjili fotonların təsirindən maddənin elektronları valent zonasından çıxarılıb keçiricilik zonasına aparılır. Nəticədə sərbəst yükdaşıyıcı cütləri əmələ gəlir və onlar fotoqəbuledicinin qütblərinə tərəf qarşılıqlı hərəkət edərək cərəyan yaradırlar.

Cihazın işinin kvant effektivliyi (q) bir fotonun təsirindən əmələ gələn elektron deşik cütlərinin sayı ilə xarakterizə olunur. Fotocərəyan

ifadəsi ilə təyin olunur. Burada Фо -vahid zamanda səthə düşən fotonların sayı, q - elektronun yüküdür.

Kvant effektivliyi kristalın səthindən əksolma nəticəsindəki itkilərdən, daşıyıcılar cütünün yaranma yerindən, dalğa uzunluğundan və fotodiodun materialından asılıdır. Kvant effektivliyi yüksək olduqca cihazın həssaslığı da böyüyür. Fotodiodun quruluşu adi müstəvi yarımkeçiricinin

quruluşuna bənzəyir. Fərq ondadır ki, fotodiodun p-n keçidinin bir tərəfi işıq düşən pəncərəyə yönəlir, digər tərəfi isə işıqdan qorunur. Fotodiodlarm iki iş rejimi mövcuddur: fotodiod (fotoçevirici) rejimi, ventil (fotogenerator) rejimi. Fotodiod rejimində cihaza əks istiqamətdə kənar gərginlik

mənbəyi qoşulur (şəkil 9.6). Diodun üzərinə işıq seli düşmədikdə onun dövrəsindən kiçik (germanium üçün 1020 mkA, silisium üçün 1-2 mkA) qaranlıq cərəyanı axır. 

İşıqlanma olanda diodda əlavə elektron deşik cütləri yaranır və qeyri-əsas yükdaşıyıcılann keçiddən axını çoxalır:elektronlar p qatından n qatma, deşiklər isə əks tərəfə

keçir. Nəticədə dövrədən axan cərəyan çoxalır. Yük müqavimətinin və mənbə gərginliyinin düzgün seçilmiş qiymətlərində cərəyan işıqlanmadan asılı olacaqdır. Yük müqavimətindəki gərginlik düşküsü cihazın çıxış siqnalı olur.

tranzistorun birləşməsi kimi təsəvvür etmək olar. Ona görə bu cihazlar işıq enerjisini elektrik enerjisinə çevirməklə bərabər həm də fotocərəyanı gücləndirə bilir. Fototranzistorlar p-n-p və n-p-n tipli olurlar və bunların xarakteristikaları eyni olur. Fototranzistorun girişinə həm optik, həm də elektrik

siqnalı vermək olar. Əgər girişə elektrik siqnalı verilirsə, cihaz adi tranzistor kimi işləyir. Əgər girişdə elektrik siqnalı olmursa, cihaz böyük inteqral həssaslığa malik olan fotodiod

kimi işləyir. Qida mənbəyi bu cihaza adi tranzistora qoşulan kimi qoşulur, ancaq fototranzistor sərbəst (qoşulmamış) bazali, sərbəst kollektorlu və sərbəst emitterli sxemlərlə qoşula bilər. Birinci və ikinci sxemlər fototranzistorun fotodiod rejimində qoşulmasına uyğun gəlir. Fototranzistorun qoşulma sxemləri şəkil 9.8-də göstərilmişdir.

qaviməti az, keçidinin tutumu isə çox olur. Ona görə foto- tranzistorun hüdud tezliyi fotodiodun hüdud tezliyindən azdır. Bu səbəbdən fototranzistorlarm lifli optik sistemlərdə istifadəsi məhdudlaşır. Fototranzistorlarm küylərinin səviyyəsi yüksək, qaranlıq cərəyanının temperaturdan asılılığı isə qüvvətli olur.

Fototranzistorlarm tətbiq sahələri fotodiodlarla eynidir. Onlar əsasən işıq siqnallarını qeyd etmək üçün istifadə olunması məqsədəuyğundur. Bu halda sonrakı gücləndirici kaskadlarla uzlaşdırmaq üçün fototranzistor cərəyanın minimal qiymətində yüksək çıxış müqavimətinə malik olmalıdır. Bunun üçün bazaya müsbət sürüşmə vermək lazım gəlir (şəkil 9.8e). Şəkil 9.8e-də cihazın parametrlərinin baza cərəyanından asılılığı göstərilmişdir. Göründüyü kimi müəyyən bir optimal baza cərəyanında zəif siqnalları qeyd edən sxemlərin əsas parametrləri də optimal qiymətlər alır. Baza cərəyanının optimal qiymətində qaranlıq cərəyanı təxminən 10 dəfə azalır, çıxış müqaviməti isə 10 dəfə artır.

Son vaxtlar sahə fototranzistorları buraxılır və bunlarda fotodiod rolunu p-n idarəedici elektrodu oynayır. Bu cihazların məxsusi küylərinin səviyyəsi nisbətən az olur.

Konstruksiya cəhətdən fototranzistorları şüşə pəncərəsi olan gövdələrdə yerləşdirirlər.

Fototiristor işıq seli vasitəsi ilə açılan çoxqatlı ya- rımkeçirici struktura malik olan cihaza deyilir. Adi tiristor- dan bu cihazın fərqi ondadır ki, onun gövdəsində işıq vermək üçün pəncərə olur. Belə cihazı açmaq üçün həm işıq selindən, həm də idarəedici elektroda verilən elektrik siqnalından istifadə etmək mümkündür. Fototiristorlar triod tipli və tetrod tipli olur. Onların iş prinsipi adi tiristora uyğundur, lakin burada Kı və K2 keçidlərinin cərəyanı ötürmə əmsallarının artırılması onların işıqlandırılması hesabına baş verir.

Ventil fotoelementlərinin işi yarımkeçiricinin p-n keçidi işıqlanarkən bağlı qatda baş verən fotoeffekt hadisəsinə əsaslanır. Bu zaman əmələ gələn elektron-deşik cütləri p-n keçidi zonasında əks istiqamətdə diffuziya edirlər. Elektronlar n qatına, deşiklər isə 72-qatma keçirlər, nəticədə n qatı əlavə mənfi, 72-qatı isə əlavə müsbət yük əldə edir. Beləliklə, keçidin hər iki tərəfində müxtəlif işarəli fəza yükləri yaranır və bunun nəticəsində xarici dövrədən cərəyan axır.

Bu halda ventil fotoelementi dövrədə e.h.q. yaradır və işıq enerjisini elektrik enerjisinə çevirən fotogeneratora dönür. Foto e.h.q.-nin qiyməti işıqlanmaya mütənasib olur. Lakin alman e.h.q. keçidi düz istiqamətdə sürüşdürür ki, bu da ventil fotoelementinin daxili müqavimətini azaldır. Bu halda elementə yük qoşularkən fotocərəyan iki dövrə ilə (yük müqavimətindən və fotoelementin daxili müqavimətindən) axır (şəkil 9.11 a). Yük cərəyanı Jy=Jiş-Jdüz- Burada Jiş- işıq selinin təsirindən əmələ gələn yüklər hesabına axan cərəyan, Jdüz-işıqlanma nəticəsində potensial səddi azalan p-n 

Elektronika- Hümbətov Ramiz

Ardını oxu

Paylaş:    Facebook Twitter Google+ Stumble Digg

Yarımkeçirici Fotoelektron şüalandırıcı cihazlar

 YARIMKEÇİRİCİ FOTOELEKTRON CİHAZLARI

İşıq şüasının enerjisini elektrik enerjisinə və tərsinə çevirən elektron cihazlarına fotoelektron fotoelektrik cihazları deyilir. İş prinsipinə görə yarımkeçirici fotoelektron cihazlarını üç qrupa bölmək olar: fotoelektron şüalandırıcıları, fotoelektron şüaqəbulediciləri, optoelektron cütləri. 

Fotoelektron şüalandırıcı cihazlar

Şüalandırıcı cihazlar elektrik enerjisini müəyyən uzun- luqlu dalğaların optik şüalanma enerjisinə çevirirlər. Enerjinin belə çevrilmə mexanizmi yük daşıyıcılarının yarımkeçi- ricilərdə şüalandırıcı rekombinasiyası ilə əlaqədardır. Şüa- landırıcı cihazların işi lüminessensiya hadisəsinə istinad edir. Lüminessensiya deyəndə xarici təsirdən maddənin elektronlarının həyəcanlanması nəticəsində yaranan optik şüalanma nəzərdə tutulur. Xarici təsir mənbəyi elektrik sahəsi olanda bu hadisə elektrolüminessensiya adlanır.

İşıq saçmanın davamiyyətinə görə lüminessensiya iki növ olur: 1) flüoressensiya (işıq seli, elektron seli, rentgen şüası, elektrik sahəsi və cərəyanının təsirindən maddənin işıq şüalanması); 2) fosforessensiya (millisaniyədən bir neçə saata kimi davam edən uzun müddətli işıqsaçma).

Şüalanma prosesləri ilə əlaqədar olan enerjinin tam həyəcanlanma enerjisinə nisbətinə lüminessensiyanm effektivliyi deyilir. Temperatur artdıqca effektivlik azalır.

Lüminessensiya xassələrinə malik olan maddələrə lüminofor deyilir. Həyəcanlanma mənbəyindən asılı olaraq fotolüminoforlar, katodlüminoforları, rentgen lüminoforları, elektrik lüminoforları mövcuddur. Elektronikada əsasən elektrik lüminoforlan istifadə edilir. Bunlar elektrolüminessent çevirici- lərdə və işıq diodlarmda istifadə edilir.

Elektrolüminessent çevirici lövhələrindən birinin yaxınlığında lüminofor yerləşdirilmiş kondensatordan ibarətdir. Onun işıq saçma parlaqlığı belə təyin edilir:

. Burada U-qida mənbəyinin gərginliyi; к və b-gərginliyin tezliyindən asılı parametrlərdir.

Elektrolüminessent çeviricinin xarakteristikaları lümi- noforun materialından və konstruksiyadan asılıdır. Material rolunu ya dielektrikdə asılı şəkildə olan fosforun kiçikdis- persli tozu (tozşəkilli fosforlar), ya da vakuumda buxarlanma üsulu ilə alınmış bircins polikristal nazik qat (fosfor sub- limatı) oynayır. Birinci növ elementlər yalnız 50-300 V dəyişən gərginlikdə işləyir. Fosfor sublimat qatı çox nazik olduğundan ikinci növ cihazlar 2-2,5 V amplitudlu sabit və dəyişən gərginlikdə işləyir. İşıqsaçma fosforun və aşqarların növündən asılı olaraq spektrin dalğa uzunluğunun görünən hissəsində 0,45 mkm-dən (mavi işıq) 0,6 mkm-ə (sarı- narmcı işıq) baş verir.

Elektrolüminessent çeviricilərin iş müddəti az olur, onlar stabil işləmirlər - bir müddətdən sonra işıqlanmanm parlaqlığı azalır, onlar həm də ətalətli olurlar (yanma və sönmə vaxtı 10’3-10’4 saniyə həddində olur). Belə çeviricilər böyük gücləndirmə əmsalına malik şüalanma çeviricilərində və gücləndiricilərində, kiçik ölçülü ekranlarda və tablolarda, məntiq elementlərində və digər alçaq tezlikli dövrələrdə işlədilir.

İşıq diodu p-n keçidə malik olan və elektrik enerjisini spektrin görünən hissəsində optik şüalanmaya çevirən ya- rımkeçirici şüalandırıcı cihazdır.

Cihazın işinin əsasını elektron-deşik keçidindən injek- siya edən yükdaşıyıcılarm öz-özünə şüalandırıcı rekombina- siyası ilə əlaqədar olan elektrolüminessensiya hadisəsi təşkil edir. Şüalanma bilavasitə ifrat yükdaşıyıcılarm rekombinasiyasmdan yaranır, keçiddə və keçidə yaxın yarımkeçirici qatlarda baş verir. Təsvir edən işıq diodlarma göstərilən tələblərdən ən başlıcası şüalanmanın spektrin görünən sahəsində baş verməsidir. Burada əsas rolu zonalararası şüalandırıcı rekombinasiya oynadığından yarımkeçiricinin qadağan olunmuş zonasının eni müəyyən qiymətə malik olmalıdır. İşıq diodlarmı hazırlamaq üçün qallium fosfid (görünən işıq) və qallium arseniddən (infraqırmızı) istifadə olunur. İşıq diodu düz qoşulmuş p-n keçiddən ibarət olur (şəkil 9.1 ö). Düz istiqamətdə verilmiş gərginliyin təsirindən keçiddə potensial səddinin hündürlüyü azalır və yükdaşıyıcılarm injeksiyası başlayır: elektronlar n qatından p qatma, deşiklər isə əks istiqamətdə injeksiya edir. Alman cərəyanda elektron toplananı daha böyük olur.

Elektronlar n qatından p qatma hərəkət etdikcə keçiricilik zonasındaki yüksək enerji zonasından valent zonasındaki alçaq enerji səviyyəsinə keçir. Keçiddə və ona yaxın sahədə yükdaşıyıcılarm öz-özünə rekombinasiyası baş verir. Rekombinasiya nəticəsində enerji kvantı - foton ayrılır. Qadağan olunmuş zonanın eninin müəyyən qiymətində bu enerji görünən işıq seli şəklində ayrılır. Başqa sözlə, rekombinasiyada ayrılan enerji ilkin yarımkeçiricinin qadağan

olunmuş zonasının enindən asılıdır. Dalğanın uzunluğu və şüalanmanın rəngi yarımkeçiricinin materialından və hazırlanma texnologiyasından asılıdır. Germanium və silisiumun qadağan olunmuş zonalarının eni nisbətən çox böyük olmur və ayrılan enerji əsasən

yarımkeçiricinin kristallik qəfəsəsinə verilib onun qızmasına sərf olunur. İşıq diodunun hazırlandığı materiallar üçün qadağan olunmuş zonanın eni böyük olduğundan rekombinasiya

nəticəsində ayrılan enerjinin bir hissəsi yarımkeçiricinin daxilində udulur, bir hissəsi isə ətraf mühitə şüalanır. Ona görə gözə görünən (xarici) kvant çıxışı daxili kvant çıxışından

az olur. Şüalanmanın parlaqlığı və gücü diodun konstruksiyasından da asılıdır. Dioddan nə qədər çox cərəyan buraxıla bilərsə (artıq qızmağa yol verilmədən), parlaqlıq və şüalanma gücü bir o qədər yüksək olar. Cərəyanın artmasından onların çoxalması belə izah olunur. Rekombinasiya nəticəsində

qeyri-əsas yükdaşıyıcılarm ifrat konsentrasiyasmm azalmasının intensivliyi onların ilkin konsentrasiyasma mütənasibdir. Ona görə düz cərəyan artdıqca injeksiya prosesi daha aktiv gedir və daşıyıcıların ilkin konsentrasiyası daha yüksək olur. Ən geniş tətbiq olunan qırmızı, yaşıl və sarı işıq saçan diodlardır. İşıq diodunun dövrəyə qoşulma sxemi şəkil 9.1c-də göstərilmişdir. Müqavimət diodun dövrəsindəki cərəyanı məhdudlaşdırır. Diodun cərəyanı və onda düşən gərginlik düşküsü belə təyin edilir. 

Tək işıq diodlarmdan başqa, işıq diodu matrisaları da buraxılır ki, bunlar da digər fotoelektron qurğuları ilə birlikdə optik açıb-bağlayıcılarda və yaddaş xanalarında istifadə edilir.

İşıq diodları yüksək etibarlığa, böyük iş müddətinə, kiçik işçi gərginliyə və sərf olunan gücə, az çəkiyə, kiçik ölçülərə malik olduğundan onlar müxtəlif elektron qurğularında geniş tətbiqat tapmışlar.

Lazerlər monoxromatik şüalanma generatorudur (ingiliscə Light Amplifıcation by Stimulated Emission of Radia- tion - işığın induksiya şüalanması ilə gücləndirilməsi sözündəndir).

Lazerlərin iş prinsipi kvant sistemlərinin həyəcanlanmış vəziyyətlərinin istifadəsinə əsaslanır. Xarici enerjinin təsirindən həyəcanlanmış elektronlar daha yüksək enerji səviyyələrinə keçirlər və bu zaman ya işıq enerjisi fotonları, ya da istilik enerjisi fotonları şüalandırılır. Kvant sisteminin enerjisinin şüalanması öz-özünə (spontan olaraq) və məcburi (induksiya edilərək) baş verə bilər. İnduksiya yolu ilə vəziyyətin dəyişməsi isə yalnız xarici təsir nəticəsində mümkün olur.

Fəzada paylanmış kvant sistemlərinin öz-özünə şüalanması qeyri-koherent (təşkil olunmamış) olur. Belə şüalanmada enerji geniş tezlik spektrində paylanır. İnduksiya edilmiş şüalanmada işıq dalğaları eyni tezliyə və eyni yayılma istiqamətinə malik olurlar. Belə şüalanmaya monoxromatik və ya koherent (təşkil olunmuş) şüalanma deyilir. İnduksiya edilmiş şüalanmanın əsasını kvant sisteminin hissəciklərinin yuxarı enerji səviyyələrindən aşağı enerji səviyyələrinə keçməsi zamanı artıq enerji ayrılması prosesi təşkil edir. İnduksiya edilmiş şüalanma əldə etmək üçün həcmdə müəyyən qaydada paylanmış böyük miqdarda həyəcanlanmış atomlara malik olan mühit lazımdır. Həyəcanlanmış atomları müəyyən tezlikli işıq kvantları ilə işıqlandırıb elə vəziyyət yaratmaq olar ki, işığın şüalanması onun udul- masmdan qat-qat intensiv olsun. Kvant optik cihazların işi bu hadisəyə əsaslanır. Generasiya edilən rəqslərin tezliyindən asılı olaraq kvant optik cihazları iki qrupa bölünürlər: santimetrli və millimetrli dalğalar şüalandıran cihazlar-ma- zerlər və optik diapazonda işləyən cihazlar-lazerlər.

Lazer generasiyasını üç üsulla həyata keçirmək olar:

1) atomların elektron örtükləri arasındakı keçidlər arasında;

2) molekulların fırlanma - rəqsetmə spektrindən istifadə əsasında; 

3) yarımkeçiricinin keçiricilik zonası ilə valent zonası arasındakı keçidlər əsasında. 

Bu üç prinsip bütün maddələri əhatə edir və ona görə lazerlər üçün istənilən materialdan istifadə oluna bilər. Hal-hazırda bərk gövdəli qaz və yarımkeçirici lazerlər geniş yayılmışdır.

Yarımkeçiricilərin lazerlərdə aktiv maddə kimi istifadə olunması f.i.ə. artırmağa, şüalanmanın modulyasiya zolağını genişləndirməyə və lazerlərin ölçülərini azaltmağa imkan verir. İşıq ötürən sistemli rabitə və məlumat ötürən qurğularda, avtomatikanın və idarəetmənin bir çox sistemlərində məhz bu lazerlərdən istifadə olunur. Yarımkeçirici lazerlər yanları səylə cilalanmış kub və ya paralelepiped şəklində hazırlanır. Yan səthlərinin üçü şüanı əks etdirən qatla örtülür və rezonator rolunu oynayır. Dördüncü yan səth ya- rımşəffaf olur və bu səthdə şüalanma baş verir. Lazer diod- larmda ilkin material kimi n qatma selen və ya tellur, p qatına isə kadmium əlavə olunmuş qallium arsenid istifadə edilir.

Yarımkeçirici lazerləri fərqləndirən xüsusiyyətlər aşağıdakılardır:

1) şüalanma prosesləri enerji zonaları arasında baş verir;

2) lazer diodlarmm ölçüləri kiçik, aktiv hissənin qalınlığı az olur və buna görə şüalanma selinin ayrılması nisbətən böyük olur;

3) səviyyələrin doldurulması dioddan cərəyan keçirilməsi ilə əldə edilir, bu cərəyan səviyyələrin lazımi qədər doldurulmasını təmin edir. Bu halda çox yüksək tezliklərə qədər (bir neçə qiqahers) modulyasiya həyata keçirmək olur, çünki şüalanmanın öz tezliyi çox yüksəkdir. p-n və p-p+ keçidli qallium, aliminium və arsen birləşməsi əsasında yaranmış və koherent şüalanmanı lifli işıq ötürən xəttə verə bilən struktur şəkil 9.3-də göstərilmişdir.

Bu strukturda p tipli aktiv qallium-arsenid zonası şüanı sındırma xassəsi aktiv qatdan pis olan iki alüminium-qallium-arsen qatı arasında yerləşir. Buna görə aktiv hissə generasiya edilən şüalanmanın müəyyən hissəsinə görə pilləvari işıq ötürücüsü xüsusiyyətinə malik olur. Daşıyıcıların yüksək konsentrasiyaya malik olduğu aktiv zonada ensiz kanal yaratmaq üçün lazer diodunun həcminin bir hissəsini (bu hissələr ştrixlənmişlər) protonlarla bombardman edirlər. Şüalanma qallium-arsenid qatında yaranan şəffaf güzgüdən götürülür. Cərəyanın müəyyən qiymətinə qədər şüalanma koherent olur və cihaz işıq şüalandıran diod kimi işləyir. Cərəyan sərhəd qiymətinə çatanda diod lazer şüalanması generasiya edir: çıxan işıq fazaya görə sinxronlaşdırılmış və koherent olur. Bundan sonra cərəyan artdıqca çıxış gücü mütənasib artır. Həssaslıq təxminən 200mkVt/mA həddində olur. Diodun aktiv sahəsində temperaturun dəyişməsi çıxış gücünü və dalğa uzunluğunu dəyişdirir. Lazer diodundan çıxan işıq konus şəkilli olur, onun en kəsiyi şüalanma başladığı yerdən aktiv qat boyunca dartılmış olur və mənbədən aralıqda en kəsiyi ellips şəklində 90° dəyişir.

İşıq diodlarmdan fərqli olaraq, lazer diodları elektron- deşik keçidinə paralel yönəlmiş polyarizasiya müstəvisində hissəcə polyarizə edilmiş işıq şüalandırır.

Yarımkeçirici lazerlər üçün həyacanlanmanm müxtəlif növləri: p-n keçidindən injeksiya, optik həyacanlanma, elektron seli ilə həyacanlanma, selvari deşilmə istifadə olunur. İnjeksiya tipli lazerlər elektrik enerjisini bilavasitə koherent şüalanmaya çevirir. Onların f.i.ə. böyük, sərf etdiyi güc az və iş müddəti çox olur. Mənfi cəhətləri cərəyanın sərhəd sıxlığının qiymətinin böyük olması və cihazın işinin temperaturdan çox asılı olmasıdır.

Optik-kvant generatorları optik lokatorlarda, indikasiya qurğularında, televiziyada və müxtəlif hesablayıcı qurğularda istifadə edilir.

Elektronika- Hümbətov Ramiz

Ardını oxu

Paylaş:    Facebook Twitter Google+ Stumble Digg