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

Tiristorlar

  TİRİSTORLAR

İki dayanıqlı vəziyyətə - alçaq keçiricilikli və yük­sək keçiricilikli vəziyyətlərə malik olan dördqatlı yarımkeçirici cihaza tiristor deyilir. Tiristorun bir vəziyyətindən digərinə keçirilməsi xarici təsir (gərginlik, cərəyan və ya işıq seli) nəticəsində həyata keçirilir. Onlar diod tiristorlarına (şəkil 8.1 a) və triod tiristorlarma (şəkil 8.1 b-ç) bölünür. Diod tiristorlarma dinistor deyilir və onlar bağlı vəziyyət­ dən açıq vəziyyətə anodla (A) katod (K) arasındakı gərgin­liyin müəyyən bir qiymətində keçir. Triod tiristorlarma tirinistor deyilir və onların vəziyyəti üçüncü - idarəedici elektrodun (İE) köməyi ilə dəyişilir. İdarəedici elektrodun köməyi ilə cihazın vəziyyətini dəyişməkdə bir və ya iki əməliyyat yerinə yetirilə bilər. Bir əməliyyatlı tiristorda (şəkil 8.1 b) idarəedici elektrodun dövrəsi ilə tiristoru yalnız açmaq olar, onu bağlamaq üçün isə anod-katod arasındakı gərginliyin işarəsini dəyişmək lazımdır. İki əməliyyatlı tiristorlarda (şəkil 8.1c) idarəedici elektrodun dövrəsi ilə tiris­toru həm açmaq, həm də bağlamaq mümkündür. İşıq şüası ilə idarə olunan tiristorlara fototiristor deyilir (şəkil 8.1 ç).

Bütün adları çəkilən cihazlar təmassız açar rolunu oy­nayır və cərəyanı bir istiqamətdə keçirirlər. Hər iki istiqamətdə cərəyan keçirən tiristorlara simmetrik tiristor-simistor deyilir (şəkil 8.1b). Təyinatına görə simistor iki qarşılıqlı paralel qoşulmuş adi tiristorun vəzifəsini yerinə yetirir. 

Elektronika- Ramiz Hümbətov

Ardını oxu

Paylaş:    Facebook Twitter Google+ Stumble Digg

MDY - tranzistorlar

 MDY - tranzistorlar

p-n keçidli tranzistorlarda idarəedici elektrod cərəyan keçirən kanalın keçidə yaxın yerləşən qatı ilə bilavasitə təmasda olur.

Onlardan fərqli olaraq MDY-tranzistorlarda idarəedici elektrod həmin qatdan dielektrik qatı vasitəsi ilə izolə edilir. Ona görə MDY-tranzistorları izolə olunmuş idarəedici elek- trodlu tranzistorlar sırasına aid edirlər. MDY tranzistorlar silisiumdan hazırlanır, dielektrik kimi isə silisium oksidindən istifadə edilir. Bununla əlaqədar bu cihazların üçüncü adı yaranmışdır: MOY-tranzistorlar (metal, oksid, yarımkeçirici sözlərindən). Dielektrikin struktura daxil edilməsi tranzistorun giriş müqavimətini daha da artırır

MDY-tranzistorlarm iş prinsipi eninə yönəlmiş elektrik sahəsinin təsiri altında yarımkeçiricinin dielektriklə sərhəddə səthyanı qatının keçiriciliyinin dəyişməsinə əsaslanır. Yarımkeçiricinin səthyanı qatı MDY tranzistorlarda cərəyan keçirən kanal rolunu oynayır. MDY-tranzistorlar ümumi halda dördelektrodlu cihazlardır. Dördüncü elektrod rolunu əsas yarımkeçirici lövhəyə birləşdirən altlıq oynayır. MDY-tranzistorlar p və n kanallı olurlar. Onların müxtəlif tiplərinin şərti işarələri şəkil 7.5 də göstərilmişdir. n tipli qurama kanallı MDY-tranzistorun quruluşu şəkil 7.6 я-da göstərilmişdir. Əsas p tipli silisium lövhəsində difuziya texnologiyası ilə mənbə, mənsəb sahələri və n tipli kanal yaradılmışdır. Oksid qatı (SiO2) mənbə və mənsəbə yaxın səthləri mühafizə və idarəedici elektrodu kanaldan izolə etmək üçündür. Çox vaxt altlığın çıxışı mənbəyə qoşulur. Cihazın işləmə prinsipini quruluşuna və xarakteristikalarına əsasən araşdıraq. Mənsəb (çıxış) xarakteristikaları (şəkil 7.6 b) p-n keçidli tranzistorun xarakteristikalarına bənzəyir. UiMn=0 halı burada mənsəbin idarəedici elektrodla birləşməsinə uyğun gəlir. Bu halda xarici gərginlik mənbə-mənsəb sahəsinə müsbəti mənsəbə verməklə qoşulur. UiMn=0 olduğundan axan cərəyan kanalın ilkin keçiriciliyi ilə müəyyən edilir. 0- a sahəsində kanalda gərginlik düşgüsü kiçik, JMs(UMsMn) asılılığı isə xəttidir. ”b” nöqtəsinə yaxınlaşdıqca kanaldaki gərginlik düşgüsü onun eninə və keçiriciliyinə daha çox təsir göstərir (qırıq xətt) və a-b sahəsində əyrinin dikliyi azalır. ”b” nöqtəsindən sonra kanalın eni minimuma çatır, bu, cərəyanın artmasını məhdudlaşdırır və xarakteristikada az mailliyə malik II hissə əmələ gəlir.

UİMn<0 olanda onun sahəsi kanaldaki yükdaşıyıcıları(elektronları) itələyib kanaldan çıxarır, kanalda onların konsentrasiyası aşağı düşür və kanalın keçiriciliyi azalır. Belə gərginliklərə uyğun mənsəb xarakteristikaları UİMn=0 halına uyğun xarakteristikalardan aşağıda yerləşirlər. Tranzistorun UİMn<0 rejimində kanalda yükdaşıyıcılarm konsentrasiyası azaldığından bu rejimə kasıblaşma rejimi deyilir. UİMn>0 olduqda onun sahəsi yarımkeçiricinin p qatından elektronları kanala çəkib gətirir, onların kanaldaki konsentrasiyası və kanalın keçiriciliyi artır. Bu rejim zənginləşmə rejimi adlanır. Buna uyğun mənsəb xarakteristikaları ilkin (UiMn=0-a uyğun) əyridən yuxarıda yerləşir. Bu tranzistor üçün mənsəb-idarəedici elektrod gərginliyinin müəyyən həddi vardır ki, ondan sonra mənsəba yaxın olan mənsəb-idarəedici elektrod sahəsi deşilir. Deşilmə halına xarakteristikanın III sahəsi və Uhüdud mənsəb gərginliyi uyğun gəlir. UiMn<0 olanda UiMs gərginliyi artır və bu halda deşilmə daha kiçik UMsMn gərginliyində baş verir. Giriş xarakteristikası şəkil 7.6c də göstərilmişdir. Göründüyü kimi bu tranzistorlar həm kasıblaşma (UiMn<0), həm də zənginləşmə (UiMn>0) rejimlərində işləyə bilir. înduksiya edilmiş kanallı MDY-tranzistorlarda cərəyan keçirən kanal əvvəlcədən hazırlanmır. Burada kanal idarəedici elektroda mənbəyə nisbətən müsbət gərginlik veriləndə elektronların yarımkeçirici lövhədən axıb gəlməsi hesabına yaradılır, daha doğrusu süni induksiya edilir (şəkil 7.7 a). Elektronların belə axını sayəsində səthyanı sahədə yarımkeçiricinin elektrik keçiriciliyi artır və başqa sözlə mənbə ilə mənsəbi birləşdirən n tipli cərəyan keçirən kanal yaranır. İdarəedici elektroda verilən müsbət gərginlik artdıqca kanalın keçiriciliyi artır. Beləliklə, bu tranzistor yalnız zənginləşmə rejimində işləyir. Mənsəb xarakteristikaları (şəkil 7.7b) forma və xarakterləri ilə əvvəlkilərə bənzəyir. Fərq ondadır ki, tranzistor polyarlığı UMSMn ilə eyni olan idarəedici elektrod gərginliyi ilə idarə olunur. Burada UiMn=0 olanda JMs=0 olur, halbuki qurma kanallı MDY-tranzistorda bunun üçün idarəedici elektrodun gərginliyinin işarəsini dəyişmə tələb olunur. Giriş xarakteristikası şəkil 7.7 c də göstərilmişdir. MDY-tranzistorlarm ekvivalent sxemi p-n keçidli sahə təsirli tranzistorun əvəz sxemi ilə eynidir. MDY-tranzistorlarin da üç qoşulma sxemləri mövcuddur: ümumi mənsəb, ümumi idarəedici və ümumi mənbə ilə qoşulma sxemləri.

Ümumi idarəedici elektrodlu sxem kiçik giriş müqavimətinə malik olduğundan praktikada çox az işlədilir, pn keçidli və MDY tipli tranzistorlarm dövrəyə qoşulma sxemləri şəkil 7.8-də göstərilmişdir.

Elektronika- Ramiz Hümbətov

Ardını oxu

Paylaş:    Facebook Twitter Google+ Stumble Digg

p-n keçidli unipolyar tranzistorlar

 p-n keçidli unipolyar tranzistorlar

Bu tranzistorun modelindən görünür ki, (şəkil 7.1 a) içərisindən cərəyan axan kanal iki p-n keçidi arasında yerləşmiş n tipli yarımkeçirici qatdan ibarətdir. Kanal cihazın xarici elektrodları ilə məftillə birləşdirilir. Yükdaşıyıcılarm (bu halda elektronların) hərəkətə başladığı elektroda mənbə (Mn), yükdaşıyıcılarm gəlib çatdığı elektroda isə mənsəb (Ms) deyilir, p tipli yarımkeçirici qatlar n qatma nisbətən daha yüksək aşqar konsentrasiyasma malikdir. Hər iki p qatı biri-biri ilə birləşib bir xarici elektroda malik olur və buna idarəedici elektrod (İE) deyilir. Tranzistorun idarəedici xüsusiyyəti ondan ibarətdir ki, U(iM) dəyişdikcə yükdaşıyıcıları tükənmiş yarımkeçirici qatdan ibarət hər iki p-n keçidin eni dəyişir, p qatında aşqarın konsentrasiyası daha yüksək olduğundan p-n keçidin eninin dəyişməsi əsasən daha böyük müqavimətli qat hesabına baş verir (Erli effekti). Bunun nəticəsində cərəyan keçirən kanalın en kəsiyi, onun keçiriciliyi və tranzistorun çıxış cərəyanı J(Ms) dəyişir.

Elektronika- Hümbətov Ramiz

Ardını oxu

Paylaş:    Facebook Twitter Google+ Stumble Digg

UNİPOLYAR TRANZİSTORLAR

 UNİPOLYAR TRANZİSTORLAR

İş prinsipi yalnız bir işarəli yükdaşıyıcılarm (elektronların və ya deşiklərin) istifadə olunmasına əsaslanan tranzistorlara unipolyar tranzistorlar deyilir. Bu tranzistorlarda cərəyan həmin cərəyanın axdığı kanalın keçiriciliyinin elektrik sahəsi vasitəsi ilə dəyişdirilməsi yolu ilə idarə olunur. Məhz buna görə bu tranzistorları həm də sahə təsirli tranzistorlar adlandırırlar.

Bipolyar tranzistorlara nisbətən bu cihazların hazırlanma texnologiyası daha mükəmməldir, ayrı-ayrı nüsxələrinin parametrləri biri-birinə daha yaxın olur və dəyəri də kiçikdir. Bu tranzistorlar yüksək giriş müqavimətinə malik olurlar.

Cərəyan keçirən kanalın yaradılması üsuluna görə bu tranzistorlar 3 qrupa bölünür: 1) p-n keçidli; 2) qurama kanallı; 3) induksiya edilmiş kanallı tranzistorlar.

2-ci və 3-cü qrup tranzistorlara MDY-tranzistorlar (metal, dielektrik və yarımkeçirici sözlərinin ilk hərflərindən) deyilir.

Ardını oxu

Paylaş:    Facebook Twitter Google+ Stumble Digg

Bipolyar tranzistorun ekvivalent sxemləri və parametrlər sistemi

 Bipolyar tranzistorun ekvivalent sxemləri və parametrlər sistemi

Tranzistorun xarakteristikalarından əsasən iş rejimini təyin etmək və sxemlərin işini böyük siqnallar halında qrafiki təhlil etmək üçün istifadə edilir. Sxemlərin işini kəmiyyətcə qiymətləndirmək üçün tranzistor sxemlərinin analitik hesabat üsullarında ekvivalent sxemlərdən istifadə olunur. Bu sxemlər dəyişən cərəyan rejimində tranzistorun kiçik siqnallı parametrlərinin struktur əlaqələrini təsvir edir. Tranzistorun kiçik siqnallı ekvivalent sxemləri xətti dövrələrdən ibarət olub iki böyük qrupa bölünür:

1) tranzistorun fiziki xüsusiyyətlərini, strukturunu və həndəsi modelini nəzərə almaqla qurulan ekvivalent sxemlər; 

2)tranzistorun xüsusiyyətlərini aktiv dördqütblü kimi təsvir edən ekvivalent sxemlər (formal ekvivalent sxemlər).

Birinci qrup sxemlər tranzistorun daxili (fiziki) parametrləri, ikinci qrup sxemlər isə dördqütblünün xarakteris- tik parametrləri ilə xarakterizə olunur. Hər iki qrup sxem aktiv rejimdə işləyən tranzistor sxemlərinin təhlilində istifadə olunurlar. Tranzistorun daxili parametrlərinə əsaslanan ekvivalent sxemlər tranzistorun parametrlərinin tranzistorlu sxemin işinə təsirini çox aydın və əyani şəkildə öyrənməyə imkan verir. Ümumi bazali və ümumi emitterli qoşulma sxemləri üçün gücləndirmə rejimində işləyən tranzistorlu sxemlərin cərəyan və gərginliklərinin dəyişən toplananları üçün ekvivalent sxemi araşdıraq. Belə sxemlər tranzistorun giriş və çıxış xarakteristikalarının xətti hissələri üçün tərtib olunur. Bu halda tranzistorun parametrlərinin dəyişmədiyi hesab olunur və tranzistorun gərginlik və cərəyanın kiçik artımlarına aid olan diferensial parametrlərindən istifadə edilir. Belə halda tranzistorun strukturunu ən dəqiq təsvir edən Tşəkilli ekvivalent sxemdir. Ümumi bazali qoşulma sxeminin T-şəkilli ekvivalent sxemi (şəkil 6.1 З a) iki konturdan ibarətdir: giriş (emitterbaza) dövrəsinə aid sol və çıxış (kollektor-baza) dövrəsinə aid sağ kontur. rb müqavimətli baza dövrəsi hər iki kontur üçün ümümi olur.

Ekvivalent sxemə daxil olan parametrlər belə xarakterizə olunur. Düz istiqamətdə qoşulmuş emitter keçidinin diferensial müqaviməti:

arasında əlaqəni nəzərə almağa imkan verir. Emitter qatının həcmi müqaviməti və emitterin çıxış məftilinin müqaviməti kiçik olduğundan ekvivalent sxemdə nəzərə alınmır. re-nin qiyməti . Je-in sabit toplananlarından asılıdır: re=(fi t/Ie=0,025/Je. Bu müqavimət bir neçə Omdan onlarla Oma qədər ola bilər. Bazanın həcmi müqaviməti rb baza cərəyanının baza qatında emitterdən başlayaraq hərəkət etdiyi istiqamətdə təyin edilir. Adətən rb >re tranzistorun tipindən asılı olaraq 100-400 Om həddində olur. alfa ie ekvivalent cərəyan mənbəyi baza qatından kollektora axan emitter cərəyanının tranzit toplananını (cərəyanın emitterdən kollektora ötürülməsini) nəzərə alır. Əks istiqamətdə qoşulmuş kollektor keçidinin differensial müqaviməti:

Yuxarıda qeyd edildiyi kimi bu müqavimət baza modulyasiyası nəticəsində Ukb-nin dəyişməsindən kollektor cərəyanının dəyişməsini nəzərə alır və 0,5-1 MOm həddində olur. Giriş dövrəsinin epsilon Ukb gərginlik mənbəyi tranzistordakı daxili müsbət əks əlaqəni ifadə edir və kollektor gərginliyinin dəyişməsinin təsirindən girişdə gərginliyin dəyişməsini təsvir edir. £=10'4-10'3 olduğundan çox vaxt bu mənbəyi ekvivalent sxemə daxil etmirlər. Emitter və kollektor keçidlərinin Се(b) və Сk(b) tutumları uyğun keçidlərin sədd və diffuziya tutumlarının cəminə bərabərdir. Sədd tutumu keçidə verilən gərginliyin işarəsindən asılı olduğundan (məsələn düz qoşulmada emitter keçidində sədd tutumu əks qoşulma halından çoxdur) emitter keçidinin sədd tutumu kollektor keçidinin sədd tutumundan çoxdur.

Diffuziya tutumu isə keçiddə gərginliyin dəyişməsindən bazada yüklərin dəyişməsi ilə xarakterizə olunur. Bazada yüklərin emitter keçidindəki gərginliyin təsirindən dəyişməsi yük daşıyıcılarının bazaya injeksiyası ilə, kollektor keçidindəki gərginliyin təsirindən dəyişməsi isə Erli effekti ilə əlaqədardır. Bazada yükün eyni bir qiymətdə dəyişməsi üçün kollektor keçidindəki gərginliyin dəyişməsi emitter keçidindəki gərginliyin dəyişməsindən çox asılıdır. Bu o deməkdir ki, emitter keçidinin diffuziya tutumu kollektor keçidinin diffuziya tutumundan çoxdur. Ce(b) və Ck(b) tutumlarının qiymətləri tranzistorun növündən asılıdır: yüksək tezlikli tranzistorlarm hər iki tutumu alçaq tezlikli tranzistorlardan kiçikdir. Diffuziya (əsasən) tutumunu ifadə edən Ce(b) tutumu bir neçə yüz pikofa- rad, sədd tutumu ilə müəyyən edilən Сk(b) tutumu isə bir neçə on piko farad həddində olur.

Belə fərqlənmələrinə baxmayaraq Сk(b) tutumu yüksək tezliklərdə tranzistorun işinə daha qüvvətli təsir göstərir. Bu onunla əlaqədardır ki, Ce(b) kiçik re müqaviməti ilə,

Elektronika- Hümbətov Ramiz

Ardını oxu

Paylaş:    Facebook Twitter Google+ Stumble Digg