4_Биполярлы және өрістік әсерлі транзистор

1.

Биполярлы және өрістік
әсерлі транзистор.
Транзисторлар деп электрлік тербелістерді
күшейту жəне генерациялау үшін
қолданылатын белсенді жартылай өткізгіш
құрылғылар аталады.

2.

• Транзистор (transfer - тасымалдаужəне resistor - кедергіш) — электр
тербелістерін күшейтуге, оларды тудыруға жəне түрлендіруге арналып
жартылай өткізгіш кристалл негізінде жасалған электрондық құрал.
Электрондық шам сияқты қызмет атқаратын транзисторлар одан
өлшемінің едəуір кішілігімен, электр энергиясын тұтынудағы аса
үнемділігімен, механикалық аса беріктігімен жəне бүлінбей ұзақ жұмыс
істейтіндігімен, бірден əсер етуге əзірлігімен ерекшеленеді. Радиолампа
орнына қолданылатын жартылай өткізгіш аспаптар (транзисторлар)
негізінде жасалған өте кішкентай радиоқабылдағыштарды көбінесе
транзисторлар деп дұрыс атамайды; оның дұрыс атауы — транзисторлы
қабылдағыш немесе транзистор негізінде жасалған қабылдағыш.
• 1956 жылы қос полярлық транзисторды ойлап шығарғандары үшін
Уильям Шокли, Джон Бардин жəне Уолтер Браттейн физикадан Нобель
сыйлығын алған болатын.

3.

ТАРИХЫ
• Ең бірінші транзистор алтын фольгасына оралған үшкір пластиктен, аз
мөлшерде германийден тұратын. Көпшілік те, ғалымдар да бұл
нəрсенің қалай істейтінін түсіндіре алмады, ол құрал арқылы тек радио
тыңдады.
• Алғаш өріс эффектсіне негізделген транзисторге патентті Канадада
Julius Edgar Lilienfeld 1925 жылы 22 қазанда тіркеді. Бірақ ол өзінің
құрылғысы туралы мəлімет таратпағандықтан, жетістігі ескерілмеді.
Кейін, 1934 жылы неміс ғалымы Oskar Heil өріс эффектсіне негізделген
басқа тразисторге патент алады.
• 1947 ж. 16 желтоқсан Уильям Шокли (William Shockley), Джон Бардин
(John Bardeen), Уолтер Брэттэйн (Walter Brattain) істейтін транзистор
жасағандығы туралы хабарлады. Бұл кезде олар Bell Labs. - та істейтін
еді.
• Bell Labs. патент алып, нарыққа шығады. Бірақ Bell Labs. барлық
қиындықтарды жеңе алмай, 1952 жылы транзисторға патентті сатып
жібереді. Сол уақыттан бері транзисторлар барлық жерде таралды.

4.

5.

• Биполярлы транзистор немесе қарапайым транзистор деп екі өзара əрекеттесетін
р—n- ауысулары мен үш шығысы бар жартылай өткізгіш құрылғын айтады. Оның
электр өткізгіштігінің əртүрлі түрлерімен қатарласатын аймақтардан тұратын үш
қабатты құрылымы бар: р—n—р немесе n—р—n (сурет). Биполярлық
транзисторлардың жұмысы екі полярлықтың заряд тасымалдаушыларына да
байланысты: электрондар мен кемтіктер. Трансистордың негізгі элементі екі жазық
pn-р—n-ауысулары түзілген кремний немесе германий кристалы болып табылады.

6.

• Балқыма технологиядан дайындалған осындай р— n—р-типті
кристалдың құрылымы суретте көрсетілген. Донор қоспасы
бар n-типті жартылай өткізгіштің пластикасы аз мөлшерде
енгізіледі. Оған екі жағынан да акцепторлық қоспалар
жіберіледі: германий үшін — индий, кремний үшін алюминий.
• Термиялық өңдеу кезінде, акцепторлардың қоспасының
атомдары р-аймағын құрып, кристалға енеді. р-аймақтар мен
n-типті жартылай өткізгіштер арасында р—пауысулар пайда
болады. Қоспаларды енгізу процесі бір р-аймақта екінші
жағынан жоғары концентрациясы бар етіп реттеледі. Ең үлкен
қоспалар концентрациясы n-типтің орташа аймағында
қалады.
• Қоспаның ең үлкен концентрациясы бар сыртқы аймақ
эмиттер, екінші сыртқы аймақ — коллектор, ал ішкі аймақ —
база деп аталады. Эмиттер пен база арасындағы электрондыкемптікті ауысу эмиттерлік ауысу, ал коллектор мен база
арасындағы — коллекторлық ауысу деп аталады.

7.

• Электрлік тербелістерді күшейту үшін транзисторды пайдалану
басқарылатын құрылғы ретінде оның жұмыс принципіне негізделеді. Екі
түрдегі транзисторлардың жұмыс принципі бірдей. Олардың
айырмашылығы мынада, олар үшін қорек көздерін қосу полярлығы
керісінше болып табылады. Осыған сəйкес p—n—p типті транзисторда
коллекторлық тоқ кемптіктердің, ал n—p—n-типті транзисторда —
электрондардың қозғалысымен түзіледі. Аймақтардың əрқайсысына
транзистор схемаға қосылатын шығыстар дəнекерленген.
• Биполярлық транзистордың əрекет ету принципі электр зарядтарының
негізгі тасымалдаушыларын эмиттерлік аймағынан база арқылы
коллектор аймағына тасымалдау кезінде пайда болатын физикалық
үрдістерді пайдалануға негізделген.
• Күшейту режимінде транзисторды пайдаланған кезде, эмиттерлік ауысу
тура бағытта, ал коллекторлық ауысу кері бағытта жылжиды. Эмиттерлік
ауысудың міндеті негізгі эмиттер тасымалдағыштарын базалық аймаққа
инжекция (шашу) болып табылады.

8.

• Транзисторда үш электрод бар, оның біреуі кіріс, екіншісі - шығыс, ал
үшіншісі - кіріс жəне шығыс тізбектері үшін ортақ. Қандай электрод
жалпы болуына байланысты, транзисторды қосудың үш схемасы бар:
жалпы базамен ЖБ, жалпы эмиттермен ЖЭ жəне жалпы коллектормен
ЖК.

9.

• Кез-келген қосылу схемасында əр тізбекте тұрақты тоқ қуат көзінің плюс
жағынан транзистордың тиісті аймақтары арқылы қуат көзінің
минусына ауысады. Эмиттер көрсеткіші ол арқылы өтетін тоқтың
бағытын көрсетеді.
• Барлық үш схемада транзистордың жұмыс принципі сақталып қалады,
бірақ схемалардың қасиеттері əртүрлі; олар сондай-ақ сипаттамалары
мен параметрлері бойынша ерекшеленеді.
• Кез келген қосылу схемасында екі тізбектің əрқайсысында екі
электродтар арасындағы кернеу əрекет етеді жəне тоқ өтеді: кіріс
тізбегінде — Uкір жəне Iкір, шығыс тізбегінде — Uшығ жəне Iшығ. Бұл
электрлік шамалар транзистордың жұмыс режимін анықтайды жəне
өзара бір-біріне əсер етеді.
• Транзистордың сипаттамалары осы шамалардың біреуінің өзгермейтін
үшінші мəні кезінде екіншіден тəуелділігі болып табылады. Электрлік
шамалардың біреуін тұрақты түрде ұстап тұру үшін, сипаттамаларды
алатын схемаға тек қуат көздерін қосу керек; күшейтілетін
тербелістердің жүктемесі мен көзі қосылмайды.

10.

• Транзисторларды қолдану кезінде ең маңызды сипаттамалардың екі
түрі бар: кіріс жəне шығыс.
• Кіріс сипаттама деп кіріс тоғының кіріс кернеуіне тұрақты шығыс кернеуі
кезінде тəуелділігін айтады:
• ШЫҒЫС сипаттама деп шығыс тоғының шығыс кернеуіне тұрақты кіріс
тоғы кезінде тəуелділігін айтады:

11.

• Биполярлық транзисторлар жасалатын материалы; базалық аймақтағы негізгі
емес тасығыштардың қозғалыс тəсілі; қуаты мен жиілігі; мақсаты; жасалу тəсілі
бойынша жіктеледі.
• Транзисторлардың маңызды кемшіліктерінің бірі олардың параметрлері мен
сипаттамаларының салыстырмалы жоғары тұрақсыздығы болып табылады.
Тұрақсыздықтың себептері мынадай: бір типті транзисторларды дайындау
процесінде параметрлердің таралуы, қоршаған орта температурасының əсері,
транзисторлар уақыт өткен сайын тозу кезінде параметрлердің өзгеруі.
• Электрондық-вакуумдық құрылғыларды ауыстыру кезінде транзисторлар
экономикалық жағынан тиімді болды; оларды қолдану электроникадағы
бірқатар мəселелерді шешуге мүмкіндік берді.
• Биполярлық транзисторлар күшейткіштер мен генераторлардың əртүрлі
түрлерінде, сымдық байланыс жəне радиобайланыс, телевизия жəне
радиолокация, радио навигация, автоматтандыру жəне телемеханика,
компьютерлік жəне өлшеу жабдықтары кеңінен қолданылады. Биполярлық
транзисторлардың міндетіне байланысты оларға əртүрлі техникалық талаптар
қойылады. Қазіргі халық шаруашылығының барлық салалары сұрыпталымды
үнемі кеңейтуді жəне жартылай өткізгіш аспаптар санын көбейтуді талап етеді.

12.

• Униполярлы (Өрістік)(арналық) транзистор – жұмыстық токтың өзгеруі кіріс
сигналы тудыратын, оған перпендикуляр бағытталған электр өрісі әрекетінен
болатын транзистор.
• Өрістік транзисторларда кристалл арқылы өтетін токты тек бір таңбалы заряд
тасушы – электрон немесе кемтік тудырады.
• Өрістік транзисторлар әдетте кремний немесе галий арсениді негізінде
жасалады.
• Олардың тұрақты ток бойынша кірістік және шығыстық кедергілері жоғары,
инерциялығы төмен, жиіліктік шегі жоғары болып келеді.
• Өрістік транзисторлар байланыс, есептеуіш техникаларында, теледидарда
шусыз, қуатты және ауыстырып-қосқыш (кілттік) ретінде қолданылады.
• Металл-диэлектрик-шалаөткізгіш (МДШ) құрылымды өрістік транзисторлар
интегралдық сұлбаларда кеңінен қолданылады.

13.

Униполярлы (Өрістік) транзистор
құйма
N+ типті электр
өткізгіштігінің
жоғарылау аймағы
жаппа
ақпа
N+ типті электр
өткізгіштігінің
жоғарылау аймағы

14.

15.

16.

17.

18.

19.

Тапсырма