3.Жоғарғы жиілікті және төменгі жиілікті коррекция жасау.
Екі р-п өтпеден тұратын, яғни р-п немесе п-р-п құрылымды үш шықпасы бар шала өткізгішті нәрсені транзистор деп атайды. Транзисторлар электрониканың ең көп тараған элементі. Олар кернеу, ток немесе қуат күшейткіштерінде, логикалық т.б құрылғыларда қолданылады.
Транзисторларды электронды немесе кемтікті электр өткізгіштікті германий мен силицийден жасайды. Электр өткізгіштігі электронды және кемтікті заряд тасымалдаушылармен түзілетіндіктен, мұндай транзисторларды биполярлы деп атайды. Әдетте, транзисторларды жұмыс жасай алатын жиіліктер аралығына және қуатына қарай әртүрлі топтарға бөледі: төменгі немесе жоғарғы жиілікті, әлсіз немесе қуатты т.с.с. деп.
Транзисторда екі р-п өтпенің біріне кернеу тура бағытта, ал екіншісіне кері бағытта беріледі (1-сурет). Ортаңғы қабат база деп аталады. Өткізгіштігі берілген кернеудің полярлығымен сәйкес келеді, сыртқы қабат эмиттер деп, ал өткізгіштігі кернеу көзінің полярлығына сәйкес келмейтін сыртқы қабат коллектор деп аталады. Осы себепті эмиттер база-өтпесі әр уақытта да ашық, яғни кедергісі өте аз, ал коллектор-база өтпесі жабық, яғни кедергісі өте үлкен болады. Сондықтан эмиттер-база өтпесінің кернеуі аз да, ал коллектор-база өтпесінің кернеуі үлкен болады.
1-сурет. Транзисторда р-п өтпеге кернеудің а)-тура бағытта, б)-кері бағытта берілуі
Транзистордың екі өтпесіне екі түрлі кернеу берілетіндіктен және ол көбіне әлсіз сигналдарды күшейту үшін қолданылатындықтан оның кірмелік және шықпалық қысқыштары болуы керек. Транзистордың үш шықпасының бірі әдетте кірмелік және щықпалық тізбектер үшін ортақ болады. Осы себепті транзистордың үш түрлі жалғану схемасы болады (2-сурет): базасы ортақ, эмиттері ортақ және коллекторы ортақ.
2-сурет. Транзистордың жалғану схемалары: а)-базасы ортақ,
б)-эмиттері ортақ, в)-коллекторы ортақ.
Транзисторлар жалғану параметрлеріне байланысты анықталады. Транзистордың кірмелік және шықпалық кедергілері, кернеуі, токты және қуатты күшейту коэффициентері оның негізгі параметрлері болып есептеледі.
Эмиттері ортақ жасалған транзистордың параметрлері басқа жалғану схемаларындағы параметрлеріне қарағанда жақсырақ. Сондықтан транзистордың эмиттері ортақ жалғану схемасы көбірек қолданылады. Енді транзистордың осы схемадағы әрекет ету парқын қарастыралық.
п-р-п құрылымды транзистордың эмиттер-база өтпесіне тура кернеу бергенде (3-сурет) Uбэ кернеу көзі тудырған электр өрісінің эсерінен электрондар эмиттегіден базаға қарай, ал кемтіктер базадан эмиттерге қарай қозғалысқа келеді. База акцепторлық қоспасы аз шала өткізгіштен жасалатындықтан, электрондардың аз ғана бөлігі кемтіктермен рекомбинацияға түсіп, базаның тогын (Iб) құрайды. Қалған негізгі бөлігі, электрондардың диффузиялық еркін жүгіріп өту аралығының ұзындығы базаның енінен артық болатындықтан коллектор-база өспесіне жетеді. Бұл жерде олар Uкэ кернеу тудыратын электр өрісінің әсерінен одан әрі қозғалып, коллектордың тогын (Iк) түзеді. Егер эмиттер-база өтпесіне берілетін кернеуді көбейтсе, онда өтпенің кедергісі азаяды да, коллекторға жететін электрондардың саны көбейеді, яғни коллектордың тогы артады. Ендеше эмиттер-база өтпесінің кернеуін өзгерте отырып, коллектордың тогын азайтуға, не көбейтуге болады, яғни коллектордың тогын реттеп отыруға болады.
3-сурет. п-р-п құрылымды транзистордың эмиттер-база өтпесіне тура кернеу берілуі
Схемадан көрініп тұрғандай, эмиттердің тогы база мен коллектордың токтарының қосындысына тең:
Iэ = Іб + Ік
мұндағы Iэ,Іб,Ік - сәйкесінше эмиттердің, базаның, коллектордың токтары.
Егер транзисторды төтрбұрышты деп қарастырса, онда оның электрлік күйін кірмелік және шықпалық токтары мен кернеулері арқылы, яғни базаның тогы Iб мен кернеуі Uб және коллектордың тогы Iк мен кернеуі Uк арқылы сипаттауға болады.Осы төрт шаманың екеуін тәуелсіз деп есептесе, қалған екеуін жаңағы екі тәуелсіз шама арқылы өрнектеуге болады. База тогының өсімшесі мен коллектор кернеуінің өсімшесін тәуелсіз шамалар деп алалық. Онда төртбұрыштының теңдеулері бойынша базаның кернеуінің өсімшесі мен коллектор тогының өсімшесі үшін мына теңдеулерді жазуға болады:
∆Uб = h11∆Iб + h12∆Uк1
∆Iб = h12∆Iб + h22∆Uк1
Бұл теңдіктердегі h11,h12,h21,h22 коэффициенттері транзистордың h параметрлері деп аталады.
Егер коллектор кернеуінің өсімшесін 0-ге тең деп алса, яғни коллектордың кернеуі тұрақты болса, онда h11 параметрінің транзистордың кірмелік кедергісі екені анықталады:
h11 = ∆Uб / ∆Iб = Rrp
Ал базаның тогының өсімшесі 0-ге тең деп алса, яғни базаның тогы тұрақты болса, онда h12 параметрі
h12 = ∆Uб / ∆Uк
тразистордың кірмелік кернеуінің өсімшесінің оның шықпалық кернеуінің өсімшесіне қатынасын көрсететіндіктен , оны кері байланыс коэффициенті деп атайды. Бұл параметр кірмелік кернеудің өзгерісіне шықпалық кернеудің қаншалықты өзгерісі сәйкес келетінін көрсететін салыстырмалы шама.
Транзистордың шықпалық кернеуінің өсімшесінің кірмелік кернеуінің өсімшесіне қатынасын кернеудің беріліс коэффициенті деп атайды:
Ku = ∆Uк / ∆Uб
Транзистордың h-параметрлері оның кірмелік және шықпалық сипаттамаларынан анықталады.
Базаның тогының эммиттер-база өтпесінің кернеуіне тәуелділігі кірмелік немесе базалық сипаттама деп аталады.
Бірақ базаның тогы коллектордың кернеуіне де байланысты өзгеретіндіктен кірмелік сипаттаманы түсіргенде коллектордың кернеуі тұрақты болып қалуы керек.
Коллектордың кернеуі тұрақты болғанда, базаның кернеуінің өсуі эммиттер-база өтпесінің кедергісін азайтады да, базаға келетін электрондар мен олардың кемтіктермен рекомбинациясын көбейтеді, яғни базаның тогын арттырады. Коллектоордың кернеуінің көбеюі коллектор-база өтпесіне керісінше әсер етеді: өтпенің кедергісін көбейтеді және рекомбинация санын азайтады. Сондықтан коллектордың кернеуі өскенде базаның тогы азаяды.
Коллектордың тогының коллектор-эммиттер өтпесінің кернеуінен тәуелділігі шықпалық немесе коллекторлық сипаттама деп аталады (4-сурет). Бірақ коллектордың тогы базаның тогына да байланысты өзгеретіндіктен, шықпалық сипаттаманы түсіргенде базаның тұрақты болып қалуы керек.
4-сурет. База тогының эммиттер-база өтпесінің кернеуіне тәуелділігі
Коллектордың кернеуі өскен сайын оның электр өрісінің әсерінен оған келіп жететін электрондардың саны да көбейеді, яғни коллектордың тогы да өседі. Ал база тогының көбеюі рекомбинацияланатын электрондардың санын көбейтеді, сондықтан эмиттер мен коллектордың тогы да көбейеді. Коллектордың кернеуі одан әрі өскенде коллекторға келіп жететін электрондар түгелдей дерлік әкетіліп отырады, бірақ эмиттерде пайда болатын электрондар саны өссе де коллектор тогы өте аз өседі, яғни қанығу үрдісі басталады.
Транзисторда эмиттер-база және коллектор-база өтпелерінің сыйымдылығы болатындықтан жоғары жиіліктерде электрондар эмиттерден электронға өтіп үлгере алмайды. Ал температура өскен кезде негізгі емес заряд тасымалдаушылардың саны көбейеді де, коллектордың бастапқы тогы артады. Сондықтан транзисторды олардың құжатында көрсетілген жиілік пен температураның мәндерінде ғана пайдалану керек.
Лекция 8