Өрістік транзисторлар .
1.Өрістік транзисторлар .
2.Тиристорлар
Күшейткіштік каскадтарда биполярлы транзисторлар кірер сигналды үлсіретеді, өйткені каскадтық кірмелік тізбегінде кірер сигналдыѕ қуаты шығындалады. Сондықтан өте әлсіз сигналдарды күшейту үшін одан қуат қабылдамайды дерлік өрістік транзисторлар қолданылады.
Өрістік транзистор деп арнадағы тогы жаптырық пен құйылмаға берілген кернеудің электр өрісі арқылы басқарылатын шала өткізгішті нәрсені айтады.
Кедергісі жаптырықтың потенциалына байланысты өзгеріп отыратын аймақты арна деп атайды (1-сурет). Арнаға негізгі заряд тасымалдаушыларды беретін электрод құйылма деп аталады. Арнадан негізгі заряд тасымалдаушыларды әкетіп отыратын электрод ағызба деп аталады. Арнаның электр өткізгіш қимасын реттеуге арналған электрод жаптырық деп аталады.
1-сурет. Өрістік транзисторлар схемалары
Өрістік транзисторлар негізінен селицийден жасалады және арнадағы шала өткізгіштің түріне қарай п-түрлі немесе р-түрлі болып бөлінеді.
п-түрлі транзистордың арнасында негізгі заряд тасымалдаушылар электрондар болып табылады. Олар құйылмадан басталып ағызбаға жетіп, ағызбалық токты (Iа) құрайды. Жаптырық пен құйылмаға берілетін кернеу р-п өтпесіне кері бағытта болуы керек. Бұлайша жалғау арна мен жаптырық арасындағы екі өтпенің кедергісін, кернеуді реттей отырып өзгертуге мүмкіндік береді. Осы себепті арнасы п-түрлі транзистордың ағызба мен құйылма арасындағы кернеуі оң болуы керек, яғни Uаќ>0, ал жаптырық пен құйылманың арасындағы кернеуі теріс болуы керек, яєни Uжќ<0 р-түрлі транзисторда негізгі заряд тасымалдаушылар кемтіктер болатындықтан, олар керісінше ағызбадан құйылмаға қарай қозалысқа келеді.
Енді п-арнаға транзистордағы физикалық үрдістерді қарастыралық. Жаптырық пен арнаға кері кернеу бергенде, яғни жаптырықты кернеу көзінің теріс полюсімен, ал арнаға оң полюсімен қосқанда, р-п өтпесінің бөгеттік қабатының ені ұлғаяды. Бұл арнаның өткізгіштігі аймағының жіңішкеруіне әкеліп соғады. Ағызбаның потенциалы құйылманың потенциалынан жоғары болатындықтан арнадағы өткізгіштік аймақтың ені құйылмадан ағызбаға қарай жіңішкере береді. Ағызба мен жаптырықтың кернеулерінің белгілі бір мәндерінде екі өтпенің бөгеттік қабаттары ағызбаның тұсында бір-бірімен қабысып, өткізгіштік аймақ түгелдей бөгеттік аймаққа айналады. Бұл кезде арнаның кедергісі өте көбейіп кететіндіктен, оның жабылып қалуы да мүмкін.
Тиристорлар
Үш не одан да көп р-п өтпесінен тұратын және өткізетін ашық ток өткізбейтін жабық екі күйі бар шала өткізгішті нәрсені тиристор деп атайды.
Тиристорлар басқарылмалы түзеткіштер мен инверторларда және қосып-ажыратып тұратын құрылғыларда қолданылады.
Тиристорлар негізінен екі электродты немесе үш электродтты болып келеді. Екі электродты тиристорды динистор немесе диодтық тиристор деп, ал үш электродты тиристордың ашық не жабық күйлерін басқарып тұруға болатындықтан өнеркәсіптік электроникада осы тиристор көп тараған. Енді динистор мен тиристордың әрекет ету парқын қарастыралық.
Жалпы алғанда тиристорға сыртқы электродтары (анод пен катод) арқылы кернеу тура бағытта беріледі. (1-сурет). Сондықтан Ө1 және Ө3 өтпелері ашық та, Ө2 өтпесі жабық. Өтпелердегі электр өрісінің әсерінен кетіктер р1-ден п1-ге және р2-ден п2-ге өтеді де, ал электрондар п1-ден р1-ге және п1-ден р2-ге өтіп, көбі рекомбинацияға түседі.
1-сурет. Тиристор электродымен кернеудің тура бағытта берілуі
Диффузиямен қозғалыс кезінде алған инерцияның әсерінен кейбір кемтіктер р3-ке жетеді де, ал кейбір электрондар п1-ге жетіп тиристордың тогын құрайды. Бұл ток өте аз болғандықтан ЭҚК көзінің кернеуі түгелдей Ө2 өтпесіне түседі деуге болады. Кернеу Ө2 өтпесіне кері бағытта болғандықтан мұндағы бөгеттік қабаттың ені ұлғайып, электрондар мен кемтіктердің қозғалысына кедергі жасайды. Бірақ кернеу көбейген сайын өрістің күшеюіне байланысты п1-ге жететін электрондар мен р2-ге жететін кемтіктердің саны да аздап көбейеді.
Кернеудің шамасын электрондардың энергиясы атомдарды иондауға жететін мөлшерге көтергенде заряд тасымалдаушылардың саны кенет көбейіп, Ө2 өтпесінің патенциалдық тосқауылы төмендейді де, тиристормен үлкен ток жүре бастайды, яғни тиристор жабық (кедергісі өте үлкен) күйден ашық (кедергісі өте аз) күйге өтеді. Вольт-амперлік сипаттаманың АБ бөлігіндегі кернеу азайғанда, ток көбейіп отырғандықтан тиристордың диффиренциалдық кедергісі теріс мәнді болады:
R∂ = dU / dI ≈ ∆U / ∆I < 0
Тиристор ашылғанан кейінгі оның вольт-амперлік сипаттамасының ОВС бөлігі мен кері кернеу бергендегі ОА бөлігі р-п өтпесінің вольт-амперлік сипаттамасын қайталайды. Графиктен көрініп тұрғандай, тиристор ашылған кезде оның кернеуі азаяды да, анодтық резистордың (R) кернеуі көбейеді. Осы себепті диодттық тиристорды кернеуді түгелдей алу арқылы жабады.
Триодттық тиристорда үшінші электрод – басқару электроды арқылы өтпелердің біріне, мысалы Ө3 өтпесіне, тура бағытта тура кернеу беріледі. Басқару кернеуі Uб тудыратын өрістің әсерінен Ө3 өтпесінің кедергісі азаяды, ал п2-ден шыққан электрондар атомдарды иондайтын және п1-ге дейін барып жететіндей қосымша эгнергия алады. Ө2 өтпесіндегі диффузиялық және дрейфттік ток оның тосқауылдық потенциалын төмендетіп, кедергісін азайтады. Бұл тиристордың динистор әлпіндегі ашылу кернеуіне әлдеқайда төмен кернеулерде ашылуына әкеліп соғады. Мұнда басқару тогы көбейген сайын тиристордың ашылу кернеуі азая береді: Мысалы басқару токтары Iб1 < Iб2 < Iб3 болса, онда ашылу кернеулері U1>U2>U3. Триодтық тиристорды кернеуді түгел алып жатпай-ақ, басқару электродының потенциалын өзгерту арқылы жабуға болады.
Тиристордың негізгі параметірлері: рауалы орташа тура тогы, импульсті тура кернеуі және максимал кері тогы. Қазіргі кездегі тиристорлардың рауалы орташа тура тогы 1000...2000 А-ге жетеді де, ал импульсті тура кернеуі 100....4000 В аралығында болып келеді.
Лекция 9