Лекция конспектілері

Электроника жә не аналогты қ ұ рылғ ылар схематехникасы» пә ні бойынша «Радиотехника электроника жә не телекоммуникация» мамандығ ы білімгерлеріне арналғ ан

ЛЕКЦИЯ КОНСПЕКТІЛЕРІ

Лекция №1. Электрониканың базалы элементтері. Жартылай ө ткізгіш аспаптар, жартлыай ө ткізгіштің физикалық қ асиеттері, ішкі қ ұ рылымы. Р – n ауыспалы электронды кемтіктік ө ткізгіш.

Кез-келген электрондық қ ұ рылғ ының негізін базалық элементтер, электронық аспаптар мен интегралдық схемалар қ ұ райды.

Электрондық аспап деп зарядталғ ан бө лшектердің вакуумда, қ атты денелерде, немесе иондалғ ан ғ аздарғ а бірың ғ ай бағ ытталып, қ озғ алысқ а тү скен негізінде қ ұ рылғ ан аспаптарды айтамыз.

Қ азіргі кезде пайдалынып жү рген электрондық аспаптар негізінен жартылай ө ткізгіштік болып табылады. Оның себебі, олардың мынадай ерекшеліктері мен артық шылық тарына байланысты. Біріншіден, шала ө ткізгіштік аспаптардың аумағ ымен массасы аз; екіншіден, олардың пайдалы ә сер коэффициенті жоғ ары; ү шіншіден, бағ асы тө мен; тө ртіншіден, қ озғ алмалы мен алынып-салынатын бө лшектері болмағ андық тан механикалық тұ рғ ыдан мық ты; бесіншіден, жұ мыс атқ ару сенімділігі ө те жоғ ары.

Электрондық аспаптарғ а негізінен электрондық шамдар (диод, триод, пентод т.б.) мен электронды сә улеелі аспаптар (электронды - сә улелік осциллограф тү тікшесі мен теледидар – кинескоп) жатады.

Иондық аспаптар қ атарына доғ алық разрядта жұ мыс істейтін газотрон, тиратрон, дектектор, неон шамдары кіреді. Қ азір ө ндірісте бұ л аспаптар азын-аулақ қ олданылып жү ргенімен, олардың болашағ ы жоқ. Тіпті жетілдірілген жаң а тү рлері шығ ып, сипаттамалары жақ сара тү скенініне қ арамастан, олардың барлығ ы дерлік шала ө ткізгіштік электрондық аспаптардың артық шылығ ына тө теп бере алмай, ө ндірістен ығ ыстарылып шығ арылуда. Сондық тан да бұ дан былай шала ө ткізгіштік электрондық аспаптарғ а ғ ана кө ң іл бө ліп, олардың жұ мыс атқ ару принциптері мен қ асиеттерін сипаттап, пайдалану орталақ тары мен схемаларын талдаймыз.

Электр ө ткізгіштігі жағ ынан ө ткізгіштер мен диэлектриктердің аралығ ынан орын алатын материалдарды жартылай ө ткізгіштер деп атайды. Электр зарядтарын тасушы болып табылатын электрондардың болуы металл ө ткізгіштерге тә н қ асиет диэлектриктерде еркін электрондар жоқ. Сондық тан олар тоқ ө ткізбейді.

Жартылай ө ткізгіштердің айырмашалағ ы олардың температурағ а, жарық талынуғ а, сығ ылуғ а, электр ө рісіне жә не басқ а себептерге кү шті дә режеде тә уелді болатын электрондық қ ана емес жә не де «кемтіктік» ө ткізгіштігі бар.

Екі кө рші атомның бір орбитада ортақ қ ос элеткрон тү зіп жасайтын химиялық байланысын (1-ші ә дебиетте 130, а-сурет) ковалент тік немесе қ осэлектрондық байланыс деп аталады, шартты тү рде электронды қ осатын екі сызық арқ ылы белгілейді. Шала ө ткізгіштерге негізінен Менделеев кетесінің 1Y тобының элементтері Si (кремний), Ge (германий) жатады. Олардың кристалл торының алмаз, граяит ьорына (тетраэдр) ұ қ састығ ын ескере отырып, олардың ө те қ атты денелер қ атарына жататынын білеміз.

Мысалы, германий Д.И.Менделеевтің элементтердің периодтық системасының тө ртінші группасына жатады да, жоғ арғ ы орбитасында тө рт валенттік элементтері болады. Германийдің кристалында ә рбір атоммен коваленттік байланыс жасайды. Еркін электрондардың қ озғ алысы себеп болатын электр ө ткізгіштік шала ө ткізгіштің электрондық ө ткізгіштігі немесе n - ө ткізгіштік деп аталады.

Еркін электрондар пайда болғ ан кезде коваленттік байланыстарда электрондармен толтырылмағ ан бос (ваканттық) орын – «электрондық кемтік» -пайда бола бастайды.

Кемтіктік орын ауыстыруы оң зарядтардың орын ауыстыруы сияқ ты. Сондық тан кемтіктік электр ө ткізгіштік деп аталады. Сыртқ ы элект ө рісінің ә серінен кемтіктер ө ріс кү шінің бағ ытымен, яғ ни электрондардың қ озғ алысына қ арама-қ арсы жақ қ а қ озғ алады. Кемтіктердің қ озғ алысының нә тижесінде пайда болатын ө ткізгіштік р - ө ткізгіштік деп аталады.

Сонымен, электрондық ө ткізгіште бір еркін электрон кристалда бү кіл жолды жү ріп ө теді. Ал кемтіктік ө ткізгіште электрондардың кө п мө лшері кезек- кезек бірін-бірі коваленттік байланыстарда алмастырады жә не ә рқ айсысы ө зінің жеке жол кесіндісін жү ріп ө теді. Германий кристалында тесікті толтырудың пайда болу схемасы 1-ші ә дебиеттен 192 бетте, 131-ші суретте кө ре аласыздар.

Жартылай ө ткізгіштің ө зінде қ оспалар жоқ кездегі электр ө ткізгіштігі оның меншікті электр ө ткізгіштігі деп аталады. Шала ө ткізгіштің қ асиетттері оның ішіндегі мардымсыз мө лшерде қ оспалар болғ ан кезде кү шті дә режеде ө згереді. Берілген жартылай ө ткізгіштің атомымен салыстырғ анда атомның валенттік электрондарының саны аз қ оспалар кемтіктік ө ткізгіштікті тудырады да, акцепторлық деп аталады. Осындай шала откізгіште кемтіктер негізгі тасығ ыштар болып табылады да, ал электрондар негізгі тасығ ыш болмайды. Қ азіргі кезде кө птеген салада, электроникада р -nауысымдары қ олданылады. Сонымен қ атар, микросхеманың р -nауысымдары қ алыптасқ ан кезде эпитаксиалды-планарлы жасалу технологиясы кең інен қ олданылады.