Тунельдік диодтар курстық жұмыс
Жоспары.
Кіріспе.
І. Негізгі бөлім.
І. 1.Тунельдік диодтардың құрылысы
І. 2.Тунельдік жартылай өткізгішті диодтардың қолданылуы.
І. 3.Тунельдік диодтардың өлшемдік құрылымы.
ІІ.Есептеу бөлімі.
ІІ.1.Тунельдік диодтардың берілу және тиімділік коэффиценттерін
есептеу.
Қорытынды.
Пайдаланылған әдебиеттер.
Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Жұмыс көлемі: 26 бет
Пәні: Соңғы қосылған курстық жұмыстар
-----------------------------------------------------------------------------------
КУРСТЫҚ ЖҰМЫСТЫҢ ҚЫСҚАРТЫЛҒАН МӘТІНІ
Кіріспе.
І. Негізгі бөлім.
І. 1.Тунельдік диодтардың құрылысы
І. 2.Тунельдік жартылай өткізгішті диодтардың қолданылуы.
І. 3.Тунельдік диодтардың өлшемдік құрылымы.
ІІ.Есептеу бөлімі.
ІІ.1.Тунельдік диодтардың берілу және тиімділік коэффиценттерін
есептеу.
Қорытынды.
Пайдаланылған әдебиеттер.
Кіріспе.
Бұл жұмыста жартылай өткізгіштердің ішіндегі тунельдік диодтың мағынасын ашу
Электроника вакуумдық, қатты денелік және кванттық болып бөлінеді. Қатты
19 ғасырдың екінші жартысынан бастап заттардың әр түрлі агрегаттық
Зоналық теорияға сәйкес жартылай өткізгіштерге тыйым салынған зонасы
Көптеген жартылай өткіш приборлардың әрекеті p-n ауысудың қасиеттерін
Ең көп тараған диодтар түзеткіш диод, стаблитрон, варикап, фотодиод,
сыйымдылық кедергімен шунтталады. Егер диодтың сыйымдылық кедергісі ауысудың кері
Жоғары жиілік тогын, модуляцияны түзету, жиілікті түрлендіруді, импульсты схемаларда
германий кесегіне берилий қола ине батырылады. Содан кейін, контакт
Тогы өзгергенмен кернеуі тұрақты болып қалатын шала өткізгішті диод
Кері тогы р-п өтпесінің жарықталуына байланысты өзгеріп отыратын жартылай
Фотодиод, қарапайым диод секілді бір р-п ауысудан тұрады Бірақ
жеткенде p-n өтпесі заряд тасмалдаушыларға қанығады да, фотоэлектрлік ЭҚК
Фотодиодтар фотоматерияда және телекескіндері беру құрылғыларында қолданылады.
Ток жүрген кезде p-n өтпесінен жарық шығатын жартылай өткізгішті
индекаторларда қолданылады.
p-n өтпесіне тура кернеу бергенде негізгі заряд тасмалдаушыныңпайда болуымен
Жарық диодты галий арсенидтері мен фисфидтерінен және силицийкарбидтерінен жасалады.
Жарық диодының негізгі параметрлері: жұмысы кернеуінің төменгі және жоғарғы
диодының инерциялылығы оның жарықтылығы максимал мәнінің 0,1 және 0,9
І. Негізгі бөлім.
1.1. Тунельдік диодтардың құрылысы.
1958 жылы Жапон физигі Есаки туннельдік диодты жасады. Ол
1-сурет. Ферми деңгейіне сәйкес келетін тунельдік диодтың сұлбасы.
Мұндай легирленуде p-nауысудың кеңдігі аз болып, электрлік контактілік өріс
٤= — =10 В/ см.
0,8
Бірақ Ферми деңгейі n-облыстың өткізгіштік зонасында, ал р- облыстың
Егер осындай диодқа бітеме бағытта сыртқы кернеу берсек /диодтың
Электрондар ағыны n облыстан p облысқа өседі (1 в-сурет).
Бірақ оның өсуі р облыстың төбесі өткізгіштің зонасының түбімен
(электрондар энергиясының өзгерінсіз)
валенттік зонаның төбесінен жоғароы бос деңгейлер болмайды. Тура кернеудің
Токтың вольтамперлік сипаттама (2-сурет) кескінделген, онда туннельдік диод-оның параметрлері:
Туннельдік диодтың негізгі қасиетіне шырқау кернеуі арасында пайда болатын
2-сурет. Толық вольт-амперлік сипаттама.
1.2. Тунельдік жартылай өткізгішті диодтардың қолданылуы.
Жоғарыдағы тунельдік диодтардың көмегімен әр түрлі жартылай өткізгішті құрылғылар
Селенді түзеткіштер алюмений негізді шайба түрінде болады. Ал күшейткіштің
Селенді түзеткіштер сақтау кезінде қалпы бұзылады, сол себепті қайта
Өткізубағытында тұрақты ток бұзылу дәрежесін арттырады.
Ылғалдық бұзылуға ықпал етіп, түзеткішті істен шығаруы мүмкін, сондықтан
Ұзақ уақыт сақтағанда түзеткіш тозып, тура кедергінің артуына әкеледі.
Купроксты жартылай өткізгішті тунельдік диодты күшейткіштер бір жағы купрум
Мысты 3-15 минут мерзімде 1030-1040 градус температурада пеште тотықтырады.
Химиялық өңдеумен қабатты мыс оксидінің қарадағынан тазартып, мыс оксидінің
Электрод жалату графиттік сүртумен немесе күміс қабатын вакуумда тозаңдандыру
Тунельдік диодты түзеткіш параметрлерін тұрақтандыру. Купроксту түзеткіштердің сипаттамалары: кері
Купроксты түзеткіштердің формалары бұзылмайды және олар түзетуді бірнеше
1.3. Тунельдік диодтардың өлшемдік құрылымы.
Электр сигналдарын тунельдік диодтар көмегімен реттеу мүмкіндігін 1922-26 жылдары
3а-сурет.
п
Д2 Д3
Д1
3- сурет. Тунельдік диод негізінде жасалған транзистордың құрылымы.
. Германий мен кремний детекторлардың жұмысын түсіндіруге талпыныс беттік
3а-суретте тунельдік диодтардың тиристорлардың құрылысындағы алатын орны көрсетілген.
Барлық үш облыс германийдің не кремнийдің бір монокристалына әртүрлі
Осы р-п ауысудың арасындағы база қалыңдығы база тесіктің дрейф
4-сурет. Тунельдік диодтың өлшемдік құрылымы.
Енді тунельдік диодтардың энергетикалық схемасын қарастырайық. Сыртқы кернеу жоқ
4а-сурет. Германийлі тунельдік диодтың конструкциясы.
ІІ. Есептеу бөлімі.
2.1. Тунельдік диодтардың тиімділік және берілу
коэффицентерін есептеу.
Тунельдік диодтардағы зарядтардың бір диодтан екінші диодқа рекомбинациясыз өту
α=h21=(δI1/δI2 )V
Зрядтар бір диотан екінші диодқа тасымалданған уақытта осы диодтар
γ=(δI1/δI2)·V=(I1/I1+I2)V
Тесіктер тогы- диффузиялық ток арқылы сипатталады, диффузиялық ток дегеніміз
Iд=eDp·δP
δx
Мұны жазу үшін диодтағы кемтіктер концентрациясының градиентін білу қажет.
P=Pn0
δP = 0
δx
Электрондар тогы мен эмиттер тогын бағытта берілген кернеуі бар
Інэ=eDpnoexp(eVэ/кТ)/W
Мұндағы: Vэ-0,1 В және кәдімгі температурада бірге тең болады.
γ=Іp1/Іp1+Іp2=1/1+І2/Іp1
Dn/Dp=Un/Up
Ескеріп, тиімділік формуласы былай жазылады:
1
γ=
1+WnUne
Lnphe
Бірінші диодтың электр өткізгіштігі екінші диодтың электр өткізгіштігінен әлдеқайда
γ=1-ω/Ln·δ1/δ2
Енді тасымалдау коэффицентін табуға болады:
β=Iр1-Iр3/Iр1=1-Iр3/Iр1
Мұндағы Ір3-үшінші диодтағы рекомбинацияға байланысты ток. Осы токты бағалайық.
Рп1+Рп2
=
2 2
Ал бірінші диодтағы кемтіктердің өмір сүруінің орташа уақыты
еРпω еV1
Ір=
2 τρ
Енді тасымалдау коэффицентін жазу қиын емес.
еРпω ехр
β=1-
2τρ
Ақырында бірінші диодтың тиімділігіне келдік:
δI1
α*=
δI1
Бұл шама ашық диод үшін 1-ге тең. Ол бірақ
δI2
х= =γβ*α*
δI1
Осы өрнектен ток беру коэффиценті тасушылардың диффузиялық ұзындығымен
Үшінші диод арқылы өту жылдамдығы:
W
τ=
υрт
Үшінші диод арқылы өтетін кемтіктер тогының тиімділігін есептеу үшін
j=ерυрт
Жоғарыдағы теңдеулерді ескеріп:
υрт=Dρ / ω
Сонда,
Шекаралық жиілік дегеніміз екі есе кемитін жиілік:
Dρ
ƒ=k
ω
Осылайша диодтың шекаралық жиілігін арттыру үшін диодтың қалыңдығын 2-3
I3=I2 (1-α)=Iр
Күшею берілу коэффицентіне айтарлықтай тәуелді болады, ол бірге жақындаған
Есептің шарты бойынша үшінші диодтың ток күші 1 А,
ІЗ=I2 (1-α)
1= І2 ( 1-1)
І2=1/(1-1)
І2=∞
Яғни нәтежеден көрініп тұрғандай берілу коэффиценті нөлге тең болса
І2=1/(1-0,9)
І2= 10А
Яғни нәтежеден көрініп тұрғандай токтардың шамасы нөлден және шексіздіктен
Енді шарт бойынша осы жартылай өткізгішті тунельді диодтың тасымалдау
І1
α =
І2
Мұндағы α- тралу коэффиценті.
І1 және І2 бірінші және екінші дидтарға берілген ток
шамасы.
1
α= =1
1
Бұл нәтеже бірінші жағдай үшін, яғни берілу коэффиценті бірге
Енді екінші жағдай берілу коэффиценті бірден кіші бірақ
1
α=
10
Бұл жағдайда, яғни тасымалдау коэффиценті үшін керісінше берілу
Есептеуді қорытындылай келсек, берілу коэффиценті мен тасымелдау коэффиценті
β
0
α
Көрсетілген графикте берілу коэффиценті мен таралу коэффиценттерінің тәуелділігі көрсетілген.
β1 β2
=
α1 α2
β1·α2=β2·α1
β2·α1
β1=
α2
Яғни есептеуді қорытындылау мақсатында келесі кестені толтыруға болады:
Берілу коэффиценті Таралу коэффиценті
1 Шексіз немсе нөлден кіші сан. Оң сан
0 Нөл сан Нөл сан
-1 Минус таңбалы сан Минус таңбалы сан
1≤0 Оң сан Нөлден кіші сан
Кестеден көрініп тұрғандай егер диодтарға берілетін токтың немесе коэффиценттердің
β=α
Мұндай жағдайда, яғни берілу коэффиценті мен таралу коэффиценті өзара
Бірінші және екінші диодтардың арасындағы заряд тасымалдаушылардың арасында иондық
І2
х =
І1
Мұндағы: х- иондық соқтығысу коэффиценті.
І1- бірінші диодтың ток күшінің шамасы
І2- екінші диодтың ток күшінің шамасы.
Формулаға мән берсек, тиімділік коэффиценті мен иондық соқтығысу коэффиценті
Қорытынды.
Жалпы айтқанда тунельдік диодтар ғылыми прогрестің дамуына, соның ішінде
Осы жұмыс барысында негізінен жартылай өткізгішті құралдардың ішіндегі жартылай
Сонымен әр алуан жартылай өткізгішті құрылғылардың әрекеті р-п ауысудың
Жалпы диодтар түзеткіш , импульсты, жоғары жиілікті, тунельдік диодтар
Есептеу бөлімінде қарастырылған мысалға байланысты біз осы диодтардың берілу
Қазіргі кезде планарлы микротехнология мен жартылай өткізгішті элементтернегізінде алынған
Пайдаланылған әдебиеттер
1.КитаевВ.Е. «Электроника және өнеркәсіптік электроника негіздері» Алматы «Білім» 1991
2.Әлімжан Берікұлы «Техникалық электроника» Алматы «Қазақстан» 1995 ж
3. Мухити И.М. Электротехника, Алматы , 2005 ж
4.Г.А. Иванов. Жартылай өткізгіштер; Алматы, Мектеп, 1989
5.М.И. Мұхити; Электротехника; Алматы, 2005 ж
6.К. Исмаилов; Жартылай өткізгіштер; Тараз, 2008 ж
7.А.С Енохович; Справочник по полупроводниковым материалам, Москва, Высшая школа,
8.Автоматизация; И.Ю. Пивоваров; Автоматизация, Высшая школа, 1998
9.Савелев И.В. Жалпы физика курсы 2-том, 1977
10.Калашников; Электричество; Москва, Просвещение,1980
11.Электротехнический справочник / Под. ред В.Г. Герасимова
12.Құсайнов А.Қ, Энергетика, Высшая школа, 2003
13.Савельев И.В. Курс общей физики. М. Наука, 1982. Т.
14.Общая электротехника/ Под ред. В. С. Пантюшина. М. Высшая
15.Электротехника /Под ред. В. Г. Герасимова. М.:Высшая школа. 1985.480
16. Борисов Ю.М., Липатов Д. Н. Общая электротехника.М.: Высшая
17. Касаткин А.С.,Немцов М. В. Электротехника.М:Энергоатомиздат. 1983.440С
18. Основы теории цепей/ Г. В. Зевеке, П.А. Ионкин,
19. Электрические измерения/ Под ред. А.В. Фремке. М.: Энергия.1980.424С.
20. .Вольдек А.И. Электрические машины. Л.: Энергия. 1980. 928С.
ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
«ҚАРЖЫ АКАДЕМИЯСЫ» АКЦИОНЕРЛІК ҚОҒАМЫ
ЖАРАТЫЛЫСТАНУ-ТЕХНИКАЛЫҚ ПӘНДЕР КАФЕДРАСЫ
КУРСТЫҚ ЖҰМЫС
«Cхемотехника» пәні бойынша
Тақырып: Тунельдік диодтар
Орындаған: Ақтай С. Ғ.
Ғылыми жетекшісі: Тулегулов А. Д.
Астана қаласы
2012жыл
3
Р
П
