Mühazirəci: t e. n, dos. S. Z. Məmmədov. Fənn Elektrotexnika Mövzu 10 elektriK ÖLÇMƏLƏRİ. ƏSas anlayişlar

Bundan əlavə, daxili və xarici yarıkeçiricilərin birləşmələrindən istifadə edərək, həcminin yüz qatından artıq olan vakuum borusuna bənzər funksiyaları yerinə yetirən cihazlar istehsal edə bilər.

Yarımkeçiricilər: növləri, tətbiqləri və nümunələri

The yarımkeçiricilər Temperatur, təzyiq, radiasiya və maqnit və ya elektrik sahələri kimi məruz qaldıqları xarici şərtlərdən asılı olaraq keçiricilərin və ya izolyatorların funksiyasını seçici şəkildə yerinə yetirən elementlərdir.

Dövri cədvəldə silikon, germanyum, selenyum, kadmiyum, alüminium, qalyum, bor, indium və karbondan ibarət olan 14 yarımkeçirici element mövcuddur. Yarımkeçiricilər orta elektrik keçiriciliyi olan kristal qatı maddələrdir, buna görə də ikiqat keçirici və izolyator kimi istifadə edilə bilər.

İletkenler olaraq istifadə olunursa, müəyyən şərtlər altında elektrik cərəyanının dövriyyəsinə icazə verirlər, ancaq yalnız bir istiqamətdə. Ayrıca, onlar keçirici metallar qədər yüksək bir keçiriciliyə sahib deyillər.

Yarımkeçiricilər elektron tətbiqetmələrdə, xüsusən tranzistorlar, diodlar və inteqral sxemlər kimi komponentlərin istehsalı üçün istifadə olunur. Bunlar ayrıca qatı hal lazerləri və elektrik enerjisi ötürmə sistemləri üçün bəzi güc cihazları kimi optik sensorlar üçün aksesuar və ya tamamlayıcı kimi istifadə olunur.

Hal-hazırda bu tip element həm yerli, həm də sənaye tətbiqetmələrində telekomunikasiya, idarəetmə sistemləri və siqnal emalı sahələrində texnoloji inkişaflar üçün istifadə olunur.

Növlər

Yarımkeçirici materialların təqdim etdikləri çirklərdən və müxtəlif ətraf mühit stimullarına fiziki reaksiyalarından asılı olaraq müxtəlif növlər mövcuddur.

Daxili yarımkeçiricilər

Molekulyar quruluşu tək bir atomdan ibarət olan elementlərdir. Bu növ daxili yarımkeçiricilər arasında silikon və germanyum var.

Daxili yarımkeçiricilərin molekulyar quruluşu tetrahedraldır; yəni, aşağıdakı şəkildə göstərildiyi kimi ətrafdakı dörd atom arasında kovalent əlaqələrə malikdir.

Yerli yarımkeçiricinin hər bir atomunda 4 valent elektron olur; yəni hər atomun ən kənar qabığında dönən 4 elektron. Öz növbəsində, bu elektronların hər biri bitişik elektronlarla bağ əmələ gətirir.

Bu şəkildə, hər atomun ən səthi qatında 8 elektron olur və bununla da kristal qəfəsini təşkil edən elektronlarla atomlar arasında möhkəm bir əlaqə yaradır.

Bu konfiqurasiya sayəsində elektronlar quruluşda asanlıqla hərəkət etmir. Beləliklə, standart şərtlərdə daxili yarımkeçiricilər izolyator kimi davranırlar.

Bununla birlikdə, daxili yarımkeçiricinin keçiriciliyi temperatur artdıqca yüksəlir, çünki bəzi valent elektronlar istilik enerjisini udur və bağlardan ayrılır.

Bu elektronlar sərbəst elektronlar halına gəlir və elektrik potensialı fərqi ilə düzgün istiqamətləndirilərsə, kristal qəfəs içərisində cərəyan axınına kömək edə bilər.

Bu vəziyyətdə sərbəst elektronlar keçiriciliyin zolağına sıçrayır və potensial mənbənin müsbət qütbünə (məsələn, bir batareya) gedir.

Valentlik elektronlarının hərəkəti, molekulyar quruluşda bir vakuma səbəb olur və bu sistemdəki müsbət yükün yaratdığı ilə oxşar bir təsirə çevrilir və bu səbəbdən də müsbət yükün daşıyıcısı sayılırlar.

Sonra bir tərs təsir meydana gəlir, çünki bəzi elektronlar keçiricilik zolağından rekombinasiya adlanan prosesdə enerjini sərbəst buraxan valentlik qabığına düşə bilər.

Xarici yarımkeçiricilər

Yerli keçiricilərə çirkləri daxil edərək uyğunlaşırlar; yəni üçvalentli və ya beşvalentli elementləri daxil etməklə.

Bu proses dopinq olaraq bilinir və məqsədi materialların keçiriciliyini artırmaq, fiziki və elektrik xüsusiyyətlərini yaxşılaşdırmaqdır.

Yerli yarımkeçirici atomu başqa bir komponentin atomu ilə əvəz etməklə aşağıda ətraflı təsvir olunan iki növ xarici yarımkeçirici əldə edilə bilər.

P tipli yarımkeçirici

Bu vəziyyətdə çirklilik üçvalentli yarımkeçirici elementdir; yəni valent qabığında üç (3) elektron var.

Quruluşdakı müdaxilə elementlərinə doping elementləri deyilir. P tipli yarımkeçiricilər üçün bu elementlərə misal bor (B), qallium (Ga) və ya indiydir (In).

Daxili yarıkeçiricinin dörd kovalent bağını yaratmaq üçün bir valent elektronunun olmaması, P tipli yarımkeçiricinin itkin bağda bir boşluğa sahib olmasıdır.

Yuxarıda göstərilənlər, kristal qəfəsə aid olmayan elektronların pozitiv yük daşıyan bu çuxurdan keçməsini təmin edir.

İstiqraz boşluğunun müsbət yüklənməsinə görə bu tip keçiricilər “P” hərfi ilə təyin olunur və nəticədə elektron qəbuledicilər kimi tanınırlar.

Bağdakı deliklərdən keçən elektronların axını sərbəst elektronlardan çıxan cərəyana əks istiqamətdə dövr edən bir elektrik cərəyanı meydana gətirir.

N tipli yarımkeçirici

Konfiqurasiyadakı müdaxilə elementi beş valent elementlər tərəfindən verilir; yəni valentlik zolağında beş (5) elektron olanlar.

Bu vəziyyətdə daxili yarıkeçiriciyə daxil olan çirklər fosfor (P), antimon (Sb) və ya arsenik (As) kimi elementlərdir.

Dopantların əlavə bir valent elektronu vardır ki, bağlanması üçün kovalent bir bağ yoxdur, avtomatik olaraq kristal qəfəsdə hərəkət edə bilər.

Burada elektrik cərəyanı dopantın verdiyi sərbəst elektronların artıqlığı sayəsində material arasında dolaşır. Beləliklə, N tipli yarımkeçiricilər elektron donor sayılır.

xüsusiyyətləri

Yarımkeçiricilər ikiqat funksionallığı, enerji səmərəliliyi, tətbiqetmə müxtəlifliyi və aşağı qiyməti ilə xarakterizə olunur. Yarımkeçiricilərin diqqətəlayiq xüsusiyyətləri aşağıda verilmişdir.

– Cavab verməsi (keçirici və ya izolyasiyaedici) elementin ətrafdakı işıqlandırma, elektrik sahələri və maqnit sahələrinə həssaslığından asılı olaraq dəyişə bilər.

– Yarımkeçiriciyə aşağı temperatur düşərsə, elektronlar valentlik zolağında birləşmiş qalacaq və bu səbəbdən elektrik cərəyanının dövriyyəsi üçün sərbəst elektronlar yaranmayacaqdır.

Digər tərəfdən, yarımkeçirici yüksək temperatura məruz qalırsa, istilik titrəməsi elementin atomlarının kovalent bağlarının gücünə təsir göstərərək elektrik keçiriciliyi üçün sərbəst elektronlar buraxa bilər.

– Yarımkeçiricilərin keçiriciliyi daxili yarımkeçiricidəki çirklərin və ya dopinq elementlərinin nisbətindən asılı olaraq dəyişir.

Məsələn, bir milyon silikon atomuna 10 bor atomu daxil edilirsə, bu nisbət təmiz silikonun keçiriciliyinə nisbətən birləşmənin keçiriciliyini min dəfə artırır.

– Yarımkeçiricilərin keçiriciliyi 1 ilə 10 arasında dəyişir -6 S. sm -1 , istifadə olunan kimyəvi elementin növündən asılı olaraq.

– Kompozit və ya xarici yarımkeçiricilər daxili yarıkeçiricilərin xüsusiyyətlərindən xeyli dərəcədə üstün optik və elektrik xüsusiyyətlərinə sahib ola bilər.Buna misal olaraq əsasən radiotezlikdə və optoelektronik tətbiqetmələrin digər istifadələrində istifadə edilən gallium arseniddir (GaAs).

Proqramlar

Yarımkeçiricilər inteqral sxemlər kimi gündəlik həyatımızın bir hissəsi olan elektron elementlərin yığılmasında xammal kimi geniş istifadə olunur.

İnteqral dövranın əsas elementlərindən biri tranzistorlardır. Bu cihazlar müəyyən bir giriş siqnalına uyğun olaraq bir çıxış siqnalı (salınımlı, gücləndirilmiş və ya düzəldilmiş) təmin etmə funksiyasını yerinə yetirir.

Əlavə olaraq, yarımkeçiricilər eyni zamanda elektrik cərəyanının yalnız bir istiqamətə keçməsinə imkan vermək üçün elektron sxemlərdə istifadə olunan diodlar üçün əsas materialdır.

Diyot dizaynı üçün P tipli və N tip xarici yarımkeçirici qovşaqlar meydana gəlir.Elektron donor və daşıyıcı elementləri dəyişərək hər iki zona arasında balans mexanizmi işə salınır.

Beləliklə, hər iki zonadakı elektronlar və deşiklər kəsişir və lazım olduqda bir-birini tamamlayır. Bu iki şəkildə baş verir:

– Elektronların N tipli zonadan P zonaya köçürülməsi baş verir.N tipli bölgə əsasən müsbət yüklənmə zonası əldə edir.

– P tipli zonadan N tipli zonaya elektron daşıyıcı deliklərin keçməsi mövcuddur.P tipli bölgə əsasən mənfi yük alır.

Nəhayət, cərəyanın yalnız bir istiqamətdə sirkulyasiyasına səbəb olan bir elektrik sahəsi meydana gəlir; yəni N zonasından P zonasına.

Bundan əlavə, daxili və xarici yarıkeçiricilərin birləşmələrindən istifadə edərək, həcminin yüz qatından artıq olan vakuum borusuna bənzər funksiyaları yerinə yetirən cihazlar istehsal edə bilər.

Bu növ tətbiq, xeyli miqdarda elektrik enerjisi əhatə edən mikroprosessor çipləri kimi inteqrasiya olunmuş sxemlərə aiddir.

Yarımkeçiricilər gündəlik həyatda istifadə etdiyimiz elektron cihazlarda, məsələn televizorlar, video pleyerlər, səs cihazları kimi qəhvəyi xətt avadanlığı; kompüterlər və mobil telefonlar.

Nümunələr

Elektron sənayesində ən çox istifadə olunan yarımkeçirici silikondur (Si). Bu material günümüzün bir hissəsi olan inteqral dövrələri təşkil edən cihazlarda mövcuddur.

Silikon germanyum ərintiləri (SiGe) elektrik gitaraları kimi elektrik alətlərinin radarları və gücləndiriciləri üçün yüksək sürətli inteqral sxemlərdə istifadə olunur.

Yarımkeçiricinin başqa bir nümunəsi, siqnal gücləndiricilərində, xüsusən yüksək qazanc və aşağı səs səviyyəsinə malik siqnallar üçün geniş istifadə olunan qallium arseniddir (GaAs).

İstinadlar

Brian, M. (sf). Yarımkeçiricilər necə işləyir. Qurtarıldı: electronics.howstuffworks.com
Landin, P. (2014). Daxili və xarici yarımkeçiricilər. Pelandintecno.blogspot.com saytından bərpa edildi
Rouse, M. (s.f.). Yarımkeçirici. Qurtarıldı: whatis.techtarget.com
Yarıiletken (1998). Ansiklopediya Britannica, Inc. London, Böyük Britaniya. Britannica.com saytından bərpa edildi
Yarımkeçiricilər nədir? (s.f.). © Hitachi High-Technologies Corporation. Qurtarıldı: hitachi-hightech.com
Wikipedia, Pulsuz Ensiklopediya (2018). Yarımkeçirici. Es.wikipedia.org saytından bərpa edildi

Mühazirəci: t e. n., dos. S. Z. Məmmədov. Fənn ” Elektrotexnika” Mövzu 10 elektriK ÖLÇMƏLƏRİ. ƏSas anlayişlar

Ленинград – 1986
GƏNCƏ 2010
ELEKTRİK ÖLÇMƏLƏRİ. ƏSAS ANLAYIŞLAR
Beynəlxalq vahidlər sistemində əsas ölçü vahidləri. Bu sistem 1960-ci ilodə qəbul olunmuşdur: uzunluq – m; kütlə – kq; zaman – san; cərəyan şiddəti –A; temperatur – 0 K; işiq şiddəti –cd.

Elektrik ölçü cihazları aşağıdakı əlamətlərə görə sinflərə ayrılırlar: ölçüləcək kəmiyyətə, iş prinsipinə, cərəyanın növünə, dəqiqlik dərəcəsinə, istifadə edilməsinə görə.

Ölçmələr haqqında ümumi məlumat və əsas anlayişlar

Ölçmə hər hansı kəmiyyətin, şərti olaraq, vahid qəbul edilmiş eyni cinsli diqər kəmiyyətlə müqayisəsi prosesinə deyilir. Ölçü vahidi qəbul edilmiş və dəqiq hazırlanmış nümunə kəmiyyəti ölçü adlanır.Ölçülən kəmiyyəti ölçü vahidi ilə müqayisə etməyə imkan verən quruluşlara ölçü cihazları deyilir. Hər bir ölçmədə tamamilə müəyyən ölçü vahidləri sistemindən və müvafiq ölçü qurğularından istifadə edilməlidir. Elektrik və maqnit vahidləri sistemi dörd əsas vahidlərə (m, kq, san, A) əsaslanır. Bu və ya digər elektrik kəmiyyətini ölçən quruluşlar elektrik ölçü cihazları adlanır.

Müasir zamanda bütün ölçü növləri və vasitələrindən ən geniş inkişaf ediləni elektrik ölçü üsullarıdır. Bunlar yüksək dəqiqliyi, sadəliyi və etibarlılığı ilə fərqlənir. Odur ki, elektrik ölçü cihazlarının mexanizmləri bir çox qeyri- elektrik kəmiyyətləri ölçmədə istifadə edilməklə, son zamanlar müxtəlif istehsal proseslərinin avtomatlaşdırılması və nəzarət işlərində daha geniş tətbiq olunur.

Elektrik ölçü cihazları bilavasitə qiymətləndirən cihazlara və müqayisə cihazlarına bölünür.Qiymətləndirən cihazlar , bu və ya digər ölçülən kəmiyyəti bilavasitə cihazın şkalası üzrə hesablanmağa imkan verən cihazlara deyilir (ampermetr,voltmetr,hersmetr və s).

Müqayisə elektrik ölçü cihazlarında ölçmə, ölçülən kəmiyyətlərin verilən kəmiyyət ölçüsü ilə müqayisə yolu ilə icra edilir (körpülər,kompensasiya öğlçü quruluşları).

Elektrik ölçüləri texnikasında bilavasitə göstərən cihazlar daha geniş yayılmışdır. Bu ölçü üsulu nisbətən sadə olub, tez ölçü aparmağa imkan verməklə kifayət qədər dəqiq (0,05-2%) nəticələr verir. Müqayisə üsulu nümunəvi ölçülər və dəqiq cihazlar tələb etməklə, ölçü aparmağa kifayyət qədər çox vaxt sərf olunması və nisbətən mürəkkəb və baha cihazların tətbiqi ilə əlaqədardır.

Bilavasitə qiymətləndirən cihazlarla ölçmənin əsas göstəriciləri

Ölçü cihazlarının göstərişi, adətən, ölçülən ölçülən kəmiyyətin həqiqi qiymətindən bir qədər fərqlənir. Bu ölçü parametrlərinin qeyri-sabitliyi, ölçü mexanizmi konstruksiyasının qeyri-mükəmməlliyi və xarici amillərin təsiri ilə əlaqədardır. Cihazın göstərişi ilə ölçülən kəmiyyətin həqiqi qiymətinin fərdi cihazın mütləq xətası adlanır:

Mütləq xətanın əks istiqamətinə isə düzəliş deyilir:

Buradan ölçülən kəmiyyətin həqiqi qiyməti

Cihazın şkalasının verilmiş hissəsində ölçmənin dəqiqiliyinin nisbi xəta müəyyən edir və faizlərlə ifadə edilir

Mütləq xəta cihazın bütün şkalası üzrə sabit qaldığı halda, nisbi xəta şkalanın başlanğıcına doğru artacaqdır. Ona görə də cihazlar elə seçilməlidir ki, ölçülən kəmiyyət onların nominal ölçü həddindən çox fərqlənməsin. Cihazın xətasını onun tam şkalası üzrə qiymətləndirmək üçün əsas köçürülmüş xəta məfhumundan istifadə edilir ki, bu da ən böyük mütləq xətanın cihazın nominal göstəriş həddinə nisbəti ilə təyin olunur

Bu kəmiyyətin ən böyük qiyməti cihazların təsnifatında onların dəqiqilik dərəcəsini müəyyən edir.

Elektron cihazlar. Elektron cihazların iş prinsipi

Bir-birindən xarakteristikaları, parametrləri və s. Fərqlənməsinə baxmayaraq , müasir elektron cihazlarının iş prinsipi eyni bir hadisəyə -bərk cisimlərin səthində yaranan elektrok emissiyası hadisəsinə əsaslanır. Bu hadisənin mahiyyəti aşağıdakı kimidir.

Məlumdur ki, bərk cisimlərin atomları kristallik qəfəs quruluşu təşkil edir. Naqillərdə, kristallik qəfəsin atomları arasında bu atomları tərk etmiş bir çox sərbəst hərəkət edən elektronlar mövcuddur. Naqıldə elektrik sahəsi olduqda bu elektronlar cərəyanlar əmələ gətirir, sahə olmadıqda isə müxtəlif istiqamətdə xaotik hərəkət edir.Naqilin səthinə doğru hərəkətdə olan elektronlar onu tərk edə bilmir, çünki naqilin səthində yaranan ikiqat elektrik təbəqəsi və elektronların öz daxilindəki müsbət yüklərin cazibə qüvvəsi onların naqil səthindən xaricə çıxmasına maneçilik törədir. Deməli, elektronun naqili tərk etməsi, yəni elektron emissiyasının alınması ücün elektronlara xaricdən əlavə enerji vermək lazımdır. Elektro, naqilin səthindən çıxarkən onu saxlayan ikiqat elektrik təbəqəsinə üstün gələn iş görmüş olur; bu çıxış işi adlanır. Elektron emissiyasının əsas xarakteristikasından biri onun çıxış işidir.Çıxış işi nə qədər kiçikdirsə, materialın elektron emissiyası bir o qədər güclü olur.
Yarımkeçirici cihazlar

Yarımkeçirici cihazlar elə cihazlara deyilir ki, bunlarda yarımkeçirici materialın xassələrindən istifadə edilir və elektrik cərəyanı maddənin müxtəlif növ elektrik keçiriciliyiilə əlaqədar olaraq yaranır. Yarımkeçirici cihazlar elektron və ion cihazlarına nisbətən bir sıra üstünlüklərə (az enerji tələb edir, ucuz başa gəlir, böyük mexaniki möhkəmliyə malikdir, istismarı sadədir) görə son zamanlar geniş tətbiq edilməyə başlamışdır. Radiotexnika, energetika, avtomatika, bütün ölçü cihazlarının və hesablama texnikasının bir sıra sahələrində yarımkeçirici cihazlar elektron və ion cihazlarını əvəz edir.

Yarımkeçiricilərin elektrik keçiriciliyi

Elektrik keçiriciliyinə görə naqillərdə dielektriklər arasında orta vəziyyət tutan materiallara yarımkeçiricilər deyilir. Naqillərin xüsusi həcmi elektrik müqaviməti , dielektriklərin ki olduğu halda yarımkeçiricilər bərabərdir. Yarımkeçiricilər üçün elektrik keçiriciliyinin temperaturdan, elektrik sahəsindən, işıqlanmadan və s. Təsirindən çox asılı olması xarakterikdir.

E lektronikada ən çox istifadə olunan yarımkeçirici maddələrə germanium, silisium və qallium aiddir. Yarımkeçiricinin,məsələn germanium kristallik qəfəsinin quruluşuna baxaq.germanium dördvalentli elementdir. Kristalda hər atom dörd yaxın atomla rabitədədir.
Yarımkeçiricilərin elektrik cərəyanının yaranması

Əgər kristalı elektrik sahəsində yerləşdirsək, onda elektronların hərəkəti hesabına elektrik cərəyanı yaranacaq. Eyni zamanda əks istiqamətdə boş yerlərin hərəkəti meydana çıxacaq, atomla boş yerə qonşu atomun elektronu keçəcəkdir. Nəticədə kristalda elektronların və boş yerlərin nizamlı hərəkəti, yəni elektrik cərəyanı əmələ gələcəkdir.

Sərbəst elektronların hərəkəti ilə əlaqədar elektrik keçiriciliyinə elektron , yaxud n tipli (neqativ),yerlərin hərəkəti ilə əlaqədar elektrik keçiriciliyinə p-tipli (pozitiv) keçiricilik deyilir.

n-tipli keçiricilik haqqında məlumat

Kristallik qəfəsdə beşvalentli aşqar, məsələn arsen atomu olduqda onun valent elektronlarından dördü kovalent rabitəyədaxil olur,beşinci elektron isə yalnız aşqarın atomu ilə qarşılıqlı təsirdə qalır. Buna görə də beşinci elektron asanlıqla arsen atomunu tərk edib, xarici elektrik sahəsinin təsiri ilə

Yarımkeçiriçidə müəyyən qədər aşqar atomları olduqda çoxlu

sayda sərbəst elektronlar yaranır və belə yarımkeçiricidə n tipli

keçiricilik üstünlük təşkil edir, belə yarımkeçiriciliyə n tipli

p-tipli keçiricilik haqqında məlumat

Y arımkeçiriciyə üçvalentli aşqar, məsələn indium daxil etdikdə tamamilə başqa xarakterli keçiricilik yaranır. Üçvalentli indium atomu germaniumun dörd atomu ilə kovalent rabitəyə girir, lakin rabitələrdən birində elektronla tutulmuş bir yer qalır. Xarici rabitələrdən birində elektronla tutulmuş bir boş yer qalır. Xarici elektrik sahəsinin təsiri ilə qonşu atomun elektronu bu boş yeri tuta bilər.Azad olmuş yerə öz hövbəsində başqa qonşu atom elektronu keçə bilər və s. beləliklə

elektronların növbə ilə hərəkəti mümkün olur. Bu zaman

elektronlar yarımkeçiricinin atomlarından uzaqlaşmayaraq,

həmişə onlarla qarşılıqlı təsirdə olur. Elektronların belə

ardıcıl yerləşməsinə, tamamilə şərti olaraq elektronların

hərəkətinin əksi istiqamətində boş yerlərin müsbət

yüklü hərəkəti kimi baxmaq daha münasibdirş Müəyyən

miqdar akseptor aşkar daxil edilmiş yarımkeçiricidə p tipli

keçiricilik üstünlük təşkil edir və o, p tipli yarımkeçirici adlanır.

Yarımkeçirici cihazların hazırlanma prinsipi

Təcrübədə xalis donor və yaxud xalis akseptor aşqarlı yarımkeçirici həmişə hər iki tip keçiriciliyə malikdir. Lakin bunlardan biri üstünlük təşkil edir. Yaxşı elektrik xarakteristikalarına malik yarımkeçirici cihaz almaq üçün aşqarın hər bir atomun payına yarımkeçirici atomu düşən saf yarımkeçiricilərdən istifadə edilir. n və p tipli keçiricilik yaratmaq ötrü saf yarımkeçiricilərə qatılan aşqarın konsentrasiyası daha böyük olmalıdır: aşqarın bir atomunun payına yarımkeçiricinin atomu düşür.

Qeyd etmək lazımdır ki, temperaturun artması yarımkeçiricidə kovalent rabitələrin bəzilərinin pozulmasına səbəb olur və nəticədə yarımkeçiricinin müqaviməti azalır.

Dostları ilə paylaş: