2010-05-08 - ХАГАС ДАМЖУУЛАГЧ ДИОДУУД

                                    ХАГАС  ДАМЖУУЛАГЧ ДИОДУУД

                                                                2.1 Ангилал, зориулалт

Хоёр гаралттай нэг цахилгаан гарцтай цахилгаан хувиргах хагас дамжуулах диод гэнэ.Хэрэглээнээс хамаарч шулуутгах,универсаль, импульсын, өндөр,хэт өндөр давтамжийн ,хонгил ба гэдрэг, фото болон цацруулагч,стаблитрон диод гэж ангилна. р-n гарцыг хавтгай ба цэгэнгэж ялгана.p-n гарцын талбайг тодорхойлох шугаман хэмжээ түүний өргөнөөс их бол хавтгай (s>q) бага бол цэгэн гэж үздэг.Хагас дамжуулагч диодыг  тэмдэглээ үсэг ба тооноос бүрдэнэ.1964 оноос хойш Орост үйлдвэрлэсэн диодын эхний тэмдэгт түүний бэлтгэсэн үндсэн материалыг тодорхойлон Г эсвэл 1германи эсвэл түүний нэгдлүүд; К эсвэл 2цахиур түүний нэгдэл, А,3 арсенид гали эсвэл түүний нэгдэл. Хоёр дахь элемент нь тухайн хэрэгслийн дэд ангиллыг тодорхойлох үсэг, Д-шулуутгах С-стабилитрон хоёр дахь элементийн дараа уг хэрэгслийн зориулалт хийгдсэн дугаарыг илэрхмйлсэн тоо байдаг.Тэмдэглэл диодын тусгай параметрийг илэрхийлсэн үсгээр төгсөнө.Хагас дамжуулах диодын онцлогийг параметрээр тодорхойлно.Ямар ч диодыг тодорхойлох ерөнхий параметр зөвхөн диодын тусгай онцлогийг илэрхийлэх параметр гэж ангилна.                                                                                                                                                                              2,2 Диодын ерөнхий параметр

Диодын ерөнхий параметрт гарцын температур, диодод сарних зөвшөөрөгдөх чадал, зөвшөөрөгдөх шууд гүйдэл, эсрэг хүчдэл хамрагдана.Өгөгдсөн хүчдэлд диодоор гүйдэл өнгөрөхөд диодод Р=IU чадал ялгарна.Ялгарсан энэ чадлын улмаас диод халж гарцаар өнгөхрө эсрэг гүйдэл нэмэгдэж, р-n гарцад үүсэх дулааны  нэвт црхилтын магадлалыг ихэсгэнэ. Гаруын температур гарцын зөвшөөрөгдөх Тn.max температураас бага байхад   дулааны  нэвт цохилт үүсэхгүй.Энэ теиператур германи диодод 70 С цахиуран диодод 125 С байдаг.Диодод ялгарсан дулаан орчны температурт (Tcp) сарнина.Гарц ба орчны температурын хоорондох зөрүү Тn–Тcp=R1PA  илэрхийллээр тодорхойлогдоно.RT-диодын дулаан гадашлуулах (корпус, хөргөх систем гэх мэт)нөхцлийг тодорхойлох дулааны эсэргүүцэл Гарцын зөвшөөрөгдөх температуртдиод сарних хамгийн их чадал дараахь байдлаар тодорхойлогдоно.РДОП.MAX=(T N.MAX   -TCP)/RT ;Диодын температур шууд гүйдлээс хамаарна.Тп.мах утганд хүрэх үеийн шууд гүйдлийг зөвшөөрөгдөх шууд гүйдэл гэнэ (Iпр.мах).Диодын чухал параметрийн нэг нь р_и гарцад нэвт цохилт үүсэхгүй байх үеийн зөвшөөрөгдөх Uобр.мах эсрэг хүчдэл юм.Uобр.мах<0.8 Uпроб хэмжээтэй байна.Эдгээрээс гадна бүх диодын ВАТ-оос тодорхойлогдох ерөнхий параметр байдаг

                        2.1 Диодын ВАТ-аас гүйдэл , хүчдлийн  өөрчлөлтийг тодорхойлох

Диодын шууд, эсрэг эсэргүүцлийг тогтмол гүйдлээр тодорхойлбол:

                                    Rдиф.пр=UПРО/IПР;  rОБР=Uобр/I  обр;

Хувьсах гүйдлийн буюу дифференциаль эсэргүүцэл:

                                                2.3 Шулуутгах диод

Хувьсах гүйдлийг шулуутгах зориулалттай диод юм.Ийм диодынхоёр дахь элемент нь Д  үсэг байна. Шулуутгах диодыг илэрхийлэх дүрслэлийг 2,2 дугаар зурагт үзүүлэв.

                                                            Зураг 2.2 Шулуутгах диодын схемийн тэмдэглэгээ

                                    Зураг 2.3 Шулуутгах диодууд

                        1-корпус, 2-тусгаарлуур, 3-хагас дамжуулагч талст

Шулуутгах диодын бүтцийг 2,3дугаар зурагт үзүүлэв. Шулуутгах гүйдлийн хэмжээнээс хамааран:IПР.МАХ<0.3А бага, 0,3АПР.МАХ<10A дунд,  Iпр.мах>10A их чадлын гэж ангилна.

Бага чадлын диодууд ялгарсан дулаанаа корпусаар дамжуулж сарниулна. Харин дунд их чадлын диодууд тусгай хөргөх систем байрлуулдаг. Ер нь р-n гарцаар өнгөрөх зөвшөөрөгдөх гүйдлийн нягт 2А/мм-аас хэтрэхгүй. Иймээс шулуутгах диодууд дээр заагдсан хэмжээтэй шулуутгагдсан дундаж гүйдэл гаргахын тулд хавтгай р-nгарц хэрэглэнэ.Энэ тохиолдолд диодын ажилгаанд ихээхэн нөлөөлөх р-nгарцын багтаамж их байх боловч ажиллах давтамж нам болохоор нэг их нөлөөлөхгүй.Ижил бүтэцтэй германи, цахиур диодын ВАТ-ынялгаатай байна.Харьцуулах зорилгоор 2,4 дүгээр зурагт ижил хэмжээтэй хүчдэл,гүйдэл ажиллах адилхан бүтэцтэй цахиур, германи диодын тодорхойломжийг үзүүлэв.

                                                Зураг 2,4 Шулуутгах диодын ВАТ

Цахиурын хориотой бүсийн өргөн нь германиас их байх тул цахиуран диодын эсрэг гүйдэл харьцангуй бага байдаг.Үүнээс гадна германи диодын эсрэг гүйдэл их байдгаас эвдэх дулааны нэвт цохилт үүсдэг. Харин цахиуран диодын эсрэг гүйдэл бага учир цахилгаан нэвт цохилт үүсдэг.Диодын шууд гүйдэл IПР=IS((exp(UПР/ФТ)-1)  тоъёогоор тодорхойлогдох учир үүнтэй уялдан цахиуран диодын шууд гүйдэл германи диодын гүйдэлтэй тэнцүү утганд шууд хүчдэл их байхад хүрнэ.Иймээс ижил гүйдэлд германи диодод цахиураас бага чадал ялгарна. Иймд германи диодын тодорхойломжийн эгцлэг цахиур диодоос их байдаг.(S=diпр/Duпр) Диодын тодорхойломжид орчны температур ихээхэн нөлөөлнө.Температур нэмэгдэхэд цэнэг зөөгчийн өрнөл эрчимжиж шууд ба эсрэг гүйдэл өснө. Орчны температур ойролцоогоор 10 С-ээр нэмэгдэхэд германи диодын эсрэг гүйдэл2, цахиур-диодынх 2,5 дахин нэмэгддэг. Дээрх диодыг харьцангуй бага 500-700В хувьсах хүчдэл шулуутгахад хэрэглэнэ. Шулуутгаххүчдлийг нэмэгдүүлэхийн тулд диодыг цуваа холбож өгнө.Сүүлийн үед тусгайлан сонгосон диодуудыг өөр хооронд нь холбож нэг корпус байрлуулсан шулуутгах блок өргөн ашиглаж байна.

                                    2.4 Хагас дамжуулагч стабилитрон

Цахилгаан схемд хүчдлийн төвшинг тогтворжуулах зориулалттай диодыг хагас дамжуулагч стабилитрон гэнэ.Энэ зорилгод хэлхээгээр өнгөрөх гүйдэл хүчдлээс сул хамаарах хэсэг бүхий,ВАТ-той хэрэгсэл тохирно.Ийм хэсэг хонгил буюу лавин нэвт цохилтын горимд цахиуран диодын ВАТ-д ажиглагдана.Ийм учраас хавтгай цахиуран диодыг стабилитрон болгон хэрэглэдэг.Түүний тэмдэглэх 2 дахь элемент нь С жишээ нь КС168А. Хагасдамжуулах стабилитроны ВАТ-ыг зураг 2,5-д үзүүлсэн байна.

Тодорхойломжинд АВ цэгүүдээр ажлын хэсгийн

 үзүүлжээ.А цэгт р-n гарцын нэвт цохилтын UПРОБ

Хүчдэл харгалзана.Энэ хүчдэл хольцын концентрацийг 

тодорхойлох үндсэн материалын хувийн эсэргүүцлээс

хамаарна. В цэгт хязгаарын горим харгалзана. Өөрөөр

хэлбэл ажлын хэсэг стабилитронд сарних зөвшөөрөгдөх

хамгийн их чадлаар хязгаарлагдана. Стабилитронд нь

дараах тусгай параметрээр тодорхойлогдоно. Үүнд :

тогтворжсон UCT  - өгөгдсөн гүйдэл стабилитрон дээрх хүчдэл. Энэ хүчдэл р-n гарцын хаах үеийн өргөнөөс буюу хагас дамжуулагч хольцын концентрациас хамаарна. 

Хольцын концентрац их тохиолдолд р-n гарц тун нимгэн болох ба хүчдлийн бүр бага утгаас хонгил нэвт цохилт үүснэ.Ийм баидлаар хувийн эсэргүүцлийг сонгох замаар цахиурт шаардлагатай тогтворжсон хүчдэл гарган авч болно.Практикт UСТ<6B  үед зөвхөн хонгил нэвт цохилт UСТ>8B үед лавин нэвт цохилт 6-8В-ийн хооронд нэвт цохилтын хоёр хэлбэр ажиглагдана.Зөвшөөрөгдөх тогтворжсон хамгийн бага гүйдэл/ст.мin-нэвт цохилт тогтвортой болох гүйдэл, энэ гүйдэл найдвартай ажиллагааг хангана. /ст.мах  зөвшөөрөгдөх тогтворжсон хамгийн их гүйдэл. Энэгүйдэлд зөвшөөрөгдөх сарних чадал хамгийн их утганд хүрнэ. Дифференциаль эсэргүүцэл rct=dUCT/Dict   бага байх тутам хүчдэл тогтворжуулалт төдий чинээ сайн байна. Тогтворжсон тогтмол гүйдэлд хүчдлийн харьцангуй ДUCT/UCT өөрчлөлтийг орчны теимпературын абсолют өөрчлөлтөнд харьцуулж хүчдэл тогтворжуулалтын температурын коэффициентийг (аст) тодорхойлно.

Лавин нэвт цохилттой стабилитроны       , эерэг, хонгил нэвт цохилтонд сөрөг байна. Үйлдвэрлэн гаргасан  стабилитроны          0,001-0,2%/к хэмжээтэй байна.                        Нэг    вольт   хүртэлх  нам хүчдэл тогтворжуулахад Uст>Uк  

 байх     үеийн   диодын  ВАТ  - н шууд  салааг    ашиглана.

Энэ горимд диодын хүчдэл өнгөрөх гүйдлээс сул хамаарна.

 Ийм   диодыг   стабистор   гэнэ.   Хүчдэл тогтворжуулахад 

Стабилитроны хүчдэлийг нь тогтвортой барих шаардлага-

-тай ачаатай зэрэгцээ холбоно.

Стабилитроноор өнгөрөх гүйдэл хамгийн их утгаасаа өнгөрвөл ердийн диодтой адил дулааны цохилтод орно. Иимээс гүйдэл хазгаарлах зорилгоор                хазгаарлах эсэргүүцлийг  стабилитронтой цуваа холбож өгнө. Тэжээл үүсгүүрийн хүчдэлийг                                      

                                             Нөхцөлөөс тодорхойлно. Стабилитроны ажлын цэгийн тодорхойломжийн АВ хэсгийн төвд байхар сонгоно. Энэ үед                                              тэнцүү байна.

Тэжээлийн хүчдэл ямар нэгэн шалтгаанаар Е хязгаарт өөрчлөгдөж байна гэж үзье.тэгвэл  стабилитрон ба ачаан дээрх хүчдэл                 хэмжээгээр өөрчлөгдөнө.

Эндээс

                       байх тул                                буюу  стабилитроны гаралтын хүчдэл оролтын хүчдэлээс олон дахин бага байх учраас гаралтын хүчдэл тогтвортой байна.

                                               2.5 Универсиаль диодууд

1000мГц-ээс хэтрэхгүй давтамжтай цахилгаан хэлбэлзлийг шулуутгах, детекторлох, модуляцлах болон бусад шугаман бус хувиргалт хийх зориулалтай өндөр давтамжийн

диодыг Универсиаль диод гэнэ. Эдгээр диодыг тэмдэглэх 2 дахь элемент нь        үсэг

, цахилгаан схемд шулуутгах диодтой адил дүрслэнэ.

Дохионы давтамжинд                                        нөхцөл биелэгдэж байвал диод нэг талын дамжууламжтай байна. Энэ нөхцөлийг биелүүлэхийн тулд                -г багасгах шаардлагатай. Цэгэн  р-n гарцыг ашигласнаар Сбар    гарцын талбай бага болно. Бериллэн хүрэл зүүний үзүүрт индий юмуу хөнгөн цагаан зэрэг акцептор хольц түрхэж   n төрлийн талстат суурьт хүчтэй шахаж хоромхон зуур их гүйдэлтэй импульс нэтрүүлэхэд, хайлах явцад хагас дамжуулагчид хольц нэвчиж р төрлийн хагас дамжууламжтай хэсэг үүсч хагас бөмбөлөг хэлбэртэй нэгэн р-n гарц бий боллог. Ийм гарцын багтаамж нэгж пикофарадаас хэтрэхгүй. p-n гарцын талбай бага, дулааныг гадагшлуулах нөхцөл муу байх тул 20мА-аас дээш шууд гүйдэл гарган авахад хүндрэл байдаг. Хагас дамжуулах ялтас ба хавтгай төгсгөлтэй зүүний хооронд микро хайлах технологиор үүссэн р-n гарцын шууд гүйдэл их байдаг. Ийм диод шилэн корпустай байдаг. Зарим диодын хагас дамжуулах талстыг гэрлийн үйлчлэлээс хамгаалах зорилгоор корпуст нь гэрэл нэвтрэхгүй үе түрхсэн байдаг.

                                               2,6 Импульсийн диод

2Богино хугацаатай (микросекунд, мкс-н хэдхэн хувь) импульс үйлчлэх схемд түлхүүр элемент болгож хэрэглэдэг хагас дамжуулах диодыг импульсын диод гэнэ. Импульсын диодыг тэмдэглэх 2 дахь элемент нь Д үсэг байдаг. Цахилгаан процессын инерцээс болж импульсын диод нээлттэй төлвөөс хаалттай юмуу эсрэгээр шилжин залгагдах ажиллагаа агшин зуурт бус оролтын дохионы агууриг, генераторын дотоод эсэргүүцлээс хамааран ямар нэгэн хугацаанд явагдана. Дохионы агууриг бага байхад (инжекцийн төвшин их бус ) баазад цэнэг зөөгчид хуримтлагдах ба тархах процессыг тооцохгүй байж болох тул шилжилтийн процесст үндсэндээ р-n гарцын цэнэгийн багтаамж нөлөөлнө. Зураг 2,9-д Диод гүйдлийн генераторт холбогдсон үеийн шилжилтийн процессыг үзүүлсэн байна. Импульс өгөх  t1 агшинд Сбар -н багтаамжийн эсэргүүцэл гарцын эсэргүүцлээс олон дахин бага байна. Цэнэгийн гүйдэл диодын Iпрr1 хүчдлийг огцом өсгөнө.

Зураг 2.9 Диодгүйдлийн генераторт                             Зураг 2.10 Диод хүчдлийн

холбогдох үеийн шилжилтийн                                         генераторт холбогдох үеийн

            процессын график                                                  шилжилтийн роцессын график

Сбар  өагтаамж цэнэглэгдэх явцад диодын хүчдэл ихэснэ.t2  хугацааны агшинд импульс дуусч диодын хүчдэл I’пр r1 хэмжээгээр огцом буурна. Үүний дараа Сбарбагтаамж цэнэгээ гаргана. Диодыг хүчдлийн генераторт холбогдоход t1 хугацааны агшинд диодоор базын r1 эсэргүүцлээр хязгаарлагдах Сбар багтаамжийн хамгийн их гүйдэл өнгөрнө.СБАР цэнэглэгдэх явцад гүйдэл буурна.t2 агшинд диод шууд хүчдлээсэсрэгт шилжин залгагдах ба Сбар багтаамж дахин цэнэглэгдэж эхэлнэ.Дахин цэнэгийн гүйдэл t2 агшинд хамгийн

их,r1 эсэргүүцлээр хязгаарлагдана. Сбардахин цэнэглэгдэх явцад диодоор өнгөрөх гүйдэл аажим буурч эсрэг гүйдлийн тогтоогдсон стационар утганд тэмүүлнэ.Инжекцийн төвшин их байх үеийн (импульсын агууриг их) шилжилтийн процессыгавч үзье.Ер ь ачааны эсэргүүцэл шууд эсэргүүцлээс нилээд их  (RН>>RПР) байдаг тул схемийг /пр  агууриг бүхий импульстэй гүйдлийн генератороос тэжээгдэж байнагэж үзэж болно.шууд гүйдлийн импульс залгагдах агшинд диодын базын эсэргүүцэл тэнцвэрт цэнэг зөөгчдийн концентрациар тодорхойлогдоно. Энэ эсэргүүцэлд диод дахь хүчдлийн Uпрм уналт харгалзана.Инжекц үүсэх явцад базад тэнцвэрийн бус үндсэн бус цэнэг

Зураг2.11 Инжекцын төвшин их байх

үеийн диодын процессын график                                                Зураг 2.12 Диод шилжин                                                                                        залгагдах үеийн шилжилтийн

                                                                                                            процессын график

зөөгчид хуримтлагдаж, базын эсэргүүцэл буурч, диодын хүчдэл тогтоогдсон Uпр утга хүртэл буурна. Импульс эхлэх хугацаанаас диодын хүчдэл 1.2UПР утга хүртэл буурах агшин хүртэлх хугацааг шууд хүчдэл тогтоох хугацаа гэх ба tуст гэж тэмдэглэнэ. Шууд гүйдлийг салгахад базын эсэргүүцэл дээрх хүчдлийн уналт тэгтэй тэнцүү болох ба диодын хүчдэл Uпр утга хүртэл огцом буурна. Инжекцийн явцад базад хуримтлагдах

цэнэгээс болж Uпр хүчдэл үүсэх тул үүнийг инжекцийн дараах хүчдэл гэнэ.Цэнэг зөөгчдийн эргэн нэгдэлтийн улмаас инжекцлэгдсэн цэнэгийн концентраци буурах тул диодын хүчдэл буурч тэг утгатай болно.Диодоор шууд гүйдэл өнгөрч байх t0 агшинд диод эсрэг чиглэлд шилжин залгагдах тохиолдлыг авч үзье.Шилжин залгагдсаны дараа диодоор хэмжээ нь үндсэн бус цэнэг зөөгчийн концентрациар тодорхойлогдох эсрэг гүйдэл өнгөрнө. Шууд холболтын үед базад үүссэн үндсэн бус цэнэг зөөгчийн концентрацийн өсөлт нь шилжин залгагдсаны дараа эсрэг гүйдлийг өөрийн стационар /обр  хэмжээнээс ихэсгэнэ.Эргэн нэгдэлт ба экстракцаас болж баз дахь үндсэн бус цэнэг зөөгчийн илүүдэл концентрац буурна. Энэ тохиолдлын цэнэгийн хувиарлалтыг 2.13 зурагт үзүүлсэн байна.

                                                                        Эсрэг гүйдлийн хэмжээ /обр  р-nгарцын хязгаар

                                                                        орчимд баз дахь илүүдэл цэнэг зөөгчийн

                                                                        концентрацийн градиент тогтмол байх хүртэл

                                                                        өөрчлөгдөхгүй (2.13 зургийн t0, t1, t2  хугацааны

                                                                        муруй).Илүүдэл цэнэгүүд байхгүй болоход

                                                                        цэнэгийн концентрацийн градиент буурч

                                                                        улмаар эсрэг гүйдэл өөрийн тогтмол /обр  утганд

                                                                        хүртэл буурна.Диод шуудаас эсрэг чиглэлд

                                                                        шилжин залгагдсаны дараа өнгөрөх гүйдэл

                                                                        тэгтэй тэнцүү байх хугуцааны агшнаас эсрэг

                                                                        гүйдэл өгөгдсөн бага утганд  хүрэх агшны

                                                                        хоорондох хугацааг эсрэг эсэргүүцлийг

                                                                        сэргээх хугацаа гэх ба t.воо гэж тэмдэглэнэ.Энэ хугацаагаар импульсийн диодыг tвос>1мс бол-миллисекундийн,                  бол микросекундийн ,                бол наносекундийн гэж ангилна.               нь диодын түргэн үйлчилгээг тодорхойлох чухал параметр юм.Янз бүрийн аргаар эдгээр хугацааг бууруулж болдог. Цэгэн, бичил хайлшин бүтэцтэй импульсын диодод хольцыг сонгох үндсэн бус цэнэг түргэсгэж болно. Жишээ нь:n төрлийн хагас дамжуулагчид алт оруулдаг.       Хугацааг бууруулах бас нэг арга бол хольцын концентрац жигд бус хувиарлагдсан базыг ашиглах явдал юм. Ийм диодод баз дахь хольцын концентраци р-n гарцад ойртох тутам буурдаг. Иймээс үндсэн цэнэг болох электроны концентраци жигд бус байдаг. Иймээс электронууд р-n гарц руу нилээд гүнд нэвчиж оронд нь нөхөгдөөгүй

эерэг цэнэгтэй ион үлдэнэ.Энэ нь базад гарц руу чиглэгдсэн цахилгаан орон үүсгэнэ. Энэ орны үйлчлэлээр диод шууд холбогдоход базад инжекцлэсэн нүхнүүд р-n гарцын ойролцоо хуримтлагдана.Иймд уг диодыгцэнэгийн хуримтлалтай диод гэнэ. Диод шуудаас эсрэг чиглэлд шилжин залгагахад эдгээр нүхнүүд р-n гарцын цахилгаан орны нөлөөгөөр базаас эммитерт түргэн хүрэх ба           буурна.Ийм диод бэлтгэх меза, эитексиаль технологи хэрэглэнэ. Металл хагас дамжуулагчийн хязгаарт үүсэх Шоткийн саадтай диод бүр түргэн  үйлчилгээтэй нь юм. Ийм бүтэцтэй диодод зөвхөн үндсэн

зөөгчид гүйдэл үүсгэдэг нь р-n гарцаас ялгагдах онцлог юм. Шууд холболтын үед цэнэгийн инжекц хуримтлал үүсэхгүй учраас  эсрэг холбогдоход цэнэг тархах үзэгдэл байхгүй. Шокийн диодын инерц үндсэндээ шулуутгах гарцын багтаамжаар тодорхойлогдоно. Энэ багтаамж                  хэтрэхгүй. Зарим тохиолдолд лавлахад            оронд шуудаас эсрэг чиглэлд шилжин залгагдах үеийн диодын гадаад хэлхээнд гаргах хуримтлагдсан цэнэгийн          -хэмжээ өгөгдсөн байдаг. Импульсын диодын гаднах хэлбэр универсиаль диодтой адилхан байдаг.

                                                2.7 Варикап

р-n гарцын саадын багтаамж эсрэг хүчдлээс хамаарах хамаарлыг ашигласан хагас дамжуулах диодыг варикап гэнэ. Ийм диодыг багтаамжийн удирдлагатай конденаторын оронд хэрэглэдэг. Варикапыг тэмдэглэх хоёр дахь элемент нь В үсэг байдаг. Варикапыг тохируулах, үржүүлэх , варактор гэж гурав ангилна. 2.14 дүгээр зурагт варикапын схемийн тэмдэглэгээг үзүүлэв. Тохируулах варикапыг жишээ нь хэлбэлзлийн системийн резонансын давтамж өөрчлөхөд хэрэглэнэ.

Зураг 2.14 Варикапын                                                        Зураг 2.15 Варикапын

схемийн тэмдэглэгээ                                               холболтын схем

Зураг 2.15-д варикааар тохируулагдах хэлбэлзлийн хүрээг үзүүлсэн байна. Энэ схемд С конденсатор, L нөлөөцөөр тогтмол шилжүүлгийн          хүчдэл нэвтрэхээс хамгаална. Түүний багтаамж варикап              диодын багтаамжаас олон дахин их байдаг. Иймээс хүрээний резонансын давтамж дараах томъёогоор тодорхойлогдоно.

Св-варикапын багтаамж

Диодод өгөгдөх хүчдлийн        резистороор дамжуулан         потенциометрээр тохируулан диодын багтаамж, улмаар хэлбэлзлийн хүрээний резонансын давтамжийг өөрчилж болнл. Потенциометрийн мөлхөгч шилжихэд хэлбэлзлийн хүрээг шунтлахаас          резистор хамгаална.         резисторын эсэргүүцэл хүрээний резонансын эсэргүүцлээс их байх ёстой.Дохионы давтамж үржүүлэхэд варакторыг хэрэглэнэ. Энэ тохиолдолд Вольт-Фарадын тодорхойломжийн шугаман бус онцлогийг ашиглана.Варикаын тусгай параметрт: өгөдсөн             үед хэмжигдсэн хэвийн багтаамж

эсрэг хүчдлийн утганд багтаамжийн харьцаагаар илэрхийлэгдэнэ.         чансаа варикапын реактив эсэргүүцлийг алдагдлын эсэргүүцэлд харьцуулсан харьцаа. Жишээ нь: КВ109А  варика параметр нь

                                    2.8 Хэт өндөр давтамжийн диодууд

                                                2.8.1 Ерөнхий ойлголт

Сантиметр, миллиметрийн долгионы цард дохиог хувиргах, детекторлох, өсгөх, үржүүлэх, өрнүүлэх болон дохионы чадлын төвшинг удирдахад  ашигладаг хагас дамжуулах диодыг хэт өндөр давтамжийн диод гэнэ.Хэт өндөр давтамжийн цардэнерги дамжуулах шугам болон хэлбэлзлийн системд хувиарлагдсан параметртэй долгион хөтлүүр, фидер шугам, резонатор гэхзэрэг байгууламж хэрэглэдэг.ХӨД-д диодын

Бүтцэд энергийн алдагдал болон багтаамж, нөлөөцийг бууруулах долгион хөтлүүр-фидер шугамыг тооцсон байдаг.Диодын орлуулгын схемд корпусын              багтаамж, цуваа холбодсон       нөлөөцөөс бүдэнэ.

Зураг 2.17 ХӨД-ийн диодууд а-патрон, б-коаксиаль, в-волновод бүтэц

2.17 дугаар зурагт хэт өндөр давтамжийн диодын бүтцийг үзүүлсэн байна. Алдагдал багатай өндөр давтамжийн керамик тусгаарлуур   ,нөлөөц багатай богино бүдүүн оруулга 1-нь диодын корпусын үүрэг гүйцэтгэх бөгөөд түүний дотор р-n гарцтай хагас дамжуулах талст байрлана.Шилжин залгагдах диодоос бусад ихэнх диод цэгэн р-n гарцтай байдаг. Ажлын давтамжийг нэмэгдүүлэхийн тулд хольцын концетрацийг ихэсгэх замаар базын үндсэн бус цэнэг зөөгчдийн амьдрах хугацааг бууруулна. Иймээс р-n гарц өэлтгэхэд хувийн эсэргүүцэл багатай хагас дамжуулах талст сонгоно.Иймээс хагас дамжууулагчийн гадаргууд өөр төрлийн дамжууламжтай хэсэг үүсгэнэ. Залгаас пүршний үзүүрийг эдгээрийн аль нгэ хэсэгт шахаж, өчүүхэн талбайтай тун багтаамжтай р-n гарц гарган авдаг.Хольцын өндөр концетрацийн улмаас хаах үе нимгэн         хүчдэлд гарцад нэвт цохилт эхэлнэ.ХӨД-ийн диодыгтэмдэглэх системийн хоёр дахь элемент А  үсэг байна.Цахилгаан бат бэх чанар муутай ийм диодыг ашиглах явцад болгоомжтой хандах хэрэгтэй. Диодыг битүү металл патронд хадгална.Диодыг патраноос гаргаж байрлуулахын өмнө гараар дамжигдах цахилгаан цэнэгээ гаргах шаардлхгхтай.

                                                2.8.2 Холигч диод

Хэт өндөр давтамжтай мдохиог завсрын давтамжид хувиргах суперргетеродины хүлээн авуурт холигч диод хэрэглэнэ.Холигч диодод      давтамж,       чадалтай хүлээн авах дохионоос гадна        давтамж,      чадалтай гетеродины дохио өгөгдөнөн. Диодын шугаман бус тодорхойломжийн тусламжтайгаар, гаралтын хэлхээгээр нийлмэл давтамжтай гүйдэл өнгөрнө. Завсрын                         давтамжид тохируулагдсан хэлбэлзлийн хүрээний тусламжтайгаар холигчийн гаралтанд завсрын давтамжтай дохиог ялган араметрт:

хувиргалтын алдагдал                                          -дохионы чадал,             холигчийн гаралтын завсрын давтамжтай дохионы чадал диодын шуугианы чадал,        -диодын дифференциаль эсэргүүцэлтэй тэнцүү байх идэвхтэй эсэргүүцлийн дулааны шуугианы чадал,             -диодод унах импульсын чадлын зөвшөөрөгдөх хамгийн их утга,цахиур диодод 30-80мВт, германи 150мВт байна,

шуугианы нормчлолгдсон коэффициент

        -оролтын эсэргүүцэл холигчийн оролтын эсэргүүцэл шугамтай зохицоогүй

тохиолдолд хүлээн авах чалдын нилээд ойлт үүснэ.Диодын           -нь р-n гарцын физик параметр болох дифференциаль эсэргүүцэл             ,гарцын багтаамж             ,базын эсэргүүцэл        -ээс гадна патроныбагтаамж (Скор)залгаасын  зүүний нөлөөцийг илэрхийлнэ.Оролтуудыг хялбар зохицуулах үүднээс           цэвэр идэвхтэй байхаас гадна фидер шугамын долгионы эсээргүүцлийн стандарт хэмжээтэй( 50 юмуу 750м ) тэнцүү байх ёстой.      –холигч диодын гаралтын эсэргүүцэл завсрын давтамж дээрхи диодын бүрэн эсэргүүцлийн идэвхтэй байгуулагч нь юм. Жишээлбэл 2А101А диодын                            =250-5500м байдаг.

                                                2.8.4 Параметрэн диод

Параметрэн өсгүүрт зориулсан диод юм. Өсгөх дохионы давтамжаас их давтамжтай дохиогоор диодод р-n гарцын саадын багтаамжийг өөрчлөн хувьсах дохиогоор өөрчилнө. Оролтын давтамжид зориулагдсан резонансын системд гадны генератороос

энерги дамжуулах замаар өгсөх ажиллагаа явагдана. Өөрөөр хэлбэл хэлбэлзлийн  хүрээний багтаамжийг өөрчлөх замаар өсгөлт явагдах тул параметрийн диод нь варикапын нэгэн төрлийн диод юм. Параметрэн диодод хувийн шуугиан тун бага байдаг давуу талтай.Дараах үндсэн параметртэй: гарцын багтаамж           корпусын              багтаамж, цуваа нөлөөц           , нэвт цохилтын хүчдэл            , тогтмол хугацаа                   ажлын давтамж, температур Жишээлбэл 1А401А диодын                                             б/даг.

                                                2.8.3 Детекторын диод

Радио хүлээн авуур болон янз бүрийн хэмжих төхөөрөмжүүдэд ХӨД-тай дохиог декеторлоход хэрэглэнэ. Детекторлох гэдэг нь агуургын модуляц хийгдсэн өндөр давтамжтай дохионы хүчдэлээс мөн энэ хуулиар өөрчлөгдөх нам давтамжтай дохио ялган авах роцесс юм. Детекторын диодын ялгагдах онцлог нь инерц бага байх тул инжекц, цэнэгийн хуримтлал бараг үүсэхгүй. Детекторын диодод өндөр давтамжтай модуляцлагдсан     чадалтай дохио өгөхөд түүгээр          гүйдэл гүйнэ.

 Детекторын диодын параметрт: гүйдэл, хүчдлийн мэдрэмж                                    шулуутгагдсан  гүйдэл, хүчдлийн өөрчлөлтийг оролтын дохионы чадалд харьцуулсан харьцаа, диодын шуугианы харьцаа         дифференциаль эсэргүүцэл         детекторын чанарын коэффициент                               -шуугианы эсэргүүцэл,Зарим детекторын

диодын ВАТ-н шууд салааны хүчдэл, гүйдэл нь квадрат хамааралтай байна. Ийм төрлийн диодын нэвт цохилтын хүчдэл бага байх нь       бууруулах зорилгоор диодын базын хольцын төвшин өндөр байхтай холбоотой. Их агууриг дохиог детекторлоход нэвт цохилтын хүчдэл их байх хэрэгтэй, энэ нт         -г багасгах шаардлагатай зөрчилдөнө. Ийм тохиолдолд Шоткийн саадтай диод хэрэглэнэ.

                                                2.8.5 Үржүүлэгч диод

Варикапаас адил хэт өндөр давтамжийн цард дохионы хүчдлээс р-n гарцын багтаамж нь хамаардаг давтамж үржүүлэхэд хэрэглэдэг диод юм. Варикапаас ялгагдах онцлог нь эдгээр диодын хэвийн багтаамж нь бага байдаг. Хэрэв үржүүлэх диод цэнэг хуримтлагдах эффекттэй диодын онцлогтой байх юм бол р-n гарцыг хэсэгчлэн нээн ажиллуулна.Диодын үржүүлэх идэвхтэй ажиллагаа илүү өндөр давтамж улам сайжирна.

                                    Зураг 2.18 Варикап бүхий үржүүлэх схем

Зураг 2.18-д варикапаар хийгдсэн давтамж үржүүлэх схеим үзүүлэв. Цуваа хобогдсон                       

Резонансын хүрээ оролтын дохионы харгалзах                        давтамжид тохируулагдана. Хүрээг тохируулахад варикапын          багтаамж бас оролцоно. Оролтын дохио бүтэн үеийн хугацаанд             өөрчлөгдөхөд            багтаамж дохионы анхны синуслаг хэлбэрийг гажуудуулж тухайн дохионд                       давтамжтай байгуулагч үүснэ.             Хүрээ зурвасан шүүрийн үүрэг гүйцэтгэх тул                      давтамжтай байгуулагчийг ялгаж энэ нь ачаалалд өгөгдөнө. Үндсэн параметрт: диодын багтаамж       температур , сарних ХӨД-ийн чадал                 нөлөөц                 хязгаарын давтамж               

Жишээлбэл 3А603В диодын                                                                               байна.

                                                2.8.6 Тохируулах диод

ХӨД-тай дохиог шилжүүлж залгах, хязгаарлах болон модуляцлах зориулттай диодыг

тохируулах диод гэнэ. Хязгаарлах диодод өгөгдөх ХӨД-тай дохионы чадлаас диодын

бүрэн эсэргүүцэл хамаарах онцлогийг ашиглана.Чадлын төвшин их байхад базын эсэргүүцлээр тодорхойлогдох диодын бүрэн эсэргүүцэл, дамжуулах шугамаар өнгөрөх чадлыг хязгаарлана. Шилжүүлэн залгах ба модуляцлах диодод тэдгээрийн бүрэн эсэргүүцэл өгөгдөх хүчдэлийн хэмжээ туйлаас хамаарах онцлогийг ашиглана. Эдгээр диодыг резонансанба                   диод гэж ангилна. эсрэг холболтонд цуваа хүрээнд резонанс үүсч эсэргүүцэл буурна. Ийм диодыг импульсын горимд 10Вт хүртэлх чадалтай ХӨД-тай дохиог сэлгэн залгана. Шилжин залгах хугацаа 20нс-с хэтрэсгүй. Шилжин залгах чадлын түвшинг нэмэгдүүлэх тулд р-n гарцын талбайг ихэсгэх хэрэгтэй, боловч түүний талбай өснө.                                                

                              бүтэцтэй диодод цахиуран ялтсын 

 хоёр хажууд хольц оруулах замаар дамжууламжтай

 хэсэг үүсгэдэг. Диод шууд чиглэлд холбогдоход   n

хагас дамжуулагчаас электродууд   р  хагас дамжуу-

-лагчаас нүхнүүд  I  хэсэгт   инжекцлэнэ. Улмаар   i

Хэсгийн цэнэг зөөгчдийн коцентраци өсөж,бүх бүт-

-цийн эсэргүүцэл огцом буурна.  Эсрэг  холболтонд

 I хоосорч бүтцийн эсэргүүцэл огцом өснө. Шилжин

Залгах                  диодын дохионы чадал импульсын

горимд 100аад Вт хүрнэ.

                                               2.9 Генераторын диодууд

                                                            2.9.1 Ганны диод

10В/см-ээс дээш хүчлэгтэй цахилгаан орноор арсенид галийн талстад үйлчлэхэд өндөр давтамжтай хэлбэлзэл үүсэх үзэгдлийг 1963 онд Дж.Ганн нээсэн юм. (IBM фермийн ажилтан) Ганны эффект гэж нэрлэгдэх ийм үзэгдэл бусад талст болон өөр нэгдлүүдэд үүсдгийг туршилтаар нотолсон билээ. Ганны эффектийн үндсэн зарчим нь арсенид галийн дамжууллын бүсийн өөр өөр төвшинд хөнгөн( хурдан )ба хүнд( удаан  ) электрон оршихтой холбоотой юм. Зураг 2.20-д Ганны диодын ВАТ-гийг үзүүлэв.

                                    Зураг 2.20 Ганнын диодын ВАТ

Цахилгаан орны хүчлэг бага байхад( хүчдэл бага ) электронуудын хөдлөмж           их байх ба дамжууллын бүсийн нилээд доод төвшинд орштнү. Энэ тохиолдолд тодорхойломжийн ОА хэсэгт гүйдлийн нягт                    тэгшитгэлээр илэрхийлэгдэнэ. Тодорхойломжийн налуугийн тангенс өнцөг         нь хувийн цахилгаан дамжууламжтай тэнцүү                      болно.Цахилгаан орны хүчлэг ихэсэхэд бүр олон электрон энергийн дээд төвшинд шилжин трнэ. Энэ төвшинд электроны хөдлөмж            буурч, гүйдлийн өсөлт саарна. (АВ хэсэг) Цахилгаан орны хүчлэгийн ямар нэгэн эгзэгтэй            утганд энергийн дээд төвшинд ирэх электрон улам эрчимжиж гүйдлийн нягт буурна. Энэ бууралт ихэнх электронууд энергиийн дээд төвшинд ирэх хүчлэгийн           босго хүртэл ажиглагдана. Цанилгаан орны цаашдын өсөлтөнд гүйдлийн нягт шугаман хамаарлаар                   

өснө. Эндээс үзэхэд                                улмаар тодорхойломжийн ВС хэсэгт диод сөрөг дифференциаль дамжууламжтай болно.Талст торны янз бүрийн согогтой, эсэргүүцэл ихтэй хэсэгт цахилгаан орны эгзэгтэй хүчлэг үүсдэг. Диодод хүчдэл өгөх үед катодын ойролцоо орны эгзэгтэй хүчлэг үүснэ. Учир нь энэ хэсэгт электроны хурд буурч эсэргүүцэл өсөж хагас дамжуулагчид хүчдлийн уналт хувиарлагдана. Хүчдлийн уналт ба цахилгаан орны хүчлэг эсэргүүцэл ихтэй хэсэгт өсөж бусад хэсэгт буурна. Хэдийгээр хүчтэй цахилгаан орны хэсэгт электроны хурд буурах  боловч катодын талаас хүчтэй орны тулсан хэсэгт хөдлөмж ихтэй түргэн электрон уг хэсгийг хөөж гүйцэх явцтай нөхцөлдөн  сөрөг эзэлхүүний цэнэг бий болно.

Нөгөө талаас хүчтэй орны эсрэг талд хурдан электрон хүчтэй орны хэсгийг гүцэж түрүүлсэн зайд эерэг цэнэгтэй донорын ион үүсдэг. Эерэг, сөрөг цэнэгүүдийн хэсэг цахилгаан-статик домен гэж нэрлэгдэх диполь үе үүсгэдэг. Домены доторх болон түүний гаднах электроны хурд тэнцүү болох утга хүртэл домены цахилгаан орны хүчлэг өснө. Домен анод руу дрейфийн хурдаар шилжинэ. Арсенид галид домений шилжих хурд                                

Байна. Диодод домен шилжих хугацаанд нягттай гүйдэл өнгөрнө.                     хугацааны дараа домен анод хүрч алга болно.

Зураг 2.22 Ганны диодын гүйдлийн                                Зураг 2.23 Ганны диодын 

импульсийн хэлбэр                                                             ХЭЦХ горимын график

   загварын урт. Энэ үед хагас дамжуулагчид орны хувиарлалт жигд болно. Гүйдэл      оргил утганд хүртэл өснө. Дараа нь дахин шинээр домен үүсэх ба диодод гүйдлийн хэлбэлзэл үүсэх процесс дахин давтагдана.      –ийн хэмжээг 10мкм-ээс багаар гарган авахад хүндрэлтэй байдаг учраас Ганны диодын өрнүүлэх дохионы давтамж 10 Гц-ээс хэтрэхгүй . Энэ үед хүчдэл 40-50В байхад хүчлэг эгзэгтэй утгандаа хүрэх тул их чадалтай хэлбэлзэл гарган авахад хүндрэлтэй байна. Хэрэв диодыг хуримтлагдсан эзэлхүүний цэнэгийг хязгаарлах горимд (ХЭЦХ) ашиглавал энэ дутагдлыг арилгах боломжтой. ХЭЦХ горимд Ганны диодод тогтмол шилжүүлгийн             хүчдэл, диод холбогдсон хэлбэлзлийн системээс          агуурагтай хувьсах хүчдэл өгөгдөнө.                      

Хүчдлийг хэлбэлзлийн үеийн хугацаанд                            байхаар сонгоно.                   байхад катодын ойролцоо домен үүсэхгүй. Хэрэв хэлбэлзлийн үе               бол                 бага байхад домен анод хүрэхгүй сарнина. Домен хэлбэржих хугацаанд диодын хүчдэл

ихсэхэд гүйдэл нь буурч харин хүчдэл нь буурахад гүйдэл өснө. Иймээс диод сөрөг дифференциаль эсэргүүцэлтэй болж хүрээнд хэлбэлзэл бий болдог. Энэ горимд хэлбэлзлийн давтамж домены нисэх          хугацаагаар бус резонаторын давтамжаар тодорхойлогдоно. Иймээс талстын зузаан нэмэгдэж улмаар ажлын хүчдэл, гаралтын чадал ихсэнэ. Туршилтаар импульсийн горимд 400кВт чадалтай, 50ГГц давтамжтай Ганны генератор бүтээж болохыг харуулсан.

                                    2.9.2 Лавины нислтийн диод (ЛНД)

p-n гарцад гинжин цэнэг үржигдэх болон тэдгээрийн дрейфийн хурдыг хязгаарлах процесст үндэслэгдсэн ХӨД-ийн цард сөрөг дифференциаль эсэргүүцэлтэй диодыг*ЛНД гэнэ. ЛНД-ийн ажиллах орчим нь р-n гарцын нэвт цохилт юм.

                                    Зураг 2.24 p-i-n гарцтай ЛНД-ийн бүтэц

Зураг 2.24-т p-i-n гарцтай гинжин нисэлтийн диодын бүтцийг үзүүлэв. Нэвт цохилтын үед үүссэн хос электрон, нүхнүүд хүчтэй цахилгаан орны( 5000кв/м-ээс их ) үйлчлэлээр эзэлнүүний цэнэгийн хэсэг рүү хөдөлнө. Электроны дрейфийн хурд цахилгаан орны хүчлэг ихсэхэд нэмэгдэхгүй ханалтын байдалд байна. Хурдны ханалтаас болж диодод өгөх хувьсах хүчдэл, гүйдлийн хооронд  фазын зөрүүг 180 хүргэж болдог. Энэ үед хүчдлийн өсөлтөд гүйдэл буурах тул диодод сөрөг дифференциаль эсэргүүцлийн хэсэг үүсдэг.Үүнтэй уялдан ийм диодыг ХӨД-тай хэлбэлзлийн генераторт хэрэглэдэг.Энэ авч үзсэнээс гадна р-n гарцтай мөн р*-n-i-n* эсвэл  n*-p-i-p*бүтэцтэй ЛНД байдаг. Олон үелсэн ийм диодыг 1964 онд Рид нээсэн учир Ридийн диод гэж нэрлэдэг. ЛНД-г германи, арсенид гали, цахиураар бэлтгэнэ. Импульсын горимд эдгээр диодын хэлбэлзлийн чадал 10-аад Вт, ажлын давтамж нь 100-аад ГГц хүрнэ.Дутагдалтай тал нь сөрөг эсэргүүцэл үүсч байгаа хэсэгт хувьсах хүчдлийн агууриг бага байх тул АҮК бага байна.

                                    2.9.3 Хонгил туннель диод

Хонгилын үзэгдлийн улмаас ВАТ-ийн шууд салаанд сөрөг дифференциаль эсэргүүцэл үүсдэг диод юм. Хоёр дахь элементийг <<И>> үсгээр тэмдэглэнэ.

N мужийн дамжуулалтын бүсийн Wн –ээс Wфn хүртлэх инергийн бүх түвшин   электроноор дүүрэн. Харин дээш байралсан төвшинүүд чөлөөтэй байдаг бол    Р мужийн валентийн бүсэд Wв-ээс  Wрn хүртэл бүх төвшин чөлөөтэй. Хэрэв диод эсрэг чиглэлд холбогдвол фермийн төвшин шилжих ба Р мужийн валентийн бүсийн электроноор дүүргэгдсэн төвшинөөс N  мужийн  дамжууллын мужийн чөлөөт төвшинд хонгилын шилжилт хийгдэнэ. Хонгил диодыг бэлтгэхэд дамжууламж бараг металлтай ойролцоо хагас памжуулагч хэрэгсэл тул ажлын темпратур 400С хүрнэ.

Цацруулагч диодууд

            Цахилгаан энергийг гэрлийн энерги болгон хувиргах Р-N гарцтай хагас дамжуулах хэрэгслийг цацруулагч диод гэнэ. Цацруулагч диодыг тэмдэглэх хоёрдогчя элемент нь <^> үсэг байдаг. Цацрах долгионы уртаас хамааран    эдгээр диодыг  хэт улаан царын  , үзэгдэх царын  гэж ангилна. Гарц бэлтгэхэд  In Sb , Gg Sb , Ga As , Ga P ,

In p болон бусад нэгдлүүд ашиглана. Арсенид гали ашигласан  p-n  гарцын цацрагийн долгионы урт 0,8 мм харин карбид , цахиур , фосфид гали ашигласан гарц улаанаас гүн ногоон хүртэл үзэгдэх цард харгалзана. Ашигт үйлийн коэфцентийг нэмэгдүүлэх зорилгоор p-n гарцын нэмэгдүүлэх гадаргууг хагас бөмбөлөг хэлбэртэй хийхэд цацаргийн ойлт буурна .

• Сэтгэгдэл бичих

Сэтгэгдлүүд