Elektronika mühazirələr

Yarımkeçirici diodlar
Yarımkeçirici cihazlar onlarda baş verən proseslərə görə iki böyük qrupa
bölünür: yarımkeçiricinin həcmi və səthində baş verən hadisələrə əsaslanan
cihazlar və kontakt hadisələrinə əsaslanan cihazlar. Əksər yarımkeçirici cihazların:
diodların, bipolyar və sahə tranzistorlarının, tiristorların, inteqral mikrosxemlərin
(İMS) iş prinsipi kontakt hadisələrinə əsaslanmışdır.
Yarımkeçirici diod, bir düzləndirici elektrik keçidinə və iki elektroda malik
olan elektroçevirici cihazdır. Düzləndirici elektrik keçidi kimi p-n - keçid,
heterokeçid, yaxud, düzləndirici metal-yarımkeçirici kontaktı istifadə edilir.
Elektron qurğularında tətbiq edilən diodların əksəriyyəti p-n keçidi əsasında
hazırlanmış yarımkeçirici cihazlardır və onların iş prinsipi, xassələri p-n keçidin
xüsusiyyətlərinə əsaslanmışdır. İki bircinsli müxtəlif cür keçiriciliyə malik olan p-
və n- tipli yarımkeçiricilər arasında atom səviyyəsində kontakt yaratdıqda onların
sərhədində p -n adlanan elektrik keçidi əmələ gəlir və bu keçiddən təşkil olunmuş
qeyri-bircins sistem yaranır. Yarımkeçirici monokristalda, ona elektronlar vermə və
ya onları alma (geri qaytarma) qabiliyyətinə malik aşqarların diffuziya edilməsi ilə
də p-n keçid yaratmaq olur. Əvvəl qeyd olunduğu kimi bu aşqarlar uyğun olaraq
donorlar və akseptorlar adlanır. Bununla yanaşı p-tip yarımkeçiricinin səthinə
donor aşqar hopdurduqda, onun səthində keçiricilik n-tipə çevrilir. Diffuziya
prosesindən sonra p- və n-tip keçiriciliyə malik olan oblastların sərhədində nazik
təbəqə - p-n - keçidi yaranır.
P-n keçid sxematik olaraq şəkil 3.6, a - da
göstərilmişdir. P-tip yarımkeçiricidə sərbəst müsbət yüklər – deşiklər artıqlığı olur
və özlərini müsbət yüklənmiş hissəciklər kimi aparırlar. N-tip yarımkeçiricidə
mənfi yük daşıyan sərbəst elektronlar artıqlığı yaranır. Qatların sərhədində istilik
hərəkəti hesabına diffuziya nəticəsində deşiklərin bir hissəsi p- oblastından n-
oblastına, elektronların bir hissəsi isə n- oblastından p- oblastına keçirlər. Bu halda
Downloaded by Mehman Mammadov ([e-mail])
lOMoARcPSD|30503707

---

p - oblastı keçid ətrafında artır və mənfi yüklənirlər, n-qatı isə müsbət yüklər
alırlar. 
Bu zaman prosesin inkişafına mane olan kontakt potensialları fərqi yaranır.
Deşiklərin bir hissəsi elektrik sahəsinin təsiri altında p-oblasta qayıdırlar,
elektronların bir hissəsi isə n-oblasta qayıdırlar. Yük daşıyıcıların keçid boyunca
daimi hərəkəti hesabına dinamiki müvazinət yaranır.
Əsas yükdaşıyıcıların bir oblastdan o birinə diffuziyası kontakt yaxınlığında
p- oblastda deşiklərin, n- oblastda isə elektronların kəskin azalmasına səbəb olur.
Kontakt yaxınlığında p - oblastda mənfi akseptor ionlarının, n - oblastda isə
müsbət donor ionlarının kompensasiya olunmamış həcmi yükləri meydana çıxır
.
Bu nazik həcmi yüklər təbəqəsi elektron-deşik keçidi adlanır. P-n keçid
təbəqəsində mütəhərrik yüklər olmadığından, onun müqaviməti p- və n-
oblastlarına nisbətən xeyli böyükdür. P-n keçidində həcmi yüklərlə yanaşı n-
oblastdan p- oblasta yönəlmiş daxili elektrik sahəsi və potensiallar fərqi
mövcuddur. Bu daxili elektrik sahəsi əsas yükdaşıyıcıların sonrakı diffuziya
hərəkətinə mane olur, qeyri-əsas daşıyıcıların dreyf hərəkətini isə sürətləndirir.
Tarazlıq halında əsas yükdaşıyıcıların diffuziya cərəyanı qeyri-əsas
yükdaşıyıcıların dreyf seli ilə tarazlaşır və tam cərəyan sıfır olur. Beləliklə, p-n
keçid p- və n-tip yarımkeçiricilərin sərhədində yaranan nazik və əsas yük
daşıyıcılardan tükənmiş keçid təbəqəsidir. Bu təbəqədə ikiqat həcmi yüklər, daxili
elektrik sahəsi və kontakt potensiallar fərqi mövcuddur. İstənilən p-n keçidinin
xassələri onun eni və potensial çəpərinin hündürlüyü ilə müəyyən olunur.
p-n – keçidinin konstruktiv tərtibatına görə yarımkeçirici cihazlar müstəvi və
nöqtəvi olurlar. Birinci halda kontakt müstəvi, ikinci halda isə nöqtəli olur ki, bu
zaman kontaktın sahəsi 10
-3
-10
-4
mm
2
təşkil edir.
Struktur quruluşuna görə bu
cihazları diodlara, triodlara (tranzistorlara) və çoxtəbəqəli strukturlara bölürlər.
Aşqarın daxil edilməsi üsuluna görə müstəvili cihazları ərintili və diffuziyalı
tiplərə bölürlər. Ərintili keçid aşqarın əridilməsilə, diffuziyalı isə qaz halından
aşqarın diffuziya nəticə-sində daxil edilməsi metodu ilə yaradılır.
Downloaded by Mehman Mammadov ([e-mail])
lOMoARcPSD|30503707

---

`
Yarımkeçirici cihazların elektron sənayesi tərəfindən buraxılan geniş çeşidi
mülki aviasiyada da qidalanmasına görə qənaətcil, kiçik ölçülü və etibarlı bort və
yerüstü radioelektron aparaturanın yaradılmasına imkan vermişdir.
p-n- keçiddən ibarət olan diodların əsas xarakteristikası volt – amper
xarakteristikasıdır (VAX). Xarakteristika iki budağa malikdir: düz və əks budaq
(şək. 3.8). Diodun keçiricilik halına uyğun olan düz budaq birinci kvadrantda,
keçirməyən halına uyğun olan əks budaq üçüncü kvadrantda yerləşir
. Ətraf mühitin
temperaturundan asılı olaraq düz və əks budaqların gedişi dəyişir (şək. 3.8,c). 
Şəkil 3.6. p-n - keçidin strukturunun sxematik təsviri (a), p-n keçidin volt-amper
xarakteristikasının düz (1) və əks (2) budaqları (b).
Şək. 3.7. Yarımkeçirici diodlar:
a - şərti qrafiki işarəsi; b - müstəvi diod; c - nöqtəli diod; d - adi (düzləndirici) diod;
e- stabilitron; f- tunel diodu; k - Şottki diodu; l - ikianodlu stabilitron; m - varikap.
Downloaded by Mehman Mammadov ([e-mail])
lOMoARcPSD|30503707

---

Diodun düzünə qoşulması zamanı, hətta cərəyanın böyük qiymətlərində də
diodda gərginlik düşküsü az olur, yəni, müqaviməti kiçik olur. Belə ki, işçi
cərəyanlar diapazonunda silisium diodlarda düzünə gərginlik düşküsü 0,5V - dan
2V- a- a qədər, germanium diodlarda isə 0,3V - dan 1V-a qədər olur. Hər iki diod
üçün temperaturun artması ilə düzünə gərginlik düşküsü temperaturun hər on
dərəcə artmasında orta hesabla 15...20 mV azalır.
Əksinə qoşulma zamanı cərəyan praktiki olmur, yəni əks müqavimət çox
böyük olur.
Volt – amper xarakteristikasının analizindən görünür ki, diod düz
istiqamətdə qoşulduqda gərginliyin müəyyən qiymətindən sonra (20

C - də Ge
üçün 0,4V - dan, Si üçün isə 0,6V - dan başlayaraq) ondan axan cərəyan kəskin
artır və 10mA - dan çox ola bilər. Əks istiqamətdə qoşduqda isə diodun növündən
asılı olaraq 50 - 100V- dan, bəzilərində 200 - 300V - dan sonra bir neçə mkA təşkil
edən cərəyan yaranır. Ona görə də hesab olunur ki, diod birtərəfli keçiriciliyə
malikdir. Lakin bu gərginliklər yol verilən hədləri keçdikdə diodda elektrik
deşilməsi baş verir.
Düz istiqamətdə diodun müqaviməti R
d
= 0,1 ...100 Om, əks istiqamətdə isə
R
d
= 10...100 kOm olur. Sorğu kitablarında diodların istismar imkanlarını
qiymətləndirmək üçün onların ətraf mühitin (20

5)

C temperaturundakı
parametrləri verilir.
Düzləndirici diodların universal və impuls diodları kimi növləri də var.
Universal diodlar əsasən, azgüclü diodlar olub müxtəlif cür radioelektron
a) b) c)
Şək. 3.8. Yarımkeçirici diodun volt-amper xarakteristikası (VAX).
a) Si əsaslı; b) Ge əsaslı; c) müxtəlif temperaturlarda diodun VAX-ı.
Downloaded by Mehman Mammadov ([e-mail])
lOMoARcPSD|30503707

---

qurğularda onlarla meqaherslərə qədər tezlik diapazonunda işləmək üçün nəzərdə
tutulub.
İmpuls yarımkeçirici diodları əsasən impuls qurğularında və hesablama
maşınlarının qovşaqlarında işləmək üçün nəzərdə tutulub. Bu diodların əsas xassəsi
tətbiq olunan gərginliyin qütbü dəyişdikdə cərəyan keçirməyən halından keçirən
hala və əksinə tez keçməsidir. İmpuls diodlarını mikro əritmə, yaxud, diffuziya
texnologiyası üzrə hazırlayırlar. 
Yarımkeçirici diodlar elektrovakuum diodları ilə müqayisədə çoxlu
üstünlüklərə malikdirlər. Belə ki, katod qızmasına enerji sərfi tələb etmir, kiçik
düzünə gərginliyə malikdirlər ki, nəticədə düzləndiricinin f.i.ə. - si artır; kiçik
ölçülərə və çəkiyə, vibrasiya davamlılığına malikdirlər; böyük cərəyanlarla işləyə
bilirlər. Çatışmazlıqlarına parametrlərinin temperaturdan asılı olması və az
yüklənməyə dözmək qabiliyyətinin olmasıdır.
Aviasiya radioelektron aparaturasında adi yarımkeçirici diodlar daha çox
düzləndirici kimi istifadə olunurlar. Düzləndirici sxemlərinin iki növü: bir və iki
yarımperiodlu düzləndiricilər mövcuddur. Bu düzləndiricilər aşağıdakı
elementlərdən ibarətdir:
- düzləndiriciyə tələb olunan səviyyəli dəyişən gərginliyi vermək üçün
nəzərdə tutulmuş transformatordan;
- düzlənmiş cərəyanı almaq üçün nəzərdə tutulmuş diodlardan və döyünən
düzlənmiş cərəyanı hamarlamaq üçün nəzərdə tutulmuş süzgəclərdən.
Yarımkeçirici diodların əsas elektrik xassələri, qiymətləri normal
temperaturda təyin olunmuş bir sıra parametrlərlə xarakterizə olunur.
Diodun əsas elektrik xassələri aşağıdakılardır:
-
S xarakteristikanın dikliyi;
-
Düz gərginlik düşküsü U
d
;
-
Düz cərəyan İ
d 
;
-
əks cərəyan İ
ə
;
-
düz və əks müqavimətlər;
-
diodun dəyişən cərəyana görə müqaviməti;
-
sərhəd tezliyi f
s
.
Xarakteristikanın dikliyini diodun düz qoşulması üçün
 
s=

I/

U ifadəsi ilə
təyin edirlər. VAX-dan göründüyü kimi gərginlik artdıqca diklik artır.
U
d
– düz gərginlik düşküsünü düz cərəyanın verilmiş qiymətində təyin
edirlər.
Yarımkeçirici diodların İ
əks
əks cərəyanını əks gərginliyin U
deş
– deşilmə
gərginliyinə yaxın olan verilmiş qiymətində təyin edirlər. Əks gərginliyin qiyməti
diodun tipindən (silisium, yaxud germanium), onun gücündən və
konstruksiyasından asılıdır. Azgüclü germanium diodlarının əks cərəyanı İ
əks
Downloaded by Mehman Mammadov ([e-mail])
lOMoARcPSD|30503707

---

normal temperaturda bir neçə və onlarla mikroamper təşkil edir və hər on dərəcə
temperatur dəyişməsinə görə təxminən iki dəfə artır. Eyni gücə malik olan silisium
diodlarında İ
əks
qiyməti germanium diodlarındakından olduqca kiçikdir
(mikroamperin hissələri qədər), və hər on dərəcə temperatur dəyişməsində
təxminən 2,5 dəfə artır. 
Diodun düz və əks diferensial müqaviməti, yaxud dəyişən cərəyana görə
müqavimətləri uyğun olaraq R
i d.
= 

U
d.
/

I
d.
; R
i əks
=

U
əks
/

I
əks
kimi təyin olunur.
Bu kəmiyyətlər diodun kiçik cərəyan dəyişmələrinə, yaxud böyük İ
0
sabit
cərəyanına əlavə olunan dəyişən cərəyana göstərdiyi müqavimətini xarakterizə
edir. Dəyişən cərəyana görə müqavimət diodun iş rejimindən çox asılıdır.
Yarımkeçirici diodun sabit və dəyişən cərəyana görə müqavimətləri düz qoşulmada
biri birindən çox fərqlənirlər və R
о d

R
i d 
.