Диод (шала өткізгіштік). Диодтық матрица. Ондық санды екілік санға автоматты түрде аудару
Диодтың қолдануына мысал.
Диодтың қызметін қарастырайық. Бірінші мысал. Сурет 1, а көрсетілген сызбада L1 лампасы жанады, яғни диод ашық. Сурет 1,ә L1 жанбайды. Өйткені диод кері бағытта жалғанып тұр.
Сызба -1. Электр тізбегіне тура және кері бағытта қосылған диод.
Өз бетіңізбен сызба -2де көрсетілген электр сызбасында лампалардың қайсысы жанады, қайсысы сөнетін ажыратып көріңіз. Жауабын таба алмасыңыз осы жазбаның соңғы жағындағы «Электр сызбасымен жұмыс істеу тәртібі» тақырыпшасын оқып көріңіз.
Сызба -2. Электр сызбаның тізбегіндегі диодтардың қосылуына мысал.
Диодтарды айнымалы электр тоғын тұрақты тоқ көзіне түрлендіру үшін, радиоқабылдағышта детектор ретінде жұмыс істейді. Диодтар электроникада кеңінен қолданатын деталь.
Диодтық матрица.
Электронды есептеуіш техникасының жұмысының негізінде екілік санақ жүйесі қолданылады. Қалайша кәдімгі сандарымыз «1», «5», «7» екілік санға ауысады. Әрине автоматты түрде. Ондай автомат «ондық-екілік шифратор» атымен белгілі. Екілік сандар 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111 келесі ондық сандарға пара –пар келеді 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7.
Мысалы «5»-ші айырып — қосылғыш қана қосылуы тұрса «5» санына сәйкес келетін «101» екілік санына сәйкес L1, L3 лампалары жанады «1» — бейнелеп, L2 лампасы сөніп тұрады «0» бейнесіне сәйкес.
Сызба -3. Ондық-екілік шифратор. Әр мезетте тек бір ғана айырып-қосқыш қосылып тұрады. Соған сәйкес L1, L2, L3 лампалары жанады.
Электр сызбасымен жұмыс істеу тәртібі.
Электр сызбалар радио детальдердің бір – бірімен қалай байланысатынын көрсетеді. Детальдердің байланысы қосылыстар арқылы орнатылады. Қосылыстар тізбектей, параллель болуы мүмкін. Қосылыстар арасындағы электр өткізгішке жанынан басқа электр өткізгіш түйісуі мүмкін, оны «қосылыс» дейміз. Электр өткізгіштер деп электр тоғын жақсы өткізетін заттарды айтамыз. Ондай заттар қорғанысы бар «электр сымы» ретінде жиі кездесеміз.
Радио детальдер шартты түрде белгіленеді:
а) тұрақты электр тоғының көзі; ә) диод; б) қыздыру қылы бар лампа.
Сурет -1. Шартты белгілеулер.
Радиодетальдар сызбада бір –бірінен ажырату үшін шартты белгінің қасында латын алфавитінің бас әрібі қойылады. Кейде қысқартулар қойылады. Яғни бірнеше әріптен тұратын белгілеулер. Бір әріпті: R –кедергі, L –электр лампасы, D -диод. Бірнеше әріпті: GB –тұрақты электр қорек көзі, SB –электр тізбегін «тумблер» типті айырып-қосқыш. Сызбадағы саны бойынша қасына реттік сандар қойылады.
Электр сызбамен жұмыс істеу реті келесідей. Шартты түрде электр тоғы оң жақтан сол жаққа қарай жүреді деп қарастырамыз. Сурет 2, а көрсетілген сызбада L1 лампасына екі жақтан бірдей электр тоғы келгендіктен жанған жоқ. Сурет 2,ә энергия көзінің (батареядан) оң жақтағы электрондары сол жаққа айналып барып қайтқандықтан электр тоғы пайда болады. Электр лапасының қылының кедергісі жоғары болғандықтан оның бойымен электрондар жүргеннен қызып жанады.
Сурет -2. Қарапайым электр тізбегі электр сызбасы ретінде көрсетілген. а) электр тоғының шартты түрде жүруі дұрыс көрсетілмеген. ә) шартты түрде электр бағыты дұрыс көрсетілген.
Электротехника көзқарасынан сурет 2, а электр тоғының оң және теріс зарядтары электр лампасында кездескендіктен жанады деп ойлау қате.
Жартылай (шала) өткізді диодтың жұмысының физикалық негізі.
Диод электр өткіздіргіштігі екі түрлі қоспаны заттарын бір-біріне беттескенде «n-p» өтілімі пайда болу арқасында бір жақты өткіздік қасиетіне ие болатын радиодеталь.
— электронды өткізгіштігі бар қоспа, сызбада «n» белгіленген (negative);
— бос орындық өткізгіштігі бар қоспа, сызбада «р» белгіленген (positive);
Екі түрлі қоспаны электр өткізгіштігі келесідей түсіндірмесі бар:
«Егер табиғатта кездесетін барлық химиялық элементтерден электр өткіштігіне сай тізбек жасайтын болсақ, өзімізге белгілі өткізгіштер (металлдар) мен диэлектриктер екі жақ шетінде орналасқан болар еді. Олардың арасында өткізгіштерге де, диэлектриктерге де тән қасиеттері бар: графит, селен, германий, кремний, теллур т. б. ондаған элементтер сап түзейді. Бұлар шала өткізгіштер деп аталады. Солардың ішінде радиоэлектроникада ең көп қолданылатындары –германий мен кремний.
Қандай элемент болмасын –ол атомнан тұрады. Ал жеке атом –оң зарядты ядродан тұрады да, оны қабат-қабат болып қоршаған теріс зарядты электрондар айналып жүреді. Электрондардың зарядтарының жалпы шамасы қалыпты жағдайда атом ядросының зарядына тең.
Германий атомының сыртқы қабатындағы электрон саны — төртеу. Яғни оның кез келген атомы өзімен көрші төрт атоммен байланысады. Қалыпты жағдайда оның бос электрондары жоқ. Сондықтан да таза күйінде германий ток өткізбейді. Оған атомның сыртқы қабатында бес электроны бар күшала элементін қосайық. Бұл жағдайда күшала атомның төрт электроны көрші германийдің атомдарымен байланысады, бір электрон бос қалады. Байланыссыз қалған сол электрон атомдардың жылу қозғалысының арқасында атомнан оңай ажырап қала алады. Мұндай электрондар германий мен күшала қоспасын өткізгішке айналдырады. Ал ондай өткізгіштер –электронды өткізгіштер деп аталады.
Енді германийге сыртқы қабаты үш электроны бар индийді қосып көрейік. Бұл жағдайда германий атомының үш электроны байланыста болады да, бір электроны бос қалады. Бос қалған электрон, көршілес индий атомының сыртқы электрон қабатына кездейсоқ келіп орналасқан электронмен байланысқа түседі. Бірақ сол кездейсоқ электронның бұрынғы орны бос қалды емес пе? Ол орынды көршілес атомдардан ажыраған электрондар толықтырады. Сөйтіп, бұл қозғалыс шексіз қайталанумен болады да, қоспаның бойымен ток жүретін өткізгішке айналдырады. Мұндай өткізгіштер бос орындық өткізгіштер деп аталады.»
Диодтың бір жақты өткіздік қасиетін беретін «n-р» өтілімін қарастырайық:
«Енді шала өткізгіштердің электрондық өткізгіші мен бос орындық өткізгішін қатар орналастырып біртұтас кристалға айналдырып бағайық. Бұл жағдайда, электрондар кристалдың электрондық өткізгіш аймағынан бос орындық өткізгіш аймағына өте бастайды да, соңғы аймақты теріс зарядпен зарядтайды. Егер кристалдың электронды өткізгіш аймағына тоқтың оң көзін, бос орынды өткізгіш аймағына теріс көзін жалғастырсақ, тізбектен тоқ жүрмейді. Енді тізбекті керісінше жалғастырсақ, оның бойымен тоқ жүре бастайды.»
Сурет 3. Диодтың сызбадағы белгіленуі және «p-n» өтілімі көрсетілген.
Дерек көзі: Сарсенбаев Оңалбайдың «Радио әлеміне саяхат», Алматыда «Қазақстан» баспаханасынан 1974 жылы жарық көрген көлемі 64 бет. Ішінде транзисторлық радиоқабылдағыштың электр сызбасы беріліп жұмысы толық сипатталған.
P. S.: жазбаға 18.10.2013 10:20 түзетулер енгізілді. 22.10.2013 превью қосылды. Сурет мына жерден алынды
Диодтың қызметін қарастырайық. Бірінші мысал. Сурет 1, а көрсетілген сызбада L1 лампасы жанады, яғни диод ашық. Сурет 1,ә L1 жанбайды. Өйткені диод кері бағытта жалғанып тұр.
Сызба -1. Электр тізбегіне тура және кері бағытта қосылған диод.
Өз бетіңізбен сызба -2де көрсетілген электр сызбасында лампалардың қайсысы жанады, қайсысы сөнетін ажыратып көріңіз. Жауабын таба алмасыңыз осы жазбаның соңғы жағындағы «Электр сызбасымен жұмыс істеу тәртібі» тақырыпшасын оқып көріңіз.
Сызба -2. Электр сызбаның тізбегіндегі диодтардың қосылуына мысал.
Диодтарды айнымалы электр тоғын тұрақты тоқ көзіне түрлендіру үшін, радиоқабылдағышта детектор ретінде жұмыс істейді. Диодтар электроникада кеңінен қолданатын деталь.
Диодтық матрица.
Электронды есептеуіш техникасының жұмысының негізінде екілік санақ жүйесі қолданылады. Қалайша кәдімгі сандарымыз «1», «5», «7» екілік санға ауысады. Әрине автоматты түрде. Ондай автомат «ондық-екілік шифратор» атымен белгілі. Екілік сандар 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111 келесі ондық сандарға пара –пар келеді 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7.
Мысалы «5»-ші айырып — қосылғыш қана қосылуы тұрса «5» санына сәйкес келетін «101» екілік санына сәйкес L1, L3 лампалары жанады «1» — бейнелеп, L2 лампасы сөніп тұрады «0» бейнесіне сәйкес.
Сызба -3. Ондық-екілік шифратор. Әр мезетте тек бір ғана айырып-қосқыш қосылып тұрады. Соған сәйкес L1, L2, L3 лампалары жанады.
Электр сызбасымен жұмыс істеу тәртібі.
Электр сызбалар радио детальдердің бір – бірімен қалай байланысатынын көрсетеді. Детальдердің байланысы қосылыстар арқылы орнатылады. Қосылыстар тізбектей, параллель болуы мүмкін. Қосылыстар арасындағы электр өткізгішке жанынан басқа электр өткізгіш түйісуі мүмкін, оны «қосылыс» дейміз. Электр өткізгіштер деп электр тоғын жақсы өткізетін заттарды айтамыз. Ондай заттар қорғанысы бар «электр сымы» ретінде жиі кездесеміз.
Радио детальдер шартты түрде белгіленеді:
а) тұрақты электр тоғының көзі; ә) диод; б) қыздыру қылы бар лампа.
Сурет -1. Шартты белгілеулер.
Радиодетальдар сызбада бір –бірінен ажырату үшін шартты белгінің қасында латын алфавитінің бас әрібі қойылады. Кейде қысқартулар қойылады. Яғни бірнеше әріптен тұратын белгілеулер. Бір әріпті: R –кедергі, L –электр лампасы, D -диод. Бірнеше әріпті: GB –тұрақты электр қорек көзі, SB –электр тізбегін «тумблер» типті айырып-қосқыш. Сызбадағы саны бойынша қасына реттік сандар қойылады.
Электр сызбамен жұмыс істеу реті келесідей. Шартты түрде электр тоғы оң жақтан сол жаққа қарай жүреді деп қарастырамыз. Сурет 2, а көрсетілген сызбада L1 лампасына екі жақтан бірдей электр тоғы келгендіктен жанған жоқ. Сурет 2,ә энергия көзінің (батареядан) оң жақтағы электрондары сол жаққа айналып барып қайтқандықтан электр тоғы пайда болады. Электр лапасының қылының кедергісі жоғары болғандықтан оның бойымен электрондар жүргеннен қызып жанады.
Сурет -2. Қарапайым электр тізбегі электр сызбасы ретінде көрсетілген. а) электр тоғының шартты түрде жүруі дұрыс көрсетілмеген. ә) шартты түрде электр бағыты дұрыс көрсетілген.
Электротехника көзқарасынан сурет 2, а электр тоғының оң және теріс зарядтары электр лампасында кездескендіктен жанады деп ойлау қате.
Жартылай (шала) өткізді диодтың жұмысының физикалық негізі.
Диод электр өткіздіргіштігі екі түрлі қоспаны заттарын бір-біріне беттескенде «n-p» өтілімі пайда болу арқасында бір жақты өткіздік қасиетіне ие болатын радиодеталь.
— электронды өткізгіштігі бар қоспа, сызбада «n» белгіленген (negative);
— бос орындық өткізгіштігі бар қоспа, сызбада «р» белгіленген (positive);
Екі түрлі қоспаны электр өткізгіштігі келесідей түсіндірмесі бар:
«Егер табиғатта кездесетін барлық химиялық элементтерден электр өткіштігіне сай тізбек жасайтын болсақ, өзімізге белгілі өткізгіштер (металлдар) мен диэлектриктер екі жақ шетінде орналасқан болар еді. Олардың арасында өткізгіштерге де, диэлектриктерге де тән қасиеттері бар: графит, селен, германий, кремний, теллур т. б. ондаған элементтер сап түзейді. Бұлар шала өткізгіштер деп аталады. Солардың ішінде радиоэлектроникада ең көп қолданылатындары –германий мен кремний.
Қандай элемент болмасын –ол атомнан тұрады. Ал жеке атом –оң зарядты ядродан тұрады да, оны қабат-қабат болып қоршаған теріс зарядты электрондар айналып жүреді. Электрондардың зарядтарының жалпы шамасы қалыпты жағдайда атом ядросының зарядына тең.
Германий атомының сыртқы қабатындағы электрон саны — төртеу. Яғни оның кез келген атомы өзімен көрші төрт атоммен байланысады. Қалыпты жағдайда оның бос электрондары жоқ. Сондықтан да таза күйінде германий ток өткізбейді. Оған атомның сыртқы қабатында бес электроны бар күшала элементін қосайық. Бұл жағдайда күшала атомның төрт электроны көрші германийдің атомдарымен байланысады, бір электрон бос қалады. Байланыссыз қалған сол электрон атомдардың жылу қозғалысының арқасында атомнан оңай ажырап қала алады. Мұндай электрондар германий мен күшала қоспасын өткізгішке айналдырады. Ал ондай өткізгіштер –электронды өткізгіштер деп аталады.
Енді германийге сыртқы қабаты үш электроны бар индийді қосып көрейік. Бұл жағдайда германий атомының үш электроны байланыста болады да, бір электроны бос қалады. Бос қалған электрон, көршілес индий атомының сыртқы электрон қабатына кездейсоқ келіп орналасқан электронмен байланысқа түседі. Бірақ сол кездейсоқ электронның бұрынғы орны бос қалды емес пе? Ол орынды көршілес атомдардан ажыраған электрондар толықтырады. Сөйтіп, бұл қозғалыс шексіз қайталанумен болады да, қоспаның бойымен ток жүретін өткізгішке айналдырады. Мұндай өткізгіштер бос орындық өткізгіштер деп аталады.»
Диодтың бір жақты өткіздік қасиетін беретін «n-р» өтілімін қарастырайық:
«Енді шала өткізгіштердің электрондық өткізгіші мен бос орындық өткізгішін қатар орналастырып біртұтас кристалға айналдырып бағайық. Бұл жағдайда, электрондар кристалдың электрондық өткізгіш аймағынан бос орындық өткізгіш аймағына өте бастайды да, соңғы аймақты теріс зарядпен зарядтайды. Егер кристалдың электронды өткізгіш аймағына тоқтың оң көзін, бос орынды өткізгіш аймағына теріс көзін жалғастырсақ, тізбектен тоқ жүрмейді. Енді тізбекті керісінше жалғастырсақ, оның бойымен тоқ жүре бастайды.»
Сурет 3. Диодтың сызбадағы белгіленуі және «p-n» өтілімі көрсетілген.
Дерек көзі: Сарсенбаев Оңалбайдың «Радио әлеміне саяхат», Алматыда «Қазақстан» баспаханасынан 1974 жылы жарық көрген көлемі 64 бет. Ішінде транзисторлық радиоқабылдағыштың электр сызбасы беріліп жұмысы толық сипатталған.
P. S.: жазбаға 18.10.2013 10:20 түзетулер енгізілді. 22.10.2013 превью қосылды. Сурет мына жерден алынды
5 пікір