ՀԱՅԱՍՏԱՆԻ ՀԱՆՐԱՊԵՏՈՒԹՅԱՆ

ԿՐԹՈՒԹՅԱՆ ԵՎ ԳԻՏՈՒԹՅԱՆ ՆԱԽԱՐԱՐՈՒԹՅՈՒՆ

ՀԱՅԱՍՏԱՆԻ ՊԵՏԱԿԱՆ ՃԱՐՏԱՐԱԳԻՏԱԿԱՆ ՀԱՄԱԼՍԱՐԱՆ

( ՊՈԼԻՏԵԽՆԻԿ )

ՆՎԻՐՎՈՒՄ Է ՀՊՃՀ

75  ԱՄՅԱԿԻՆ

Ս.Հ. ՄԱՆՈՒԿՅԱՆ

Է Լ Ե Կ Տ Ր Ո Ն Ի Կ Ա

Ե Վ

Ս Խ Ե Մ Ա Տ Ե Խ Ն Ի Կ Ա

Դասագիրք

(ՄԱՍ 1)

Ե Ր Ե Վ Ա Ն   2 0 0 8

ՀՏԴ  621.38. (07)        Հաստատված է ՀՊՃՀ գիտխորհրդի

ԳՄԴ  32.85 ց7           կողմից (որոշում թիվ 40  , 31.05.2008թ)

Մ  219                                     որպես դասագիրք «Էլեկտրոնիկա և

միկրոէլեկտրոնիկա» մասնագիտության

բակալավրական և մագիստրոսական

կրթական ծրագրով սովորող ուսանողների

համար:

Ս.Հ. Մանուկյան

Մ 219         Էլեկտրոնիկա և սխեմատեխնիկա:  Դասագիրք.            

                       - Եր.: Ճարտարագետ, 2008. - 480 էջ:

Դիտարկվում են կիսահաղորդչային սարքերի կառուցվածքը, աշխատանքը, պարամետրերն ու բնութագրերը: Բերվում են դրանց աշխատանքի առանձնահատկությունները տարբեր ռեժիմներում: Ուսումնասիրվում են երկբևեռ և դաշտային տրանզիստորներով հաստատուն և փոփոխական հոսանքի ուժեղարար կասկադների սխեմաները, պարամետրերը և բնութագծերը: Տրվում են ինտեգրալ սխեմաների հիմնական հանգույցների սխեմաները:  Բերվում են ինտեգրալ միկրոսխեմաների կիրառումով տարբեր գծային և ոչ գծային կերպափոխիչների սխեմաների պարամետրերի որոշման ու հաշվարկի եղանակները: Տրվում է տեղեկատվություն մի շարք անալոգային և թվային միկրոսխեմաների վերաբերյալ:

Գրախոսներ`

                                                          տ.գ.դ., դոց.                                                      Գ.Վ. Բարեղամյան,

                                                          տ.գ.թ., պրոֆեսոր.                                         Ա.Ս. Շաղգամյան                                                                                                  

                                               «ԱՍՈՒՊ-ԿԱՎԱ» ՍՊԸ - ի տնօրեն,.գ.թ.,               Վ.Շ. Հարությունյան 

Խնբագիր` Ն.Խաչատրյան 

ՆԵՐԱԾՈՒԹՅՈՒՆ

ԳԼՈՒԽ 1

1.1 ԷԼԵԿՏՐՈՆԱՅԻՆ ՇՂԹԱՆԵՐԻ ԴԱՍԱԿԱՐԳՈՒՄԸ

Ստուգողական հարցեր

 ԳԼՈՒԽ 2   ԿԻՍԱՀԱՂՈՐԴԻՉԱՅԻՆ ՍԱՐՔԵՐ

2.1 Էլեկտրոնա - խոռոչային  անցում 

2.2 Կիսահաղորդիչային դիոդներ

2.3 Տրանզիստորներ

2.3.1. Երկբևեռ տրանզիստորներ

2.3.2 Դաշտային տրանզիստորներ

2.3.3 Մեկուսացված փականով երկբևեռ տրանզիստորներ

2.4 Տիրիստորներ

2.5 Փոտոէլեկտրոնային սարքեր

2.6 Օպտոէլեկտրոնային սարքեր

2.7 Ինտեգրալ միկրոսխեմաներ

Ստուգողական հարցեր

3. ԷԼԵԿՏՐԱԿԱՆ  ԱԶԴԱՆՇԱՆԻ  ՈՒԺԵՂԱՐԱՐՆԵՐ

3.1 Ուժեղարարների դասակարգումը

3.2  Ուժեղարարների հիմնական պարամետրերը և բնութագծերը

3.3 Աղավաղումներն ուժեղարարներում

3.4 Ուժեղարարների մաթեմատիկական նկարագրությունը: Ուժեղարարի փոխանցման Ֆունկցիան

3.5 Ուժեղարարների հաճախական բնութագծերը

3.6 Հետադարձ կապն ուժեղարարներում

3.6.1 Հետադարձ կապի ազդեցությունն ուժեղարարի պարամետրերի վրա

3.6.2 Հետադարձ կապով ուժեղարարի կայունությունը

3.7 Ուժեղարարի ստատիկ աշխատանքային ռեժիմ

3.8 RC կապով ուժեղարարներ

3.8.1 Երկբեռ տրանզիստորներով RC կապով ուժեղարարներ

3.8.1.1 Ընդհանուր էմիտերով կասկադ

3.8.1.2  Ընդհանուր բազայով կասկադ

3.8.1.3 Ընդհանուր կոլեկտորով կասկադ ( էմիտերային կրկնիչ )

3.8.1.4. Փուլաշրջիչ  կասկադ

3.8.2 Դաշտային տրանզիստորներով RC կապով ուժեղարարներ

3.8.2.1 Ընդհանուր ակունքով կասկադ

3.8.2.2  Ընդհանուր ըմպիչով կասկադ (ակունքային կրկնիչ)

3.9 Հզորության ուժեղարարներ

3.9.1 Անմիջական կապով հզորության երկտակտ ուժեղարարներ

3.9.2 Տրանսֆորմատորային  կապով հզորության երկտակտ ուժեղարարներ

3.10 Փուլազգայուն ուժեղարարներ

Ստուգողական հարցեր

3.11. Հաստատուն հոսանքի ուժեղարարներ

3.11.1. Պոտենցիալների համաձայնեցումը հաստատուն հոսանքի ուժեղարարում

3.11.2. Զրոյի դրեյֆի փոքրացման եղանակները

3.11.3. Դիֆերենցիալ ուժեղարար կասկադներ

3.11.4. Հաստատուն լարումը փոփոխական լարման կերպափոխումով, վերջինիս ուժեղացումով և   նորից հաստատուն լարման կերպափոխումով ուժեղարարներ (ՄԴՄ)

3.11.5. Անալոգային միկրոսխեմաների և հաստատուն հոսանքի ուժեղարարների հիմնական տարրեր

3.11.5.1. Հաստատուն հոսանքի աղբյուրներ

3.11.5.2. Հաստատուն լարման աղբյուրներ

3.11.5.3. Հոսանքի հայելիներ

3.11.5.4. Բաղադրյալ տրանզիստորներ

3.11.5.5. Ակտիվ բեռներ

3.11.5.6. Ինտեգրալ գործառական ուժեղարարներ

3.11.5.7. Ինտեգրալ գործառական ուժեղարարների   պարամետրերը

3.11.5.8.Ինտեգրալ գործառական ուժեղարարների բնութագծերը

3.11.5.9. Ինտեգրալ գործառական ուժեղարարների սխեմաները

3.12. ԻԳՈՒ-ներով փոփոխական հոսանքի ուժեղարարներ

3.13. Ընտրողական ուժեղարարներ

3.14. Լայն հաճախական թողանցման շերտով  ուժեղարարաներ

3.14.1. Ցածր հաճախական ճշգրտում

3.14.2. Բարձր հաճախական ճշգրտում

3.14.3 Իմպուլսային ազդանշանի ուժեղարարներ

Ստուգողական հարցեր

ԳԼՈՒԽ4. ԳՈՐԾԱՌՈՒԹԱՅԻՆ ՇՂԹԱՆԵՐ

4.1. Մասշտաբային  ուժեղարարներ

4.1.1. Չշրջող  մասշտաբային  ուժեղարար

4.1.2. Լարման  կրկնիչ

4.1.3. Շրջող մասշտաբային ուժեղարար

4.2. Լարումների գումարող և հանող ուժեղարարներ

4.3. Լարում - հոսանք և հոսանք - լարում կերպափոխիչներ

4.4.Ի նտեգրող շղթաներ

4.4.1. Պասիվ ինտեգրող շղթաներ

4.4.2. Ակտիվ ինտեգրող շղթաներ

4.5. Դիֆերենցող շղթաներ

4.5.1. Պասիվ դիֆերենցող շղթաներ

4.5.2. Ակտիվ դիֆերենցող շղթաներ

4.6. Դիմադրությունների ինվերտորներ

4.7. Գիրատորներ

4.8. Լոգարիթմող ուժեղարարներ

4.9. Անտիլոգարիթմող ուժեղարար

4.10. Ճշգրիտ ուղղիչներ

4.10.1. Միակիսապարբերական ճշգրիտ ուղղիչներ

4.10.2. Երկկիսապարբերական ճշգրիտ ուղղիչներ

4.11. Անալոգային բազմապատկիչներ

4.11.1. ԻԳՈւ-ներով լարումների բազմապատկիչներ

4.11.2. Լարումների ինտեգրալ բազմապատկիչներ

4.12. Լարումների անալոգային կոմպարատորներ

4.12.1. ԻԳՈՒ-ների կիրառումով կոմպարատորներ

4.12.2. Ինտեգրալ կոմպարատորներ

4.12.3. Մեկ սնման լարումով կոմպարատորներ

4.12.4. Երկշեմ կոմպարատորներ

4.12.5. Զրոյի հետ հատման դետեկտոր (Զրո -տարր)

4.12.6. Տարաբևեռ լարումների համեմատող սխեմա

4.13. Լարման մակարդակի սահմանափակիչներ

4.13.1. Դիոդային սահմանափակիչներ

4.13.2. ԻԳՈՒ-ի և դիոդների կիրառումով սահմանափակիչներ

4.13.3. ԻԳՈՒ-ի հետադարձ կապի շղթայում ստաբիլիտրոններով սահմանափակիչներ

4.13.4. Ճշգրիտ սահմանափակիչներ

4.14. Ակտիվ զտիչներ

4.14.1. Ընդհանուր  դրույթներ

4.14.2. Ցածր հաճախական զտիչներ

4.14.3. Բարձր հաճախական զտիչներ

4.14.4. Շերտային զտիչներ

4.14.5. Ռեժեկտորային զտիչներ

4.14.6. ԻԳՈՒ- ների կիրառումով ակտիվ զտիչներ

4.14.7. Փուլային զտիչներ

Ստուգողական հարցեր

ԳԼՈՒԽ 5. ԷԼԵԿՏՐՈՆԱՅԻՆ ԲԱՆԱԼԻՆԵՐ

5.1. Անալոգային բանալիներ

5.1.1 Երկբևեռ տրանզիստորներով բանալիներ

5.1.2. Օպտոէլեկտրոնային բանալիներ

5.1.3. Դաշտային տրանզիստորներով բանալիներ

5.2. Թվային բանալիներ

5.2.1. Երկբևեռ տրանզիստորներով բանալիներ

5.2.2. Արագագործ տրանզիստորային բանալիներ

5.2.3. Դաշտային տրանզիստորներով բանալիներ

5.3. Անալոգային և թվային ազդանշանների ինտեգրալ կոմուտատորներ

Ստուգողական հարցեր

ՆԵՐԱԾՈՒԹՅՈՒՆ

Գիտության, տեխնիկայի և տնտեսության տարբեր բնագավառների հետագա առաջընթացը սերտորեն կապված է Էլեկտրոնիկայի զարգացման հետ: Ներկայումս դժվար է պատկերացնել մարդկային գործունեության որևէ բնագավառ, որտեղ չեն օգտագործվում էլեկտրոնային սարքեր և դրանց կիրառմամբ ավտոմատիկայի և հաշվիչ տեխնիկայի,  ինֆորմացիոն չափիչ և ռադիոտեխնիկայի,  կենցաղային նշանակության տարբեր սարքավորումներ: Էլեկտրոնիկայի նման լայն կիրառությունը պայմանավորված է ինտեգրալ տեխնոլոգիաների բուռն զարգացումով, ինչը թույլ է տալիս կազմակերպել բարձրորակ և էժան, հատուկ կարգաբերում չպանջող տարբեր գործառական նշանակության միկրոէլեկտրոնային սխեմաների զանգվածային արտադրությունը:

Ինտեգրալ միկրոսխեմաների, հատկապես անալոգային տեխնիկայի արդյունավետ կիրառությունը անհնար է առանց իմանալու դրանց աշխատանքի սկզբունքը, պարամետրերը և բնութագրերը ու դրանց կիրառումով նոր սխեմաների նախագծումն ու ուսումնասիրումը:

Էլեկտրոնիկան  զարգանում է երկու ուղղություններով` էներգետիկական (ուժային) և ինֆորմացիոն: Էներգետիկական էլեկտրոնիկան զբաղվում է  փոփոխական և հաստատուն   հոսանքի կերպափոխումներով էլեկտրաէներգետիկայի, մետալուրգիայի և այլ բնագավառներում: Ինֆորմացիոն  էլեկտրոնիկան` էլեկտրոնային սարքերով, որոնք ապահովում են ճարտարագիտական և ոչ ճարտարագիտական (կենսաբանության, առողջապահություն և այլն) բնագավառներում տարբեր պարամետրերի չափումը, հսկումը և կառավարումը:

Դասագիրքը հիմնականում նվիրված է ինֆորմացիոն էլեկտրոնիկային: Ներկայիս ինտեգրալ սխեմաների լայն ընտրանիի առկայությունը նոր խնդիրներ է առաջադրում էլեկտրոնային սխեմաների և համակարգերի նախագծմամբ զբաղվող մասնագետներին: Եթե նախկինում նախագծման հիմնական ժամանակը ծախսվում էր առանձին կասկադների ռեժիմների հաշվարկին, դրանց պարամետրերի որոշմանը, ջերմակայունացման հարցերին, այժմ հիմնական ուշադրությունը սևեռվում է միկրոսխեմաների միացման սխեմաներին և դրանց պարամետրերի համաձայնեցման խնդիրներին: Միայն այն դեպքերում, երբ առաջադրված խնդիրը միկրոսխեմաների միջոցով լուծել հնարավոր չէ, սխեմայում  օգտագործվում են դիսկրետ տարրերից բաղկացած շղթաներ:

Էլեկտրոնիկա և սխեմատեխնիկա դասագրքում շարադրված նյութերը ուսանողին տալիս են գիտելիքներ էլեկտրոնային սխեմաներում կիրառվող ազդանշանների,  դրանց ձևավորման սխեմաների, պարամետրերի ու կիրառությունների վերաբերյալ: Քննարկվում են ժամանակակից կիսահաղորդիչային սարքերի կառուցվածքը, աշխատանքի սկզբունքը,  պարամետրերն ու բնութագրերը: Դրանց իմացությունը հիմք է ծառայում ուժեղարար կասկադների և ինտեգրալ գործառական ուժեղարար միկրոսխեմաների կիրառումով անալոգային ազդանշանների գծային և ոչ գծային տարբեր կերպափոխիչների նախագծման և հետազոտման համար: Տրվում են փոփոխական և հաստատուն հոսանքի ուժեղարար կասկադների սխեմաները, դրանց պարամետրերի և բնութագրերի ուսումնասիրության եղանակները: Դիտարկվում են հետադարձ կապի տեսակները,  որոշվում են դրանց ազդեցությունները ուժեղարարների պարամետրերի վրա: Բերվում են ինտեգրալ գործառական ուժեղարարների, ինտեգրալ կոմպարատորների, անալոգային և թվային բանալիների, տրամաբանական տարրերի սխեմաները և դրանց  կիրառումով տարբեր գործառական սխեմաների, տրիգերների, լարման մակարդակի սահմանափակիչների, անալոգային բազմապատկիչների, հարմոնիկ տատանումների գեներատորների, ուղղանկյուն և գծային փոփոխումով իմպուլսային ազդանշանների ձևավորման սկզբունքները և հաշվարկի եղանակները: Մեծ տեղ է հատկացված ինտեգրալ գործառական ուժեղարարներով ակտիվ զտիչների սխեմաների վերլուծությանը: Բերված են վերջիններիս համեմատական բնութագրերը:

Դասագրքում դիտարկված են նաև ինտեգրալ միկրոսխեմաների սնման համար անհրաժեշտ փոքր և միջին հզորության երկրորդային էլեկտրասնման աղբյուրների կառուցվածքային սխեմաները և դրանց առանձին հանգույցների (միաֆազ և եռաֆազ ուղղիչների, հարթեցնող զտիչների, լարման անալոգային և իմպուլսային կայունարարների) էլեկտրական սխեմաներն ու հաշվարկային հավասարումները:

Բերված են ինտեգրալ միկրոսխեմաների կիրառումով ազդանշանների գծային և ոչ գծային կերպափոխման սխեմաների հաշվարկի օրինակներ, ինչպես նաև այդ սխեմաների տարրերի վերաբերյալ տեղեկատվություն:

Դասագիրքը կարող է օգտակար լինել նաև բակալավրական, մագիստրոսական  կուրսային և դիպլոմային նախագծերի ու ճարտարագետական  տարբեր խնդրիրների լուծման համար:

>>

ԳԼՈՒԽ 1

1.1. ԷԼԵԿՏՐՈՆԱՅԻՆ ՇՂԹԱՆԵՐԻ ԴԱՍԱԿԱՐԳՈՒՄԸ

 Էլեկտրոնային շղթաներում աշխատանքային ազդանշանը կարող է լինել անալոգային կամ դիսկրետ: Համապատասխանաբար շղթաներն էլ կոչվում են անալոգային (ԱՇ) կամ դիսկրետ:

Անալոգային էլեկտրոնային շղթաները կիրառվում են անընդհատ ֆունկցիայի օրենքով փոփոխվող ազդանշանների ձևավորման, կերպափոխման, մշակման և հաղորդման նպատակներով: Անալոգային էլեկտրոնային շղթաներում ազդանշանը (լարում կամ հոսանք) ընդունում է անսահման թվով արժեքներ, որոնք փոփոխվում են միևնույն ժամանակային մասշտաբով և  ցանկացած պահի կարող են որոշվել:

Անալոգային էլեկտրոնային շղթաների (ԱՇ) առավելությունը մեծ ճշգրտությունն ու արագագործությունն է համեմատաբար պարզ կառուցվածքի դեպքում: Դրանց թերություններն են` ցածր աղմըկակայունությունը և պարամետրերի անկայունությունը, պայմանավորված արտաքին գործոնների նկատմամբ մեծ զգայունությամբ (oրինակ շրջապատի ջերմաստիճանից, արտաքին էլեկտրական դաշտերից, տարրերի ծերացումից և այլն), ինչպես նաև ազդանշանը որոշակի հեռավորության վրա հաղորդման դեպքում տեսքի աղավաղումը և ցածր օգտակար գործողության գործակիցը: 

Դիսկրետ էլեկտրոնային շղթաները (ԴՇ) կիրառվում են անալոգային ազդանշանը ըստ ժամանակի կամ ամպլիտուդի քվանտացված ազդանշանների ձևավորման, ընդունման, մշակման և հաղորդման նպատակով (քվանտացում կոչվում է անալոգային ազդանշանի փոխարինումը իր արժեքներով առանձին կետերում): 

Անալոգային մեծությունների քվանտացման համար օգտագործվում են էլեկտրական իմպուլսների կամ մակարդակների անկման հաջորդականություններ: Էլեկտրական իմպուլսներ անվանում են U(t) լարման կամ I(t) հոսանքի հաստատված որոշակի U₀ և I₀ մակարդակներից կարճատև շեղումը: Լարման կամ հոսանքի անկում կոչվում են U(t) -ի կամ I(t) - ի երկու հաստատուն արժեքների միջև արագ փոփոխությունը:

          Նկ.1.1ա,բ-ում պատկերված են լարման  իմպուլսային և  լարման մակարդակների անկման ազդանշանների տեսքերը և դրանց հիմնական պարամետրերը:

          U₀ - իմպուլսի կամ լարման անկման սկզբնական արժեք,

          U_m -իմպուլսի կամ լարման անկման ամպլիտուդ, որը գնահատվում է սկզբնական U₀ արժեքից առավելագույն շեղումով,

          t_ճ, t_ա -իմպուլսի ճակատի և անկման տևողություններ, որոնք   որոշվում են ամպլիտուդի 0,1Um - ից 0,9Um արժեքներով սահմանափակված ժամանակահատվածով: Լարման անկումների դեպքում այդ մեծությունները կոչվում են բացասկան (t_ճ^-) և դրական (t_ճ⁺) ճակատների տևողություններ,

           t_ի - իմպուլսի տևողություն` երկու հարևան` ճակատի և անկման միջև ընկած ժամանակահատվածը U=0,5Um արժեքի դեպքում,

          T- իմպուլսների կրկնման պարբերություն,

          t_դ = T- t_ի  իմպուլսների միջև դադարի տևողություն,

          f =1 / T - իմպուլսների կրկնման հաճախություն,

          Kլ= t_ի / T - իմպուլսների լցման գործակից,

          K_մ= T / t_ի - իմպուլսների միջանցիկություն,

Նշենք, որ հաջորդաբար կրկնվող տարբեր նշանի լարման անկումները (դրական dU/dt >0 և բացասական dU/dt < 0) կազմում են ուղղանկյուն իմպուլսներ: Մասնավոր դեպքում, երբ լարման դրական և բացասական անկումները իրար հաջորդում են հավասար ժամանակահատվածներով, ուղղանկյուն իմպուլսները կոչվում են մեյանդր:

Դիսկրետ շղթաների առավելություններն են`

1.ԴՇ-ում իմպուլսային P_ի և միջին P_մ հզորությունների միջև կապը որոշվում է P_ի=K_մP_մ հավասարումով: Այդ հավասրումը ցույց տալիս, որ իմպուլսների K_մ միջանցիկության մեծ արժեքների դեպքում, իմպուլսային P_ի հզորությունը զգալի չափով կգերազանցի  P_մ միջին հզորությունը: Դա ապահովում է ավելի փոքր զանգվածա - գաբարիտային պարամետրեր անալոգային շղթաների համեմատ:

2. ԴՇ-ում տրանզիստորներն աշխատում են էլեկտրոնային բանալու ռեժիմում (կամ բաց են հագեցված, կամ փակ են), որի դեպքում տրանզիստորներում ցրման հզորությունները նվազագույն են, և օգտակար գործողության գործակիցը մեծ է:                                     

3.Դիսկրետ շղթաների հատկությունները (պարամետրերը և բնութագծերը) ավելի թույլ են կախված շղթայում օգտագործված տարրերի պարամետրերի և արտաքին պայմանների (ջերմաստիճան, սնման լարում, ծերացում) փոփոխություններից:            

4. ԴՇ - ի աղմկակայունությունը բարձր է ԱՇ- ի համեմատ, քանի որ իմպուլսի տևողությունը փոքր է, և աղմուկի  ազդեցության հավանականությունը իմպուլսի վրա այդ կարճ ժամանակա հատվածում կրճատվում է:  

5. ԴՇ - ներում ազդանշանի ձևավորման, մշակման, հիշման և հաղորդման նպատակներով օգտագործվում են նույնատեսակ տարրեր, ինչը հնարավորություն է տալիս շղթաները պատրաստել ինտեգրալ տեխնոլոգիաների կիրառումով և ապահովել  փոքր չափեր, աշխատանքային բարձր հուսալիություն, ցածր ինքնարժեք:       

Ազդանշանի քվանտացման եղանակից կախված` ԴՇ-ները բաժանվում են երեք խմբերի ` իմպուլսային (ԻՇ), ռելեային (ՌՇ) և թվային (ԹՇ):

Իմպուլսային շղթաներում X(t) անալոգային ազդանշանը քվանտացվում է ըստ ժամանակի (նկ.1.2,ա) և ձևավորվում է որպես հաստատուն հաճախությամբ կրկնվող իմպուլսների հաջորդականություն (նկ.1.2,բ): ԻՇ-ներում խախտվում է ազդանշանի ժամանակային անընդհատությունը, սակայն ընտրված պահերին ազդանշանի արժեքները ճշգրիտ համապատասխանում են X(t)-ի արժեքներին:

Անալոգային ազդանշանի փոխարինումը իմպուլսների հաջորդականությամբ կոչվում է իմպուլսային մոդուլացում: Իմպուլսային մոդուլացման դեպքում իմպուլսների տեսքը պահպանվում է: Մեծ կիրառություն են գտել իմպուլսային մոդուլացման երեք տեսակ` ամպլիտուդա - իմպուլսային մոդուլացում (ԱԻՄ), լայնա-իմպուլսային մոդուլացում (ԼԻՄ) և փուլա- իմպուլսային մոդուլացում   (ՓԻՄ):

Ամպլիտուդա-իմպուլսային մոդուլացման դեպքում անալոգային  X(t)  ազդանշանի  (նկ.1.3,ա)  մոդուլացվող  (փոփոխվող) պարամետրը իմպուլսների հաջորդականության ամպլիտուդն է (նկ.1.3,բ):                                            

ԼԻՄ-ի դեպքում մոդուլացվող պարամետրը իմպուլսների լայնությունն է (նկ.1.3,գ):    

ԼԻՄ-ը բնորոշվում է իմպուլսների միջանցիկության K_մ կամ լցման K_լ գործակիցներով:

Փուլա-իմպուլսային մոդուլացման դեպքում մոդուլացվող պարամետրը իմպուլսների միջև հեռավորությունն է, այսինքն` փուլային շեղումը ձևավորված սկզբնական իմպուլսների նկատմամբ (նկ.1.3,դ ):

Որոշ շղթաներում նշված եղանակները կիրառվում են համատեղ:        

Ռելեային շղթաները իրականացնում են X(t) ազդանշանի քվանտացում ըստ մակարդակի, ձևավորելով աստիճանային ազդանշան, որի աստիճանները համեմատական են նախօրոք տրված h մեծությանը (նկ.1.2,գ): Ազդանշանի մակարդակի փոփոխությունը կատարվում է nh քայլով: 

Թվային շթաներում անալոգային X(t) ազդանշանի քվանտացումը իրականացվում է ըստ ժամանակի և ամպլիտուդի համատեղ: Այդ պատճառով սևեռված պահերին ազդանշանների արժեքները միայն մոտավորապես են համապատասխանում X(t)-ի իրական արժեքներին: Ինչքան մեծ է ազդանշանի դիսկրետացված արժեքների թիվը, այքան ավելի մեծ է անալոգային  ազդանշանի քվանտացման ճշգրտությունը:

Սակայն միևնույն է ազդանշանի դիսկրետացումից խախտվում է անալոգային ազդանշանի անընդհատությունը թե ըստ ամպլիտուդի և թե` ըստ ժամանակի:

Թվային շղթաներում ազդանշանի դիսկրետացված մակարդակները փոխարինվում են թվերի հաջորդականությամբ: Այդ փոխարինումը անվանում են կոդավորում, իսկ թվերի զուգորդությունը` ազդանշանի կոդ: Ազդանշանի կոդավորումը հնարավորություն է ընձեռում ազդանշանի ձևափոխումը, մշակումը փոխարինել կոդի ձևափոխումով և մշակումով: Կոդի ձևավորումը և մշակումը իրականացվում են թվային սարքերի միջոցով;

Թվային շղթաների առավելություներն են` մեծ աղմկակայունությունը և հուսալիությունը, ինՖորմացիայի երկարատև պահպանումը, բարձր տնտեսական և էներգետիկական արդյունավետությունը, ինտեգրալ տեխնոլոգիաների լայն կիրառումը:

Թվային շղթաների թերություններն են` ոչ մեծ ճշգրտությունը և փոքր արագագործությունը: Սակայն նշված թերությունները որոշ չափով վերացվում են միասնականացված մեծ թվով տարրերի կիրառումով և շղթայի սխեմայի բարդացումով:

Վերջում նշենք, որ ժամանակակից էլեկտրոնային շղթաները, անկախ դրանց անալոգային կամ դիսկրետ, պատրաստվում են կիսահաղորդչային ինտեգրալ միկրոսխեմաների տեսքով, ունեն փոքր չափսեր, մեծ հուսալիություն և էներգիայի  փոքր ծախս:         

>>

               Ստուգողական հարցեր

1. Ինչպիսի՞ էլեկտրական ազդանշաներ և էլեկտրոնային  շղթաներ գիտեք:

2. Ո՞ր շղթան է կոչվում անալոգային:

3. Ո՞ր շղթան է կոչվում թվային:

4. Ո՞ր շղթան է կոչվում իմպուլսային:

5. Ո՞ր ազդանշանն է կոչվում միանդր:

6. Ազդանշանի քվանտացման ինչպիսի՞ եղանակներ գիտեք:

7. Որո՞նք են անալոգային, իմպուլսային և թվային  էլեկտրոնային շղթաների առանձնահատկությունները:

8. Ինչպիսի՞ տեսք ունի ռելեային շղթայի ազդանշանը:

9.Բացատրեք ամպլիտուդա-իմպուլսային մոդուլացիայի էությունը:

10.Բացատրեք լայնա-իմպուլսային մոդուլացիայի էությունը:

11.Բացատրեք փուլա-իմպուլսային մոդուլացիայի էությունը:

12. Ո՞րոնք են ԱԻՄ, ԼԻՄ, ՇԻՄ շղթաների պարամետրերը:

13. Ի՞նչ է ազդանշանի կոդավորումը թվային շղթաներում:

14. Թվարկեք անալոգային և թվային շղթաների դրական և բացասական հատկանիշները:

>>

ԳԼՈՒԽ 2

 ԿԻՍԱՀԱՂՈՐԴԻՉԱՅԻՆ ՍԱՐՔԵՐ

Կիսահաղորդիչային սարքերի աշխատանքը հիմնված է երկու տարբեր էլեկտրահաղորդականությամբ օժտված կիսահաղորդիչների, կամ կիսահաղորդիչ – մետաղ,       հպման տիրույթներում տեղի ունեցող երևույթների վրա: Կիսահաղորդիչային  սարքերը  (դիոդներ, տրանզիստորներ, տիրիստորներ և այլն) բաղկացած են մեկ և ավելի թվով էլեկտրոնա - խոռոչային (p - n) անցումներից: էլեկտրոնա-խոռոչային  անցում կոչվում է Էլեկտրոնային n էլեկտրահաղորդականությամբ  և խոռոչային p էլեկտրահաղորդականությամբ կիսահաղորդիչների հպման տիրույթում հիմնական լիցքակիրներով աղքատացված միջակայքը:

2.1. Էլեկտրոնա - խոռոչային  անցում

Դիտարկենք Էլեկտրոնա-խոռոչային  (p – n) անցման աշխատանքի սկզբունքը: Ենթադրենք գերմանիումի (Ge) երկու կիսահաղորդիչներ, որոնցից մեկը օժտված է խոռոչային p, իսկ մյուսը` էլեկտրոնային n էլեկտրահաղորդականությամբ, հպվում են իրար իդեալական հարթ և մաքուր մակերեսով (նկ.2.1ա): Խոռոչային էլեկտրահաղորդականությամբ օժտված p կիսահաղորդիչում հիմնական լիցքակիր մասնիկների` խոռոչների p_p կոնցենտրացիան մի քանի կարգով գերազանցում է ոչ հիմնական լիցքակիր մասնիկների` էլեկտրոնների p<sub>n</sub> կոնցենտրացիան (p<sub>p</sub> >>p<sub>n</sub>), իսկ էլեկտրոնային էլեկտրահաղորդականությամբ օժտված n կիսահաղորդիչում հիմնական լիցքակիր մասնիկների` էլեկտրոնների n_n կոնցենտրացիան մի քանի կարգով գերազանցում է ոչ հիմնական լիցքակիր մասնիկների`խոռոչների n_p կոնցենտրացիան (n_n >> n_p): Ընդ որում, հիմնական լիցքակիրների կոնցենտրացիան p-ում մի քանի կարգով գերազանցում է հիմնական լիցքակիրների կոնցենտրացիան n-ում (p_p>>n_n): Հպման մակերեսի երկու կողմերում առկա է էլեկտրոնների և խոռոչների կոնցենտրացիաների խիստ տարբերություն, որի պատճառով առաջանում է վերջիններիս դիֆուզիան մի կիսահաղորդիչից մյուսը: Խոռոչները անցնում են p կիսահաղորդիչի հպման մակերեսին կից միջակայքից n կիսահաղորդիչ, վերամիավորվում են n–ում էլեկտրոններիրի հետ:   p-ում առաջանում են խոռոչներով չփոխհատուցված անշարժ բացասական իոններ: Էլեկտրոններն անցնում են n կիսահաղորդչի հպման մակերեսին կից միջակայքից p կիսահաղորդիչ, վերամիավորվում են p –ում խոռոչների հետ: n -ում առաջանում են էլեկտրոններով չփոխհատուցված անշարժ դրական իոններ: Հպման մակերեսով անցնում են էլեկտրոնների և խոռոչների տեղաշարժով պայմանավորված (Ip)դ և (In)դ դիֆուզիոն հոսանքները:

Դիֆուզիոն Iդ լրիվ հոսանքը կլինի Ipդ + Inդ: Հիմնական լիցքակիրների դիֆուզիայի պատճառով p և n կիսահաղորդիչներում կատարվում է լիցքակիրների վերաբաշխում: Հպման մակերեսի երկու կողմերում հիմնական լիցքակիրների քանակը նվազում է: p կիսահաղորդիչում  հպման մակերեսի միջակայքում առաջանում են մեծ թվով անշարժ բացասական իոններ, իսկ n կիսահաղորդիչում` անշարժ դրական իոններ: Հպման մակերեսի երկու կողմերում ձևավորվում են անշարժ դրական և  բացասական իոններից բաղկացած, հիմնական լիցքակիրներով աղքատացված տիրույթներ, որոնք համատեղ կազմում են էլեկտրոնա-խոռոչային p–n անցում: p–n անցումում դրական և բացասական  իոնների q քանակը որոշվում են eNա և eNդ մեծություններով, որտեղ Nդ-ն և Nա-ն p և n կիսահաղորդիչներում դոնորների և ակցեպտորների կոնցենտրացիաներն են:

p – n անցումը կիսահաղոդիչային միջակայքը բաժանում է երկու մասի: Դրանցից մեկը, որում հիմնական լիցքակիրների կոնցենտրացիան առավելագույն է, կոչվում է էմիտեր (դիտարկված դեպքում p միջակայքը), իսկ մյուսը` բազա (դիտարկված դեպքում n միջակայքը): Այդ անշարժ լիցքակիրները ստեղծում են էլեկտրական դաշտ, որն արգելում է հիմնական լիցքակիրների հետագա տեղաշարժը, և ընդհակառակը, նպաստում է ոչ  հիմնական լիցքակիրների դրեյֆին` խոռոչների տեղաշարժին n-ից p և էլեկտրոնների տեղաշարժին` p-ից n: p–n անցումով, բացի դիֆուզյոն հոսանքից, հոսում է նաև դրեյֆային հոսանք Iդր=Ipդր+Inդր` պայմանավորված ոչ հիմնական լիցքակիրների տեղաշարժով:

p – n անցումում առաջանում է պոտենցիալային անկում φ₀, որը կոչվում է պոտենցիալային պատնեշ կամ կոնտակտային պոտենցիալների տարբերություն: Պոտենցիալային պատնեշի մեծությունը, սևեռված ջերմաստիճանի դեպքում, որոշվում է p–n անցման տիրույթում նույնանուն լիցքակիրների կոնցենտրացիաների հարաբերությամբ: Պոտենցիալային պատնեշը T = 300°K ջերմաստիճանում գերմանիումային p – n անցումում հավասար է 0,3…0,4 Վ , իսկ սիլիցիումային անցումում` 0,7…0,8 Վ: 

Այպիսով արտաքին էլեկտրական դաշտերի բացակայության դեպքում p – n անցումն օժտված է φ₀ պոտենցիալային պատնեշով և d₀ հաստությամբ: Անցումով դիֆուզիոն և դրեյֆային հոսանքները իրար փոխհատուցում են, և հոսանքը անցումով բացակայում է:

p – n անցման ուղղիչային հատկությունը: Դիտարկենք p – n անցումում տեղի ունեցող երևույթները, երբ անցմանը  միացվում է արտաքին լարման աղբյուր: Ենթադրենք` լարման աղբյուրը միացված է p – ին դրական, իսկ n – ին` բացասկան բևեռներով (նկ. 2.1,բ): Այդպիսի միացման դեպքում լարումը անվանում են ուղիղ լարում (Uու): Լարման աղբյուրի ստեղծած էլեկտրական դաշտի ազդեցությամբ p և n կիսահաղորդիչներից հիմնական լիցքակիրները շարժվում են p–n անցման ուղղությամբ, լրացնում են անցումում դրանց պակասը: Անցման d₀ հաստութունը և պոտենցիալային պատնեշի φ₀ արժեքը փոքրանում,  ընդունում են d₁ և φ₁ = φ₀–Uու մեծությունները: Արդյունքում անցումով դիֆուզիոն հոսանքի բաղադրիչն աճում է: Խախտվում է անցումով դիֆուզիոն ու դրեյֆային հոսանքների դինամիկ հավասարակշռությունը, և   p – n անցումով հոսում է մեծ դիֆուզիոն (ուղիղ) հոսանք: Ուղիղ լարման Uու≥φ₀ արժեքի դեպքում պոտենցիալային պատնեշը վերանում է φ₁= 0: Արդյունքում դիֆուզիոն հոսանքը  շատ մեծանում է, և եթե այն չսահմանափակվի, R ռեզիստորի միացումով, անցումը կայրվի:

Այժմ դիտարկենք p–n անցման աշխատանքը, երբ լարման աղբյուրը բացասկան բևեռով միացված է p, իսկ դրական բևեռով` n կիսահաղորդիչներին: Այդպիսի միացման դեպքում լարումը կոչվում է հակառակ լարում  (U_հ): Հակառակ լարման միացման դեպքում արտաքին էլեկտրական դաշտի ազդեցությամբ անցմանը հարող կիսահաղորդիչների մասերից հիմնական լիցքակիրները վանվում են դեպի լարման աղբյուրի բևեռները: p – n անցումում մեծանում են իոնների քանակը, հետևաբար անցման d₀ հաստությունը, և φ₀ պոտենցիալային պատնեշը մեծանում ընդունում են d₂ և φ₂ = φ₀ +U_հ արժեքները: Դիֆուզիոն հոսանքը նվազում է, իսկ դրեյֆային հոսանքը մնում է համարյա անփոփոխ: Հակառակ լարման U_հ >> φ₀ արժեքների դեպքում դիֆուզիոն հոսանքը լրիվ ընդհատվում է, և անցումով հոսում է դրեյֆային փոքր հոսանքը, որը անվանում են անցնան հակառակ ուղղությամբ հագեցման հոսանք:

Այպիսով կարող ենք եզրակացնել, որ p – n անցումը օժտված է միակողմանի էլեկտրահաղորդականությամբ: Ուղիղ լարման կիրառման դեպքում անցման  էլեկտրահաղորդականությունը մեծ է, անցումը բաց է, և դրանով հոսում է մեծ հոսանք, իսկ հակառակ լարման դեպքում անցումը փակ է, հոսում է հակառակ ուղղությամբ հագեցման փոքր հոսանքը:

p – n անցման բնութագիծը և պարամետրերը: p – n անցմանը կիրառված լարման և դրանով հոսող հոսանքի միջև առնչությունը կոչվում է վոլտ-ամպերային բնութագիծ (ՎԱԲ):

Վոլտ–ամպերային բնութագիծը նկարագրվում է հետևյալ հավասարումով`

որտեղ I, I₀, U, φ_T –ն` համապատասխանաբար անցումով հոսանքը, հակառակ ուղղությամբ հագեցման հոսանքը, անցմանը կիրառված  լարումը  և  ջերմաստիճանային պոտենցիալներ են: Ջերմաստիճանային  պոտենցիալը որոշվում է φ<sub>T</sub> = kT/q արտահայտությամբ, որտեղ k-ն Բոլցմանի հաստատունն է, T-ն` բացարձակ ջերմաստիճանը, q - ն` էլեկտրոնի  լիցքը: T = 300° K  ջերմաստիճանում  φ_T = 0,026 Վ:

Ուղիղ լարման դեպքում, երբ U=Uու >> φ_T , (2.1) հավասարման մեջ  և անտեսելով 1-ով` կարող ենք ուղիղ ուղղությամբ հոսանքի համար գրել`

Հակառակ լարման դեպքում, երբ U=U_հ< 0, ունենք  ևի անտեսելով փոքր մեծությամբ, հակառակ ուղղության հոսանքի համար կստանանք`

Հակառակ լարման U_հ=U_կ կտրման լարման արժեքի դեպքում p – n անցումում առաջանում է էլեկտրական ծակում, որից հոսանքը շատ մեծանում է և եթե այն չսահմանափակվի, անցումը կայրվի: 

Նկ.2.2,ա –ում պատկերված է p – n անցման վոլտ-ամպերային բնութագիծը` ստացված փորձնական ճանապարհով:

Շրջապատի ջերմաստիճանի բարձրացումից կիսահաղրդիչում գեներացվում են լրացուցիչ էլեկտրոն - խոռոչ զույգեր: Լիցքակիրների քանակն ավելանում է, հետևաբար միևնույն լարման դեպքում հոսանքն անցումով մեծանում է :  

Հակառակ ուղղությամբ հագեցման I₀ հոսանքը շրջապատի ջերմաստիճանի փոփոխությունից փոփոխվում է  հետևյալ օրենքով`

որտեղ  ∆₂T- ն ջերմաստիճանի  փոփոխությունն է, որի  դեպքում  հագեցման հոսանքը կրկնապատվում է: Գերմանիումային p – n անցումներում հագեցման հոսանքը կրնապատկվում է ջերմաստիճանի 7⁰ C – ով փոփոխման դեպքում, իսկ սիլիցիումային անցումներում` 10⁰ C – ով փոփոխման դեպքում: I₀ –ի ջերմային փոփոխությունը բերում է անցումով I հոսանքի փոփոխման:

Բացի I₀ – ի ջերմաստիճանային փոփոխությունից, p – n անցման ուղիղ հոսանքը կախված է նաև φ_T –ի փոփոխությունից:

Այդ կապը ավելի հարմար է գնահատել հաստատուն ուղիղ հոսանքի դեպքում ուղիղ լարման ջերմաստիճանային փոփոխությունով: Ուղիղ լարման ջերմաստիճանային փոփոխությունը գնահատվում է լարման ջերմաստիճանային գործակցով (ԼՋԳ, ТКН ), որը ցույց է տալիս ուղիղ լարման հարաբերական փոփոխության մեծությունը ջերմաստիճանի 1⁰K փոփոխության դեպքում (ԼՋԳ = ∆U/U∆T): Լարման ջերմաստաճանային գործակիցը գերմանիումային կիսահաղորդիչների դեպքում ունի – (1,2...3) մՎ/աստ., իսկ սիլիցիումային կիսահաղորդիչների համար – (1,2...2) մՎ/աստ. մեծություն:

p – n անցման կարևոր պարամետրերից է անցման դիֆերենցիալ (ներքին) դիմադրությունը փոքր մեծության փոփոխական ազդանշանի դեպքում: Այն գնահատվում է հետևյալ արտահայտությամբ` R_i = dU/dI:

Որոշենք p – n անցման դիֆերենցիալ դիմադրությունը ուղիղ և հակառակ լարման միացման դեպքերում:

(2.1) հավասրումից կարող ենք գրել`   

Վերջին արտահայտությունից կստանանք`

Ուղիղ լարման դեպքում I >>I₀ և R_i = 26 մՎ / I: I =1 մԱ դեպքում R_i = =26մՎ / 1մԱ = 26 Օմ: Հակառակ լարման դեպքում I = I₀ = 1մկԱ և R_i = =26մՎ / 1մկԱ= 26000 Օմ:

Բերված թվային օրինակից երևում է, որ հակառակ լարման դեպքում անցման դիֆերենցիալ դիմադրությունը 3 կարգով գերազանցում է ուղիղ լարման դեպքում անցման դիֆերենցիալ դիմադրությունը:

p – n անցման մյուս պարամետրերից է անցման ունակությունը: Անցմանը լարում կիրառելիս լիցքակիրների քանակը փոփոխվում է: Նման երևույթ տեղի ունի կոնդենսատորում: Երբ կոնդենսատորին կիրառվում է հաստատուն լարում, թիթեղների վրա կուտակվում են տարանուն լիցքեր, որոնց քանակը փոփոխվում է լարման փոփոխությունից: Հետևաբար p–n անցումը օժտված է  որոշակի ունակությամբ: Ուղիղ լարման դեպքում անցումում լիցքերի քանակի փոփոխությունը պայմանավորված է դիֆուզիոն հոսանքով, իսկ հակառակ լարման դեպքում` դրեյֆային հոսանքով: Համապատասխանաբար,  ունակություններն էլ կոչվում են դիֆուզիոն (C_դի), կամ դրեյֆային (C_դր): p – n անցման լրիվ ունակությունը գնահատվում է դիֆուզիոն և դրեյֆային ունակությունների գումարով (C=C_դի + C_դր): Այդ ունակության արժեքը պայմանավորված է անցման մակերեսով, կիսահաղորդչում դոնորների կոնցենտրացիայով, պոտենցիալային պատնեշի մեծությամբ  և  ունի մի քանի պիկոֆարադ մեծություն: 

p-n անցումներն ըստ պատրաստման տեխնոլոգիայի բաժանվում են երեք խմբերի` կետային, մակերեսային և դիֆուզիոն: Կետային անցում ձևավորվում է ոչ մեծ չափի կիսահաղորդչային թիթեղի և մետաղյա զսպանակի սուր ծայրի հպման մակերեսում (նկ.2.3,ա): Կիսահաղորդչային Ge(n) թիթեղով և մետաղյա զսպանակով անց է կացվում իմպուլսային մեծ հոսանք (մի քանի ամպեր): Արդյունքում զսպանակի սուր ծայրը հալվելով` դիֆուզիայի շնորհիվ անցնում է կիսահաղորդիչ և ձևավորում է Ge(p) կիսահաղորդիչ: Ge(n) և Ge(p)  կիսահաղորդիչների միջև առաջանում է p-n անցում, որի մակերեսը, հետևաբար և ունակությունն շատ փոքր է: Փոքր ունակության պատճառով կետային անցումները օգտագործվում են հարյուրավոր ՄՀերց հաճախությունների տիրույթում: Մակերեսային p-n անցումներում անցման մակերեսը զգալի չափով գերազանցում է անցման d₀ հաստությունը: Այս անցումները ձևավորվում են ձուլման եղանակով (նկ.2.3,բ): Կիսահաղորդչի Ge(n) թիթեղի վրա դրվում է ինդիումի հաբ: Դրանք տեղադրվում են վակուումային վառարանում և տաքացվում: 155⁰C-ից բարձր ջերմաստիճանում In-ը հալվում է և սկսում է լուծել կիսահաղորդիչը: Միաժամանակ  տեղի է ունենում In - ի դիֆուզիա պինդ կիսահաղորդիչ: Սառեցումից հետո In-ի մեծ թվով ատոմներ մնում են կիսահաղորդիչում, որի արդյունքում ստացվում է Ge(p): Ge(n) - ի և Ge(p)-ի միջև ձևավորվում է p-n անցում: In-ի այն  մասը, որը չի դիֆուզվել կիսահաղորդիչի միջակայք, սառեցվելուց հետո պնդանում է և մնում որպես մետաղ:

Դիֆուզիոն եղանակով p-n անցման պատրաստման համար օգտագործվում է Ge(p) կիսահաղորդիչ և իբրև դոնոր`սուրմա (Sb) (նկ.2.3,գ): Դիֆուզիան իրականացվում է ջրածնային վառարանում: Վառարանում ջերմաստիճանը մեծացվում է` մինչև կիսահաղորդչի մոտենալը հալման վիճակին: Սուրմայի գոլորշիները դիֆուզիայով անցնում են  Ge(p) - ի խորքը: Վերջինիս  արտաքին մակերեսին առաջանում է Ge(n)-ի բարակ շերտ: Ge(p)-ի և Ge(n)-ի միջև ձևավորվում է p-n անցում: Ge(n)-ի ներքին և կողային մասերը հեռացվում են:

Դիֆուզիոն եղանակը ապահովում է p-n անցումների բարձր վերարտադրություն և պարամետրերի միատեսակություն:

>>

2.2. Կիսահաղորդիչային դիոդներ

Կիսահաղորդչային դիոդը մեկ p–n անցում և երկու ելուստներ ունեցող կիսահաղորդչային սարք է: Ըստ էության, կիսահաղորդչային դիոդը p-n անցում է, տեղադրված մետաղյա կամ մեկուսչից պատրաստված պատյանում: Պատյանը պաշպանում է  p-n  անցումը արտաքին ազդեցություններից (ճնշում, խոնավություն, հարվածներ և այլն): Դա նշանակում է, որ p-n  անցման  աշխատանքի սկզբունքը, բնութագծերը և պարամետրերը լրիվ վերագրվում են դիոդին: Միայն պետք է հաշվի առնել, որ պատյանը  p-n ոնցման ունակությանը ավելացնում է պատյանի  Cպ սեփական ունակությունը (Cդ = Cդի + Cդր +Cպ): Դիոդի ունակության ազդեցությունը հիմնականում դրսևորվում է բարձր հաճախությունների է իմպուլսային ազդանշանների դեպքում:

Դիոդի փոխարինման սխեման ունի նկ.2.2,բ-ում բերված տեսքը: Սխեմայում Rա –ն   p-n անցման դիֆերենցիալ դիմադրությունն է (Rա= =Ri), Cա - ն` ունակությունը,   Cպ - ն`պատյանի ունակությունը, Rբ - ն` բազայի դիմադրությունը:

Դիոդի հաճախական հատկությունները հիմնականում պայմանավորված են բազայի միջակայքում ոչ հիմնական լիցքակիրների կուտակման և արտածման գործընթացներից: Այդ պատճառով դիոդի արագագործության մեծացումը պահանջում է հնարավորինս նվազեցնել   ոչ հիմնական լիցքակիրների բազայում կուտակման գործընթացը: Այդ  հարցը լուծվում է Շոտկիի ուղղիչ անցման կիրառումով (Շոտկիի դիոդ): Շոտկիի ուղղիչ անցումը ձևավորվում է կիսահաղորդիչի մետաղի հետ հպումից: Ընտրելով նյութերը` հնարավոր է ստանալ էլեկտրոնների և խոռոչների համար պոտենցիալային պատնեշի տարբեր մեծություններ: Արդյունքում ուղիղ լարման կիրառման դեպքում հոսանքը անցումով պայմանավորված կլինի միայն հիմնական լիցքակիրներով: Ոչ հիմնական լիցքակիրները չեն կարող հաղթահարել մեծ պոտենցիալային պատնեշը և անցնել մետաղից  կիսահաղորդիչ: Օրինակ n կիսահաղորդիչի և մետաղի հպումից հոսանքը ձևավորվում է միայն կիսահաղորդչից էլեկտրոնների անցումով մետաղ, իսկ խոռոչների շարժումը մետաղից - կիսահաղորդիչ բացակայում է:

Բացի վերոհիշյալից, Շոտկիի դիոդը տարբերվում է նաև բաց վիճակում անցման վրա փոքր լարման անկումով, (հետևաբար բաց վիճակում փոքր դիմադրությունով), ինչը պայմանավորված է հիմնական լիցքակիրների համար փոքր պոտենցիալային պատնեշի մեծությամբ: Նշենք նաև, որ Շոտկիի դիոդի վոլտ-ամպերային բնութագիծը ուղիղ լարման կիրառման դեպքում շատ մոտ է իդեալական անցման բնութագծին:    

Դիոդները շատ մեծ կիրառություն ունեն և կախված կիրառման բնագավառից բաժանվում են հետևյալ խմբերի` ուղղիչային (ցածր հաճախական), բարձր հաճախական, գերբարձր հաճախական, իմպուլսային, ստաբիլիտրոններ,  վարիկապներ, քառաշերտ փոխանջատիչ (դինիստոր) և ֆոտոդիոդներ:

Ուղղիչային դիոդները հիմնականում օգտագործվում են փոփոխական լարումը հաստատուն լարման կերպափոխիչներում (սնման լարման աղբյուրներում), որպես կիրառված լարումով կառավարվող էլեկտրոնային բանալիներ: Ուղիղ լարման կիրառման դեպքում դիոդը բաց է (բանալին միացված է), հակառակ լարման դեպքում` դիոդը փակ է (բանալին անջատված է): Երկու վիճակում էլ դիոդը իդեալական բանալի չէ, քանի որ դիմադրությունը բաց վիճակում զրո չէ, իսկ փակ վիճակում`անսահման մեծ չէ: Ուղղիչային դիոդների հիմնական պարամետրերն են` Iու.մ.առ. - ուղիղ ուղղությամբ միջին հոսանքի առավելագույն արժեք, Uհ.առ. - թույլատրելի հակառակ հաստատուն լարման առավելագույն արժեք, fառ. -մուտքային ազդանշանի հաճախության թույլատրելի առավելագույն արժեք, Uու. -ուղիղ հոսանքի տրված արժեքի դեպքում դիոդի վրա ուղղիղ լարման անկումը:

Ըստ հզորության մեծության ուղղիչային դիոդները բաժանվում են` փոքր հզորության (Iու.մ.առ.≤0,3Ա), միջին հզորության (0,3Ա ≤ Iու.մ.առ. ≤10 Ա), մեծ հզորության (Iու.մ.առ. ≥10 Ա):

Ըստ հաճախության մեծության ուղղիչային դիոդները բաժանվում են` ցածր  հաճախականի  ( fառ. < 10³ Հց )  և  բարձր  հաճախականի ( fառ. > 10³ Հց ):

Բարձր հաճախության դիոդները կիրառվում են էլեկտրական ազդանշանների բազմազան կերպափոխումների նպատակով: Դրանցում օգտագործվում են կետային p-n անցումներ,  որոնք օժտված են շատ փոքր ունակությամբ և ապահովում են հարյուրավոր ՄՀց աշխատանքային հաճախություններ: Բարձր հաճախության դիոդները աշխատում են համեմատաբար փոքր հոսանքներով (≤ 20մԱ) և լարումներով (≤100Վ):

Գերբարձր հաճախության դիոդները նախատեսված են գերբարձր հաճախական սխեմաներում օգտագործման նպատակով (տասնյակ և հարյուրավոր ԳՀց): Դրանք մեծ կիրառություն են գտել գերբարձր հաճախության էլեկտրամագնիսական տատանումների գեներացման և ուժեղացման, հաճախությունների բազմապատկման, հանման և գումարման, մոդուլացման և այլ նպատակներով:    

Իմպուլսային դիոդները կիրառվում են իմպուլսային սարքերում, որտեղ ազդանշանի փոփոխման արագությունը շատ մեծ է (թռիչքային է): Այս դիոդները  առանձնանում են անցողիկ պրոցեսների աննշան տևողությամբ: Անցողիկ պրոցեսների տևողությունը պայմանավորված է դիոդի  դիֆուզիոն Cդի և դրեյֆային (պատնեշային) Cդր ունակությունների լիցքավորման և լիցքաթափման ժամանակներով: Ի տարբերություն նախորդ դիոդների, իմպուլսային դիոդի կարևոր պարամետրը, բացի Iու.մ.առ., Uհ.առ., Uու. պարամետրերից նաև դիոդի հակառակ ուղղությամբ դիմադրության վերականգնման τ_վ ժամանակն է, որով որոշվում է դիոդի արագագործությունը:

Ստաբիլիտրոնները օգտագործվում են հաստատուն հոսանքի շըղթաներում` լարման կայունացման նպատակով: Իր կառուցվածքով ստաբիլիտրոնը չի տարբերվում ուղղիչային դիոդից: Դիոդի վոլտ-ամպերային բնութագծից (նկ. 2ա) երևում է, որ ուղիղ լարման փոքր (Uհ ≤  1Վ) և հակառակ լարման մեծ արժեքների  (Uու.≥ 3Վ) դեպքում դիոդով  հոսանքի զգալի փոփոխություններից, լարումը դրա վրա փոփոխվում է աննշան չափով: Դիոդով  հոսանքի նման արագ աճը պայմանավորված է լարման որոշ արժեքի դեպքում p-n անցման թունելային կամ էլեկտրական ծակումով: Ստաբիլիտրոններում  վոլտ-ամպերային բնութագծի այդ հատկությունն օգտագործվում է լարման կայունացման նպատակով: Հակառակ լարման դեպքում դիոդն  օգտագործվում է մեծ լարումների կայունացման նպատակով և կոչվում է ստաբիլիտրոն, իսկ ուղիղ լարման դեպքում` փոքր լարումների կայունացման նպատակով և կոչվում է ստաբիստոր:  

Ստաբիլիտրոնի (ստաբիստորի) հիմնական պարամետրերն են` Uկ կայունացման լարումը` լարման անկումը ստաբիլիտրոնի վրա դրանով հոսող կայունացման հոսանքի դեպքում: Կայունացման լարման մեծությունը կախված է p-n անցման պատրաստման համար օգտագործված կիսահաղորդիչի տեսակից և պատրաստման տեխնոլոգիայից, ինչպես նաև ընտրված աշխատանքային կետից: Iկ կայունացման հոսանք` ստաբիլիտրոնով հոսող հոսանքի մեծությունը կայունացման ռեժիմում (մեծ մասամբ տրվում են կայունացման նվազագույն և առավելագույն հոսանքները ), r<sub>դ</sub> դիֆերենցիալ դիմադրություն` ստաբիլիտրոնի դիմադրությունը  կայունացման   ռեժիմում  (r_դ =∂Uկ / ∂Iկ), ԼՋԳ լարման ջերմաստիճանային գործակից: ԼՋԳ - ն (ТКН) գնահատվում է կայունացման լարման հարաբերական փոփոխության և ջերմաստիճանի  բացարձակ փոփոխության հարաբերությամբ, արտահայտված տոկոսներով` ԼՋԳ = [(∂Uկ /Uկ) / ∂T] 100%  հաստատուն Iկ հոսանքի դեպքում: ԼՋԳ - ն ստաբիլիտրոնին կիրառված հակառակ լարման դեպքում դրական է, իսկ ուղիղ լարման դեպքում`բացասական: Ստաբիլիտրոնի այդ հատկությունը կիրառվում է կայունացման լարման ջերմային կայունացման նպատակով: Միացնելով հաջորդաբար երկու ստաբիլիտրոններ հակառակ ուղղություններով,  շրջապատի ջերմաստիճանի փոփոխությունից դրանց վրա լարումները կփոփոխվեն հակառակ նշանով, հետևաբար գումարային լարումը ստաբիլիտրոնների վրա կմնա անփոփոխ: Երկբևեռ լարումների կայունացման նպատակով արտադրվում են սիմետրիկ ստաբիլիտրոններ (նկ.2.5գ):

Վարիկապներում օգտագործվում է կիսահաղորդչային դիոդի ունակության և դիոդին կիրառված լարման միջև առնչությունը, որը նկարագրվում է հետևյալ արտահայտությամբ`

որտեղ C₀-ն դիոդի ունակությունն է Uհ լարման բացակայության դեպքում, U_հ -ն`դիոդին կիրառված հակառակ լարումը, U<sub>կ</sub> -ն` կոնտակտային լարումը, որը գերմանիումիային դիոդների համար հավասար է 0,4 Վ , սիլիցիումայինի համար` 0,8 Վ:

Փոխելով Uհ լարման մեծությունը 8-ից 10 անգամ, C ունակությունը կփոփոխվի 3-ից 4 անգամ:  

Թունելային դիոդներում  հոսանքը p-n անցումով պայմանավորված է թունելային էֆեկտով: Թունելային դիոդները տարբերվում են p և n կիսահաղորդիչներում շատ փոքր տեսակարար դիմադրություններով (խառնուրդների պարունակությունը 10²¹սմ^-3 ) և անցման հաստությամբ (0,01մկմ): Անցման այդպիսի փոքր հաստության պատճառով նույնիսկ (0,6…0,7)Վ լարումների դեպքում դաշտի լարվածությունը (5…7)10⁵ Վ/սմ է, և այդ փոքր անցումով անցում է շատ մեծ հոսանք: Այդ հոսանքը անցնում է` երկու ուղղությամբ: Ուղիղ լարման դեպքում մինչև U<sub>1</sub> արժեքը հոսանքը աճում է` ընդունելով առավելագույն Iառ. արժեքը: Այնուհետև  այն արագ նվազում է և U₂ լարման դեպքում հավասարվում է Iնվ. նվազագույն արժեքին: Հոսանքի նվազումը պայմանավորված է լարման մեծացման դեպքում թունելային անցումով էլեկտրոնների քանակի նվազումով: U₂ լարման դեպքում այդպիսի էլեկտրոնների թիվը հավասրվում է զրոյի և հոսանքը ընդհատվում է: Լարման հետագա աճը հանգեցվում է հոսանքի աճի: Դա պայմանավորված է էլեկտրոնների դիֆուզիայով և կատարվում է սովորական դիոդի հոսանքի աճի սկզբունքով:

p-n անցման շատ փոքր հաստության պատճառով էլեկտրոնների անցման ժամանակը շատ փոքր է (10^-13 …10^-14)վ, և թունելային դիոդը զուրկ է իներցականությունից: Սովորական դիոդներում էլեկտրոնները անցումով շարժվում են դիֆուզիայով, ինչը շատ դանդաղ է:

Նկ. 2.4,ա -ում պատկերված է թունելային դիոդի վոլտ-ամպերային բնութագիծը: Այն կարող է դիտարկվել բաղկացած երեք մասերից` հոսանքի սկզբնական աճի միջակայք`  0-ից մինչև I_առ., հոսանքի անկման միջակայք` I<sub>առ</sub>.-ից մինչև I<sub>նվ</sub>. և հոսանքի հետագա աճի միջակայք: Հոսանքի անկման միջակայքում (U<sub>1</sub>-ից U<sub>2</sub>) լարումն աճում է, իսկ հոսանքը` նվազում: Դա նշանակում է, որ այդ միջակայքում թունելային դիոդն ունի բացասական դիմադրություն: 

Թունելային դիոդները մեծ կիրառություն են գտել ԳՀց հաճախությունների գեներատորներում:

Թունելային դիոդում խառնուրդների կոնցենտրացիայի ընտրումով պատրաստվում են դիոդներ, որոնց վոլտամպերային բնութագծում բացասական դիմադրության միջակայքը բացակայում է: Այդպիսի դիոդները կոչվում են շրջված դիոդներ: Վերջիններիս վոլտամպերային բնութագիծը դրական լարումների դեպքում չի տարբերվում սովորական դիոդի բնութագծից:  

Շրջված դիոդները օգտագործվում են գերբարձր հաճախական տիրույթում փոքր լարումների ուղղման նպատակով: Դրանց կիրառման ժամանակ անհրաժեշտ է փոխել անոդի և կատոդի տեղերը, քանի որ փոխվում են ուղղման տիրույթները: Դա է պատճառը, որ այդ դիոդները կոչվում են շրջված:

Նկ.2.4, բ, գ, դ, է, ը, թ-ում պատկերված են ուղղիչային, ստաբիլիտրոնի, երկկողմ ստաբիլիտրոնի, վարիկապի, թունելային և շրջված դիոդների պայմանական նշանները:

Ֆոտոդիոդները և ֆոտոտիրիստորները դիտարկվում են ֆոտոէլեկտրոնային և քառաշերտ սարքերի բաժիններում:  

>>

2.3. Տրանզիստորներ

Տրանզիստորները կիսահաղորդիչային սարքեր են, որոնք կարող են օգտագործվել հզորության ուժեղացման նպատակով:

Տրանզիստորներն ըստ աշխատանքի սկզբունքի բաժանվում են երկու խմբի` երկբևեռ և դաշտային տրանզիստորներ:  Վերջին տարիներին լայն կիրառություն են ստացել մուտքում` դաշտային և ելքում` երկբևեռ կառուցվածքով տրանզիստորները: Երկբևեռ տրանզիստորներում հոսանքը ձևավորվում է երկու տեսակի լիցքակիրների` էլեկտրոնների և խոռոչների մասնակցությամբ և կառավարվում է մուտքային հոսանքով:

Դաշտային տրանզիստորներում հոսանքը ձևավորվում է միայն մեկ տեսակի լիցքակիրներով` էլեկտրոններով կամ խոռոչներով և կառավարվում է մուտքային լարման ստեղծած էլեկտրական դաշտով: Դա է պատճառը, որ այս տրանզիստորները կոչվում են դաշտային, որոշ դեպքերում նաև միաբևեռ տրանզիստորներ:

Երկբևեռ տրանզիստորներն աշխատում են մեծ հոսանքներով և ապահովում են բեռի վրա մեծ հզորություն:

Դաշտային տրանզիստորներում մուտքային հոսանքը բացակայում է (փակ p-n անցումով հոսում է հակառակ ուղղության ջերմային հոսանքը, որով սովորաբար անտեսում են), հետևաբար մուտքային ազդանշանի աղբյուրից հզորության ծախսը բացակայում է կամ ունի նվազագույն արժեք: Ելքային հոսանքը և բեռի վրա անջատված հզորությունը համեմատաբար փոքր է:

Մուտքում դաշտային, իսկ ելքում երկբևեռ կառուցվածքով տրանզիտորները համատեղում են դաշտային և երկբևեռ տրանզիստորների դրական հատկանիշները` մուտքային ազդանշանի աղբյուրից հզորության ծախսը բացակայում է և բեռի վրա ապահովում են մեծ հզորություն:

>>

2.3.1. Երկբևեռ տրանզիստորներ

Երկբևեռ տրանզիստորները երկու p-n անցումներով  և երեք ելուստներով կիսահաղորդչային սարքեր են, որոնք ունեն հզորության ուժեղացման հատկություն: Երկբևեռ տրանզիստորներում  p - n անցումներն ունեն մեկ ընդհանուր տիրույթ` n կամ p, ըստ որի տարբերակում են  p-n–p, կամ n–p–n տրանզիստորներ: Այդ p-n–p կամ n–p–n համակարգերը պատրաստվում են մեկ կիսահաղորդչային բյուրեղում: p-n անցումները բյուրեղը բաժանում են երեք մասերի, ընդ որում միջին մասն ունի ծայրային մասերին հակառակ էլեկտրահաղորդականություն (նկ.2.5,ա) և կոչվում է բազա: Ծայրային մասերից մեկը կոչվում է էմիտեր, մյուսը` կոլեկտոր: Յուրաքանչյուր մասից դուրս են բերվում մետաղյա ելուստներ, որոնք համապատասխանաբար կոչվում են բազայի, էմիտերի և կոլեկտորի ելուստներ: Բազայի և էմիտերի միջև p-n անցումը կոչվում է էմիտերային անցում (էա), իսկ բազայի և կոլեկտորի միջև անցումը` կոլեկտորային անցում (կա):

 Նկ.2.5բ-ում պատկերված են p-n–p և n–p–n տրանզիստորների պայմանական նշանակումները սխեմաներում:

Դիտարկենք տրանզիստորի աշխատանքը  p-n–p տրանզիստորի օրինակով:

Արտաքին լարման աղբյուրների բացակայության դեպքում էմիտերային և կոլեկտորային անցումներով հոսող դիֆուզիոն և դրեյֆային հոսանքները փոխհատուցված են, և տրանզիստորով հոսանքները բացակայում են: Այժմ ենթադրենք` տրանզիստորի էմիտերային անցմանը միացված է Uբէ ուղիղ լարումը, իսկ կոլեկտորային անցմանը` Uկէ  հակառակ լարումը (նկ.2.6): Էմիտերային անցման պոտենցիալային պատնեշը և հաստությունը փոքրանում են, իսկ  կոլեկտորային  անցմանը` մեծանում:  Էմիտերային  անցումով  դիֆուզիոն  հոսանքը մեծանում  է:

p-n-p տրանզիստորում  խոռոչները, անցնելով էմիտերից բազա, բազայում ոչ հիմնական լիցքակիրներ են, և կոլեկտերային անցման պոտենցիալային պատնեշը նպաստում է դրանց հետագա շարժմանը դեպի կոլեկտոր: Էլեկտրոններն անցնում են բազայից դեպի էմիտեր, էլ ավելի են փոքրացնում էմիտերային անցման պոտենցիալային պատնե շի մեծությունը և արդյունքում դիֆուզիոն հոսանքը  էլ ավելի է աճում  (n-p-n տրանզիստորների դեպքում էլեկտրոններն են անցնում էմիտերից բազա և այնուհետև կոլեկտոր, իսկ խոռոչները բազայից էմիտեր): Էմիտերից կոլեկտոր առաջանում է դիֆուզիոն Iկ = αI_է կոլեկտորային հոսանքը: α=Iկ /I_է  գործակիցը կոչվում է տրանզիստորի  էմիտերից  կոլեկտորին  հոսանքի  փոխանցման գործակից: Միաժամանակ խոռոչների մի մասը բազայի տիրույթում ռեկոմբինացվում է լարման աղբյուրից ներմուծված էլեկտրոններով և բազա-էմիտեր շղթայով հոսում է Iբ = (1- α)I_է  հոսանքը, որը կոչվում է բազային հոսանք:     

Կոլեկտորային անցումով հոսում է նաև փակ անցման I_կ0 հոսանքը:   

Այսպիսով, հաստատված ռեժիմում տրանզիստորի ելուստներով հոսում են հետևյալ հոսանքները`

Էմիտերային շղթայի ընդհատման դեպքում I_է = 0 և բազայով հոսում է Iբ = -  I_կ0 հոսանքը:

Տրանզիստորի աշխատանքը դիտարկված ռեժիմում կոչվում է ուժեղացման կամ ակտիվ ռեժիմ:

Տրանզիստորի էմիտերային և կոլեկտորային անցումներին  հակառակ լարումներ կիրառելիս,  երկու անցումներն էլ փակվում են և դրանցով հոսում են հակառակ ուղղության հագեցման փոքր հոսանքները: Տրանզիստորն աշխատում է փակ ռեժիմում:

Տրանզիստորի էմիտերային և կոլեկտորային անցումներին  ուղիղ լարումներ կիրառելիս,  երկու անցումներն էլ բացվում են: Դրանցով հոսում են մեծ դիֆուզիոն հոսանքները: Տրանզիստորն աշխատում է հագեցման ռեժիմում:

Տրանզիստորի վերջին երկու աշխատանքային ռեժիմները կիրառվում են, երբ տրանզիստորը օգտագործվում որպես էլեկտրոնային բանալի:

 Երկբևեռ տրանզիստորի միացման սխեմաները և  ստատիկ  բնութագծերը: Տրանզիստորը կարող է միացվել երեք տարբեր սխեմաներով` ընդհանուր բազայով (ԸԲ), ընդհանուր էմիտերով (ԸԷ), ընդհանուր կոլեկտորով (ԸԿ): ԸԲ սխեմայում (նկ.2.7ա,դ) մուտքային ելուստը էմիտերն է, ելքայինը` կոլեկտորը, ընդհանուր ելուստը` բազան: ԸԷ    սխեմայում (նկ.2.7բ,ե) մուտքային ելուստը բազան է, ելքայինը` կոլեկտորը, ընդհանուր ելուստը` էմիտերը: ԸԿ սխեմայում (նկ.2.7գ,ը) մուտքային ելուստը բազան է, ելքայինը` էմիտերը, ընդհանուր ելուստը` կոլեկտորը:

Տրանզիստորային սխեմաների հաշվարկի և ուսումնասիրության ժամանակ օգտագործվում են տրանզիստորի փորձնական ճանապարհով ստացված միջինացված ստատիկ բնութագծերը:

Ստատիկ բնութագծերը երկուսն են` մուտքային և ելքային բնութագծերը: Մուտքային բնութագիծը  տրանզիտորի մուտքային հոսանքի և մուտքային լարման միջև առնչությունն է, հաստատուն ելքային լարման դեպքում: Ելքային բնութագիծը`  ելքային հոսանքի և ելքային լարման միջև առնչությունն է, հաստատուն մուտքային լարման (հոսանքի) դեպքում: Ընդհանուր բազայով սխեմայում մուտքային բնութագիծը մուտքային I_է  հոսանքի  և  U_է  լարման միջև  առնչությունն է հաստատուն U_կ լարման դեպքում (նկ.2.8,ա): U_կ = 0 դեպքում  կոլեկտորային  անցման հաստությունը d₀ է, պոտենցիալային պատնեշն ունի φ₀ արժեքը: Կոլեկտորային շղթան չի ազդում էմիտերային անցման վրա և վերջինս աշխատում է դիոդային ռեժիմում: Մուտքային բնութագիծն ունի դիոդի վոլտ ամպերային բնութագծի տեսքը: U_կ լարման բացասական արժեքների դեպքում կոլեկտորային անցման հաստությունը մեծանում է, հետևաբար բազայի հաստությունը փոքրանում է: Այդ երևույթը կոչվում է բազայի մոդուլացում (Էռլիի էֆեկտ): Արդյունքում նվազում է բազայի միջակայքում ռեկոմբինացվող խոռոչների թիվը, հետևաբար միևնուն էմիտեր-բազա լարման դեպքում էմիտերային հոսանքն աճում է: U_կ=-5Վ արժեքից հետո կոլեկտորային լարման մեծությունը շատ թույլ է ազդում բազայի հաստության վրա, և մուտքային բնութագծերը միախառնվում են: Այդ  պատճառով  երկրորդ  բնութագիծը բերվում  է լարման  U_կ - 5Վ դեպքում:

Ընդհանուր բազայով սխեմայում տրանզիստորի: Ելքային բնութագիծը ելքային I_կ հոսանքի և U_կ լարման միջև կապն է հաստատուն I_է հոսանքի դեպքում (նկ.2.8,բ): I_է = 0 և Uկ < 0 դեպքում կոլեկտորային շըղթայով հոսում է I_կ0 հակառակ հոսանքը, որը փոքր է և  կախված չէ կոլեկտորային լարումից: I_է >0 և Uկ = 0 դեպքում կոլեկտորային հոսանքը համեմատական է էմիտերային հոսանքին: I_է > 0 և U_կ<0 դեպքում I_կ հոսանքը կոլեկտորային լարումից համարյա չի փոփոխվում: U_կ >0 դրական փոքր լարումների դեպքում  կոլեկտորային անցմանը կիրառված է ուղիղ լարում,  հետևաբար այն բացվում է: Սկսվում է խոռոչների տեղաշարժը կոլեկտորից բազա: Այժմ կոլեկտորային անցումով բացի էմիտերային անցումից կոլեկտոր շարժվող խոռոչներով պայմանավորված հոսանքից, հոսում է նաև կոլեկտորային անցումից բազա խոռոչների տեղաշարժով պայմանավորված հոսանքը:Uկ դրական լարման մի որոշ արժեքից այդ երկու հոսանքները իրար փոխհատուցում են, և հոսանքը կոլեկտրային շղթայով ընդհատվում է: U_կ < 0 լարման որոշակի արժեքի դեպքում կոլեկտորային անցումում առաջանում է էլեկտրական ծակում, և կոլեկտորային հոսանքը շատ արագ մեծանում է (բնութագծում պատկերված է կետագծերով):

Տրանզիստորի մուտքային և ելքային բնութագծերը ընդհանուր էմիտերով միացման դեպքում պատկերված են նկ.2.9 - ում: Մուտքային բնութագիծը U_կէ = 0 դեպքում կրկնում է դիոդի վոլտ-ամպերային բնութագծի տեսքը: Uբէ լարման բացարձակ արժեքով աճի դեպքում բազային Iբ հոսանքը փոփոխվում է էքսպոնենտային օրենքով: Uբէ -ի որոշ արժեքից սկսած` Iբ - ն փոփոխվում է գծային օրենքով, ինչը պայմանավորված է բազայի փոքր ծավալային դիմադրությամբ: U_կէ –ի փոքր բացասական արժեքների  դեպքում  բնութագիծը  տեղափոխվում  է  դեպի աջ և մի քանի Վոլտ լարումից դրանք միախառնվում են U_կէ = - 5Վ դեպքում բնութագծի հետ:

Ելքային բնութագծերը ընդհանուր էմիտերով միացման դեպքում, ի տարբերություն  ընդհանուր բազայով միացմանը, ունեն ավելի մեծ թեքություն: Դա պայմանավորված է բազայի հոսանքի փոխանցման գործակցի վրա U_կէ լարման զգալի ազդեցությունից: Ելքային բնութագծերի վրա կարելի է առանձնացնել երեք տիրույթներ, որոնք բնորոշում են տրանզիստորի տարբեր աշխատանքային ռեժիմներ` հագեցման 1, ակտիվ 2 և կտրման 3: Հագեցման ռեժիմում տրանզիստորը հագենում է: Բազայի հոսանքի հաստատուն արժեքի դեպքում կոլեկտորային հոսանքը Uկէ-ի փոփոխությունից արագ աճում և հագենում է: Ակտիվ ռեժիմը տրանզիստորի նորմալ աշխատանքային ռեժիմն է, երբ կոլեկտորային լարման փոփոխության ազդեցությունը հոսանքի վրա շատ փոքր է: Կտրման ռեժիմում տրանզիստորը փակ է:

Երկբևեռ տրանզիստորի փոխարինման սխեմաները:

Տրանզիստորային սխեմաների ուսումնասիրման և հաշվարկման ժամանակ անհրաժեշտ է տրանզիստորը փոխարինել իր համարժեք (փոխարինման) սխեմայով: Նկատի ունենալով որ, երկբևեռ տրանզիստորը երկու իրար հանդիպակաց միացված p-n անցումներից  բաղկացած և փոխադարձաբար մեկը մյուսի վրա ազդող սարք է, այն կարելի է ներկայացնել նկ.2.10 – ում պատկերված համարժեք սխեմայով: Այդ սխեման անվանում են նաև տրանզիստորի Էբերս - Մոլի ֆիզիկական մոդել:

Էբերս-Մոլի մոդելը բացահայտում է տրանզիստորի երկու անցումների հավասարազորությունը: Վերջինս ցայտուն կերպով դրսևորվում է երկու անցումներին ուղիղ լարումներ կիրառելիս:

Այդ ռեժիմում յուրաքանչյուր p-n անցում միաժամանակ բազայի միջակայք ներմուծում է լիցքակիրներ և ընդունում է մյուս անցումից ներմուծված լիցքակիրները: Սխեմայում բազա ներմուծվող հոսանքներն են I_1, I₂, ընդունվածները` α₂I₁ և α₁I₂: Հոսանքների ընդունված բաղադրիչները սխեմայում պատկերված են հոսանքի գեներատորներով:

Նկ.2.10–ից մուտքային I_է և ելքային I_կ հոսանքների համար կարող ենք գրել`

Վերջին հավասարումները կոչվում են Էբերս-Մոլի հավասարումներ և տրանզիստորի մաթեմատիկական մոդելն են: Այս մոդելը ոչ գծային է և օգտագործվում է տրանզիստորով անցնող մեծ հոսանքների ու կիրառված մեծ լարումների դեպքում:

Բազմաթիվ էլեկտրոնային սարքերում ազդանշանը բաղկացած է լարման ու հոսանքի  համեմատաբար մեծ հաստատուն և ավելի փոքր` փոփոխական բաղադրիչներից: Այդ դեպքերում ազդանշանի հաստատուն և փոփոխական բաղադրիչները ուսումնասիրվում են առանձին - առանձին: Հաստատուն բաղադրիչն ուսումնասիրվում է Էբերս-Մոլի մոդելի կիրառումով, իսկ փոփոխական բաղադրիչը` տրանզիստորի փոքր ազդանշանային փոխարինման սխեմայի օգնությամբ:  Փոքր ազդանշանային փոխարինման սխեմաներից լայն կիրառություն է գտել T-աձև սխեման: Ընդհանուր բազայով միացման դեպքում տրանզիստորի T-աձև փոխարինման սխեման կազմելու նպատակով տանզիստորի բազայի միջակայքում վերցնենք  Բ1 կետը (նկ.2.11,ա):

Էմիտերի ելուստի և Բ1 կետի միջև էմիտերային անցումն է, որն օժտված է r_է դիֆերենցիալ դիմադրությամբ և C_է դիֆուզիոն ունակությամբ, իսկ կոլեկտորի ելուստի և Բ1 կետի միջև կոլեկտորային անցումը` r_կ դիֆերենցիալ դիմադրությամբ և C_կ դրեյֆային ունակությամբ: Բազայի ելուստի և Բ1 կետի միջև առկա է բազայի r_բ ծավալային և դիֆուզիոն դիմադրությունը: Հոսանքի փոխանցումը էմիտերից կոլեկտորին սխեմայում պատկերվում է αI_է հոսանքի գեներատորով (նկ.2.11,բ): Էմիտերային անցումը ակտիվ աշխատանքային ռեժիմում բաց է: Այդ պատճառով r_է դիմադրությունը շատ փոքր է: C_է ունակությունը պիկոֆարադների կարգի մեծություն է, հետևաբար C_է -ի 1/ωC_է դիմադրությունը շատ մեծ է r_է դիմադրությունից, և C_է-ի ազդեցությունը սխեմայի աշխատանքի վրա կարող ենք անտեսել (սխեմայում այն պատկերված է կետագծերով և հետագայում կանտեսվի): Կոլեկտորային անցումը փակ  է: r_կ դիֆերենցիալ դիմադրությունը շատ մեծ է: C_կ-ի 1/ ωC_կ դիմադրությունը նույն կարգի մեծություն է  r_կ - ի համեմատ, ուստի C_կ - ով  փոխարինման  սխեմայում անտեսել չենք կարող:

Տրանզիստորի փոխարինման սխեմաներն ընդհանուր էմիտերով և ընդհանուր կոլեկտորով միացումների դեպքում` կստանանք ընդհանուր բազայով  միացման սխեմայում` տեղափոխելով  ելուստների  տեղերը (նկ.2.12գ,դ): Այդ սխեմաներում մուտքային հոսանքը I_բ բազային հոսանքն է, հետևաբար, փոխարինման սխեմայում հոսանքի գեներատորը կլինի βI_բ, որտեղ β = I_կ / I_բ մեծությունը կոչվում է ընդհանուր էմիտերով միացման սխեմայում բազային հոսանքի ուժեղացման գործակից: β գործակիցը արտահայտենք α –ով:

Եթե հաշվի առնենք, որ α < 1, ապա կստանանք β >> 1: α – ն β - ի միջոցով կարտահատվի հետևյալ տեսքով`

Ընդհանուր էմիտերով և ընդհանուր կոլեկտորով միացման դեպքում փոխարինման սխեմաներում փոփոխվում են C_կ-ն` C<sub>կէ</sub> -ով և r<sub>կ</sub> –ն`  r_կէ - ով: Ընդ որում

Տրանզիստորը որպես ակտիվ քառաբևեռ: Փոքր սինուսոիդային ազդանշանների դեպքում տրանզիստորը կարող է դիտարկվել որպես ակտիվ գծային քառաբևեռ (նկ.2.13,ա): Տրանզիստորի հատկանիշները որպես քառաբևեռ նկարագրելու համար մեծ մասամբ օգտագործումեն քառաբևեռի հավասարումները h պարամետրերի միջոցով:

Ընդունելով որպես անկախ փոփոխականներ մուտքային հոսանքը և ելքային լարումը, իսկ որպես կախված` մուտքային լարումը և ելքային հոսանքը, քառաբևեռի հավասարումները կընդունեն հետևյալ տեսքը`   

Քառաբևեռի մուտքում  պարապ  ընթացքի (I₁ = 0)  և  ելքում  կարճ միացման (U₂ = 0)  դեպքերում կստանանք`

h₁₁–ը և h₂₁–ը կոչվում են տրանզիստորի մուտքային դիմադրություն և հոսանքի ուժեղացման գործակից ելքում կարճ միացման դեպքում, իսկ h₁₂–ը և h₂₂–ը` լարման հետադարձ կապի գործակից և ելքային հաղորդականություն` մուտքում պարապ ընթացքի դեպքում:

Տրանզիստորի փոխարինման սխեման համաձայն (2.15) - ի կունենանք. 2.13 ,բ – ում բերված տեսքը:

Համեմատելով տրանզիստորի ֆիզիկական α, β և քառաբևեռի h₂₁ պարամետրերի հավասարումները ընդհանուր բազայով և ընդհանուր էմիտերով միացման դեպքերում` կստանանք

h_21բ - ն և  h_21է - ն կոչվում են տրանզիստորի ընդհանուր բազայով և ընդհանուր  էմիտերով  միացման  դեպքերում  հոսանքի  ուժեղացման գործակից:

>>

2.3.2.  Դաշտային տրանզիստորներ

Դաշտային տրանզիստորը կիսահաղորդիչային սարք է, ուր հոսանքը պայմանավորնած է հիմնական լիցքակիրների դրեյֆով և կառավարվում է էլեկտրական դաշտով: Դաշտային տրանզիստորը կոչվում է նաև միաբևեռ տրանզիստոր, քանի որ դրանով հոսանքը պայմանավորված է միայն հիմնական լիցքակիրներով` էլեկտրոններով կամ խոռոչներով:

Դաշտային տրանզիստորները բաժանվում են երկու խմբի` p–n անցումով կառավարումով և մեկուսացված փականով տրանզիստորներ:

p–n անցումով կառավարումով դաշտային տրանզիստորներ:

p – n անցումով  կառավարումով  դաշտային  տրանզիստորների սկզբունքային սխեման բերված է նկ.2.14,ա-ում: Հոսքուղին էլեկտրոնային n էլեկտրահաղորդականության կիսահաղորդիչ է, որի արտաքին մասում ձևավորված է p կիսահաղորդիչային շերտ (տրանզիստորն ունի գլանային կառուցվածք):

Հոսքուղու և p շերտի միջև առաջանում է p-n անցում: Հոսքուղուց դուրս են բերված մետաղյա ելուստներ: Ելուստը, որով հոսքուղի են անցնում լիցքակիրները  կոչվում է ակունք (Ա), իսկ ելուստը, որից դրանք դուրս են գալիս` ըմպիչ (Ը): p շերտից նույնպես դուրս է բերված ելուստ, որը կոչվում է փական (Փ): Արտաքին լարումների բացակայության դեպքում p-n անցումը և հոսքուղին ունեն որոշակի ծավալներ: Հոսքուղին օժտված է որոշակի էլեկտրահաղորդականությամբ:

Հոսքուղին կարող է ունենալ նաև p հաղորդականություն: Այդ դեպքում  արտաքին  շերտն  ունի n  հաղորդականություն: 

Նկ.2.14, բ,գ -ում պատկերված են n և p հոսքուղիով դաշտային տրանզիստորների պայմանական նշանակումները:

Տրանզիստորի ակունք - ըմպիչ և ակունք - փական ելուստների միջև միացվում են U_ըա և U_փա լարման աղբյուրները:    

Նկ.2.15,ա-ում լարում կիրառված է միայն ակունք և փական ելուստների  միջև  (U_փա < 0, U_ըա = 0): Այդ դեպքում U_փա լարման փոփոխությունը բերում է հոսքուղու ամբողջ  երկարությամբ p - n անցման, հետևաբար`  հոսքուղու կտրվածքի հավասարաչափ փոփոխության, սակայն հոսքուղիով հոսանքը բացակայում է, քանի որ       U_ըա = 0 (հոսքուղին U_փա = 0 դեպքում պատկերված է կետագծերով):

Նկ.2.15,բ-ում պատկերված է հոսքուղու կտրվածքի փոփոխությունը միայն U_ըա լարման  (U_փա = 0, U_ըա >0) ազդեցությունից: Հոսքուղով հոսում է I_ը հոսանքը, որն առաջացնում է ըմպիչի ուղղությամբ աճող լարման անկում: Քանի որ ակունք - ըմպիչ միջակայքում լարումը U_ըա  է, հոսքուղու երկարությամբ տարբեր կետերում պոտենցիալները տարբեր են և աճում են հոսքուղու ուղղությամբ 0-ից մինչև U_ըա: p միջակայքի կետերի պոտենցիալները ակունքի նկատմամբ որոշվում են փականի պոտենցիալով և տվյալ դեպքում հավասար են զրոյի: Այդ պատճառով p-n անցմանը կիրառված հակառակ լարումը ակունքից ըմպիչ ուղղությամբ աճում է:  Արդյունքում  ըմպիչի  ուղղությամբ p-n անցումը լայնանում է, իսկ հոսքուղու կտրվածքը` փոքրանում: U_ըա լարման մեծացումը բերում է հոսքուղում լարման անկման ավելի մեծացման և կտրվածքի ավելի փոքրացման: U_ըա լարման որոշակի արժեքից p-n անցման սահմանները հատվում են և հոսքուղու դիմադրությունը կտրուկ աճում է: Հոսքուղով I_ը հոսանքն ընդհատվում է:

Նկ.2.15,գ-ում պատկերված է հոսքուղու կտրվածքի փոփոխությունը U_փա և U_ըա լարումերի համատեղ ազդեցության դեպքում: Հոսքուղին պատկերված է p-n անցման սահմանների հատման դեպքում, երբ հոսքուղիով հոսանքն ընդհատվում է:

Մեծ մասամբ U_ըա լարումը հաստատուն է, և I_ը հոսանքը կառավարվում է U_փա - ի փոփոխումով: Այդ դեպքում U_փա=0 դեպքում հոսքուղին ունի որոշակի էլեկտրահաղորդականություն, և հոսքուղով հոսում է I_ը0 սկզբնական հոսանքը (նկ.2.15ա): U_փա<0  լարումների դեպքում, երբ փականին կիրառվում է ակունքի նկատմամբ բացասկան պոտենցիալ, p-n անցման հաստությունը մեծանում է, հետևաբար հոսքուղու հատույթը փոքրանում է: Փոքրանում են հոսքուղու էլեկտրահաղորդականությունը և  դրանով հոսող ըմպիչային հոսանքը: U_փա -ի մի որոշ արժեքի դեպքում p-n անցման սահմանները հատվում են, և  ըմպիչային հոսանքն ընդհատվում է: U_փա-ի արժեքը, որի դեպքում ըմպիչային հոսանքն ընդհատվում է, կոչվում է կտրման լարում (U_կտր.):                           

U_փա >0-ի դեպքում p-n անցումը աշխատում է ուղիղ լարումով, և անցման հաստությունը փոքրանում է: Արդյունքում հոսքուղու հատույթը` և ըմպիչային հոսանքը մեծանում են: p-n անցման դիմադրությունը, հետևաբար և տրանզիստորի մուտքային դիմադրությունը փոքրանում են: Վերանում է դաշտային տրանզիստորի հիմնական դրական հատկանիշը` մեծ մուտքային դիմադրությունը: Այդ պատճառով այս տրանզիստորները կառավարվում են միայն բացասկան լարումով: 

Նույն սկզբունքով աշխատում է p հոսքուղով տրանզիստորը: Այս տրանզիստորներում հիմնական լիցքակիրը խոռոչներն են: Ըմպիչին ակունքի նկատմամբ կիրառվում է բացասական  իսկ փականին` դրական  պոտենցիալ (U_ըա < 0, U_փա > 0):

p-n անցումով կառավարվող տրանզիստորների բնութագծերը: p - n անցումով կառավարվող տրանզիստորների բնութագծերը երկուսն են` փոխանցման բնութագիծ և ելքային բնութագիծ (մուտքային բնութագիծը կիրառական նշանակություն չունի, այդ պատճառով չի դիտարկվում):

 Փոխանցման բնութագիծը ըմպիչային հոսանքի առնչությունն է փական-ակունք լարումից հաստատուն ըմպիչ - ակունք լարման դեպքում: n հոսքուղիով տրանզիստորների փոխանցման բնութագծերը բերված են նկ.2.16,ա-ում:

Ելքային բնութագիծը ըմպիչային հոսանքի և ըմպիչ-ակունք լարման միջև առնչությունն է հաստատուն փական - ակունք լարման դեպքում: n հոսքուղով տրանզիստորի  ելքային բնութագծերի ընտանիքը պատկերված է նկ.2.16,բ-ում: Բնութագծերի սկըզբնամասում U_փա լարման փոփոխությունից թեքությունը փոփոխվում է (երկբևեռ տրանզիստորի դեպքում այն մնում է հաստատուն):

p-n անցումով կառավարվող տրանզիստորի փոխարինման սխեման ընդհանուր ակունքով միացման դեպքում բերված է նկ.2.17–ում: Փական ակունք և փական ըմպիչ ելուստների միջև p-n անցումներ են, որոնք ունեն R_փա, R_փը դիֆերենցիալ դիմադրությունները և C_փա, C_փը  ունակությունները: Հոսքուղով հոսանքի փոխանցումը ըմպիչին ցույց է տրվում sU_փա հոսանքի գեներատորով, որտեղ s – ը` փոխանցման բնութագծի թեքությունն է:  r<sub>i</sub> – ն հոսքուղու դիմադրությունն է, C<sub>ըա</sub> -ն` ըմպիչ և ակունք ելուստների միջև ունակությունն է:

Փոխարինման սխեման ընդհանուր ըմպիչով միացման դեպքում ստացվում է ըմպիչի և ակունքի ելուստների տեղափոխումով:

Մեկուսացված փականով դաշտային տրանզիստորներ:

Մեկուսացված փականով դաշտային տրանզիստորներում,  ի տարբերություն p-n անցումով կառավարվող դաշտային տրանզիստորների, մետաղյա փականի և կիսահաղորդիչային հոսքուղու միջև կա մեկուսիչ շերտ, որի է պատճառով, դրանք կոչվում են մետաղ-մեկուսիչ-կիսահաղորդիչ (ՄՄԿ, МДП) տրանզիստորներ: Որոշ տրանզիստորներում մեկուսիչ շերտը սիլիցիումի երկօքսիդ է: Դրանք կոչվում են  մետաղ-օքսիդ-կիսահաղորդիչ ՄՕԿ (МОП) տրանզիստորներ: Արտադրվում են  երկու տեսակ մեկուսացված հոսքուղով դաշտային տրանզիստորներ` ներստեղծված հոսքուղով և ինդուկտված հոսքուղով: Ներստեղծված հոսքուղով տրանզիստորի պատրաստման ընթացքում ակունքի և ըմպիչի միջև ստեղծված է n կամ p հաղորդականության հոսքուղի: Ինդուկտված հոսքուղով տրանզիստորներում պատրաստման ժամանակ հոսքուղին բացակայում է, և այն ինդուկտվում է փական-ակունք ելուստների միջև որոշակի բևեռականության լարման կիրառման դեպքում:

Ներստեղծված n հոսքուղով տրանզիստորի սկզբունքային կառուցվածքը բերված է նկ.2.18,ա-ում: Տրանզիստորի ակունքը և ըմպիչը խառնուրդներով հարուստ n⁺ էլեկտրահաղորդականության կիսահաղորդիչներ են պատրաստված խոռոչային p կիսահաղորդչային թիթեղում, որը կոչվում է տակդիր: Ակունքի և ըմպիչի միջև ստեղծված է n հոսքուղին, որը օժտված է էլեկտրոնային էլեկտրահաղորդականությամբ: Տրանզիստորի փականի և  ակունքի միջև լարման բացակայության (U_փա=0), և ընպիչի ու ակունքի միջև U_ըա լարման առկայության դեպքում հոսքուղով հոսում է տրանզիստորի սկզբնական I_ը0 հոսանքը (նկ.2.18,ա): U_փա ≠ 0, U_ըա ≠ 0 դեպքում, երբ փականին ակունքի նկատմաբ կիրառվում է բացասկան պոտենցիալ, U_փա լարման էլեկտրական դաշտի ազդեցության տակ հոսքուղուց էլեկտրոնները վանվում են դեպի տակդիր: Էլեկտրոնների քանակը հոսքուղում նվազում է, հետևաբար փոքրանում է հոսքուղու ծավալը      (նկ.2.19,բ-ում պատկերված է կետագծերով), և դրանով հոսող հոսանքի մեծությունը:     U_փա -ի որոշակիարժեքի դեպքում (U_փակ) հոսքուղին լրիվ վերանում է, և ըմպիչային հոսանքն ընդհատվում է:

Փականին դրական պոտենցիալի կիրառման դեպքում էլեկտրական դաշտի ուղղությունը փոխվում է: Այժմ էլեկտրոնները տակդիրից ձգվում են դեպի հոսքուղի: Հոսքուղում էլեկտրոնների քանակն աճում է, հետևաբար աճում է նաև ըմպիչային հոսանքը:

Ինդուկտված n հոսքուղով տրնզիստորի սկզբունքային սխեման պատկերված է նկ.2.20,ա-ում: Այն տարբերվում է ներստեղծված հոսքուղով տրանզիստորից միայն նրանով, որ պատրաստման ժամանակ ակունքի և ըմպիչի միջև հոսքուղի չի ստեղծվում:

Նկ.2.20,բ-ում բերված են n և p հոսքուղով տրանզիստորների պայմանական նշանակումները և լարումների միացման սխեմաները:

U_փա = 0, U_ըա ≠ 0 դեպքում տրանզիստորում հոսքուղին բացակայում է, հետևաբար ըմպիչային հոսանքը  նույնպես բացակայում է:

U_փա ≠ 0, U_ըա ≠ 0 դեպքում, երբ փականին ակունքի նկատմաբ կիրառվում է դրական պոտենցիալ, U_փա լարման էլեկտրական դաշտի ազդեցության տակ տակդիրի վերին շերտից խոռոչները  վանվում  են  դեպի  խորքը,  իսկ  Էլեկտրոնները ձգվում են դեպի վերին շերտը: 

U_փա լարման մի որոշակի արժեքից այդ շերտում Էլեկտրոնների քանակը այնքան է մեծանում, որ ակունքի և ըմպիչի միջև առաջանում է էլեկտրոնային հոսքուղի   (նկ.2.20,ա-ում այն պատկերված է կետագծերով), որով հոսում է ըմպիչային հոսանք: Այդ հոսքուղին կոչվում է ինդուկտված հոսքուղի: U_փա լարումը, որից առաջանում է հոսքուղին կոչվում է շեմային լարում (U_փաշ): Երբ ակունքի նկատմամբ փականին կիրառվում է բացասական պոտենցիալ, էլեկտրական դաշտի ազդեցության տակ տակդիրի վերին շերտից Էլեկտրոնները վանվում են դեպի խորքը, իսկ խոռոչները ձգվում են դեպի վերին շերտը: Ակունքի և ըմպիչի միջև n հոսքուղի չի առաջանում, և ըմպիչային հոսանքը բացակայում է:

p ներստեղծված և ինդուկտված հոսքուղիներով տրանզիստորների հոսքուղիներում հիմնական լիցքակիրները խոռոչներն են, ուստի դրանց նորմալ աշխատանքը ապահովվում է U_փա և U_ըա լարումների n հոսքուղու նկատմամբ հակառակ բևեռականություններով միացման դեպքում (նկ.2.21, ա,բ):

 >>

2.3.3. Մեկուսացված փականով երկբևեռ տրանզիստորներ

Մեկուսացված փականով երկբևեռ տրանզիստորը (ՄՓԵՏ) մուտքային դաշտային և ելքային երկբևեռ տրանզիստորներով զուգորդված կիսահաղորդիչային սարք է: ՄՓԵՏ բազմաթիվ տրանզիստորներից առավել մեծ կիրառություն են գտել IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) սարքերը, որոնք օժտված են դաշտային տրանզիստորների և երկբևեռ տրանզիստորների դրական հատկանիշներով` մեծ մուտքային դիմադրությամբ և մեծ ելքային հզորությամբ:   

Մեկուսացված փականով ուղղաձիգ հոսքուղով դաշտային տրանզիստորների պատրաստման ժամանակ ձևավորվում է նաև երկբևեռ տրանզիստոր: Այդ տրանզիստորների կառուցվածքային սխեման պատկերված է նկ.2.22,ա–ում:  Այն բաղկացած է VT1 մեկուսացված փականով դաշտային և T1 երկբևեռ տրանզիստորներից: R1-ը VT1-ի հոսքուղու հաջորդական դիմադրությունն է, R2-ը` T1-ի բազա-էմիտեր շղթային շունտող դիմադրությունը: Վերջինիս շնորհիվ T1-ը փակ է և VT1-ի աշխատանքի վրա էական ազդեցություն չի գործում: Տրանզիստորի ելքային բնութագծերը բերված է նկ.2.22, բ-ում: Դրանք բնորոշվում են s  թեքությամբ և R1 դիմադրությամբ:

Մեկուսացված փականով ուղղաձիգ հոսքուղով դաշտային տրանզիստորների բնութագծի թեքությունը փոքր է: Բնութագծի թեքությունը մեծացված է IGBT տրանզիստորում, որտեղ դիտարկված   տրանզիստորի կառուցվածքում ավելացված է ևս մեկ p-n անցում (նկ.2.23,ա): Արդյունքում ձևավորվում է լրացուցիչ T2 (p-n-p) տրանզիստորը: T1 և T2 տրանզիստորներով գործում է ներքին դրական հետադարձ կապ բազա-կոլեկտոր շղթաներով: T2-ի կոլեկտորային I_կ2 հոսանքն ազդում է T1-ի բազային հոսանքի վրա, իսկ T1-ի կոլեկտորային I_կ1 հոսանքը` T2-ի բազաին հոսանքի վրա: Ընդունելով, որ T1-ի և T2-ի էմիտերային հոսանքների փոխանցման գործակիցներն են α<sub>1</sub> և α<sub>2</sub>,  կարող ենք գրել`                                             

Վերջին հավասարումից պարզ ձևափոխումներով ըմպիչային հոսանքի համար կստանանք`                     

Հաշվի առնելով, որ I_ը = sU_փա = sU_փէ  կստանանք` 

որտեղ Տ_է = Տ / (1- α₁ - α₂) = Տ / [1- (α₁ + α₂)] – ը  IGBT տրանզիստորի  համարժեք թեքությունն է: α₁+α₂ = 1 դեպքում  Տ_է >>Տ, իսկ դա նշանակում է, որ IGBT տրանզիստորի թեքությունը զգալիորեն գերազանցում է  մեկուսացված փականով ուղղաձիգ հոսքուղով դաշտային տրանզիստորի թեքությունը: α₁ և α₂ մեծությունները կարգավորվում են R1 և R2 դիմադրությունների ընտրումով, տրանզիստորների պատրաստման ժամանակ:

Բացի մեծ թեքությունից, IGBT տրանզիստորը, ի տարբերություն մեկուսացված փականով ուղղաձիգ հոսքուղով դաշտային տրանզիստորի, բաց վիճակում օժտված է ավելի փոքր դիմադրությամբ, հետևաբար` վերջինիս վրա ավելի փոքր լարման անկումով: Դա բացատրվում է նրանով, որ R2 –ը շունտվում է  T1, T2 տրանզիստորների բաց հագեցված վիճակի փոքր դիմադրություններով:

Նկ.2.23,բ-ում բերված է IGBT տրանզիստորի ելքային բնութագիծը իսկ գ-ում` պայմանական նշանակումը: 

IGBT տրանզիստորները մի փոքր զիջում են դաշտային տրանզիստորներին արագագործությամբ, բայց զգալի չափով գերազանցում են երկբեռ տրանզիստորներին: Մեծ մասամբ IGBT տրանզիստորների միացման և անջատման ժամանակը չի գերազանցում 0,5….1,0 մկվ արժեքը:

>>

2.4.Տիրիստորներ

Տիրիստորները երկու կայուն վիճակներով օժտված և երեք կամ ավելի p-n անցումներ պարունակող կիսահաղորդչային սարքեր են, որոնք օգտագործվում են որպես ոչ հպակային էլեկտրոնային բանալիներ: Կայուն վիճակներից մեկում տիրիստորի էլեկտրահաղորդականությունը փոքր է (տիրիստորը փակ է), իսկ երկրորդ կայուն վիճակում` մեծ  (տիրիստորը բաց է): Տիրիստորի փակ վիճակից բաց վիճակին փոխանջատումը իրականացվում է արտաքին ազդանշանով ` լարումով (հոսանքով) կամ լույսով (Ֆոտոտիրիստորներ): Տարբերում են դիոդային (չկառավարվող) և տրիոդային (կառավարվող) տիրիստորներ: Դիոդային տիրիստորը անվանում են դինիստոր, իսկ տրիոդայինը` տրինիստոր: Դինիստորի փակ վիճակից բաց վիճակին անցումը (միացումը) տեղի է ունենում անոդի և կատոդի միջև կիրառված լարման որոշակի արժեքից, որը կոչվում է միացման լարում, իսկ բաց վիճակից փակ վիճակին անցումը` (անջատումը) անոդ-կատոդ լարման բևեռականության փոփոխմամբ: Տրինիստորներում մի վիճակից մյուսին անցում իրականացվում է երրորդ` կառավարող ելուստի (ԿԵ) միջոցով: Կառավարող ելուստի միջոցով կարող է իրականացվել տրինիստորի միայն բացում կամ էլ` բացում և փակում: Համապատասխանաբար տրինիստորներն էլ կոչվում են չփակվող և փակվող տրինիստորներ: Չփակվող տրինիստորներում բացումը իրականացվում է կառավարող ելուստին կատոդի նկատմամբ դրական իմպուլսի կիրառումով, իսկ փակումը, ինչպես և դինիստորում` անոդ-կատոդ լարման բևեռականության փոփոխումով: Փակվող տրինիստորներում բացումը կատարվում է կառավարող ելուստին կատոդի նկատմամբ դրական, իսկ փակումը` բացասական իմպուլսի կիրառումով:

Ֆոտոտրինիստորներում բացումը իրականացվում է լուսային իմպուլսի կիրառումով:

Թվարկված տիրիստորները օժտված են միակողմանի էլեկտրահաղորդականությամբ: Երկկողմանի էլեկտրահաղորդականությամբ  օժտված են սիմետրիկ տիրիստորները (սիմիստորները), որոնք իրականացնում  են երկու իրար զուգահեռ և հանդիպակաց միացված միակողմանի էլեկտրահաղորդականությամբ տրինիստորների գործառույթը:

Դինիստորի կառուցվածքային սխեման բերված է նկ.2.24,ա-ում: Դինիստորը քառաշերտ p₁-n₁-p₂-n₂ կառուցվածքով և երկու ելուստներով սարք է: Ելուստներից մեկը կոչվում է անոդ (Ա), մյուսը` կատոդ (Կ): Անոդի և կատոդի միջև միացվում են  Rբ բեռը և E լարումը` ուղիղ (անոդին դրական, կատոդին բացասական) կամ հակառակ (անոդին բացասական, կատոդին դրական) բևեռականությամբ: Դինիստորը բաղկացած է երեք p-n անցումներից` p<sub>1</sub>-n<sub>1</sub>, n<sub>1</sub>-p<sub>2</sub>, p<sub>2</sub>-n<sub>2</sub>: Այն կարող է դիտարկվել որպես երկու տրանզիստորներից` T1 (p₁-n₁-p₂) և T2 (n₁-p₂-n₂) բաղկացած սարք, որոնք ունեն ընդհանուր n₁-p₂ անցում (նկ.2.24, բ,գ):

Դինիստորին ուղիղ լարման կիրառման դեպքում T1,T2 տրանզիստորների p₁-n₁ և p₂-n₂ անցումներին կիրառված են ուղիղ լարումներ, անցումները  բաց  են  և    էմիտերային  անցումներ են: n₁ - p₂ անցմանը էմիտերային անցումներով կիրառվում է հակառակ լարում,  այն փակ է և ծառայում  է  երկու տրանզիստորների համար որպես ընդհանուր կոլեկտորային անցում:

Տրանզիստորներն աշխատում են ուժեղացման ռեժիմում: Կոլեկտորային անցումով հոսում են երկու հոսանքներ` T1 տրանզիստորի I<sub>կ1</sub>= α<sub>1</sub>I<sub>է1</sub> + I<sub>1կ0</sub> և T2 - ի I<sub>կ2</sub> = α<sub>2</sub>I<sub>է2</sub> + I<sub>2կ0</sub> կոլեկտորային հոսանքները, որտեղ α<sub>1,</sub> α<sub>2</sub> -ը  T1-ի և T2-ի էմիտերային հոսանքները կոլեկտորին փոխանցման գործակիցներն են, իսկ I<sub>1կ0,</sub> I<sub>2կ0</sub>-ն տրանզիստորների կոլեկտորային հակառակ ուղղության դրեյֆային հոսանքներն են: T1-ի կոլեկտորային I<sub>կ1</sub> հոսանքը հանդիսանում է T2-ի բազային I<sub>բ2</sub> հոսանքը, իսկ T2-ի կոլեկտորային  I<sub>կ2</sub> հոսանքը` T1-ի բազային I_բ1 հոսանքը: Նշանակում է T1, T2 տրանզիստորների բազա - կոլեկտոր շղթաներով ստեղծված է դրական հետադարձ կապ, որի շնորհիվ կոլեկտորային հոսանքի ցանկացած փոփոխություն բերում է այդ հոսանքի հեղեղաձև փոփոխության:

Դինիստորի n₁ - p₂ անցումով հոսող հոսանքը կլինի`

որտեղ I_կ0= I_1կ0 + I_2կ0:

Հաշվի առնելով, որ դինիստորի բոլոր հարթություններով հոսում է      I=I_է1=I_է2=I_ա=I_կատ.   նույն հոսանքը, վերջին հավասարումից կստանանք`

α_1, α₂  գործակիցները դինիստորով հոսող հոսանքի մեծությունից կախված փոփոխվում են (նկ.2.25,ա) որոշակի առնչություններով (դա ապահովվում է դինիստորի պատրաստման ժամանակ):

 Դինիստորի վոլտ-ամպերային բնութագիծը բերված է նկ.2.25,բ-ում: Անոդային U_ա դրական լարման փոքր արժեքների դեպքում T1,T2 տրանզիստորների էմիտերային անցումները դեռևս փակ են (α₁+α₂) ≈ 0, և համաձայն  (2.19)  հավասարման` դինիստորով հոսում է I_ա = I_կ0 փոքր հոսանքը(0 - բ միջակայք): U_ա լարման մեծացումից էմիտերային անցումներն սկսում են բացվել: Դինիստորով հոսանքը մեծանում է, որի արդյունքում  մեծանում է α₂  գործակիցը: Դա բերում է T2-ի կոլեկտորային,  T1-ի բազային հոսանքների (I_կ2=α₂I_է2=I_բ1) և α₁  գործակցի աճի: I_բ1-ի մեծացումից մեծանում է նաև  I_կ1=α₁I_է1=I_բ2 հոսանքը, որը իր հերթին էլ ավելի է մեծացնում I_կ2 =I_բ1 հոսանքը (բ-գ միջակայք): U_ա=U_մ լարման դեպքում  α₁,α₂  գործակիցները, և արդյունքում I_կ2, I_կ1 հոսանքները արագ աճում են: Այդ պահից (α₁+α₂) ≈ 1, և ինչպես երևում է ( 2.19) հավասարումից,   Դինիստորով հոսանքը հեղեղաձև աճում է: Նման արագ աճը պայմանավորված է նրանով, որ  Uա լարման մեծացումից էլ ավելի են բացվում  T1, T2-ի էմիտերային անցումները: p₁-ից p₂ հոսող խոռոչների և n₂-ից n₁ հոսող էլեկտրոնների քանակը աճում է: Արդյունքում փոքրանում է կոլեկտորային անցման պոտենցիալային պատնեշը, և հոսանքը աճում է: Լարումը կոլեկտորային անցման վրա նվազում է (գ-դ միջակայք): Խոռոչների քանակի աճը  p₂-ում և էլեկտրոնների քանակի աճը n₁-ում էլ ավելի են բացում էմիտերային անցումները: Կոլեկտորային հոսանքը ավելի է մեծանում: Հետադարձ կապի շնորհիվ  նկարագրված պրոցեսները շարունակվում են այնքան ժամանակ, մինչև որ կոլեկտորային անցման վրա լարման բևեռականությունը փոխվում է ուղիղ լարման, և այն բացվում է: Այդ պահից դինիստորի երեք p - n անցումները բաց են և հագեցված: Դինիստորը միացված է: Անոդ - կատոդ դիմադրությունը շատ փոքր է, և դրանով հոսող հոսանքը շատ մեծ (դ - ե միջակայք):

Դինիստորի անոդի և կատոդի միջև լարումը որոշվում է երեք անցումների վրա գումարային լարման անկումով`

Կոլեկտորային  անցման  փակ  վիճակում,  երբ  Uա < Uփ,  ունենք U(n₁ - p₂) > 0: Uա≥Uփ  լարման դեպքում, երբ կոլեկտորային անցումը բացվում է, U(n₁ - p₂) < 0: Արդյունքում դինիստորով հոսանքը մեծանում է, իսկ լարման անկումը դինիստորի վրա փոքրանում է (բացասկան դիմադրության միջակայք):

Դինիստորով հոսող հոսանքի մեծությունը բաց վիճակում սահմանափակվում է արտաքին Rբ դիմադրությամբ: Uա=Uփ լարումը, որի դեպքում դինիստորը փոխանջատվում է փակ վիճակից բաց վիճակի, կոչվում է դինիստորի միացման լարում (գ կետը նկ.2.25, բ-ում): Rբ-ի ընտրումով ապահովվում է դինիստորի աշխատանքային կետը վոլտ-ամպերային բնութագծի վրա: Նկ.2.25,ա-ից) համաձայն ԿիրխհոՖի երկրորդ օրենքի ունենք` E = Uա + IաRբ: Այդ հավասարման լուծումը որոշվում է դինիստորի վոլտամպերային բնութագծի և բեռնավորման գծի հատման կետով: Բեռնավորման գիծ կոչվում է Iա = (E-Uա) /Rբ գիծը, որը կառուցվում է Uա = 0, Iա = E /Rբ և Iա = 0, Uա = E կետերով: Դինիստորի աշխատանքային կետը կլինի գ₁ կետը նկ.2.25,բ-ում: Երբ Uա լարումը հավասարվում է Uփ փոխանջատման լարմանը, դինիստորի աշխատանքային կետը  թռիչքաձև անցնում է գ կետից գ₁ - ին: Uա լարման  նվազեցման դեպքում դ  կետից դինիստորը թռիչքով անցնում է բ -ին:

Դինիստորին E լարման միացման բևեռականությունը փոխելու դեպքում p₁ - n₁ և p₂ - n₂ անցումներին կիրառվում են հակառակ լարումներ, դրանք փակվում են: n₁ - p₂ անցմանը կիրառվում է ուղիղ լարում, այն  բաց է, ունի փոքր դիմադրություն: Uա լարումը բաշխվում է, հիմնականում, փակ անցումների վրա: Դինիստորը նախագծելիս n₂-p₂ անցման հաստությունը վերցվում է շատ փոքր: Այդ դեպքում n₂-p₂ անցման ծակման լարումը շատ փոքր է և Uա լարման փոքր արժեքներից ծակվում է: Արդյունքում  Uա-ն լրիվ կիրառվում p₁-n₁ անցմանը, և դինիստորի բնութագծի հակառակ ճյուղը, կրկնում է  հակառակ լարում կիրառման դեպքում, p₁-n₁ անցման բնութագծի տեսքը (նկ.2.25, բ):

Դինիստորի վոլտ-ամպերային բնութագծում ուղիղ ճուղում (նկ. 2.25,բ) դիտարկվում են երեք միջակայքեր: (0-գ)  միջակայքում դինիստորով հոսանքը փոքր է անոդային մեծ լարման դեպքում: Այն փակ է (անջատված վիճակ), գտնվում է առաջին կայուն վիճակում: (դ - ե) - ն  երկրորդ կայուն վիճակն է, երբ դինիստորը բաց է (դինիստորը միացված է), դրանով հոսում է  մեծ հոսանք, իսկ լարումը դրա վրա փոքր է: (գ - դ) - ն անկայուն վիճակ է (բացասական դիմադրության միջակայք), երբ դինիստորը փակ վիճակից անցնում է բաց վիճակի:

Դինիստորի հոսանքի կառավարումը կատարվում է միայն արտաքին լարման աղբյուրի արժեքի և միացման բևեռականության փոփոխումով:  

Դինիստորի հիմնական ստատիկ պարամետրերն են

1) U_փ -ն փոխանջատման (միացման) լարում` փակ դինիստորին կիրառված ուղիղ լարման առավելագույն արժեքն է, որի գերազանցումը բերում է դինիստորի բացմանը:

2) I_պահ. -ն պահման հոսանք` ուղիղ հոսանքի նվազագույն արժեքը, որից փոքրի դեպքում դինիստորն սկսում է փակվել:

Դինիստորի պայմանական նշանակումը էլեկտրական սխեմաներում բերված է նկ.2.25,գ-ում: Տեղեկատվական աղյուսակներում դինիստորների մակնիշը սկսվում է КН (կամ 2Н) տառերով, օրինակ КН102А (2Н102А):

Տրինիստորը նույնպես քառաշերտ կիսահաղորդչային սարք է (նկ. 2.26,ա), որը անոդից և կատոդից բացի, ունի կառավարման ելուստ: Կառավարման ելուստը դուրս է բերվում կատոդային շղթայի p₂-n₂ անցման p₂ միջակայքից (կատոդային կառավարումով տրինիստոր), կամ p₁-n₁ անցման n₁ միջակայքից (անոդային կառավարումով տրինիստոր):

Կատոդային կառավարումով տրինիստորում Կե կառավարման ելուստի և կատոդի միջև կիրառվում է Uկառ. դրական լարումը: Uկառ =0 դեպքում, Iկառ =0, և տրինիստորն աշխատում է դինիստորի ռեժիմում: Փոխանջատման լարումը  U_փ0  է:

Uկառ.> 0 դեպքում T2 տրանզիստորի n₂-p₂ էմիտերային անցումը ավելի է բացվում: Դրանով հոսող Էմիտերային հոսանքը փոփոխվում է I_է2 = Iա + Iկառ_.  առնչությամբ: n₁ - p₂  անցումով  հոսող  կոլեկտորային  I_կ2  = α₂I_է2 հոսանքն աճում է:

Այժմ n₁ - p₂ անցումով հոսող հոսանքը կլինի`

Վերջին առնչությունից կստանանք`

(2.20) հավասարումից եզրակացնում ենք, որ I_կառ. հոսանքը նպաստում է տրինիստորով հոսող անոդային հոսանքի ավելի կտրուկ աճին և,  ի տարբերություն դինիստորի, կարող է կառավարվել ոչ միայն (α₁+ +α₂) մեծության փոփոխումով, ինչը իրականացվում է անոդային լարման փոփոխումով, այլ նաև I_կառ. հոսանքի միջոցով: Iա հոսանքի կտրուկ փոփոխությունը պայմանավորված է ոչ միայն Iա-ի հավասարման մեջ համարիչում  α₂I_կառ. բաղադրիչի առկայությամբ, այլ նաև I_կառ. հոսանքի շնորհիվ I_է2-ի մեծացումից α₂-ի մեծացումով: Կառավարման ելուստը ապահովում է տրինիստորի փոխանջատումը ավեի փոքր անոդ - կատոդ լարումների դեպքում:

Նկ.2.26,բ-ում պատկերված են կատոդային կառավարումով տրինիստորի վոլտամպերային բնութագծերը կառավարող Uկառ. լարման (Iկառ_. հոսանքների) տարբեր արժեքների դեպքում: Uկառ.=Uկառ1. արժեքի դեպքում (Iկառ.=Iկառ.1) փոխանջատումը տեղի է ունենում Uա=U_փ1<<U_փ0 լարման դեպքում: Uկառ.2>Uկառ.1 լարման (Iկառ.=Iկառ.2>Iկառ.1) դեպքում` Uա =U<sub>փ2</sub><U<sub>փ1</sub> և այլն: Կառավարող լարման (հոսանքի) մեծացումից տրինիստորի փակման լարումը փոքրանում է: Uկառ. լարման մի որոշակի արժեքի դեպքում (Iկառ.ուղղ.) բնութագծի վրա փակ վիճակը բնութագրող տեղամասը վերանում է, և բնութագիծը նմանվում է սովորական p-n անցման բնութագծի ուղիղ ճյուղին: Հոսանքը, որի դեպքում բնութագծի վրա փակ վիճակը բնութագրող տեղամասը վերանում է, կոչվում է կառավարման ուղղման հոսանք: Տրինիստորի անոդ-կատոդ ելուստների միջև հակառակ   լարման միացման դեպքում n<sub>1</sub>-p<sub>1</sub>, n<sub>2</sub>-p<sub>2</sub> անցումներին կիրառվում են հակառակ լարումներ, իսկ n<sub>1</sub>-p<sub>2</sub> անցմանը` ուղիղ լարում: n₁-p₂ անցումը բաց է, և դրա վրա լարման անկումը փոքր է: Կիրառված լարումը հիմնականում բաշխվում է n₁-p₁ և n₂-p₂ փակ անցուների վրա: Սովորաբար n₂-p₂ անցման հաստությունը պատրաստվում է շատ փոքր, և դրանում շատ փոքր հակառակ լարումից առաջանում է էլեկտրական ծակում: Արդյունքում կիրառված հակառակ լարումը գրեթե ամբողջությամբ կիրառվում է n₁-p₁ անցմանը: Այդ պատճառով տրինիստորի վոլտամպերային բնութագիծը n₁-p₁ անցման բնութագծի հակառակ ճուղն է: Տրինիստորի հակառակ լարման առավելագույն արժեքը որոշվում է n₁-p₁ անցման հակառակ լարման առավելագույն արժեքով:

Տրինիստորներում փոխանջումը, որպես կանոն, իրականացվում է կառավարման ելուստին փակող իմպուլսի կիրառումով: Անոդից թողարկումը դիտարկվում է միայն տրինիստորի աշխատանքի սկզբունքի ուսումնասիրման նպատակով:

Բաց և փակ վիճակներում տրինիստորի վրա լարումը և դրանով հոսող հոսանքը որոշվում են, ինչպես և դինիստորի դեպքում, տրինիստորի վոլտ-ամպերային բնութագիծի և բեռնավորման գծի հատման կետերում (նկ.2.26,բ.): Օրինակ E < U_փ0 և Iկառ.=Iկառ.1  դեպքում բնութագծի 0 - գ տիրույթում տրինիստորը փակ է (U_ա <U_փ1): գ կետում U_ա= =U_փ1, և տրինիստորը բացվում է, աշխատանքային կետը տեղափոխվում է գ₁ կետը: գ և գ₁ կետերին համապատասխանող լարումները և հոսանքները կբնորոշեն տրինիստորի աշխատանքային պարամետրերը փակ և բաց վիճակներում:

Անոդային կառավարումով տրինիստորում կառավարող լարումը դուրս է բերվում n₁ միջակայքից: Տրինիստորի բացումը  իրականացվում է կառավարման ելուստին կատոդի նկատմամբ  բացասական պոտենցիալի կիրառումով, իսկ փակունը` դրական իմպուլսների կիրառումով: Նկ.2.26,գ,դ-ում պատկերված են տրինիստորի նշանակումները կատոդային և անոդային կառավարման դեպքերում համապատասխանաբար:

Տրինիստորների ստատիկ պարամետրերն են բացի  U_փ. փոխանջատման լարումից և Iպահ. պահման հոսանքից, որոնք նաև դինիստորների պարամետրեր են, Iկառ. հոսանքը` կառավարման շըղթայի նվազագույն հոսանքը, որի դեպքում տրինիստորը հուսալի բաց է, և  Uկառ. լարումը` կառավարման շղթային կիրառված նվազագույն լարումը, որի դեպքում տիրիստորը հուսալի բացվում է:

Տրինիստորի (դինիստորի) դինամիկ պարամետրերը բնորոշում են փակ վիճակից բաց վիճակին անցման ժամանակահատվածը (միացման ժամանակ t_միաց.) և բաց վիճակից փակ վիճակին անցման ժամանակահատվածը (անջատման ժամանակ t_անջ.): Այդ պարամետրերը որոշում են տիրիստորների հաճախական հատկություննեերը (արագագործությունը):

Տեղեկատվական աղյուսակներում տրինիստորների մակնիշները սկսվում են КУ (2У) -ով, օրինակ КУ202Б (2У202Б) :                       

Արտադրվում է նաև սիմետրիկ տիրիստորներ, որոնց վոլտ-ամպերային բնութագիծը սիմետրիկ է I և III քառորդներում (նկ.2.27,ա): Դրանք հինգ շերտից (չորս p-n անցումներից) բաղկացած կիսահաղորդչային սարքեր են և կոչվում են սիմիստորներ: Սիմիստորը օգտագործվում է փոփոխական հոսանքի շղթաներում կոմուտացիայի նպատակով: Սիմիստորի կառուցվածքային սխեման, վոլտ-ամպերային բնութագիծը և նշանակումը սխեմաներում պատկերված է նկ.2.28,ա,բ,գ-ում համապատասխանաբար:

Կառավարող ելուստին դրական բևեռականության իմպուլս կիրառման դեպքում, կախված սիմիստորի անոդին կիրառված լարման բևեռականությունից այն աշխատում է կամ վոլտ-ամպերային բնութագծի ուղիղ ճուղում ( I քառորդում, ուղիղ լարման դեպքում), կամ հակառակ ճուղում  (III քառորդում, հակառակ լարման դեպքում):

>>

2.5. Փոտոէլեկտրոնային սարքեր

Փոտոէլեկտրոնային կոչվում են սարքերը, որոնք օգտագործվում են լույսային էներգիան էլեկտրական էներգիայի կերպափոխման նպատակով: Ներկայումս լայն կիրառություն են գտել ներքին փոտոէֆեկտով աշխատող կիսահաղորդչային ֆոտոէլեկտրոնային սարքերը: Ներքին փոտոէֆեկտ կոչվում է լույսի ազդեցությամբ կիսահաղորդչում ազատ լիցքակիր մասնիկների կոնցենտրացիայի, հետևաբար` էլեկտրահաղորդականության մեծացման երևույթը: Այդ եղանակով ձևավորված էլեկտրահաղորդականությունը կոչվում է ֆոտոհաղորդականություն: Ֆոտոհաղորդականությունը կախված է արտաքին լույսի ինտենսիվությունից և սպեկտրային բաղադրությունից:

Ֆոտոէլեկտրոնային կիսահաղորդչային սարքերից են ֆոտոռեզիստորները, ֆոտոդիոդները, ֆոտոտրանզիստորները, ֆոտոտիրիստորները, ֆոտոսիմիստորները:

Ֆոտոռեզիստոր: Ֆոտոռեզիստորը կիսահաղորդիչային սարք է, որի էլեկտրահաղորդականությունը փոփոխվում է արտաքին լույսի աղբյուրի ինտենսիվությանից և սպեկտրալային  բաղադրությունից: Ֆոտոռեզիստորի կառուցվածքը բերված է նկ.2.29,ա-ում:

Այն բաղկացած է 1 մեկուսչից, որի վրա նստեցված է կիսահաղորդչային 2 բարակ շերտը: Կիսահաղորդչից դուրս են բերված մետաղյա 3 ելուստները : Կիսահաղորդիչը արտաքինից պատված է լուսաթափանցիկ, արտաքին գործոններից պաշտպանիչ շերտով: Ֆոտոռեզիստորին միացվում են R բեռը և U լարման աղբյուրը (հաստատուն կամ փոփոխական): Լույսային Ф հոսքը ուղղվում է կիսահաղորդչային շերտին:

Լուսային հոսքի բացակայության դեպքում (Ф=0) կիսահաղորդչային շերտն ունի որոշակի սեփական էլեկտրահաղորդականություն և ֆոտոռեզիստորով հոսում է շատ փոքր հոսանք, որը կոչվում է մթնային հոսանք: Լուսային հոսքի առկայության դեպքում (Ф≠0) լուսային քվանտները, ընկնելով կիսահաղորդչի վրա, վերջինիս ատոմների էլեկտրոններին հաղորդում են լրացուցիչ էներգիա: Էլեկտրոններն անցնում են վալենտային գոտուց հաղորդականության գոտի: Արդյունքում կիսահաղորդիչի էլեկտրահաղորդականությունը և դրանով հոսանքը   մեծանում են: Առաջանում է լուսային հոսքով պայմանավորված հոսանք, որը կոչվում է ֆոտոհոսանք: Ֆոտոհոսանքի մեծությունը կախված Ф հոսքի և U լարման մեծություններից:

Ֆոտոռեզիստորով հոսող I հոսանքի և լուսային Ф հոսքի միջև կապը հաստատուն U սնման լարման դեպքում կոչվում է ֆոտոռեզիստորի լուսային բնութագիծ: Նկ.2.29,բ - ում բերված է  ֆոտոռեզիստորի լուսային բնութագիծը տարբեր լուսային հոսքերի դեպքում: Ф հոսքի մեծացումից աճում է հաղորդականության գոտի անցած էլեկտրոնների քանակը, հետևաբար մեծանում է ֆոտոհոսանքը: Լուսային բնութագծերից երևում է, որ  U լարման որոշակի արժեքի դեպքում Ф հոսքը և ֆոտոհոսանքի մեծությունը ուղիղ համեմատական են: Լարման մի որոշակի արժեքից սկսած բոլոր էլեկտրոնները մասնակցում են ֆոտոհոսանքի ձևավորմանը, այդ պատճառով լարման հետագա մեծացումից ֆոտոհոսանքը մնում է անփոփոխ: Նկ.2.29,բ-ում բերված է ֆոտոռեզիստորի վոլտամպերային բնութագիծը: Դա ֆոտոհոսանքի կապն է U լարումից հաստատուն Ф հոսքի դեպքում: Ф հոսքի հաստատուն  արժեքի դեպքում կիսահաղորդիչում որոշակի թվով էլեկտրոններ են անցնում վալենտային գոտի:  U լարման մեծացումից ավելի մեծ թվով էլեկտրոններ են մասնակցում ֆոտոհոսանքի առաջացմանը, և այն աճում է:

Ֆոտոռեզիստորի հիմնական պարամետրը ինտեգրալ զգայունությունն է, որը գնահատվում է I_Ф ֆոտոհոսանքի և այդ ֆոտոհոսանքը առաջացնող  Ф լուսային հոսքի հարաբերությամբ (S = I_Ф / Ф): Կիրառվում է նաև ( Sտ = I_Ф / ФU) տեսակարար ինտեգրալ զգայություն պարամետրը: Դա ինտեգրալ զգայունությունն է, երբ ֆոտոռեզիստորին կիրառված է 1Վ լարում:

Ֆոտոռեզիստորի պայմանական նշանակումը էլեկտրական սխեմաներում պատկերված է նկ.1.24դ-ում: Ֆոտոռեզիստորի մակնիշը սկսվում է СФ տառերով (сопротивление фоточувствительное), օրինակ СФ2-4:

Ֆոտոդիոդ:         Ֆոտոդիոդը կառուցվածքով տարբերվում է կիսահաղորդչային դիոդից միայն նրանով, որ պատյանում ավելացվում է ոսպնյակ, որի միջոցով լուսային հոսքն ուղղվում է p-n անցման վրա` վերջինիս հարթությանն ուղղահայաց (նկ.2.30,ա): Ֆոտոդիոդի պայմանական նշանը բերված է նկ.2.30,բ-ում:

Ֆոտոդիոդը կարող է աշխատել երկու` ֆոտոձևափոխիչի և ֆոտոգեներատորի ռեժիմներով :

Ֆոտոձևափոխիչի ռեժիմում ֆոտոդիոդին միացվում է Uդ արտաքին լարման աղբյուրը, որը ապահովում է դիոդի փակ վիճակը (նկ.2.30, գ): Եթե ֆոտոդիոդը լուսավորված չէ, այն գտնվում է փակ վիճակում, և դրանով անցնում է հակառակ ուղղության մթնային հոսանքը (I₀): Լուսային հոսքի առկայության դեպքում դիոդում առաջանում է ներքին ֆոտոէֆեկտ, որի շնորհիվ p-n անցումում ավելանում է էլեկտրոնների և խոռոչների քանակը: p միջակայքից էլեկտրոնները որպես ոչ հիմնական լիցքակիրներ դրեյֆում են n միջակայք, իսկ n  միջակայքից խոռոչները` p միջակայք:

Ֆոտոդիոդով հոսում է ոչ հիմնական լիցքակիրների դրեյֆով պայմանավորված ֆոտոհոսանք` I<sub>Ֆ</sub>, որը զգալիորեն գերազանցում է  I<sub>0</sub>  մթնային հոսանքի մեծությունը: Հիմնական  լիցքակիրները`  էլեկտրոնները n միջակայքում, և խոռոչները p միջակայքում,  փոքրացնում են պոտենցիալային պատնեշի մեծությունը, սակայն Uդ արտաքին լարումը այնպիսին է (>1Վ), որ դիոդը պահպանում է փակ վիճակը, և դիֆուզիոն հոսանքը բացակայում է:

Այսպիսով ֆոտոդիոդի ֆոտոձևափոխիչի աշխատանքային ռեժիմում Rբ  բեռով հոսում է լուսային հոսքին համեմատական Iդ = I₀ + I_Ֆ ֆոտոհոսանք, այսինքն` ֆոտոդիոդը լուսային էներգիան ձևափոխում է էլեկտրական էներգիայի:

Ֆոտոդիոդում հիմնականը լույսային և վոլտամպերային բնութագծերն են: Լուսային բնութագիծը ֆոտոդիոդով հոսող Iդ  հոսանքի և լուսային Ф հոսքի միջև առնչությունն է դիոդին կիրառված Uդ հաստատուն լարման դեպքում (նկ.2.31,ա): Լուսային բնութագիրը գծային է:

Վոլտ-ամպերային բնութագիծը դիոդով հոսող հոսանքի և դիոդի վրա լարման առնչությունն  է  հաստատուն Ф հոսքի դեպքում Ф հոսքի մեծացումից միևնույն Uդ լարման դեպքում ֆոտոհոսանքը մեծանում է (նկ.2.31,բ):  

Ֆոտոդիոդի պարամետրերն են` դիֆերենցիալ ներքին (ելքային) դիմադրությունը`   Rդ = ∂Uդ / ∂Iդ հաստատուն լուսային հոսքի դեպքում և ինտեգրալ զգայնությունը` S=Iդ /Ф հաստատուն Uդ լարման դեպքում: Դիֆերենցիալ ներքին դիմադրությունը շատ մեծ է (տասնյակ ՄՕմ): Ինտեգրալ զգայնությունը տասնյակ մԱ է 1 լյումեն հոսքի դեպքում:

Ֆոտոգեներատորի աշխատանքային ռեժիմում ֆոտոդիոդին արտաքին լարման աղբյուր չի միացվում, և այն ծառայում է որպես ֆոտոէլեկտրաշարժ ուժի աղբյուր (նկ.2.30,դ): Այս ռեժիմում ֆոտոդիոդի աշխատանքի սկզբունքը հետևյալն է: Լույսային հոսքի բացակայության դեպքում դիոդի p-n անցումը ունի φ₀ պոտենցիալային պատնեշ: Անցումով հոսող դիֆուզիոն ու դրեյֆային հոսանքներն իրար փոխհատուցում են: Գումարային հոսանքը դիոդով բացակայում է: Լուսային հոսքի առկայության դեպքում տեղի են ունենում նույն երևույթները, ինչ որ նախորդ ռեժիմում, այն է` գեներացվում են էլեկտրոն-խոռոչ զույգեր: Պոտենցիալային պատնեշը նպաստում է գեներացիայի պատճառով առաջացած ոչ հիմնական լիցքակիրների տեղաշարժին մի կիսահաղորդչից մյուսը (էլեկտրոնները p-ից n, խոռոչները n-ից p): Առաջանում է I<sub>Ֆ</sub> ֆոտոհոսանքը, որը գումարվում է p-n անցումով հոսող I<sub>0</sub> դրեյֆային հոսանքին: Հիմնական լիցքակիրները կուտակվում են անցման երկու կողմերում, ինչը համարժեք է անցմանն ուղիղ լարման միացմանը: Արդյունքում պոտենցիալային պատնեշը փոքրանում է, և անցումով հոսանքի I<sub>դիֆ</sub> դիֆուզիոն բաղադրիչը` մեծանում է: Արտաքին շղթայի բացակայության դեպքում դիֆուզիոն և դրեյֆային հոսանքները փոխհատուցվում են: Այս ռեժիմում դիոդով անցնող հոսանքները բավարարում են հետևյալ պայմանին`

որտեղ I_դիֆ = I₀exp(U_Ֆ / φ_T), U_Ֆ - ը դիոդի ելուստների միջև լարումն է, որը կոչվում է ֆոտոէլշու:

          (2.21) հավասարումից կստանանք`

Վերջին արտահայտությունից կարող ենք գրել`

Ֆոտոէլշուի արժեքը կախված է կիսահաղորդչի նյութից: Այն սովորաբար չի գերազանցում պոտենցիալային պատնեշի φ₀ մեծությունը (0,5…0,55 Վ):

Ֆոտոդիոդին Rբ բեռի միացման դեպքում դրանով կհոսի Iբ հոսանքը, որը կորոշվի հետևյալ արտահայտությամբ`

որտեղ φ-ն պոտենցիալների տարբերությունն է p-n անցումում բեռի առկայության դեպքում:

Ֆոտոդիոդի կարճ միացված ռեժիմում (Rբ=0) հոսանքը արտաքին շղթայով ունի առավելագույն արժեքը և հավասար է I_Ֆ (արեգակի միջին լուսավորության դեպքում հավասար է 20…25մԱ/սմ²): Պարապ ընթացքի ռեժիմում (Iբ=0), ելքային լարումը հավասար է ֆոտոէլշուին (U_Ֆ=φ₀): Ավելի մեծ լարում  ստանալու նպատակով մի քանի դիոդներ միացվում են հաջորդաբար, իսկ մեծ հոսանք ստանալու համար` զուգահեռ:   

Ֆոտոձևափոխիչի ռեժիմում ֆոտոդիոդները մեծ կիրառություն են գտել ֆոտոռելեներում (նկ.2.32): Ֆոտոռելեն օգտագործվում է հատային արտադրանքի քանակի ավտոմատ հաշվման, վերելակների և մետրոյում մուտքի դռների ավտոմատ աշխատանքի, փողոցային լուսավորման ցանցի ինքնաբերաբար միացման և անջատման և այլ նպատակներով:

Ֆոտոռելեն բաղկացած է տրանզիստորից, ֆոտոդիոդից և էլեկտրամագնիսական ռելեից: Էլեկտրամագնիսական ռելեն ունի նորմալ փակ K1, K3  և նորմալ բաց K2, K3 հպակային խմբեր, որոնց  միացված են Rբ₁ և Rբ₂ բեռները:

R1, R_է ռեզիստորների միջոցով ընտրվում է տրանզիստորի աշխատանքային ռեժիմը այնպես, որ լուսային հոսքի բացակայության դեպքում ֆոտոդիոդը և տրանզիստորը փակ են: Տրանզիստորի բազային շղթայով հոսում է ֆոտոդիոդի մթնային հոսանքը, որը բավարար չէ տրանզիստորի բացման համար:  Տրանզիստորի կոլեկտորային I_կ0 հոսանքը, որը հոսում է  էլեկտրամագնիսական ռելեյի փաթույթով, բավարար չէ վերջինիս գործման համար: Էլեկտրամագնիսական ռելեյի հպակային խմբերի K1, K3 հպակները փակ են և Rբ₁ բեռը միացված U₁ լարման աղբյուրին: K2, K3 հպակները բաց են, հետևաբար Rբ₂ բեռն անջատված է U₂ լարման աղբյուրից: Լուսային հոսքի առկայության դեպքում ֆոտոդիոդը բացվում է, և տրանզիստորի բազայի շղթայով հոսում  է ֆոտոդիոդի ֆոտոհոսանքը: Տրանզիստորը բացվում է, կոլեկտորային հոսանքը մեծանում է (I_կ = βIբ): Էլեկտրամագնիսական ռելեի փաթույթով հոսում է բավարար հոսանք, և այն սկսում է գործել: K1, K3 հպակները բացվում են, K2, K3-ը` փակվում: Արդյունքում Rբ<sub>1</sub> բեռը անջատվում է U<sub>1</sub> լարման աղբյուրից, իսկ Rբ<sub>2</sub> բեռը միանում է U<sub>2</sub> լարման աղբյուրին: Լուսային հոսքի անջատման դեպքում ֆոտոդիոդով ֆոտոհոսանքն ընդհատվում է, հետևաբար տրանզիստորը փակվում է: Էլեկտրամագնիսական ռելեյի փաթույթով հոսանքն ընդհատվում է, և այն վերադառնում է սկզբնական վիճակին` K1, K3 հպակները փակվում են, K2, K3-ը` բացվում:

Որպես օրինակ դիտարկենք ֆոտոռելեի կիրառումը փողոցային լուսավորման կառավարման նպատակով (նկ.2.32): Այդ դեպքում օգտագործվում է K1, K3 հպակների խումբը, իսկ որպես  Rբ₁ միացվում են լուսավորության լամպերը: Երբ լուսավորվածությունը բավարար է, ֆոտոդիոդը և տրանզիստորը բաց են: Էլեկտրամագնիսական ռելեն գործում է, K1, K3 հպակները  և լամպերն անջատվում են: Երեկոյան, երբ լուսավորվածությունը հասնում է անբավարար մակարդակի, ֆոտոդիոդը, հետևաբար և տրանզիստորը փակվում են: Էլեկտրամագնիսական ռելեն դադարում է գործելուց , և փակվում են K1, K3 հպակնեը: Վերջիններս միացնում են լամպերը U₂-ին: Լուսաբացին, երբ լուսավորվածությունը բավարար մակարդակի է հասնում, ֆոտոդիոդը և տրանզիստորը բացվում են էլեկտրամագնիսական ռելեն գործում է, և  K1, K3 հպակները  անջատում են լամպերը լարման աղբյուրից: 

Ֆոտոտրանզիստոր:     Ֆոտոտրանզիստորը կառուցվածքով տարբերվում է երկբևեռ տրանզիստորից միայն նրանով, որ պատյանում տեղադրված  է  ոսպնյակ, որի միջոցով  լուսային հոսքն ուղղվում է բազայի միջակայքին: Սովորաբար ֆոտոտրանզիստորում բազայի ելուստը բացակայում է:          

Ֆոտոտրանզիստորի կառուցվածքային սխեման, պայմանական նշանակումը և միացման սխեման բերված են նկ.2.33,ա-ում: Լուսային հոսքն ուղղվում է բազայի միջակայքին: Կոլեկտոր-էմիտեր շղթայում միացվում է U_կէ սնման լարման աղբյուրը և Rբ բեռը: Լուսային հոսքի բացակայության դեպքում ֆոտոտրանզիստորը փակ է, դրանով հոսում է մթնային փոքր հոսանքը (հակառակ ուղղության հագեցման  հոսանքը): Լուսային հոսքի առկայության դեպքում բազայի միջակայքում գեներացվում են էլեկտրոն-խոռոչ զույգեր: Էլեկտրոններն անցնում են կոլեկտոր, իսկ խոռոչները  կուտակվում են բազայի շղթայում: Խոռոչների քանակը բազայում աճում է (դա համարժեք է բազային դրական լարման կիրառմանը), որի շնորհիվ էմիտերային անցումը բացվում է, և կոլեկտորային շղթայով հոսում է դիֆուզիոն հոսանք: Լուսային հոսքի  մեծացումից մեծանում է էլեկտրոն-խոռոչ զույգերի քանակը, հետևաբար` և  կոլեկտորային հոսանքը:

Ի տարբերություն ֆոտոդիոդի` ֆոտոտրանզիստորում միևնույն լուսային հոսքի դեպքում կոլեկտորային հոսանքը աճում է β անգամ ավելի մեծ չափով:

Արտադրվում են դուրս բերված բազային ելուստով ֆոտոտրանզիստորներ: Բազայի դուրս բերված ելուստով ֆոտոտրանզիստորներում (նկ.2.34ա,բ) ունենք երկու կառավարող ազդանշաններ` լուսային հոսք և բազա-էմիտեր լարում: Բազա-էմիտեր լարման  միացումը հնարավորություն է ընձեռում ավելի փոքր լուսային հոսքերով կառավարել կոլեկտորային հոսանքի մեծությունը: Բացի դրանից, բեռով հոսող հոսանքի կառավարումը կարող է իրականացվել երկու տարբեր շղթաներից` Փ լույսային հոսքի աղբյուրից և մեկ այլ լարման աղբյուրից: Դա մեծացնում է ֆոտոտրանզիստորի ֆունկցիոնալ հնարավորությունները և կիրառման բնագավառները:

Ֆոտոտիրիստորներ: Ֆոտոտիրիստորը տարբերվում է տիրիստորից միայն նրանով, որ կառավարող ելուստը բացակայում է, և պատյանում տեղադրված է ոսպնյակ, որի միջոցով լուսային հոսքն ուղղվում է p₂ կամ n₁ կիսահաղորդիչներին:

Լուսային հոսքի բացակայության դեպքում ֆոտոտիրիստորն աշխատում է դինիստորի ռեժիմում, կառավարող ելուստի բացակայության պատճառով: Միացման լարումն ունի U_մ0 արժեքը (նկ.2.35,բ): Լուսային հոսքի առկայության դեպքում, եթե այն ուղղված է p₂ կիսահաղորդիչին, p₂ - ում գեներացվում են էլեկտրոն - խոռոչ զույգեր: Խոռոչների քանակը p₂-ում աճում է, և p₂-n₂ անցումը ավելի է բացվում: Տիրիստորում տեղի ունեցող հետագա պրոցեսները լրիվ նույն են, ինչ որ կատոդային կառավարման ելուստի առկայության դեպքում:

Լուսային հոսքը n₁ կիսահաղորդչին ուղղելու դեպքում դրանում գեներացվում են էլեկտրոն - խոռոչ զույգեր: Այժմ n₁ -ում ավելանում է էլեկտրոնների քանակը, և p₁-n₁ անցումը ավելի է բացվում: Այնուհետև պրոցեսները շարունակվում են նույն սկզբունքով,  ինչ որ անոդային կառավարումով տիրիստորներում:

Այսպիսով ֆոտոտիրիստորում լուսային հոսքը կատարում է տիրիստորի կառավարող ելուստի դերը: Ընդ որում, կառավարող և կառավարվող շղթաների միջև գալվանական կապը բացակայում է: Ֆոտոտիրիստորի պայմանական նշանը բերված է նկ.2.35գ-ում:

Արտադրվում են նաև սիմետրիկ ֆոտոտիրիստորներ (սիմիստորներ):  

>>

2.6. Օպտոէլեկտրոնային սարքեր

Օպտոէլեկտրոնային սարքերը բաղկացած են լույսի աղբյուրից և լույսի ընդունիչից: Դրանք կոչվում են նաև օպտոզույգեր (օպտրոններ): Օպտոզույգերում մուտքային և ելքային ազդանշաններն էլեկտրական մեծություններ են, որոնց միջև գալվանական կապ գոյություն չունի: Որպես լույսի աղբյուր կարող են օգտագործվել ճառագայթող դիոդներ կամ կիսահաղորդչային լազերներ: Մեծ կիրառություն են գտել ինֆրակարմիր ճառագայթող դիոդները, շնորհիվ կառավարման պարզ սխեմայի և օգտակար գործողության գործակցի մեծ արժեքի: Լույսի ընդունիչները ֆոտոէլեկտրոնային սարքեր են` ֆոտոդիոդներ, ֆոտոտրանզիստորներ, ֆոտոտիրիստորներ և այլն:

Ճառագայթիչ  դիոդները  կիսահաղորդիչային  դիոդներ  են, որոնք p-n անցումից ճառագյթում են լուսային քվանտներ (Նկ.2.35ա): Լուսային ճառագայթները արտաքին միջավայր են անցնում դիոդի պատյանում տեղադրված լուսաթափանցիկ ապակյա թիթեղից: Ճառագայթիչ դիոդները բաժանվում են երկու խմբի` տեսանելի հաճախությունների միջակայքում ճառագայթող դիոդներ, որոնք կոչվում են լուսադիոդներ, և ինֆրակարմիր հաճախությունների միջակայքում  ճառագայթող դիոդներ (ԻԿ դիոդներ): Այս դիոդների աշխատանքը հիմնված է p-n անցումով ուղիղ ուղղությամբ հոսանքի անցման ժամանակ լիցքակիր մասնիկների ինքնառեկոմբինացիայով, որի դեպքում անջատվում են լուսային քվանտներ: Ճառագայթվող հաճախությունների միջակայքը որոշվում է կիսահաղորդչի տեսակով:

Լուսադիոդների պատրաստման համար հիմնականում օգտագործվում են գալիումի ֆոսֆիդ, գալիումի արսենիդ ֆոսֆիդ: Դրանց օ.գ.գ.-ն չի գերազանցում 10…20% մեծությունը:

ԻԿ դիոդների պատրաստման համար օգտագործվում են գալիումի արսենիդ կամ գալիումի ֆոսֆիդ:

Օպտոզույգերը արտադրվում են ինտեգրալ միկրոսխեմայի տեսքով: Դրանց նշանակումները էլեկտրական սխեմաներում  պատկերված են նկ. 2.36բ,գ,դ-ում:

Նկ.2.37-ում բերված է ինտեգրալային օպտօռելեի սկզբունքային սխեման: Օպտօռելեները տարբերվում են հիմնականում դրանցում օգտագործված բանալու սխեմայով: Օգտագործվում են տիրիստորներով, երկբևեռ և դաշտային տրանզիստորներով բանալիներ: Համեմատաբար լավ պարամետրերով առանձնանում են դաշտային տրանզիստորներով բանալիներով օպտօռելեները, որոնք կիրառվում են ուժային շղթաներում որպես ուժային բանալի:

Ուժային բանալին կազմված է n հոսքուղով մետաղ-օքսիդ-կիսահաղորդիչ տեսակի իրար հաջորդաբար և հանդիպակաց միացված տրանզիստորներից: Տրանզիստորները կառավարվում են մի քանի հաջորդաբար միացված ֆոտոդիոդներից, որոնք աշխա տում են պարապ ընթացքում աշխատող ֆոտոէլշուի աղբյուրի ռեժիմում: Լուսավորման դեպքում դրանցից յուրաքանչյուրը ձևավորում է մեկ վոլտ լարում: Ֆոտոդիոդների ելքային լարումներով տրանզիստորները բացվում են և մուտքային շղթան միացնում բեռին: Երկու տրանզիստորների միացումը բանալու սխեմայում մեծացնում է բաց վիճակում բանալու դիմադրությունը, սակայն դա ապահովում է բանալու փակ վիճակում բարձր թույլատրելի առավելագույն լարում:

 Ֆոտոդիոդները կառավարվում են լուսադիոդին տրված I_կ կառավարման հոսանքով:

Նշված կառուցվածքով օպտօռելեի օրինակ է երկու կապուղով TLV 422 մակնիշի օպտօռելեն: Այն կարող է ապահովել երկբևեռ մինչև 400Վ լարման միացումը և անջատումը: Կառավարման հոսանքի 5 մԱ արժեքի դեպքում բաց վիճակում բանալու դիմադրությունը 20 Օմ է: Կորստի հոսանքները բանալու փակ վիճակում չեն գերազանցում 1մԱ մեծությունը (անալոգային ազդանշանի դեպքում այն փոքր է 1 նԱ-ից):

>>

2.7. Ինտեգրալ միկրոսխեմաներ

Ինտեգրալ միկրոսխեմաները մեծ թվով պասիվ և ակտիվ տարրեից ու դրանց որոշակի օրենքով միացման հաղորդալարերից բաղկացած միկրոէլեկտրոնային սարքեր են, որոնք կիրառվում են էլեկտրական ազդանշանների որոշակի ֆունկցիայով ձևափոխման, մշակման և հիշելու նպատակով:

Ինտեգրալ միկրոսխեմաները պատրաստվում են կամ պինդ մարմնում կամ դրա մակերեսին: Առաջին դեպքում սխեմայի բոլոր տարրերը (ռեզիստորներ, կոնդենսատորներ, ինդուկտիվություններ, դիոդներ, տրանզիստորներ և այլն) և դրանց միացման հաղորդալարերը ձևավորվում են  կիսահաղորդիչային թիթեղում: Այդ միկրոսխեմաները կոչվում են կիսահաղորդչային:

Երկրորդ դեպքում, բացի ինտեգրալ սխեմայի ակտիվ տարրերից (դիոդներից և տրանզիստորներից), մնացած բոլոր տարրերը  ձևավորվում են մեկուսիչ թիթեղի (տակդիր) մակերեսին, ամորֆ թաղանթի տեսքով, որն իրականացնում է անհրաժեշտ  պասիվ տարրերի գործառույթը: Ակտիվ տարրերն ամրացվում են մեկուսիչ թիթեղին և զոդվում թաղանթի համապասխան մասերին: Այս միկրոսխեմաները կոչվում են հիբրիդային:

Մեծ կիրառություն են գտել կիսահաղորդչային միկրոսխեմաները, որոնցով հնարավոր է նախագծել և պատրաստել շատ բարդ սխեմայով էլեկտրոնային սարքեր, ապահովելով փոքր չափսեր և ցածր ինքնարժեք:

Կիսահաղորդիչային միկրոսխեմաներում ինդուկտիվություններ և տրանսֆորմատորներ չեն օգտագործվում դրանց ստացման եղանակների բացակայության պատճառով: Այս միկրոսխեմաներում ռեզիստորները և կոնդենսատորները իրականացվում են p-n անցման դիմադրության և ունակության միջոցով: Դա ապահովում է տրանզիստորների, դիոդների, ռեզիստորների և կոնդենսատորների պատրաստումը մեկ ընդհանուր տեխնալոգիական գործընթացով ինտեգրալ միկրոսխեմայի պատրաստման ժամանակ:

Հիբրիդային միկրոսխեմաները կիրառվում են առանձնահատուկ դեպքերում, երբ պահանջվում են ոչ ստանդարտ պարամետրերով տարրեր, օրինակ ինչպիսիք են շատ բարձր դիմադրություններով ռեզիստորներ ու մեծ ունակություններով կոնդենսատորներ, որոնց ճշգրտությունն ապահովելը հնարավոր չէ, կամ հզոր դիոդներ և տրանզիստորներ, ինչպես նաև շատ բարդ սխեմաներ:

Կիսահաղորդչային ինտեգրալ միկրոսխեմաները բաժանվում են հիմնականում երկու խմբի` երկբևեռ տրանզիստորներով և դաշտային տրանզիստորներով միկրոսխեմաների: Երկբևեռ տրանզիստորներով  միկրոսխեմաներում հիմնական տարրը n-p-n տրանզիստորն է, իսկ դաշտային տրանզիստորներով միկրոսխեմաներում` ՄՄԿ (մետաղ-մեկուսիչ-կիսահաղորդիչ) տրանզիստորը: Արտադրվում են նաև երկբևեռ և դաշտային տրանզիստորների կիրառումով միկրոսխեմաներ:

Կախված  ինտեգրալ  միկրոսխեմայում  օգտագործված  տարրերի (մեծ մասամբ տրանզիստորների) քանակից` տարբերում են ցածր, մի ջին,  բարձր և գերբարձր ինտեգրացման աստիճանով ինտեգրալ միկրոսխեմաներ (ԻՍ): Ինտեգրացման աստիճանը գնահատվում է ինտեգրացման K=lgN  գործակցով, որտեղ N-ը միկրոսխեմայում օգտագործված տարրերի թիվն է: K ≤ 1 (N ≤ 10) դեպքում միկրոսխեման կոչվում է  ցածր ինտեգրացայի ( ՑԻՍ ), 1 < K ≤ 2 (10 < N ≤ 100) դեպքում` միջին ինտեգրացիայի (ՄԻՍ), 2 < K ≤ 3 (100 < N ≤ 1000) դեպքում`  բարձր և  K > 3 (N > 1000) դեպքում` գերբարձր ինտեգրացիայի (ԲԻՍ):

Կիսահաղորդչային պարզագույն միկրոսխեմայի (բաղկացած VD դիոդից, R ռեզիստորից, VT տրանզիստորից և C կոնդենսատորից) էլեկտրական և կառուցվածքային սխեմաները բերված են նկ.2.37,ա, բ-ում համապատասխանաբար: Սխեմայում, որպես կիսահաղորդչային բյուրեղ, օգտագործված է Si(p) կիսահաղորդիչը: Ելուստները (1, 2, 3, 4, 5) մետաղից են (Al), որոնք իրարից մեկուսացված են SiO₂ -ով: VD դիոդը իրականացված է առաջին n-p-n տրանզիստորի կոլեկտորային անցման միջոցով: Տրանզիստորի էմիտերը և բազան միացված են իրար և դուրս բերված 1 ելուստը ծառայում է որպես դիոդի անոդ: Կոլեկտորի ելուստը, որը հանդիսանում է դիոդի կատոդը, միացված է R ռեզիստորի մի ծայրին և VT տրանզիստորի (երկրորդ  n-p-n) բազային: R ռեզիստորը պատրաստված է p կիսահաղորդչի  շերտով, որի երկրորդ ծայրը դուրս է բերված 2 ելուստի միջոցով: VT-ի էմիտերն է 3-ը, կոլեկտորը` 4 դուրս բերված ելուստները: VT-ի կոլեկտորը միացված է C կոնդեսատորի մի ծայրին: Վերջինս կազմված է մետաղյա թիթեղներից և դրանց միջև գտնվող մեկուսչից: Կոնդեսատորի երկրորդ ծայրը դուրս է բերված որպես 5 ելուստ:

Հարկ է նշել, որ ինտեգրալ միկրոսխեմայի տեսքով պատրաստվում են ինչպես անալոգային, այնպես էլ իմպուլսային և թվային տարբեր նշանակության էլեկտրոնային շղթաներ:

Դիսկրետ տարրերով պատրաստված շղթաների փոխարինումը ինտեգրալ միկրոսխեմաներով զգալի չափով բարձրացնում է շղթաների հուսալիությունը (բացակայում են տարրերի հպակային միացումները), փոքրացնում դրանց չափսերը (բացակայում են տարրերի  միացման հաղորդալարերը և պատյանները), և իջեցնում ինքնարժեքը (շնորհիվ մոնտաժային և հավաքման գործառույթների բացակայության ):  

>>

Ստուգողական հարցեր

 1. Ի՞նչ է p - n անցումը և ի՞նչպես է այն ձևավորվում:

2. Ո՞ր կիսահաղորդիչային սարքերում են օգտագործվում p - n անցումները:

3. Կարո՞ղ են ստաբիլիտրոնները միացվել ա) հաջորդաբար  բ) զուգահեռ:

4. Բացադրեք կիսահաղորդչային դիոդի ուղղիչային հատկությունը, գծեք դիոդի վոլտամպերային բնութագիծը:

5. Թվարկել դիոդի պարամերերը:

6. Ո՞րն է երկբևեռ տրանզիստորի աշխատանքի սկզբունքը:

7. Գծել երկբևեռ տրանզիստորի փոխարինման սխեման միջին  հաճախությունների տիրույթում:

8. Երկբևեռ տրանզիստորի միացման ի՞նչ սխեմաներ գիտեք:

9. Գծել բաղադրյալ տրազիստորի սխեման, որոշեք դրա պարամետրերը:

10.Թվարկել դաշտային տրանզիստորների տեսակները:

11. Բացատրել p-n անցումով կառավարումով դաշտային տրանզիստորի աշխատանքի սկզբունքը:

12. Կազմել p-n անցումով կառավարումով դաշտային տրանզիստորի փոխարինման սխեման :

13. Գծել  p-n անցումով կառավարումով դաշտային տրանզիստորի փոխարինման սխեման:

14. Մեկուսացված փականով ի՞նչպիսի տրանզիստորներ գիտեք:

15. Բացատրել ներսդրված հոսքուղիով դաշտային տրանզիստորի աշխատանքը:       

16. Ո՞րն է ինդուկցված հեսքուղիով դաշտային տրանզիստորի  առանձնահատկությունները:

17. Ինչպիսի քառաշերտ կիսահաղորդիչային սարքեր գիտեք:

18. Ո՞րն է տիրիստորի և տրանզիստորի տարբերությունը:

19. Բացտրել դինիստորի աշխատանքը:

20. Գծել տիրիստորի բնութագիծը, բացատրեք աշխատանքը:

21. Ի՞նչ է սիմիստորը:

22. Ո՞րոնք են Ֆոտոէլեկտրոնային սարքերը:

23. Բացատրել Ֆոտոդիոդի աշխատանքը:

24. Ո՞րոնք են Ֆոտոտրանզիստորի առավելությունները Ֆոտոդիոդի համեմատ:

25. Դուրս բերված բազային ելուստով Ֆոտոտրանզիստորը  ի՞նչ հնարավորություններ է ապահովում:

26. Գծել Ֆոտոռելեյի սխեման, բացատրեք աշխատանքի սկզբունքը հատային ապրանքների հաշվարկման օրինակով: 

27. Ի՞նչպիսի օպտոէլեկտրոնային սարքեր գիտեք:

28. Բացատրել դիոդա- տրանզիստորային օպտրոնի աշխատանքը:

29. Ո՞րն է  մեկուսացված փականով երկբևեռ տրանզիստորների ստեղծման անհրաժեշտությունը:

30. Ի՞նչ է ինտեգրալ միկրոսխեման:

31. Թվարկել ինտեգրալ միկրոսխեմաների տեսակները:  

>>

3. ԷԼԵԿՏՐԱԿԱՆ  ԱԶԴԱՆՇԱՆԻ  ՈՒԺԵՂԱՐԱՐՆԵՐ

Էլեկտրական ազդանշանի ուժեղարարները մեծ կիրառություն  են գտել ավտոմատիկայում, հաշվիչ տեխնիկայում, ինֆորմացիոն չափիչ համակարգերում, կապի և արդյունաբերության տարբեր բնագավառներում:

Ուժեղարարներն օգտագործվում են մուտքային ազդանշանի հզորության մեծացման նպատակով: Ուժեղարարն ակտիվ քառաբևեռ է, որի մուտքային ելուստների միջև միացվում է ուժեղացվող ազդանշանի Eգ լարման աղբյուրը` իր Rգ ներքին դիմադրությամբ, իսկ ելքային ելուստների միջև` Rբ բեռը (նկ.3.1):     

Հզորության  մեծացումը ուժեղարարի բեռի վրա կատարվում է E սնման լարման  աղբյուրի էներգիայի հաշվին: Մուտքային փոքր հզորության  ազդանշանը  կառավարում է էներգիայի փոխանցումը սնման աղբյուրից բեռին: 

Ուժեղարարը որպես քառաբևեռ, օժտված է R_մ մուտքային և R_ե ելքային դիմադրություններով: Rբ բեռի նկատմամբ այն կարելի է ներկայացնել  Eգ լարման գեներատորով (նկ.3.1,ա) կամ  I հոսանքի  գեներատորով  (նկ.3.1,բ)

Ըստ կառուցվածքի ուժեղարարը կարող է ունենալ մեկ կամ մի քանի մուտքեր և ելքեր: Նկ.3.2ա,գ-ում բերված են մեկ մուտքով և մեկ ելքով ուժեղարարների նշանակումները, իսկ նկ.3.2բ,դ-ում` երկու մուտքով և երկու ելքով ուժեղարարների նշանակումները: Ուժեղարում մուտքային և ելքային լարումների միջև փուլային շեղումը կարող է չլինել, կամ կազմել 180<sup>0</sup>: Առաջին դեպքում ուժեղարարը կոչվում է չշրջող (նկ.3.2ա,գ), երկրորդ դեպքում` շրջող (նկ.3.1բ,դ): Շրջող մուտքը պատկերվում է շրջանագծով: Որոշ դեպքերում, շրջող մուտքը պատկերվում է « - » նշանով, իսկ չշրջող մուտքը`«+» նշանով:

>>

3.1.Ուժեղարարների դասակարգումը

Ըստ կիրառման բնագավառի և ելքային ու բեռի դիմադրությունների առնչության` ուժեղարարները  բաժանվում են երեք խմբի` լարման, հոսանքի և հզորության: Լարման ուժեղարարների R_ե ելքային դիմադրությունը շատ փոքր է բեռի R_բ դիմադրությունից: Հոսանքի ուժեղարարներում R_ե ելքային դիմադրությունը շատ մեծ է բեռի R_բ դիմադրությունից: Հզորության ուժեղարարներում այդ դիմադրությունները միևնույն կարգի են (R_ե≈ R_բ):

Ըստ ուժեղարարում ուժեղացվող ազդաշանի տեսքի` տարբերում են հարմոնիկ և իմպուլսային ազդանշանի ուժեղարարներ: Հարմոնիկ ազդանշանի ուժեղարարները կիրառվում են երբ ազդանշանը փոփոխվում է ուժեղարարում անցողիկ երևույթներից ավելի դանդաղ: Իմպուլսային ուժեղարարներում ազդանշանի փոփոխման արագությունը շատ մեծ է, և անցողիկ երևույթները չպետք է աղավաղեն ազդանշանի տեսքը:

Մուտքային ազդանշանի հաճախության փոփոխման տիրույթի մեծությունից կախված` տարբերում են հաստատուն և փոփոխական հոսանքի ուժեղարարներ: Հաստատուն հոսանքի ուժեղարարները ուժեղացնում են զրոյից մինչև որոշակի սահմանային բարձր հաճախության ազդանշաններ (0≤ f ≤ fսբ), իսկ փոփոխական հոսանքի ուժեղարարները` որոշակի սահմանային ցածր հաճախությունից (fսց) մինջև որոշակի սահմանային բարձր (fսբ) հաճախության ազդանշանները (fսց ≤f ≤ fսբ): fսբ - fսց = ∆f մեծությունը կոչվում է հաճախությունների թողանցման շերտ: Կախված fսբ և fսց արժեքներից` փոփոխական հոսանքի ուժեղարարները բաժանվում են հետևյալ խմբերի` ցածր, բարձր, լայնաշերտ և ընտրողական ուժեղարարներ: Ցածր հաճախության ուժեղարարների հաճախությունների թողանցման շերտը գտնվում է միավորից մինչև  հարյուրավոր կհերցերի միջակայքում: Բարձր հաճախության ուժեղարարներում այն ընդունում է հարյուրավորներից  մինչև հազարավոր ՄՀց արժեքներ: Լայնաշերտ ուժեղարարներում այն ընդունում է տասնյակ կհերցերից մինչև հարյուրավոր ՄՀց արժեքներ: Ընտրողական ուժեղարարներն ունեն հաճախությունների  թողանցման շատ նեղ շերտ:

Պարզագույն կառուցվածքով ուժեղարարը կոչվում է ուժեղարար կասկադ: Մեծ ուժեղացում ապահովելու նպատակով մի քանի կասկադներ միացվում են հաջորդաբար և ուժեղարարը  կոչվում է բազմակասկադ: Կապը կասկադների, ինչպես  նաև  մուտքային ազդանշանի աղբյուրի և ուժեղարարի մուտքի,  բեռի և ուժեղարարի ելքային շղթայի միջև կարող է իրականացվել անմիջաբար (առանց լրացուցիչ շղթայի), ունակության կամ էլ տրանսֆորմատորի միջոցով: Առաջին դեպքում ուժեղարարը կոչվում է անմիջական կապով, երկրորդ դեպքում`ունակային կամ RC կապով, երրորդ դեպքում`տրանսֆորմատորային կապով: Անմիջական կապը կիրառվում  է ինչպես հաստատուն, այնպես էլ փոփոխական  հոսանքի  ուժեղարարներում, իսկ ունակային և տրանսֆորմատորային կապերը` փոփոխական  հոսանքի  ուժեղարարներում:

>>

3.2. Ուժեղարարների հիմնական պարամետրերը և բնութագծերը

Ուժեղարարի որակական և քանակական հատկությունները բնորոշվում են իր պարամետրերով ու բնութագծերով: Ուժեղարարի հիմնական պարամետրերն են` ուժեղացման գործակիցը, հաճախությունների բաց թողմնան շերտը, մուտքային և ելքային դիմադրությունները, ելքային հզորությունը, ուժեղացվող ազդանշանի տեսքի աղավաղման աստիճանը և այլն:

Ուժեղացման գործակից: Ուժեղացման գործակիցը գնահատվում է ուժեղարարի ելքային և մուտքային ազդանշանների հարաբերությամբ: Ըստ այդ ազդանշանների բնույթի լինում են`     

լարման ուժեղացման

հոսանքի ուժեղացման

հզորության ուժեղացման   

Ուժեղացման գործակիցը չափման միավոր չունի: Որոշ  դեպքերում այն արտահայտում են լոգարիթմական միավորներով` դեցիբելերով (դԲ)

Որոշենք բազմակասկադ ուժեղարարի ուժեղացման գործակիցը առանձին կասկադների ուժեղացման գործակիցների միջոցով: Ենթադրենք  բազմակասկադ ուժեղարարը բաղկացած է N թվով կասկադներից (նկ.3.3): Ուժեղարարի i-րդ կասկադի ուժեղացման գործակիցը կարտահայվի հետևյալ հավասարումով

Օգտվելով նկ. 3.3-ից` կասկադների ուժեղացման գործակիցների համար կարող ենք գրել`

Բազմակասկադ  ուժեղարարի  ուժեղացման  գործակիցը կլինի`                                     

Բազմապատկելով իրար կասկադների ուժեղացման գործակիցները` կստանանք `                                           

Ստացված հավասարումից եզրակացնում ենք, որ բազմակասկադ ուժեղարարի ուժեղացման գործակիցը հավասար է դրա մեջ մտնող կասկադների ուժեղացման գործակիցների արտադրյալին: Այդ եզրակացությունը  ճշգրիտ է նաև հոսանքի և հզորության ուժեղացման գործակիցների համար: Լոգարիթմելով (3.4) հավասարումը և բազմապատկելով այն 2O-ով` կստանանք, որ լոգարիթմական միավորներով  արտահայտման դեպքում բազմակասկադ ուժեղարարի  ուժեղացման գործակիցը հավասար է կասկադների ուժեղացման գործակիցների գումարին`

Օգտակար գործողության գործակից: Հզորության ուժեղարարներում կարևոր պարամետր է նաև օգտակար  գործողության գործակիցը (օ.գ.գ.): O.գ.գ. - ն որոշվում է ուժեղարարի ելքից բեռին տրված օգտակար Pբ և սնման աղբյուրներից ծախսված  Pլ լրիվ հզորության հարաբերությամբ`

Հաճախությունների թողանցման շերտ: Ուժեղարարներում օգտագործվում են տրանզիստորներ և ռեակտիվ տարրեր: Մուտքային ազդանշանի հաճախության փոփոխումից  փոփոխվում են ռեակտիվ տարրերի X_C=1/ωc, X_L=ωL դիմադրությունները, դրանց վրայի լարման անկումները և ելքային լարումների փուլային շեղման մեծությունները: Արդյունքում հաճախության  փոփոխությունից փոփոխվում է ուժեղաարի ուժեղացման գործակիցը:

Աշխատանքային հաճախությունների տիրույթը, ուր ուժեղացման գործակիցը չի փոքրացել իր առավելագույն արժեքի  մեծությունից, կոչվում է ուժեղարարի հաճախությունների  թողանցման շերտ: Ուժեղարարի ուժեղացման գործակցի K_u(ω) մոդուլի և հաճախության առնչությունը կոչվում է ամպլիտուդա-հաճախական բնութագիծ (ԱՀԲ): Այդ բնութագիծը հաճախ կառուցում են լոգարիթմական միավորներով և այն կոչվում է լոգարիթմական ամպլիտուդա-հաճախական  (ԼԱՀԲ): ԱՀԲ-ի և ԼԱՀԲ-ի օրինակներ պատկերված է նկ.3.4ա,բ-ում: Բնութագծերում Ku0–ն    ուժեղացման գործակցի առավելագույն արժեքն է: Հաճախությունների թողանցման շերտը որոշվում է ԱՀԲ-ի վրա տանելով 0.707Ku0 մակարդակով հորիզոնական գիծ: Վերջինիս բնութագծի հետ հատման կետերից որոշում են աշխատանքային սահմանային ցածր ω_սց և բարձր ω_սբ հաճախությունները:

Հաճախությունների թողանցման շերտը կլինի ∆ω = ω_սբ - ω_սց  կամ ∆f = f_սբ - f_սց մեծությունը: ԼԱՀԲ-ի դեպքում բացթողման շերտում ուժեղացման գործակիցը, արտահայտված դԲ-ով, փոքրանում է 3 դԲ - ով:

 Տարբեր Ku0–ներ ունեցող ուժեղարարների ԱՀԲ-ների համեմատման նպատակով, դրանք չափորոշվում են, արտահայտելով հարաբերական N_u(ω) = K_u(ω) / K_u0 մեծություններով: Որպես օրինակ նկ.3.5ա,բ–ում բերված են հաստատուն և փոփոխական հոսանքի ուժեղարարների չափորաշված ԱՀԲ - երը:

Բացի վերոհիշյալ բնութագծերից,  կիրառվում են նաև ամպլիտուդային և անցողիկ բնութագծերը: Ամպլիտուդային բնութագիծը մուտքային և ելքային ազդանշանների առաջին հարմոնիկների ամպլիտուդային արժեքների կապն է (նկ.3.6,ա): Անցողիկ բնութագիծը ուժեղարարի ելքային ազդանշանի ժամանակային փոփոխությունն է, երբ նրա մուտքում կիրառված է  թռիչքաձև փոփոխվող ազդանշան (նկ.3.6,բ): Ամպլիտուդային բնութագիծը տեսականորեն ուղիղ գիծ է, բայց իրականում ուժեղարարում ոչ գծային բնութագծերով տարրերի առկայության հետևանքով դառնում է ոչ գծային:

Անցողիկ բնութագիծը հնարավորություն է տալիս որոշելու ազդանշանի հաստատման t_հ ժամանակը և ելքային լարման ∆U_եառ. գերաճը: Ուժեղարարում ռեակտիվ տարրերի պատճառով մուտքային ազդանշանի թռիչքաձև փոփոխությունների դեպքում ելքային ազդանշանը թռիչքաձև փոփոխվել չի կարող, որի հետևանքով ելքում լարումը հաստատվում է որոշակի t_ա աճի ժամանակահատվածի ընթացքում: Այն գնահատվում է ելքային լարման հաստատված արժեքի 0,1...0,9 մակարդակներով:

Ելքային լարման հաստատման գործընթացը կարող է իրականա տատանողական տեսքով: Այդ դեպքում շատ կարևոր է հաստատված արժեքից առավելագույն շեղման մեծությունը, որը և կոչվում է ելքային լարման գերաճ (∆U_եառ): 

Մուտքային և ելքային դիմադրություններ: Մուտքային և ելքային դիմադրություններն ուժեղարարի կարևոր պարամետրերից են: Դրանց մեծություններն անհրաժեշտ է հաշվի առնել մուտքային ազդանշանի աղբյուրի ներքին և ուժեղարարի մուտքային  դիմադրության,  ինչպես նաև, ուժեղարարի ելքային և բեռի դիմադրությունների համաձայնեցման ժամանակ: Այդ դիմադրությունները կոմպլեքս մեծություններ են և կախված են հաճախությունից: Գործնական հաշվարկների  ժամանակ օգտագործվում  են այդ դիմադրությունների ակտիվ բաղադրիչները: Դրանք են` 

որտեղ U_2պ – ն ելքում պարապ ընթացքի լարումն է (R_բ = ∞), I_2կ – ն` կարճ միացման հոսանքը:

>>

3.3. Աղավաղումներն ուժեղարարներում

Ուժեղարարի որակական կարևոր հատկանիշներից է ուժեղացվող ազդանշանի տեսքի ճշգրիտ պահպանումը ելքում:

Տեսականորեն ուժեղարարի ելքային ազդանշանը պետք է նույնությամբ կրկնի մուտքային ազդանշանի տեսքը: Սակայն ռեակտիվ և ոչ գծային բնութագծերով տարրերի առկայությունը հանգեցնում է մուտքային և ելքային ազդանշանների տեսքերի տարբերության:Այդ տարբերությունը կոչվում է ազդանշանի աղավաղում: Եթե ուժեղացման ժամանակ  ազդանշանի  տեսքը  պահպանվել է, բայց ելքային ադանշանը Δt ժամանակով շեղվել է մուտքային ազդանշանի նկատմամբ, ուրեմն այդ ազդանշանը ուժեղացվել է առանց աղավաղումների:

Առանց աղավաղումների ուժեղացման պայմանը հետևյալն է`     

Աղավաղումներն ուժեղարարներում  բաժանվում  են  երկու խմբի` գծային և ոչ գծային աղավաղումներ: Ոչ գծային աղավաղումների առաջացման պատճառն ուժեղարարում ոչ գծային բնութագծերով  տարրերի առկայությունն է (տրանզիստորներ, տրանսֆորմատորներ): Նկ.3.7-ում պատկերված է տրանզիստորի մուտքային բնութագծի ոչ գծայնության պատճառով բազային հոսանքի աղավաղման երևույթը: Տրանզիստորի մուտքում սինուսոիդային լարման դեպքում բազային հոսանքը փոփոխվում է ոչ սինուսոիդային օրենքով, հետևաբար կոլեկտորային հոսանքը և ելքային լարումը նույնպես կփոփոխվեն ոչ սինուսոիդային օրենքով: Ոչ գծային աղավաղման պատճառով ուժեղարարի ելքային ազդանշանը, բացի մուտքային ազդանշանի հաճախությունից,  պարունակում է նաև այլ հաճախության տատանումներ: Ազդանշանի առաջին հարմոնիկը ուժեղացվող ազդանշանն է, իսկ մնացած հարմոնիկները աղավաղման արդյունք են: Ոչ գծային աղավաղումները քանակապես գնահատվում են ոչ գծային աղավաղման գործակցով: Ոչ գծային աղավաղման գործակիցը  որոշվում  է հետևյալ արտահայտությամբ`

որտեղ P_i, U_i, I_i մեծությունները ելքային ազդանշանում i -րդ հարմոնիկի հզորության, լարման և հոսանքի արժեքներն են:

Օգտագործվում է նաև հարմոնիկների գործակից հասկացությունը, որը որոշվում է հետևյալ արտահայտությամբ`                                               

Հաշվարկների ժամանակ այդ  հավասարումները կիրառելիս հաշվի  են առնվում միայն երկրորդ և երրորդ հարմոնիկները, քանի որ ազդանշանում ավելի բարձր հարմոնիկներն ունեն փոքր հզորություն: Բազմակասկադ ուժեղարարներում K_ոչգ և K_հ գործակիցները որոշվում են կասկադների համապատասխան գործակիցների գումարով`

Ոչ գծային աղավաղումները կախված են մուտքային ազդանշանի ամպլիտուդից: Ազդանշանի հաճախության փոփոխությունը ոչ գծային աղավաղումներ չի առաջացնում: Առավելագույն ոչ գծային աղավաղումներն առաջանում են ելքային կասկադներում, որտեղ մուտքային ազդանշանի ամպլիտուդը մեծ է: Մուտքային ազդանշանի առավելագույն մեծությունը սահմանափակվում է ոչ գծային աղավաղումների մակարդակով, ըստ այդմ ուժեղարարի աշխատանքը բնորոշվում է ևս մեկ պարամետրով, որը կոչվում է մուտքային ազդանշանի փոփոխման դինամիկ միջակայք`

Մուտքային ազդանշանի առավելագույն U_մառ. արժեքը սահմանափակվում է ոչ գծային աղավաղումների մակարդակով, իսկ նվազագույն U_մնվ.  արժեքը`  աղմուկների մակարդակով:

Գծային աղավաղումները պայմանավորված են ուժեղարարում օգտագործված տրանզիստորների h_21է փոխանցման գործակցի և ռեակտիվ տարրերի դիմադրությունների հաճախական փոփոխություններով: Գծային աղավաղումների մակարդակը կախված չէ մուտքային ազդանշանի ամպլիտուդից: Այն կախված է միայն մուտքային ազդանշանի հաճախությունից:

Ուժեղարարում գծային աղավաղումները բացակայում են, եթե ուժեղարարի ամպլիտուդա-հաճախական բնութագիծը որոշվում է արտահայտությամբ:

Գծային աղավաղումները գնահատվում են հաճախական աղավաղուման M գործակցով, որը որոշվում է միջին հաճախությունների դեպքում ուժեղացման Ku0 և  f  հաճախության դեպքում  Kuf  գործակիցների  հարաբերությամբ`

Սովորաբար, հաճախական աղավաղման գործակիցը որոշում են սահմանային ցածր fսց և բարձր fսբ հաճախությունների դեպքում: Սահմանային համարվում են այն հաճախությունները, որոնց դեպքում  ուժեղացման գործակիցը նվազում է մինչև արժեքը `

Բազմակասկադ ուժեղարարներում հաճախական աղավաղումների գործակիցը որոշվում է կասկադների հաճախական աղավաղման գործակիցների արտադրյալով`

Ուժեղարարներում, ըստ կիրառման բնագավառի, սահմանային հաճախությունները տարբեր արժեքներ ունեն: Ուժեղարարի աշխատանքային հաճախական  թողանցման  որոշվում է fսբ - fսց մեծությամբ, որը կոչվում է ուժեղարարի հաճախական թողանցման շերտ:

Ըստ հաճախական թողանցման շերտի լայնության ուժեղարարները բաժանվում են երկու խմբի` լայնաշերտ և ընտրողական:  Լայնաշերտ ուժեղարարներում fսբ >> fսց, իսկ ընտրողական ուժեղարարներում fսց-ն մոտ է fսբ-ին: Հաստատուն հոսանքի ուժեղարարներում fսց-ն ձգտում է զրոյի, իսկ բարձր հաճախական ուժեղարարներում fսբ-ն  ձգտում  է անսահմանության:

Գծային աղավաղումների մեկ այլ բաղադրիչ են փուլային  աղավաղումները: Փուլային աղավաղումները չեն ազդում ազդանշանի հաճախական բաղադրության և հարմոնիկների ամպլիտուդների առնչության վրա, այլ առաջացնում են  ելքային ազդանշանի տեսքի փոփոխություն շնորհիվ` տարբեր հարմոնիկների ուժեղացման ընթացքում առաջացած տարբեր փուլային շեղումների:

Որոշենք այն պայմանը, որի դեպքում փուլային աղավաղումները բացակայում են: Մուտքային ազդանշանի հարմոնիկները նկարագրվում են հետևյալ հավասարումով`

Ուժեղացումից հետո կստանանք`

Ենթադրենք`  , որտեղ ∆t - ն հաստատուն է: Այդ պայմանի դեպքում կստանանք`                                                                        

Վերջին հավասարումը ցույց է տալիս, որ ուժեղարարում փուլային աղավաղումները բացակայում են, եթե փուլային շեղումները հաճախությունից կախված են գծային օրենքով:

>>

3.4. Ուժեղարարների մաթեմատիկական նկարագրությունը

Ուժեղարարի փոխանցման Ֆունկցիան

Ուժեղարարների ուսումնասիրման և անհրաժեշտ պարամետրերով նոր ուժեղարարների սինթեզման ժամանակ օգտագործվում է ուժեղարարի մաթեմատիկական նկարագրությունը` մաթեմատիկական մոդելը: Սովորաբար ուժեղարաներում օգտագործվող տարրերն ունեն ոչ գծային բնութագծեր, և դրանց պարամետրերը կախված են ժամանակից ու շահագործման արտաքին պայմաններից: Սակայն գործնական մի շարք խնդիրներում այդ գործոններով կարող է անտեսվել և ուժեղարարը դիտարկվել որպես գծային անընդհատ գործողության սարք: Այդ դեպքում ուժեղարարի մաթեմատիկական մոդելի կազմման համար կարող է օգտագործվել հաստատուն գործակիցներով դիՖերենցիալ հավասարումների համակարգը:  

Ուժեղարարի մաթեմատիկական մոդելը օպերատորային տեսքով կարող է նկարագրվել հետևյալ դիֆերենցիալ հավասարումով`

որտեղ u_ե, u_մ - ն ելքային և մուտքային լարումների ակնթարթային արժեքներն են,  a_i, b_i - ն` հաստատուն գործակիցներ են և որոշվում են ուժեղարարում օգտագործված տարրերի (օրինակ` R,C,L ) պարամետրերի գումարով ու արտադրյալով:

Ուժեղարարի փոխանցման ֆունկցիան կլինի`

Փոխանցման ֆունկցիայի համարիչի ու հայտարարի բազմանդամները արտահայտելով արտադրիչներով` կստանանք                                                                 

որտեղ k, f. d  մեծությունները կախված են դիֆերենցիալ հավասարման m և n գործակիցներից և k ≤ m, d ≤ f ≤ n :

(3.17) - ից եզրակացնում ենք, որ յուրաքանչյուր ուժեղարարի փոխանցման ֆունկցիա կարող է ներկայացվել մի քանի պարզ փոխանցման ֆունկցիաների արտադրյալով: Այդ դեպքում յուրաքանչյուր պարզ փոխանցման ֆունկցիա իրականացնելով համապատասխան տիպային օղակով (շղթայով)` հնարավոր է ցանկացած ուժեղարար ներկայացնել մի քանի տիպային օղակների կասկադային միացումով: 

>>

3.5. Ուժեղարարների հաճախական բնութագծերը

Ուժեղարարի հաճախական հատկությունները նկարագրվում են ամպլիտուդափուլային բնութագծով: Ամպլիտուդա-փուլային բնութագիծը կարող ենք որոշել ուժեղարարի փոխանցման ֆունկցիայում փոխարինելով p = jω-ով

որտեղ     փոխանցման ֆունկցիայի իրական և կեղծ մասերն են: Ամպլիտուդա-փուլային բնութագիծը կառուցված P և jQ կոորդինատներով և կոչվում է ուժեղարարի հոդոգրաֆ (նկ.3.8,ա): Հոդոգրաֆի տեսքով կարող են որոշվել ուժեղարարի հիմնական հատկանիշները: Սակայն ուսումնասիրությունների ժամանակ լայն կիրառություն են գտել լոգարիթմական ամպլիտուդա-հաճախական և  փուլա-հաճախական բնութագծերը` կառուցված որպես անկախ բնութագծեր: Լոգարիթմական ամպլիտուդա-հաճախական բնութագիծ (ԼԱՀԲ) և փուլա-հաճախական (ՓՀԲ) անվանում են հետևյալ առնչությունները`

          (3.17) - ից կարող ենք գրել`

Վերջին արտահայտությունները ցուց են տալիս, որ  ուժեղարարի լոգարիթմական ամպլիտուդա - հաճախական և փուլա - հաճախական բնութագծերը կարող են կառուցվել տարրական օղակների լոգարիթմական ամպլիտուդա-հաճախական և փուլա-հաճախական բնութագծերի հանրահաշվական գումարումով:

Դիտարկենք այդ բնութագծերի կառուցման եղանակը`

ա) կազմում են սխեմայի տարրերին կիրառված լարումների և դրանցով հոսող հոսանքների միջև առնչությունները,

բ) օգտվելով ստացված առընչություններից` գրում են ուժեղարարի մուտքային և ելքային լարումների միջև կապը բարձր կարգի դիֆերենցիալ հավասարման տեսքով: Դիֆերենցիալ հավասարման կարգը հավասար է ուժեղարարում միացված ռեակտիվ տարրերի թվին,

գ) դիֆերենցիալ հավասարումը պատկերում են օպերատորային տեսքով, և կազմում են ուժեղարարի փոխանցման ֆունկցիան,

դ) փոխանցման ֆունկցիան վերածում են տարրական օղակների  փոխանցման ֆունկցիաններին համապատասխանող արտադրիչների,

ե) կառուցում են տարրական օղակների հաճախական բնութագծերը, և դրանց գումարումով ստանում ուժեղարարի լոգարիթմական ամպլիտուդա-հաճախական ու փուլա-հաճախական բնութագծերը:

Հաճախական բնութագծերը կարող են կառուցվել ավելի պարզ եղանակով: Ուժեղարարի սխեման բաժանում են տարրական օղակների: Կառուցում են դրանց հաճախական բնութագծերը և վերջիններիս գումարումով կառուցում ուժեղարարի հաճախական բնութագծերը:

Գործնական սխեմաներում ԼԱՀԲ-ների կառուցման ժամանակ օգտագործվում են ասիմպտոտային բնութագծեր, որոնք ներկայացվում են n.20-դԲ/դեկ թեքությամբ գծային հատվածներով (n-ը ամբողջական թիվ է): Նման մոտեցումը հնարավորություն է ընձեռում լուծելու հակառակ խնդիրը, այն էէ ունենալով ԼԱՀԲ-ը, որոշել ուժեղարարի կառուցվածքային սխեման: Այդ խնդիրը լուծվում է հետևյալ ալգորիթմով`

ա) ուժեղարարի  հատկանիշներով կառուցում են ԼԱՀԲ - ը,

բ) կառուցված ԼԱՀԲ - ը պատկերում են տարրական օղակների բնութագծերի գումարի տեսքով, 

գ) յուրաքանչյուր անջատված տարրական օղակի բնութագծին համապատասխան ընտրում են օղակի էլեկտրական սխեման, և հաշվում` սխեմայի պարամետրերը,

դ) ընտրված օղակների սխեմաները միացնում են հաջորդաբար և ստանում անհրաժեշտ ուժեղարարի սխեման:

Վերոհիշյալ եղանակը կիրառելի է միայն ազդանշանի միակողմանի փոխանցման դեպքում, այսինքն այնպիսի սխեմաներում որտեղ հաջորդ օղակների պարամետրերի փոփոխությունը չի ազդում նախորդ օղակների պարամետրերի վրա: Դրանից  բխում է, որ օղակների միջև պետք է միացնել միակողմանի փոխանցում ապահովող շղթաներ, և հաջորդաբար միացված օղակների ժամանակի հաստատունները պետք է զգալիորեն իրարից տարբերվեն:

Դիտարկենք նկ.3.8,բ-ում բերված է ԼԱՀԲ-ով ուժեղարարի սխեմայի կառուցումը: Այդ ԼԱՀԲ-ը կարող ենք դիտարկել որպես K₁(ω), K₂(ω), K₃(ω)  ԼԱՀԲ- ներով կազմված օղակների հաջորդական միացված ուժեղարարի ԼԱՀԲ (նկ.3.8,գ): K₂(ω) և K₃(ω)  ԼԱՀԲ-ները իրականացվում են R1, C1 և R2, C2  տարրերով  կազմված  օղակներով,  իսկ  K₁(ω) – ն` ուժեղարարով  (նկ.3.8,դ):

>>

3.6.  Հետադարձ կապն ուժեղարարներում

Ուժեղարարների պարամետրերի և բնութագծերի ցանկալի փոփոխությունների նպատակով ուժեղարարի ելքային ազդանշանը կամ դրա մի մասը փոխանցվում է մուտքին` ստեղծելով հետադարձ կապ ուժեղարարում: Այդպիսի ուժեղարարները կոչվում են հետադարձ կապով ուժեղարարներ:

Հետադարձ կապով ուժեղարարի կառուցվածքային  սխեման  բերված է նկ.3.9-ում: Սխեմայում 1-ով  նշանակված  է առանց հետադարձ կապի ուժեղարարը, 2-ով` հետադարձ կապի շղթան:              

Հետադարձ կապի շղթայի միջոցով ելքային ազդանշանը վերածվում է հետադարձ կապի  լարման և տրվում է ուժեղարարի մուտքին, որտեղ հանվում է  մուտքային ազդանշանից կամ գումարվում է դրան:

Հետադարձ կապի ազդանշանը կարող է  ստացվել տարբեր  եղանակներով: Ըստ հետադարձ կապի ազդանշանի ստացման եղանակի` ուժեղարարները բաժանվում են երեք խմբի` ըստ լարման, հոսանքի և խառը հետադարձ կապով ուժեղարարներ: Ըստ լարման հետադարձ կապը բերված է նկ.3.10,ա-ում: Հետադարձ կապի ազդանշանը ստացվում է ելքային լարումից Z1, Z2 ռեզիստորներից կազմված լարման բաժանիչի միջոցով:

Ըստ հոսանքի հետադարձ կապի դեպքում (նկ.3.10,բ) հետադարձ կապի ազդանշանը ստացվում է ելքային հոսանքից, բեռին հաջորդաբար միացված Z_հկ ռեզիստորի միջոցով: Խառը հետադարձ կապով ուժեղարարներում հետադարձ կապի ազդանշանը ձևավորվում է ելքային լարման և հոսանքի համատեղ ազդեցությունից` Z1, Z2, Z_հկ ռեզիստորների միջոցով (նկ.3.10,գ):

Հետադարձ կապի ազդանշանը ուժեղարարի մուտքային ազդանշանի հետ կարող է միացվել հաջորդաբար (նկ.3.10,դ)  կամ զուգահեռ (նկ.3.10,ե): Առաջին դեպքում ուժեղարարը կոչվում է հաջորդական, երկրորդ դեպքում`զուգահեռ հետադարձ կապով: Եթե հետադարձ կապի և մուտքային ազդանշանները փուլով համընկնում  են,  հետադարձ կապը  կոչվում  է  դրական, իսկ եթե դրանց միջև փուլային շեղումը 180<sup>օ</sup> է` բացասական: Բացասական հետադարձ կապը կիրառվում է ուժեղարարներում, դրական հետադարձ կապը` գեներատորներում:

>>

3.6.1.  Հետադարձ կապի ազդեցությունն ուժեղարարի պարամետրերի վրա

Ուժեղարարներում մեծ կիրառություն է գտել ըստ լարման հաջորդական հետադարձ կապը: Որոշենք այդ հետադարձ կապի ազդեցությունն ուժեղարարի պարամետրերի վրա (նկ.3.11):

Ուժեղացման գործակից: Առանց հետադարձ կապի ուժեղարարի ուժեղացման, հետադարձ կապի շղթայի փոխանցման և հետադարձ կապով ուժեղարարի ուժեղացման գործակիցները որոշվում են հետևյալ հավասարումներով`

Ելքային լարման համար կարող ենք գրել` U<sub>ե</sub> = K<sub>u</sub>U: Դրական հետադարձ կապի դեպքում` U = U_մ + U_հկ , իսկ բացասական հետադարձ կապի դեպքում` U = U_մ - U_հկ:

Տեղադրելով ելքային լարման հավասարման մեջ U-ի արտահայտությունները` կստանանք

Վերջին հավասարումը բաժանելով U_մ-ի` կունենանք

(3.22)-ից բացասկան և դրական հետադարձ կապով ուժեղարարների ուժեղացման գործակիցները կորոշվեն հետևյալ արտահայտություններով `

Այսպիսով, կարող ենք եզրակացնել, որ ըստ լարման  հաջորդական բացասական հետադարձ կապը փոքրացնում է ուժեղարարի ուժեղացման գործակիցը (1+K_uγ_u)  անգամ, իսկ դրական հետադարձ կապը մեծացնում է այն:

Ուժեղացման գործակցի անկայունություն: Ուժեղարարի ուժեղացման գործակիցը փոփոխվում է արտաքին գործոններից (շրջապատի ջերմաստիճանի, սնման աղբյուրի լարման և այլ փոփոխություններից): Հետադարձ կապը ազդում է ուժեղարարի ուժեղացման գործակցի անկայունության վրա: Ուժեղացման գործակցի անկայունությունը գնահատվում է անկայունության dK_u / K_u գործակցով:

Որոշենք ըստ լարման հաջորդական բացասական հետադարձ կապի ազդեցությունը անկայունության գործակցի վրա: Այդ նպատակով դիֆերենցենք (3.23) հավասարումը` հաշվի առնելով,  որ հետադարձ կապի շղթայի γ<sub>u</sub> փոխանցման գործակիցը նույնպես կարող է փոփոխվել`

Բաժանելով վերջին արտահայտությունը (3.23)-ի վրա կստանանք`

(3.26) հավասարման աջ մասը բաղկացած է երկու արտադրիչներից: Առաջին բաղադրիչը պայմանավորված է առանց  հետադարձ կապի  ուժեղարարի  ուժեղացման Ku  գործակցի անկայունությամբ, իսկ երկրորդ  բաղադրիչը` հետադարձ կապի շղթայի փոխանցման γ_u գործակցի անկայունությամբ:

Եթե հետադարձ  կապի  շղթան  կայուն է γ_u = const.,  (3.26) հավասարումը ընդունում է հետևյալ տեսքը`

Վերջին հավասարումը ցույց է տալիս, որ ըստ լարման հաջորդական  բացասական հետադարձ կապը ուժեղացման գործակցի անկայունության գործակիցը փոքրացնում է (1+ γ_uKu) անգամ: Խորը հաջորդական  բացասական  հետադարձ կապի դեպքում ունենք Ku γ_u >>1 պայմանը և համաձայն (3.23)  հավասարման` ուժեղարարի ուժեղացման գործակիցը կլինի`

Նշանակում է ուժեղացման գործակիցը կախված է միայն  հետադարձ կապի շղթայի γ_u փոխանցման գործակցի կայունությունից և  միացնելով  այդ շղթայում կայուն γ_u գործակցով շղթա, կարող ենք կայունացնել  ուժեղարարի ուժեղացման Ku գործակիցը:

Հաջորդական դրական հետադարձ կապի դեպքում դիֆերենցելով (3.24) հավասարումը և դիտարկելով  γ_u= const  պայմանը` կստանանք

(3.29)

Եզրակացնում ենք, որ հաջորդական դրական հետադարձ կապը մեծացնում է ուժեղարարի ուժեղացման գործակցի անկայունության գործակիցը:

Հետադարձ կապով ուժեղարարի մուտքային դիմադրություն: Առանց հետադարձ կապի ուժեղարարի մուտքային դիմադրությունը որոշվում է Z_մ = U / I արտահայտությամբ:      

Բացասկան հետադարձ  կապով ուժեղարարի համար մուտքային  դիմադրությունը կլինի`

Դրական հետադարձ կապի դեպքում կունենանք`

(3.30), (3.31) հավասարումներից բխում է, որ հաջորդական  բացասական հետադարձ կապը մեծացնում է ուժեղարարի մուտքային դիմադրությունը (1 + K_uγ_u) անգամ, իսկ դրական հետադարձ կապը  փոքրացնում  է  այն (1 - K_uγ_u) անգամ:

 Հետադարձ կապով ուժեղարարի ելքային դիմադրություն:     Հետադարձ կապն ազդում է նաև ուժեղարարի ելքային դիմադրության վրա:

Առանց հետադարձ կապի ուժեղարարի ելքային դիմադրությունը որոշվում է հետևյալ բանաձևով`