Electronic unshih gariin avlaga

Электроник, Аналоги, Тоон техник

Оршил

Электроникийн шинэ техник технологи төрөл бүрийн төхөөрөмжүүд нийгмийн бүхий л
салбарт гүнзгий нэвтэрч байна. Электроник нь анх радиотехникээс үүсэж гарсан.

1. Хагас дамжуулагч
Хувийн цахилгаан дамжуулах чанараараа дамжуулагч ба тусгаарлагчийн хооронд орших
бодисыг хагас дамжуулагч гэнэ. Хагас дамжуулагчийн нэг онцлог нь температураас хамааран
цахилгаан дамжуулал нь өөрчлөгддөг .

Бодисын цахилгаан дамжуулах чадвар

• Дамжуулагч ρ = 10-8 Ом м

• Хагас дамжуулагч ρ = 10-5 – 103 Ом м

• Тусгаарлагч ρ = 1011 – 1015 Ом м

Хагас дамжуулагчийн эсэргүүцэл нь бодисын хольц, гадны нөлөө тухайлбал цахилгаан

соронзон орон, гэрэл, дулаан, иончлох цацраг зэргээс ихээхэн шалтгаалдаг.

Цэвэр хагас дамжуулагч

Хагас дамжуулагч материалын атом нь цөм болон түүнийг тойрон эргэх электронуудаас
тогтдог. Цөм нь нэмэх цэнэгтэй протон болон цэнэггүй нейтроноос тогтдог бол электронууд нь
хасах цэнэгтэй байдаг. Электронууд цөмөөс өөр өөр зайд байх “давхарга”-уудад хуваарилагдан
байрладаг ба давхаргын радиус ихсэх тутам тухайн давхаргын электронуудын энерги ихэсдэг.

III IV V Хүснэгт 1
5 6

B C Үелэх системийн хэсгээс
Бор Нүүрс

13 14 15

Al Si P
Хөнгөн цагаан Цахиур Фосфор

31 32 33

Ga Ge As
Гали Германи Арсенид

49 51

In Sb
Инди Сурьма

Бид цахилгаан дамжуулдаг материалууд, огт дамжуулдаггүй тусгаарлагч материалуудын

тухай үзсэн билээ. Чөлөөт электрон ихтэй нь цахилгаан гүйдлийг сайн дамжуулдаг гэж үзсэн.

Тэгвэл энэ чөлөөт электрон яаж бий болдог юм бэ? Жишээ болгон зэсийн атомыг авч үзье.

Зэсийн атом нь эерэг цэнэгтэй 29 протонтой цөм, сөрөг цэнэгтэй 29 электроноос бүрддэг.

(Зураг 1). Атом дахь электронууд нь тодорхой

бүрхүүл үүсгэн байрлах бөгөөд гүйцэд электрон

бүхий бүрхүүл дэх электрон нь цөмтэйгээ маш бөх

холбогдсон байдаг. Харин хамгийн гадна талын

бүрхүүл дээрх электронуудыг валентийн электрон

гэж нэрлэх бөгөөд хичнээн ийм электронтойгоос нь

хамааруулж материалын химийн идэвх

тодорхойлогдоно. Иймд валентын электронууд

бусад электронуудаас илүү үүрэг гүйцэтгэдэг

Зураг 1 онцлогтой. Үелэх системийн элементүүдийг

Мэргэшлийн чиглэл

1

Электроник, Аналоги, Тоон техник

хичнээн валентын электронтойгоос нь хамааруулж бүлэглэсэн байдаг. Зэсийн атомын хувьд
энэ нь ганц электрон байгаа учир ихэнх энерги үүнд өгөгдөх ба энэ электрон нь маш амархан
атомаасаа салдаг байна. Иймд зэс нь маш сайн дамжуулагч болдог. Аливаа атомын цахилгаан
шинж чанарыг тайлбарлахдаа зөвхөн цөм болон валентийн электроноор нь төлөөлүүлж болдог.
Үүнийг атомын хялбаршуулсан загвар гэж нэрлэнэ. (Зураг 2.А).

Зураг 2

A. Германий ба цахиурын атомууд хоёулаа валентын 4 электронтой
Б. Цахиурын кристалл бутцийн хялбаршуулсан загвар

Атомын хялбаршуулсан загвараар түүний кристал бүтцийг загварчлан харуулж болно.

Хөрш атомуудын валентийн электронууд нь хоёр хоёроороо ковалент холбоо үүсгэн бат бэх

холбоо үүсгэдэг. (Зураг 2.Б) Иймд цахиур нь кристал бүтэцтэй хатуу биет болдог. Мөн ямарч

чөлөөт электрон байхгүй учир маш сайн тусгаарлагч болдог. Гэвч энэ бүтэц нь зөвхөн абсолют

тэг температурт (-273°С) сайн тусгаарлагч болдог юм. Валентийн электронууд нь температур

ихсэхээр дулааны энергийн үйлчлэлээр энэхүү холбоосоос сугарч гардаг учир цахилгаан

гүйдлийг бага ч гэсэн дамжуулдаг.

Тасалгааны температурт гурвуулаа ижилхэн 1мм2 хөндлөн оготлолын талбайтай, 5 cm

урттай зэс, цахиур, шаазан саваануудын эсэргүүцлийг хэмжихэд:

1. Зэс 0.01Ω (10-2 Ω)

2. Цахиур 100К (10+5 Ω)

3. Шаазан 1Т (10+12 Ω) эсэргүүцлүүдтэй байсан байна.

Цахиур (Si)

Германи (Ge)

Цахиур, Германий хоёр нь үндсэн хагас дамжуулагч элементүүд юм. Хагас дамжуулагч
материал нь температур багасахад эсэргүүцэл нь ихэсдэг сөрөг температурын
коэффициенттай материалууд юм. Энэ шинж чанарыг ашиглан дулааныг мэдрэгч

Мэргэшлийн чиглэл

2

Электроник, Аналоги, Тоон техник

термоэсэргүүцэгч хийдэг. Орчин үед цахиурыг электроникт маш өргөн хэрэгпэдэг болсон.
Тийм ч учраас АНУ-д ондөр технологийн үйлдвэрүүд төвлөрсөн газраа "Цахиурын хөндий -
Silicon walley" гэж нэрлэжээ.

Цахиурын кристал бүтцийг хэрхэн өөрчилж электроникт хамгийн чухал материал болох
хагас дамжуулагчуудыг бий болгодогыг, тэдгээрийг хэрхэн электрон хэлхээнд ашигладагыг энэ
бүлэгт үзэх болно.
Цахиурын кристал дотор валентын 5 электрон бүхий фосфорын атомыг оруулбал 4 электрон нь
цахиурын атомтай ковалент холбоо үүсгэн тогтох ба нэг электрон нь илүүдэж хоцорно.

Зураг 3. А. Фосфорын атомын хяпбаршуулсан загвар
Б. N - терлийн хагас дамжуулагч

Ийнхүү чөлөөт электрон элбэгтэй дамжуулагч материал болж хувирна. Энд фосфорын
атомаас үлдсэн чөлөөт электронууд болон дулааны үйлчлэлээр сугарсан электронууд нь
үндсэн цэнэг эөөгч болно. Харин эдгээр сугарсан электронуудын зай болох нүх нь цахилгаан
гүйдэл дамжуулах дэд цэнэг зөөгчид тооцогддог. Учир нь энэ нүхтэй атом өөрөө шилжин явж
цэнэг зөөхгүй ч гэсэн хажуугийн атомынхаа электроныг татан авч нүх үлдээх маягаар нүх нь
шилжээд байдаг тул үүнийг цэнэг эөөгчид тооцдог юм. Чөлөөт электроноор баялаг энэ
дамжуулагчийн үндсэн цэнэг зөөгч нь сөрөг цэнэг бүхий электрон байдаг учир үүнийг Negative
буюу N - төрлийн хагас дамжуулагч гэж нэрлэнэ.

Зураг 4. Мэргэшлийн чиглэл
А. Хөнгөн цагааны атомын хялбаршуулсан загвар

Б. Р - төрлийн хагас дамжуулагч

3

Электроник, Аналоги, Тоон техник

Харин цахиурын кристал дотор хөнгөн цагааны атом оруулбал тэр нь 3 валентын
электронтой учир ковалент холбоонд нэг электрон дутаж хоосон орон зай үлдэнэ. Энэ хоосон
зайг нүх гэж нэрлэх бөгөөд энэ нүх нь өөртөө электроныг хажуугийн атомаасаа татаж авахад
нүх хажуугийн атом руу шилжих мэт хөдөлгөөн үүснэ. Ийнхүү нүх нэг атомаас нөгөө атомд
шилжин эерэг цэнэгийг зөөж чаддаг байна. Энэ төрлийн хагас дамжуулагчийн үндсэн цэнэг
зөөгч нь эерэг цэнэгтэй нүх байдаг учир Positive буюу Р -төрлийн хагас дамжуулагч гэж нэрлэнэ.
Энэ дамжуулагчид дулааны үйлчлэлээр сугарсан электрон нь дэд цэнэг зөөгчид болно.
Энд үзсэн N ба Р төрлийн хагас дамжуулагчуудыг хооронд нь хэрхэн холбож хэрэглэх вэ
гэдгээр электроникийн олон арван төрлийн элементүүдийг бүтээдэг. Тухайлбал, олон төрлийн
хагас дамжуулагч диодууд, биполяр транзисторууд, оронгийн транзисторууд, интеграл
микросхемүүд, цаашилбал микропроцессор зэргийг дээрх энгийн хагас дамжуулагчуудыг
ашиглан зохион бүтээдэг. Дээрх хоёр төрлийн хагас дамжуулагчуудыг цахиурын нэг кристал
дээр байрлуулснаар хэдэн арван транзистортой микросхемээс эхлээд хэдэн арван сая ширхэг
транзистортой микропроцессор бүтээдэг болсон нь хүн төрөлхтөний технологийн агуу дэвшил
юм.

2. P-N ШИЛЖИЛТ

Бид хоёр төрлийн хагас дамжуулагч материал байдгийг үзсэн. Тэгвэл эдгээр

материалуудыг хооронд нь диффузпэх механизмаар холбовол маш өвөрмец шинж чанартай P-

N шилжилт гэдэг зангилаа үүсдэг.

Хоёр материал хоорондоо нийлмэгц N төрлийн хагас

дамжуулагчийн чөлөөт электронууд Р төрлийн хагас

дамжуулагчийн нүхнүүдэд татагдан орж уг нүхнүүдэд

байрладаг. Ийнхүү чөлөөт электронтой байсан тал нь

электронгүй болж, нүхтэй талын нүхнүүд бөглөгдөх

үзэгдлийг цэнэг зөөгчдийн рекомбинаци гэж нэрлэдэг.

Бүх нүхнүүдэд электронууд очиж чадахгүй, зөвхөн хоёр

материал наалдсан талын хэсэгхэн үеийн цэнэг зөөгчид

Зураг 5 рекомбинацид орсноор дахин цаашаа цэнэг дамжих

боломжгүй болдог. Энэ хэсэг үеийг ядуурсан үе

(defletion zone) гэнэ.

Энэ шилжилтийн Р талд нь эерэг туйл, N талд нь сөрөг туйл холбовол сөрөг туйлаас

элөктронууд түлхэгдэн N талын Зураг 55 P-N шилжилт электронууд

ядуурлын үе рүү орж ирнэ. Ядуурлын үед орж ирсэн электронууд улмаар Р төрлийн хагас

дамжуулагч руу орж нүхнүүдийг дамжин эерэг туйлд татагдан цааш урсана. Энэ маягаар P-N

шилжилт дундуур саадгүй гүйдэл дамждаг.

Хэрэв ядуурлын үеийг цэнэг зөөгч электронуудаар баяжуулж чадахуйц Ц.Х.Х өгөхгүй бол

гүйдэл сайн гүйхгүй. Энэхүү хүчдлийг шууд хүчдэл (forward bias) (VF) гэх ба энэ нь
германийгаар (Ge) хийсэн P-N шилжилтэд 0.2-0.3V байдаг бол цахиураар (Si) хийсэн P-N

шилжилтэд 0.5-0.8V байдаг. Энэ шилжилтэд өгсөн хүчдлийг тэгээс эхлэн ихэсгэхэд харгалзах

гүйдэл нь шугаман бусаар нэмэгддэг. Энэ хамаарлыг P-N шилжилтийн Гүйдэл хүчдэлийн

тодорхойлолт (ГХТ) гэж нэрлэнэ. P-N шилжилтэд өгч буй хүчдэлийн туйлыг солин өмнөхийн

адил тэгээс эхлэн ихэсгэвэл уг шилжилтээр гүйдэл бараг гүйдэггүй. Учир нь N-дамжуулагчийн

электронууд эерэг туйлд татагдан, Р-дамжуулагчийн нүхнүүд сөрөг туйлд татагдан улмаар

ядуурлын үе улам зузаарна. Тиймээс цэнэг зөөгчид гүйдэл гүйлгэж чадахгүйд хүрнэ. Энэ үед

дулааны үйлчлэлээр бий болсон дэд цэнэг зөөгчид л өчүүхэн бага гүйдэл гүйлгэдэг. Ингэж

урвуу чиглэлд өгсөн хүчдэлийг урвуу хүчдэл (reverse bias) (VH) гэнэ.

Аливаа P-N шилжилтэд гүйлгэж болох хамгийн их шууд гүйдэл (lF.MAX), өгч болох
хамгийн их урвуу хүчдэл (VR -MAX) гэж байдаг. Эдгээр хэмжигдэхүүнүүдийг хэтрүүлбэл

Мэргэшлийн чиглэл
4

Электроник, Аналоги, Тоон техник

энэхүү P-N шижилт нь нэвт цохигдон эвдэрдэг.

P-N шилжилтийн шууд хүчдэл гүйдлийн хамаарал нь

экспоненциал хуулиар явагдана.

Зураг 6 1

= 0 ( − 1)

Энд I0 болон VT нь P-N шилжилтийн овор хэмжээ, хагас
дамжуулагчуудын концентрац зэргээс хамааран харилцан

адилгүй байх боловч нэг шилжилтийн хувьд тогтмол

хэмжигдэхүүн байна.

Аливаа P-N шилжилтийг электрон хэлхээнд хэвийн

ажиллаж байгаа эсэхийг нь мультиметр ашиглан шалгадаг

болохыг хэмжих багажны тухай үзэхэд тайлбарласан билээ. P-N шилжилт урвуу чиглэлдээ

гүйдэл гүйлгэхгүй буюу бараг хязгааргүй

Зураг 6. P-N шилжилтийн ХТГ эсэргүүцэлтэй, шууд чиглэлдээ маш бага эсэргүүцэлтэй байх

ёстой. P-N шилжилтийн энэ эсэргүүцлийг дифференциал эсэргүүцэл гэдэг. Мультиметрийн (

) тэмдэгтэй горим дээр улаан хатгуурыг Р дамжуулагч талд, хар хатгуурыг N дамжуулагчтай
талд хүргэж хэмжвэл шууд хүчдэл болох VF хүчдэлийг хэмжих болно. Хэрэв энэ хүчдэл нь
нэлээд их буюу эсэргүүцэл нь хязгааргүй, эсвэл энэ хүчдэл нь тэгтэй тэнцүү байвал энэхүү P-N
шилжилт нь эвдэрхий байгааг илтгэнэ. Хязгааргүй байвал шилжилт тасарсан, тэгтэй тэнцүү
байвал шилжилт нэвт цохигдсон гэж ярьдаг. Ингэж мультиметрийг ашиглан шалгахдаа
хэлхээнд байгаа бусад элементүүд нөлөөлнө гэж үзвэл заавал хэлхээнээс нь салгаж байж
хэмжинэ гэдгийг анхаарах хэрэгтэй. Мөн P-N шилжилт нь температурын мэдрэмж өндөртэй
учир гагнах, салгах үедээ хэт халаахгүй байхыг эрмэлзэх нь чухал. Хэт халаасан тохиолдолд
бүрэн эвдрэхгүй ч гэлээ давтамжийн болон хүчдэлийн тодорхойлолт г.м. зарим нэг цахилгаан
шинж чанар нь алдагдаж болно.

3. ХАГАС ДАМЖУУЛАГЧ ДИОД, ТҮҮНИЙ ХЭРЭГЛЭЭ
P-N шилжилтийн хамгийн гол шинж чанар бол шууд чиглэлд өгсөн гүйдлийг дамжуулдаг,
урвуу чиглэлдээ дамжуулдаггүй гэдгийг бид үзлээ. Тэгэхээр энэ шилжилтээр гүйдлийг зөвхөн

нэг чиглэлд дамжуулах үүрэгтэй Хагас дамжуулагч
диод хийдэг. Ийм шинж чанартай өөр электрон элөмент
бол вакуум хоолойн диод юм. P-N шилжилтийн хүчдэп
гүйдлийн тодорхойлолтоос харахад хагас дамжуулагч
диод нь шугаман бус элемент болно. Хагас дамжуулагч
диодыг хэлхээнд хэрхэн тэмдэглэхийг зурагт үзүүллээ.
Диодны анод катод хөлийг цээжлэхдээ катодын К үсэг
хэлбэртэй хэсгийг сайтар анхаар.

Вакуум хоолойн диод, хагас дамжуулагч диод, тристор
зэрэг гүйдлийг нэг чигт дамжуулдаг электрон
элементүүд анод катод гэсэн 2 электродтой байдаг.
Эдгээрийн эерэг туйл өгч шууд чиглэлийн гүйдэл
гүйлгэх электрод буюу хөлийг анод гэнэ.

Диодын хүчдэл гүйдлийн тодорхойлолтоос
харахад тэр нь шугаман бус элемент учир түүний
тогтмол хүчдэл бүрт өөр өөр эсэргүүцэл харгалзана.
Харин тодорхой хүчдэлийн өөрчлөлтөд харгалзах

Мэргэшлийн чиглэл

5

Электроник, Аналоги, Тоон техник

гүйдлийн өөрчлөлтөөр нь түүний дифференциал эсэргүүцлийг олж болно:

= ∆ = − 2
∆ −

Харин түүний тогтмол гүйдлийн эсэргүүцэл нь: 3
=



Эдгээр эсэргүүцлүүдийг

хүчдэл гүйдлийн тодорхойлолтын

графикаас хэмжиж олдог.

Диодыг хэлхээнд холбоход шууд
чиглэлдээ түүн дээр заавал тодорхой
хүчдэл унана. Хэлхээний тооцоог
хийхзд хялбарчлах зорилгоор энэ
хүчдэлийг цахиурын диодод дундажаар 0.7V. германий диодод 0.2V байна гэж үэдэг. Цаашид
цахиурын диодыг байнга жишээ болгон ашиглах болно.

Хагас дамжуулагч диодны үндсэн хэрэглээ бол хувьсах гүйдэл, хүчдэлийг шулуутгах юм.
Зураг 10-т хагас үеийн шулуутгагчийн хэлхээ. шулуутгагдсан хүчдэлийн хзлбэрийг харуулав.
Шулуутгагдсан хүчдэл буюу эсэргүүцэгч дээрх хүчдэлийн далайц VRP нь трансформаторын
хоёрдогч ороомгоос гарч буй хүчдэлийн далайц VI I P- ээс 0.7V-oop бага байна.

Энэ хэлхээний трансформаторын анхдагч ороомогт шугамын ~ 220V хүчдэл өгсөн гэж
үзвэл давтамж нь 50 Hz байна. Шулуутгагдаад гарсан хүчдэл ч гэсэн нэг бүтэн үеийн дараа
давтагдаж байна. Иймд шулуутгагдаад гарсан хүчдэлийн давтамж ч 50Hz хувсах хүчдэл байна.
Гэвч энэ хүчдэлд сөрөг туйлтай үе гэж байхгүй бүгд эерэг байгаа учир шулуутгагдсан гэж үзэж
байгаа юм. Үүнийг тоггмол хүчдэл болгохын тулд шүүлтүүр конденсатор ашигладаг.

Зураг 11 Шүүлтүүртэй хагас үеийн шулуутгагч
Шүүлтүүр конденсатор нь анхны хагас үед VRP хүчдэл хүртэл цэнэглэгдээд, гармоник
хүчдэлийн утга тэгтэй тэнцүү болсон ч түүнийг цэнэгээ алдах явцад эсэргүүцэл дээрх хүчдэл
экспоненциал хуулиар буурна. Конденсаторын багтаамж хэр их байна энэ бууралт бага байна.
Мөн хэдий бага ачаалалтай байна бууралт бага байна. Тэгэхээр энэ багтаамж, ачааны
эсэргүүцэл хоёроор тодорхойлогдох хугацааны тогтмол = ∙ чухал юм. Энд V0 хүчдэлийг
шулуутгагдсан тогтмоп хүчдэл, V_ хүчдэлийг шулуутгагдсан хүчдэлийн лугшилт гэж нэрлэнэ.

Мэргэшлийн чиглэл

6

Электроник, Аналоги, Тоон техник

Хагас үеийн шулуутгагч нь хоёр үндсэн дутагдалтай. Үүнд нэгдүгээрт: гармоник хүчдэлийн
cөpөг хагас үеийг огт хэрэглэдэггүй учир траисформаторын чадлыг бүрэн ашиглаж чаддаггүй,
хоёрдугаарт: лугшилтын хүчдэлийн (V.) далайц ихтэй байдаг.

Зураг 12. Шүүлтүүртэй бүтэн үөийн шулуутгагч
Зураг 12-т харуулсан хэлхээнд нэмэлт ороомгийг трансформаторт нэмжээ. Ингэснээр
хагас үеийн шулуутгагчийн хэрэглэж чадахгүй байсан сөрөг үеийг Шулуутган оруулж ирэх учир
шулуутгасан хүчдэлийн лугшилтийн далайц бараг хоёр дахин багасаж, шулуутгасан хүчдэлийн
тогтмол байгуулагч V0 нэмэгдсэн байна. Түүнээс гадна лугшилтын хүчдэлийн давтамж хоёр
дахин ихсэж 100Hz болно. Энэ хэлхээг бүтэн үеийн шулуутгагч гэнэ. Энэ хэлхээний нэг
дутагдалтай тал нь трансформаторийн овор хэмжээ бага зэрэг нэмэгдэнэ. Гэвч
трансформаторын чадлыг бараг бүрэн ашиглаж чаддаг.

Зураг 13. Бүтэн үеийн гүүрэн шулуутгагч
Энэхүү шулуутгагчийг бүтэн үеийн гүүрэн шулуутгагч гэдэг. Учир нь энэ шулуутгагч
элемент нь D1-D4 гэсэн 4 диодыг гүүр хэлбэрээр холбосон байна. Гармоник хүчдэлийн нэмэх
хагас үед гүйдэл дээд улаан диод болон R, эсэргүүцэгчээр дамжин газраар гүйж, улмаар доод
улаан диодоор гүйж трансформаторт эргэж ирнэ. Харин сөрөг хагас үед гүйдэл доод цагаан
диод, эсэргүүцэгч, газар, дээд цагаан диодоор дамжин трансформаторт эргэж ирнэ. Энэ
шулуутгагчын дутагдалтай тал нь VRP хүчдэл нь VI 1 P хүчдэлээс хоёр диодон дээр унасан хүчдэл
буюу 1.4V-oop бага байна. Харин шүүлтүүр конденсатор хэрэглэвэл Зураг 12-т байгаа
хэлхээтэй ижил ажиллана. Трансформаторын овор хэмжээ өөрчлөгддөггүй. Бүх чадлыг бүрэн
ашигладаг давуу талтай.

4. ХАГАС ДАМЖУУЛАГЧ ДИОДНЫ БУСАД ХЭРЭГЛЭЭ
4.1. Хүчдэл үржүүлэгч

Диодыг зөвхөн хувьсах хүчдэлийг шулуутгахад хэрэглэдэггүй, өөр маш олон хэрэглээ
бий. Хувьсах хүчдэлийг шулуутгахын хажуугаар тогтмол хүчдэлийн утгыг оролтонд өгсөн
хувьсах хүчдэлийн далайцаас ихэсгэж, тэр ч бүү хэл хэд дахин ихэсгэж болдог
Зураг 14-т үзүүлсэн хэлхээний хоёрдогч ороомгийн хүчдэлийн далайцтай ойролцоо хүчдэлээр
хоёр конденсатор цэнэглэгдэнэ. Өөрөөр хэлбэл хоёр тусдаа хагас үеийн шулуутгагчууд бөгөөд
нэг нь эерэг хагас үеийг, нөгөө нь сөрөг хагас үеийг шулуутгана. Харин хоёр конденсатор цуваа
холбогдсон учир хүчдэл нь Кирхгофын дүрмээр нэмэгдэн 2 Vp хүчдэл эсэргүүцэгч дээр унана.

Мэргэшлийн чиглэл
7

Электроник, Аналоги, Тоон техник

Иймд энэ хэлхээг хүчдэл хоёрчлогч хэлхээ (voltage doubler) гэж нэрлэнэ.

Дараагийн хэлхээ бол хүчдэл үржүүлэгч (voltage multiflier) гэдэг хэлхээ юм Хамгийн
эхний хагас үед С1 конденсатор , Vp хүчдэлээр цэнэглэгдэх ба дараагийн хагас үед хоёрдогч
ороомгийн хүчдэл дээр С1 конденсаторын хүчдэл нэмэгдэж С2 конденсатор 2VP хүчдэлээр
цэнэглэгдэнэ. Дараагийн хагас үед ороомгийн Vp хүчдэл дээр С2 конденсаторын хүчдэл
нэмэгдэн 3VP болох боловч С1 конденсаторын хүчдэл туйлаараа эсрэг учир хасагдан мөн л 2VP
хүчдэл С3 конденсаторыг цэнэглэнэ Гэх мэтчилэн C4 конденсатор ч 2VP хүчдлээр цэнэглэгдэн
улмаар цааших бүх конденсатор 2VP хүчдлээр цэнэглэгдэнэ. Хэрэв C1 , С3 конденсаторуудаас
давхараар нь хүчдэлийг авбал 3VP хүчдэл гарна. Тийм учраас сондгой дугаартай
конденсаторууд дээрээс сондгой дахин үржигдсэн хүчдэл, харин тэгш дугаартай
конденсаторууд дээрээс тэгш дахин үржигдсэн хүчдэл гарна.

4.2. Диод ба зай хураагуур

Хагас дамжуулагч диодыг зай хураагуурын хүчдэлийг хэлхээнд холбох холболтыг
зохицуулахад өргөн хэрэглэнэ. Ялангуяа зай xypaaгyypaap ажилладаг төхөөрөмжүүдэд
хэрэглэгч болгоомжгүйгээсээ эсвэл цахилгаан гүйдлийн талаар мэдлэггүйгээсээ туйлыг нь
буруу харуулж холбох тохиолдол элбэг тохиолддог. Хэрэв буруу холбовол төхөөрөмж бүрэн
эвдэрч болно. Тухайлбал, автомашины зай хураагуур нь маш өндөр багтаамжтай байдаг учир
туйл нь буруу холбогдсон үед ердийн хэрэглэх гүйдлээс нь хэдэн эуу дахин их гүйдэл гүйж
хэлхээн дэх хагас дамжуулагч элөментүүдийг хамгийн түрүүнд эвддэг. Хагас дамжуулагч
элементүүд нэг чиглэлдээ гүйдэл их дамжуупдаг гэдгийг одоо та бүхэн мэдлээ. Үүнээс
хамгаалах зорилгоор хагас дамжуулагч диодыг туйлын хамгаалалт хэлбэрээр ашигладаг.

Зураг 16-д хагас дамжуулагч

диодоор туйлын хамгаалалт

хэрхэн хийхийг харуулав Зураг

А-д үзүүлсэн хэлхээ нь хамгийн

найдвартай хамгаалалт боловч

хагас дамжуулагч диодон дээр

унах хүчдэлээр бага хүчдэл

хэлхээг тэжээнэ. Харин зураг Б-

д үзүүлсэн хэлхээний хувьд

хүчдэл нь тэр хэвээрээ

хэлхээнд очих боловч

хэлхээний тэжээлийн туйлыг буруу холбовол диодоор маш их гүйдэл гүйж улмаар F

галхамгаалагч (fuse) шатах болно. Зарим тохиолдолд диод өөрөө ч ажиллагаанаас гардаг.

Иймд энэ хэлхээний гал хамгаалагчид зориулалтын хэмжээнээс нь их гүйдэл даах гал

хамгаалагч хэрэглэж болохгүй. Б зурган дээрх 10V хүчдэлийг тухайн цэг дээрх газартай

харьцангуй потенциал гэж ойлгох хэрэгтэй. Үүнээс цааш ийм заагч хэлбэрээр үзүүлсэн хүчдэл,

дохионы хэлбэрийг газартай харьцангуй хэмжсэн утга гэж үзэх болно.

Мэргэшлийн чиглэл

8

Электроник, Аналоги, Тоон техник

Тэжээлийн хүчдэлийн хомсдол гарах тохиолдолд нөөц зай
хураагуурын тэжээл хэрэглэх шаардлага байнга гардаг. Энэ үед
нөөц зай хураагуурын хүчдэлийг хэлхээний үйл ажиллагааг
доголдуулахгүйгээр холбох хэрэггэй юм. Энэ зориулалтаар
Battery back-up холболтыг өргөн хэрэглэдэг. (Зураг 17).

Системийн еренхий тэжээл (голдуу хувьсах 220V хүчдэл байдаг)
тасалдсан үед зай хураагуурын хүчдэл хэлхээг тэжээх болно. Зай
хураагуурын хүчдэл нь +VCC хүчдэлтэй тэнцүү юмуу түүнээс бага
байх ёстой. Ерөнхий тэжээлийн хүчдэл хэвийн болоход зай
хураагуураас хэрэглэх гүйдэл D диодоор хаагдана.

4.3.Импульсийн хязгаарлагчууд

Импульсийн хязгаарлагчуудыг өндөр дамтамжийн
хурдтай диодуудаар хийдэг. Зураг 18 А. Б дээрх
хязгаарлагчууд нь дифференциалчлагдсан тэгш өнцөгт
импульсийн сөрөг утгуудыг тайрах зориулалтаар
ашиглагдана. Нэгдүгээр хязгаарлагчид гаралтын
хүчдэлийн далайц оролтын хүчдэлийн далайцаас 0.7V-
oop бага байна. Харин сөрөг утга маш бага гарч байгаа
нь хагас дамжуулагч диодод маш өчүүхэн хортой
багтаамж байдгийн үр дүн юм. Р ба N төрлийн хагас
дамжуулагчуудын дунд ядуурлын үе үүсэж дамжуулагч-
тусгаарлагч-дамжуулагч гэсэн конденсаторын бүтцийг
бүрдүүлдэгтэй холбоотой хортой багтаамж үүсдэг.

Хоёр дах хязгаарлагчид оролт гаралтын
хүчдэлүүдийн далайц нь гаралганд холбогдох хэлхээний
оролтын эсэргүүцлээс хамаарах учир өндөр
эсэргүүцэлтэй хэлхээний хувьд бараг ялгаагүй болно.
Мөн сөрөг утгатай хүчдэл бага зэрэг байгаа нь диодон
дээр унах шууд хүчдэл буюу 0.7\/-той тэнцүү хүчдэл
гарна.

Зураг 18.В дээрх хязгаарлагч нь интегралчлагч
хэлхээний буух фронтын хугацааг богиносгож хурдан
буулгах зориулалттай юм. Конденсаторын цэнэглэгдэх
хугацаа нь R эсэргүүцэгчийн утгаас хамаарах боловч
цэнэг алдах хугацаа нь D диодны дифференциал
эсэргүүцлээр тодорхойлогдох учир цэнэг алдалт маш
хурдан явагдана

Ийнхүү импульсийн хэлбэрийг өөрчлөх замаар
хязгаарлахаас гадна далайцын хэмжээг зохих
түвшингээс хэтрүүлэхгүй байх хязгаарлагчуудыг хийж
болдог. Зураг 19-д тийм хязгаарлагчуудыг үзүүлэв. Бүх
диодон дээр 0.7V хүчдэл унана гэж тооцов.

Хагас дамжуулагч диодны нэг өргөн практик
хэрэглээ бол цахилгаан соронзон үүсгэгч ороомог
ашигласан. жишээлбэл. Релейны хэлхээнд хамгаалагч
болгож холбодог. S түлхүүр (энгийн түлхүүр эсвэл хагас дамжуулагч элемент байж болно.)
залгагдах үед L индукцлэлийн ороомгоор гүйдэл гүйж соронзон орон үүсгэнэ. Харин түлхүүр

Мэргэшлийн чиглэл

9

Электроник, Аналоги, Тоон техник

салгагдах үед гүйдэл гэнэт зогссоноос болж хэдэн арваас хэдэн мянган
вольтийн өөрийн индукцлэлийн Ц.Х.Х бий болж түлхүүр элементийг гэмтээдэг.
Иймд түлхүүр элементийг хамгаалах зорилгоор хагас дамжуулагч диодыг Зураг
20-д үзүүлснээр холбож өгдөг.

5. ЕРДИЙН БУС ДИОДУУД
5.1. Зенер диод

Хагас дамжуулагч диодийн шинж чанар нь зөвхөн гүйдлийг нэг чигт дамжуулдагаар
хязгаарлагдахгүй. Бүтэц зохион байгуулалтаасаа хамааран диод нь харилцан адилгүй физик
шинж чанаруудыг бий болгодог. Эдгээрээс хамгийн эхэнд зенер диодыг авч үзье. (Зураг 21).

Хагас дамжуулагч диодын урвуу хүчдэл

(reverse bias)-ийг ихэсгээд байвал тодорхой

хүчдэлээс эхлэн диод нь гүйдлийг хааж

чадахаа больж, нэвт цохигдон гүйдэл

дамжуулж эхэлдэг. Үүнийг зенерийн эффект

гэнэ. Диодыг эвдэртэл нь нэвт цохиулахгүйн

тулд гүйдлийг хамгийн их даах гүйдэл болох

IMAX утгаас хэтрүүлж болохгүй. Зенер диодын
энэ урвуу гүйдлийн маш их өөрчлөлтийн үед

маш бага хүчдэлийн өөрчлөлт үүсдэг шинж

чанарыг нь ашиглан хүчдэл тогтворжуулагч

хийдэг. Ийм ч учраас зенер диодыг үргэлж

урвуу чиглэлд нь хэлхээнд холбож хэрэглэнэ.

Зенер диод нь 3.3V орчмоос эхлэн 70V орчим

хүртэл хүчдэлийг тогтворжуулахаар янз бүрээр

үйлдвэрлэгдсэн байдаг. P-N шилжилтийн хагас

дамжуулагч материалуудыг хэдий чинээ нимгэн хийнэ төдий чинээ бага хүчдэлд нэвт

цохигддог. Харин хөндлөн огтлолын талбайг нь хэдий чинээ их хийнэ, төдий чинээ их гуйдэл

даах, өөрөөр хэлбэл, өөр дээрээ их чадал сарниулах зенер диод болно. Зенер диодыг 0.25W,

0.5W, 1W, 2W, 5W, 10W, 50W зэрэг чадалтайгаар хийдэг. Зураг 21-ээс зенер диодыг хэлхээнд

хэрхэн тэмдэглэдэгийг харж болно.

Одоо зенер диодыг ашиглан хүчдэл тогтворжуулагч хэрхэн хийхийг авч үзье. Зураг 122-д

хүчдэл тогтворжуулагчийн хэлхээг үзүүлэв

Хэлхээн дэх элементүүдийг нэрлэвэл RL1M хязгаарлагч
эсэргүүцэгч. D зенер диод, RL ачааны эсэргүүцэл зэргээс
хүчдэл тогтворжуулагч тогтоно. Харин хэлхээн дэх

гүйдлүүд нь өрөнхий гүйдэл IT зенер диодны гүйдэл IZ,
ачааны гүйдэл IL гэгдэх ба кирхгофын дүрэм ёсоор:

= + 10.4

Мэргэшлийн чиглэл
10

Электроник, Аналоги, Тоон техник

Тогтворжуулагдсан хүчдэл (VREG -regulated voltage) нь зенер диодны VZ хүчдэл бөгөөд

тогтворжуулагдаагүй (VUR-unregulated voltage) хүчдэл хичнээн ихээр өөрчлөгдсөн ч энэ нь IZ

гүйдлийг өөрчлөх боловч тухайн үед зенер диод дээрх VZ хүчдэл маш бага өөрчлөгддөгөөр
хүчдэл тогтворжуулагчийн ажиллагаа тайлбарлагдана. Харин ачааны IL гүйдэл нь VZ хүчдэл
болон RL ачааны эсэргүүцлээс хамаарах учир тогтвортой байдаг. Хүчдэл тогтворжуулагчийг

хийхэд RLIM эсэргүүцлийг тооцоолох явдал чухал юм. Энэ нь: = = − 5
+

Тогтворжоогүй хүчдэлийг тодорхой хүчдэлээс дээшээ доошоо хэлбэлзэнэ гэж үзээд дундаж

утгаар нь тооцоолдог. Зенер диодын гүйдлийг ч дундаж утгаар тооцоолох хэрэгтэй.

= − 6
2

Практикт тогтворжуулсан хүчдэлийг хэрэглэх ачааны гүйдлээс 2-4 дахин их дундаж
гүйдэлтэй зенер диодыг сонгодог. Тэгэхээр зенер диод нь хүчдэл тогтворжуулах ажиллагааг
гүйцэтгэхдээ ачааны чадлаас 2-4 дахин их чадлыг өөр дээрээ сарниулдаг ба бас тодорхой
чадлыг хязгаарлагч эсэргүүцэгч дээр сарниулдаг учир ашигг үйлийн коэффициент тун багатай
төхөөрөмж болдог. Гэвч бага чадалтай төхөөрөмжүүдийг тэжээх тэжээлийн үүсгүүрийн хувьд
энэхүү хэлхээ нь хамгийн өртөг багатай шийдэл болдог сайн талтай. Мөн энэ хэлхээн дээр
бусад идэвхитэй элементүүд, тухайлбал, өсгөгчийг нэмж сайжруулж болдгийг удахгүй үзэх
болно.

5.2. Шотки диод

N төрлийн хагас дамжуулагчийн үндсэн
цэнэг зөөгчид нь сөрөг цэнэгтэй электрон
байдаг гэдгийг бид мэдэх билээ. Тэгвэл N
төрлийн хагас дамжуулагчийг угаасаа сөрөг
цэнэгтэй чөлөөт электроноор элбэг металаар
орлуулж болохгүй гэж үү? Тэгвэл ингэж хийсэн
диодыг Шотки диод (Schottky diode) гэж
нэрлэдэг байна. Шотки диодны онцлог нь шууд
хүчдэлийн уналт нь маш бага 0.2V орчим
байдаг ба урвуу хүчдэлийн нэвт цохигдох
хэмжээ нь ч тийм их байдаггүй байна. Бага
хүчдэлээр, тухайлбал 5V хүртэл хүчдэлээр
ажилладаг тоон төхөөрөмжүүдэд угаасаа аль ч диодон дээр очих урвуу хүчдэл нь 5V-ooc
хэтрэхгүй учир Шотки диодыг хэрэглэх нь тохиромжтой байдаг. Түүнчлэн Шотки диодны
ажиллах давтамж нь маш өндөр, хурдтай элемент юм Тийм ч учраас орчин үеийн
компьютөрийн техникт өргөн хэрэглэдэг. Шотки диодны дутагдал нь шууд гүйдэл болон урвуу
хүчдэлийн хэмжээ маш бага учир шулуутгагч хэлбэрээр ашиглахад тохиромжгүй байдаг. Зураг
23-т Шотки диодны бүтэц, хэлхээнд тэмдэглэх байдлыг харуулав.

10.5.3. Тунелийн диод
Зарим хагас дамжуулагч материал дотор квант механикийн үзэгдэл явагдсанаас
Тунелийн эффект болж тунелийн гүйдэл гүйдэг Тунелийн эффект нь хүчдэлийг ихэсгэхэд
гүйдэл нь ихсэж байснаа хүчдлийн тодорхой утгаас эхлэн гүйдэл нь багасаж эхэлдэг ба улмаар
огт гүйдэлгүй болдог үзэгдэл юм. Ийм материалаар хийсэн диод нь энгийн диодны Хүчдэл -
Гүйдлийн тодорхойлолт дээр туннелийн эффект нэмэгдсэн хэлбэр бүхий ХГТ-ийг бий болгодог.
Энэ диодны хамгийн сонирхолтой нь түүний ХГТ дээр сөрөг эсэргүүцэлтэй муж буюу хүчдэл
ихсэхээр гүйдэл багасдаг хэсэг юм. (Зураг 24).

Мэргэшлийн чиглэл
11

Электроник, Аналоги, Тоон техник

Тунелийн диодыг эсэргүүцэлтэй хамт хүчдэл хуваагч болгон хэрэглэвэл сөрөг
эсэргүүцэлтэй муждаа хүчдэл хуваагч биш өсгөгч болно. Гэвч энэ муж дахь хүчдэл нь
милливольтоор хэмжигдэх учир төдийлэн сайн өсгөгч биш бөгөөд тунелийн диод нь энэ муждаа
маш тогтворгүй болж маш хурдан хэлбэлзэл үүсгэдэг. Энэ давтамж нь 5GHz хүрэх учир
тунелийн диодыг өндөр үелзлэлийн дохионы үүсгүүр хийхэд ашигладаг.

Тунелийн диодыг заримдаа Есаки диод гэж нэрлэдэг нь түүнийг Японы физикч Есаки Лео
нээсэнтэй холбоотой юм.

5.4. Варактор диод
P-N шилжилт нь Р төрлийн дамжуулагч - ядуурсан үе - N төрлийн дамжуулагч гэсэн
бүтэцтэй байдаг нь конденсаторын метал - диэлектрик - метал гэсэн бүтэцтэй тун төстэй юм.
Тийм учраас хагас дамжуулагч P-N шилжилтээр хувьсах конденсатор хийж болдог байна. Ийм
конденсаторыг Варактор диод гэж нэрлэдэг. P-N шилжилт нь шууд хүчдэлтэй үед (forward bias)
ердийн дамжуулагч болдог учир конденсаторын үүрэг гүйцэтгэж чадахгүй. Харин урвуу (reverse
bias) хүчдэлтэй үед дундах ядуурлын үе нь диэлектрикийн үүрэг гүйцэтгэж конденсатор болдог.
Түүнд өгсөн урвуу хүчдэлийг ихэсгэвэл ядуурлын үе зузаарч дамжуулагчуудын хоорондох зай
холдох ба конденсаторын багтаамж буурдаг байна.

Зураг 25-д үзүүлсэн графикт варакторын VR
урвуу хүчдэлийг 0-15V хүртэл өөрчлөхөд
багтаамж нь 600pF-30pF хүртэл буурсан байна.
График дээр түүнийг хэлхээнд хэрхэн
тэмдэглэдэгийг харуулжээ. Орчин үеийн радио
хүлээн авагчууд болон телевизорууд нь хүлээн
авах долгионоо тоон хэлбэрээр тохируулдаг.
Үүний хүлээн авах долгионыг тохируулах
хэлбэлзэлийн хүрээний конденсатор нь варактор
диод байдаг

5.5. Фотодиод

P-N шилжилтийн нэгэн шинж чанар бол гэрлийн үйлчлэлээр тодорхойлолтууд нь
өөрчлөгддөг явдал юм. Урвуу хүчдэлтэй үед гүйдэл бараг гүйлгэдэггүй P-N шилжилт маань
гэрлийн нөлөөллөөр өдөөгдөн маш их чөлөөт электронуудыг бий болгодог. Эдгээр чөлөөт
электронууд нь үндсэн цэнэг зөөгч биш дэд цэнэг зөөгчид боловч урвуу хүчдэлийн үед гүйдлийг
тодорхой хэмжээгээр дамжуулдаг байна. Гэрэл хэдий чинээ хурц байна төдий чинээ их гүйдэл
дамжуулна. Энэ шинж чанараар нь гэрлийн эрчмийг хэмжигч элементүүдийг хийдэг ба фото

Мэргэшлийн чиглэл

12

Электроник, Аналоги, Тоон техник

дамжуулалтын диод (photoconductive diode) гэж нэрлэдэг (Зураг 26). Фотодиодуудыг өөр
өөр урттай гэрлийн долгионыг мэдрэхээр үйлдвэрлэдэг Жишээ нь: Инфра улаан (Infra Red -
IR) туяаг мэдрэх фотодиод (телевизорын алсын удирдлагын хүлээн авагч), үзэгдэх гэрлийг
мэдрэх фотодиод (фото аппаратын гэрлийн эрчим хэмжигч). Хэт ягаан (Ultra Voilet - UV) туяа
мэдрэх диод. Рентген (X - Ray) цацраг мэдрэх диод гэх мэтчилэн үйлдвэрлэдэг байна.

Мөн түүнчлэн P-N шилжилтэд ямар ч хүчдэл өгөөгүй үед (zero bias) гэрэл тусахад
гэрлийн үйлчлэлээр түүн дотор фотоцахилгаан хөдөлгөгч хүч үүсдэг. Ийм зориулалтаар
хийгдсэн диодуудыг фотоцахилгаан диод (photovoltiac diode) гэнэ. Энэ шинж чанарыг
ашиглан нарны зайг (solar cell) бүтээдэг.

5.6. Гэрэл цацруулагч диод

P-N шилжилтээр шууд гүйдэл гүйх үед хагас дамжуулагч
материалын атомуудаас гэрэл цацруулж болохыг 1962 онд
Америкийн физикчид нээсэн байна. Ийнхүү хагас дамжуулагч
диодоор гэрэл гаргадаг электроникийн элемент хийж мэдээллийг
хүнд хүргэдэг индикатор хийж эхэлжээ Гэрэл цацруулагч диод
(Light Emission Diode - LED) нь орчин үеийн микроэлектроникийн
нэг гол элемент болжээ. Ялангуяа тоон технологийн мэдээлэл
гаргах дэлгэцийн үндсэн элемент болдог. (Зураг 27).
LED нь хагас дамжуулагч диод учир урвуу чиглэлд гүйдэл
дамжуулахгүй бөгөөд гэрэл ч гаргахгүй. Харин шууд чиглэлдээ 5-
20mA гүйдэл гүйхэд тухайн диод нь ямар долгионы урттай гэрэл
гаргахаар хийгдсэн байна тэр гэрлээ цацруулдаг. Хагас дамжуулагч материалынхаа бүгцэд
орсон атомуудаасаа хамаарч өөр өөр долгионы урттай гэрэл цацруулна. Бид улаан, ногоон
өнгийн диодуудыг гэр ахуйн электрон бараа бүр дээр хардаг шүү дээ. Сүүлийн үед гар утасны
дэлгэцийн арын гэрэлтүүлгийг хөх өнгийн диодоор хийх нь элбэг болсон байна. Дараахь
хүснэгтэд ямар материалаар хийсэн диод ямар өнгийн гэрэл гаргадгийг харуулав.

Элементүүд Монгол нэр Гаргах онго

AlGaAs Alimmium Galium Arsenide Хөнгөн цагаан Галлий Улаан, Инфра улаан
Мышьяк

GaAsP Gallium Arsenide Галлий Мышьяк Фосфор Улаан. Улбар, Шар

Phosphide

GaN Gallium Nitride Галлий Азот Хөх

GaP Gallium Phosphide Галлии Фосфор Ногоон

ZnSe Zinc Selenide Цайрг Селен Хөх

SiC Silicon Carbide Цахиурт Нүүрстөрөгч Хөх

SiC Silicon Diamond Цахиурт Алмаз Хөх, Хэт ягаан

Алмазаар хийсэн хөх өнгийн диодийг нээхээс өмнөх хөх өнгийн диодууд
нь маш бүдэг гэрэлтэлттэй байсан учир бараг хэрэглэх боломжгүй байжээ.
Алмазыг хэрэглэсэн диод нь хурц гэрэлтэлттэй учир гудамжны өнгөт
дэлгэц хийх боломжтой болсон юм. Гэвч хөх. хэт ягаан диодууд нь алмаз
хэрэглэдэг учир улаан, ногоон диодуудаас хэдэн арав дахин үнэтэй
бөгөөд том өнгөт дэлгэц хийхэд хэдэн зуун мянгаас сая хүртэл тооны диод
ордог учир маш үнэтэй болдог талтай.
Хүний нүд гэрлийн өөр өөр долгионуудыг зэрэг харахдаа тэдгээрийн
дундаж долгионы урттай гэрэл мэт төсөөлж хардаг учир үндсэн гуравхан өнгөөр бусад бүх

Мэргэшлийн чиглэл

13

Электроник, Аналоги, Тоон техник

өнгийг илэрхийлж болдог байна. Энэ үндсэн 3 онгө нь улаан (Red), ногоон (Green), хөх (Blue)
өнгүүд юм. Улаан, ногоон өнгө холилдвол шар өнгө болох ба ногооны эрчим улааныхаас бага
байвал улбар шар болно. Гурван өнгө гурвуулаа нийлвэл цагаан өнгө болдог байна. RGB гэсэн
гурван өнгө байхад бүх өнгийг гаргадаг өнгөт дэлгэцийг хийж болдог. Ийм дэлгэц Улаанбаатар
хотын гудамжыг чимэглэн ажиллаж байгааг бид бүхэн мэдэх билээ. Түүнчлэн өнгөт телевизор.
Зураг 10.28. компьютерийн дэлгэц бүгд энэ зарчимаар ажилладаг. (Зураг 10.28). Тэгэхээр
цагаан өнгийн LED байдагт гайхах хэрэггүй нь ойлгомжтой боллоо. Ихэнх гэрэлтэгч диодууд нь
10-60 mW чадалтай хийгддэг. Харин их хурц гэрэлтэлттэй диодууд гудамжны дэлгэц хийх,
түүнчлэн гэрэлтүүлэгт ашиглахаар хийгдэх болжээ.

1999 онд 1W LED, 2002 онд 5W LED гарсан бол 2005 оны сүүлээр 10W чадалтай 60
lumens/ W гэрэлтэлттэй гэрэлтэгч диод гаргахаар төлөвлөж байгаа ажээ. 60 lumens/W гэрэлтэлт
гэдэг бол 50W-ийн улайсах гэрлийн шилний гаргах гэрэл юм.

Хагас дамжуулагч лазер диод электроникт өргөн хэрэглэгдэж байна. Энэ нь нэгэн төрлийн
гэрэлгэгч диод боловч туйлширсан, цэвэр нэг өнгийн, когерент долгион гаргадгаараа онцлог
юм. Үүнийг компакт диск CD болон DVD уншигч, бичигч төхөөрөмжид ашигладаг.

Хүн төрөлхтөнийг хагас дамжуулагч материалыг электроникт ашиглахаас өмнө байгаль
өөрөө гэрэлтэгч диодыг бий болгож чадсан байна. Далайн маш их гүн харанхуй орчинд
амьдардаг нэг төрлийн загас духан дээрх тэмтрүүлийнхээ үзүүрт гэрэлтэгч диодтой байдаг
байна. Эрдэмтэд үүнийг судалж байхдаа органик бодисоор гэрэлтэгч диод (Organic LED-OLED)
хийж болохыг илрүүлсэн бөгөөд 2003 оноос энэ талаарх судалгааны ажил эрчимтэй хөгжиж
байна

Мэргэшлийн чиглэл
14

Электроник, Аналоги, Тоон техник

ШАЛГАХ АСУУЛТ, ДАСГАЛУУД
1. Валентийн электрон гэж юу вэ?
2.Германий, цахиур хоёр юугаараа төстэй вэ?
3.Хагас дамжуулагч хийдэг материал ямар үед хамгийн сайн тусгаарлагч болох вэ?
4.Цахиурын оронт тор дотор ямар атом оруулбал N төрлийн хагас дамжуулагч болох вэ?
5.N төрлийн хагас дамжуулагчийн үндсэн цэнэг зөөгч нь юу вэ?
6. N төрлийн хагас дамжуулагчийн үндсэн бус буюу дэд цэнэг зөөгч нь юу вэ?
7.Цахиурын оронт тор дотор ямар атом оруулбал Р төрлийн хагас дамжуулагч болох вэ?
8.Р болон N гөрлийн хагас дамжуулагчуудыг хооронд нь залгавал тэдгээрийн дунд юу үүсэх

вэ?
9. P-N шилжилтийн ямар ямар параметрүүд (гүйдэл, хүчдэл) тодорхой хязгаартай байдаг

вэ?
10. P-N шилжилтийг ажиллагаатай эсвэл эвдэрсэн эсэхийг яаж хялбархан шалгах вэ?
11. Хагас дамжуулагч диод гүйдлийг аль чигт дамжуулах вэ?
12. Германий диодын шууд хүчдэлийн уналтыг хэдэн вольтоор тооцдог вэ?
13. Цахиуран диодын шууд хүчдэлийн уналтыг хэдэн вольтоор тооцдог вэ?
14. Шулуутгагдсан лугшилттай хүчдэлийг тогтмол болгохын тулд ямар элементийг

ашигладаг вэ?
15. Бүтэн үеийн шулуутгагчийн лугшилт яагаад хагас үеийн шулуутгагчийнхаас бага байдаг

вэ?
16. Бүтэн үеийн гүүрэн шулуутгагч нь хос ороомогт трансформаторын бүтэн үеийн

шулуутгагчаас юугаараа давуу талтай вэ?
17. Хүчдэл үржүүлэгч хэлхээгээр 10VP хүчдэл гаргаж авахын тулд хэдэн конденсатор, диод

шаардлагатай вэ?
18. 11.6V вольтоос доошгүй хүчдэлээр ажилладаг төхөөрөмжийг 12V зай хураагуурт

холбохдоо аль туйл хамгаалагч хэлхээг хэрэглэх вэ?
19. Нөөц зай хураагуурын хэлхээг компьютерийн аль хэсэгт өргөн хэрэглэдэг вэ?
20. Цахилгаан соронзон релений ороомогтой ээрэгцээ холбосон диодны үүрэг юу вэ?
21. Хүчдэл тогтворжуулагч яагаад зайлшгүй шаардлагатай болдог вэ?
22. Зенер диодтой хүчдэл тогтворжуулагч хэлхээ яагаад A. Ү К. багатай байдаг вэ?
23. VUR=20V, VZ=12V, IL=50mA бол RLIM хязгаарлагч эсэргүүцлийн утгыг ол.

Шотки диодыг шулуутгагч болгон хэрэглэж болдоггүйн учир юунд вэ?
24. Есаки диод гэж юу вэ?
25. Варактор диодны зориулалт юу вэ?
26. Хэдэн төрлийн фотодиод байдаг вэ?
27. 1V хүчдэл, 16mA гүйдлээр асдаг LED-ийг +5\/хүчдэлд залгаж асаахын тулд хэдэн ом

эсэргүүцэгчтэй цуваа холбох вэ?

Мэргэшлийн чиглэл

15

Электроник, Аналоги, Тоон техник

6. БИПОЛЯР ТРАНЗИСТОР
1948 онд АНУ-ын Белл Телефон Лабораториз-д Америкийн физикчид болох
ВольтерХаузерБраттайн, Жон Бардин, Уильям Брздфорд Шокли нар транзисторыг нээжээ. Тэд
энэ нээлтээрээ 1956 онд Нобелийн шагнал хүртэцгээсэн юм. Шокли нь энэхүү хагас дамжуулагч
төхөөрөмжийн бүлгийг нээсэн багийн ахлагчид тооцогддог байна.

Зураг 29-д Р ба N төрлийн хагас дамжуу
лагчуудыг N-P-N болон P-N-P гэсэн хоёр
хувилбараар байрлуулан холбосоныг харуулав. Тус
бүр хоёр P-N шилжилтийг дотроо агуулж буйг харж
болно. Шилжилт бүрийн дунд ядуурсан үе үүссэнийг
шар зурвасаар үзүүлсэн байна. Эхнийх нь N-P-N
транзистор, хоёр дахь нь P-N-P транзистор гэж
нэрлэгдэх бөгөөд хоёулаа биполяр транзистор
гэгддэг. Тус бүрийнх нь доор хэлхээний тэмдэглэгээг
харуулав Транзисюр нь Коллектор (С -Collector),
Эмиттер (Е - Emitter), Бааз (В -Base) гэсэн гурван
электрод буюу дамжуулах хөлтэй хийгддэг. Эдгээр
хөлүүд нь тус тусдаа үүрэг зориулалттай байдаг.
Транзисторын P-N шилжилт бүрийг нэг хагас
дамжуулагч диодоор төсөөлж болох юм. (Зураг 30)
Гэхдээ 2 диодыг зурагт байгаа шиг холбоод
транзистор хийж болох нь гэж эндүүрэвзэй! Учир
нь диодууд тус тусдаа P-N шилжилтүүд бол биполяр
транзисторын хувьд P-N шилжилтүүд нь дундаа нэг
хагас дамжуулагчийг хувааж хэрэглэдэгээрээ онцлог
юм. Транзисторыг шалгахдаа мультиметрээр P-N шилжилт хэмжих зарчмаар хэмжинэ. Харин
энэ үед бааз - эмиттерийн шилжилт нь бааз -коллекторын шилжилтээс их эсэргүүцэлтэй
байдгийг тогтоож авах хэрэгтэй. Учир нь эмиттерийг коллекторынхоос арай бага хэмжээтэй
хагас дамжуулагчаар хийдэг болохыг зургаас харж болно Түүнчлэн нэг P-N шилжилт дээр 0.6-
0.7V хүчдэл унах ба бааз - коллекторын шилжилт дээр унах хүчдэл нь бааз - эмиттерын
шилжилт дээр унах хүчдэлээс заавал бага байна.
Транзисторыг бүтэц талаас нь авч үзэхэд ийм байна. Тэгвэл одоо ажиллагааг нь
тайлбарлая. Транзистор бол триод лампыг орлож технологийн шинэ эргэлт хийсэн төхөөрөмж
юм. Нэгэн электроникч "Ламп бол нэг ширхэг талх авахуулахаар ачааны тэрэг явуулсантай
ижил, харин транзистор бол ачаандаа яг таарсан хөсөг" гэж хошигносон байдаг. Тэгэхээр
транзистор нь триод ламптай ижил өсгөдөг чадвартай учир түүнийг орлох болсон байна. Тийм ч
учраас, транзисторыг идэвхитэй элемент гэж нэрлэдэг. Транзисторын ажиллагааг
тайлбарлахдаа зөвхөн N-P-N транзисторын ажиллагааг тайлбарлахад хангалттай. Харин P-N-P
транзисторын хувьд бүх хүчдэлийнх нь туйлыг эсрэгээр солиход л болно. Учир нь гүйх
гүйдлүүдийн чиг эсрэг байдаг.
Транзисторын хамгийн эхний хэрэглээ бол гүйдлийн өсгөгч юм. Өөрөөр хэлбэл, маш бага
гүйдлээр их гүйдлийг удирдаж болдог. (Зураг 31).

Бид их даралттай усны урсгалыг крант эргүүлэн ихэсгэж
багасгаж, бүр нээж эсвэл бүр хааж ч болдог шүү дээ. Тэгвэл
транзистор нь үүнтэй яг ижил цахилгаан гүйдлийг ихэсгэж
багасгаж эсвэл нээж, хааж болдог байна. Баазын гүйдэл буюу
удирдах гүйдэл, коллектороос эмиттер лүү гүйх удирдагдсан
гүйдэл хоёрын холбоо нь:

Мэргэшлийн чиглэл

16

Электроник, Аналоги, Тоон техник

= ∙ 7

Энд нь транзистор бүрт өөр өөр байдаг гүйдэл өсгөлтийн коэффициент юм. Заримдаа үүнийг
hFE коэффициент гэж нэрлэдэг. Энэ коэффициентийн утга ойролцоогоор 50-300 хүртэл байдаг.

Транзистор нь диодны адил P-N шилжилгээс бүтсэн учир түүнд хамгийн их хүчдэл
гүйдлийн утгууд гэж байна. Эдгээр нь IB (баазын гүйдэл), IC (коллекторын гүйдэл), VCE
(эмиттер -коллекторын хүчдэл) юм. Түүнчлэн хамгийн их сарниулах чадал (IC'"VCE)
болон хамгийн
их температур гэх мэт байнга анхаарч байх утгууд байдаг. Транзисторын бас нэг чухал
параметр бол түүний хурд юм. Ямар давтамжийн мужид ажиллаж чадах вэ гэдэг нь чухал гэсэн
үг.

6.2. ТРАНЗИСТОРЫН АЖЛЫН ГОРИМУУД

Цахилгаан гүйдлийн хэмжээг ихэсгэж багасгадаг хүчин
зүйл нь эсэргүүцэл гэдгийг бид мэдэх билээ. Транзисторын
коллекторын гүйдэл (уг нь коллектор - эмиттерийн
хоорондох гүйдэл боловч товчоор ингэж нэрлэдэг) нь
коллектор - эмиттерийн эсэргүүцлээс хамаарч ихсэж
багасана гэсэн үг. Тэгэхээр транзисторын энэ эсэргүүцлийг
баазын гүйдэл (мөн л бааз - эмиттерийн гүйдэл боловч
баазын гүйдэл гэхэд л хангалттай) хэр их байгаагаас
хамааруулан өөрчилдөг "сүнс" транзисгор дотор байдаг.
(Зураг 32) Энэхүү "сүнс" нь транзисторын коллекторын
эсэргүүцлийг баазын гүйдлээс хамааруулан өөрчилдөг
учир баазын гүйдэл "0"-тэй тэнцүү байвал RCE = маш их
(хаалттай) болгож, харин баазын гүйдэл хамгийн их
байвал RCE = 0 (нээлттэй) болгодог.
Тэгэхээр транзистор нь хаалттай, тодорхой эсэргүүцэлтэй, нээлттэй гэсэн 3 төлөвийг бий
болгож чаддаг. Энэ төлөвүүдээс тодорхой эсэргүүцэлтэй буюу тэр нь ихсэж багасан
өөрчлөгдөж байвал транзисторьн идэвхтэй горимд ажиллаж байна гэдэг. Харин транзистор нэг
бол нээлттэй төлөвт, эсвэл хаалттай төлөвт шилжин ажиллаж байвал түүнийг түлхүүрийн
горимд ажиллаж байна гэдэг.

Мэргэжлийн хэллэгт нээлттэй төлөвийг Ханалтын (Saturation), хаалттай төлөвийг Хэрчилтийн

(Cutoff), эсэргүүцэлтэй төлөвийг Идэвхитэй (Active) гэж нэрлэдэг.

Аливаа хагас дамжуулагч элементийн ажиллагааг тайлбарлахдаа

түүний хүчдэл-гүйдлийн тодорхойлолтыг авч үздэг, Уг муруйг

байгуулахын тулд Зураг 33-д үзүүлсэн хэлхээг ашиглана.

Транзисторын VCE коллектор-эмиттерийн хүчдлээс IC коллекторын
гүйдэл хэрхэн хамаарахыг IB баазын гүйдлийн хэд хэдэн утгууд дээр
байгуулдаг. (Зураг 34) Ингэхийн тулд +VB хүчдэлийн нэг утганд +VC

хүчдэлийг тэгээс VCC утга хүртэл ихсэж гүйдлийг RC эсэргүүцэгч дээр
унах хүчдэлээр утга хүртэл ихэсгэж гүйдлийг тодорхойлно.

= + − 8


Үүнтэй адилаар баазын гүйдэл нь:

= + − = + −0.6 9


Мэргэшлийн чиглэл
17

Электроник, Аналоги, Тоон техник

S цэг бол ханалтын (saturation) телевийн цэг, С
бол хэрчилтийн (cutoff) телевийн цэг, Q боп
идэвхитэй төлөвт байгаа ажлын цэг болно. Энэ
ажлын цэгт харгалзах коллекторын гүйдэл,
коллөктор-эмиттөрийн хүчдэл. баазын гүйдэл
гурвыг ажлын цэгийн координат гэж нэрлэдэг.
ХГТ-оос харахад транэистор ямар горимд
ажиллаж байгааг бааэын гүйдлийг мэдвэл олж
болох ба коллекторын хүчдлээр бас олж болно.
Баазын гүйдэл 0.6mA-aac их байвал ханалтын
горимд орж. 0.1 тА-аас бага байвал хэрчилтийн
горимд орно. Харин хэрчилтийн горимд
транзисторын коллекторын эсэргүүцэл хяэгааргүй их байх учир коллекторын хүчдэл тэжээлийн
хүчдэлтэй тэнцүү болно. Харин ханалтын горимд коллекторын хүчдэл хамгийн бага болно.

ХГТ дээр байгаа хар шулууныг ачааллын шулуун гэх бөгөөд энэ нь:

= − 10

Транзистор нь тогтмол VCC хүчдлээр тэжээгдэн ажиллаж байх үед ажлын цэг нь энэ шулуун

дээгүүр шилжин хөдлөнө.

7. ОРОНТ ТРАНЗИСТОР

Орчин үеийн микроэлектроникийн хамгийн гол элементийн нэг бол оронт транзистор
(field effect transistor - FET) юм. Түүний онцлог бол биполяр транзисторийн адил гүйдлийг
удирдах зориулалттай бөгөөд гүйдлийг өөр гүйдлээр бус хүчдэлээр буюу цахилгаан орноор
удирддагаараа ялгаатай байдаг. Оронгийн транзистор бүхий оролттой хэлхээ нь оролтондоо
дохио өгч байгаа хэлхээнд ачаалал бараг үзүүлдэггүйгээрээ онцлогтой. Өөрөөр хэлбэл
оролтоор бараг гүйдэл гүйхгүй гэсэн үг. Оролтын эсэргүүцэл нь GΩ хүрэх ба хэдхэн nА гүйдэл л
гүйдэг байна.

Зураг 35-д N төрлийн хагас дамжуулагч материалыг Р төрлийн хагас дамжуулагчаар
бүслүүрдэн ороож P-N шилжилт үүсгэснийг харж болно. Үүнийг шилжилтэт оронт транзистор
(Junction FET) гэнэ. Түүний хөндлөн оготлолын зургаас үзэхэд P-N шилжилтийн дунд цэнэг
зөөгчгүй ядуурсан үе үүссэн болохыг харж болно. N төрлийн хагас дамжуулагчаар хийсэн
дотоод цлиндерийн дээд доод талд металл контакт суулгаж дээд талд нь эерэг, доод талд нь
сөрөг туйл бүхий хүчдэл залгавал сөрөг цэнэг зөөгч чөлөөт электроноор баялаг конус
хэлбэрийн дамжуулагч суваг үүсч, түүгээр гүйдэл гүйнэ. Сувагийн дээд талын контактыг drain -
D (дуусгавар), доод талын контактыг source - S (сурвалж), гэж нэрлэх бөгөөд gate - D (орц)
гэж нэрлэгдэх удирдах электродод сурвалжтай харьцангуй хүчдэл өгөхгүй буюу VGS =0 бол

Мэргэшлийн чиглэл

18

Электроник, Аналоги, Тоон техник

суваг нээлттэй үлдэж гүйдэл дамжуулна. Харин gate электродод source-тай харьцангуй эерэг
потенциал холбовол P-N шилжилтээр гүйдэл гүйж өндөр оролтын эсэргүүцэл гэх ойлголт огт
байхгүй болно. Тэгэхээр N сувагт шилжилтэт оронгийн транзисторын gate электродод эерэг
потенциал өгч болохгүй гэсэн үг юм. Сөрөг потенциал холбовол P-N шилжилтэд урвуу хүчдэл
өгч байгаа учир гүйдэл бараг гүйхгүй боловч ядуурсан үеийн зузаан нэмэгдэж сувгийн хэмжээ
нарийсдаг байна. Хүчдэлийг ихэсгэвэл суваг улам бүр нарийссаар хаагддаг. Энэ нь N сувагт
ШОТ (N type J-FET)-ийн ажиллах зарчим юм. N сувагт ШОТ-ын хүчдэл гүйдлийн
тодорхойлолтыг нь авч үзье. (Зураг 36).

Зураг 8.3-т хамгийн хялбар өсгөгчийн хэлхээг үзүүлэв. Хэрхэн өсгөдөг

болохыг тайлбарлая. Ерөнхийдөө өсгөгч нь дохио буюу хүчдэлийн

өөрчлөлтөд хэрхэн нөлөөлөх нь чухал юм. Өөрөөр хэлбэл хүчдэлийн

өөрчлөлтийг хэр өсгөх нь чухал гэсэн үг. Тэгвэл:

= ∆ 11 байна.

= − ∙ гэдгээс ∆ = −∆ ∙ 12 болно.
13 байна.
Тэгвэл өсгөлт нь : = = ∆ = − ∆ ∙
∆
∆

12-т байгаа

= ∆ харьцааг оронгийн транзисторын нэвтдамжуулалт (transconductance) гэж нэрлэдэг.

∆

Оронгийн транзисторын нэвтдамжуулалт нь гүйдлийг хүчдэлд харьцуулж байгаа учир Омын
хуулийн урвуу буюу эсэргүүцлийн урвуу хэмжигдэхүүн гарна. Эсэргүүцлийн урвуу
хэмжигдэхүүнийг дамжуулалт гэдэг тухай бид үзсэн билээ. ШОТ-ын хувьд VGS хүчдэл нь түүний
оролтонд, IDS гүйдэл нь түүний гаралтанд байгаа учир нэвтдамжуулалт гэжээ. Энэ
нэвтдамжуулалтыг заримдаа эгцлэг гэж нэрлэх нь бий. Мөн өсгөлтийн коэффициентийн өмнө

сөрөг тэмдэг байгаа нь энэ өсгөгч эргүүлдэг өсгөгч
болохыг харуулж байна. Зураг 36-т байгаа ХГТ-ын
жишээнээс S ба өсгөлтийн коэффициентийг ольё.

= ∆ = 16 = 16 ∙ 10−3 −1 = − ∙ =
∆ 1

16 ∙ 10−3 −1 ∙ 470 = 7.52 болно.

Эндээс үзэхэд оронгийн транзисторт өсгөгчийн
өсгөлтийн коэффициент нь транзисторын
нэвтдамжуулалт ба дрэйний эсэргүүцэгчээс хамаарч
байна. Бид 470Ω эсэргүүцэгч сонгоход өсгөлтийн
коэффициент 7.52 гарна. Мөн Зураг 36.Б-д үзүүлсэн
гэйтийн тодорхойлолтоос харахад оронгийн

Мэргэшлийн чиглэл

19

Электроник, Аналоги, Тоон техник

транзисторт өсгөгчийн гэйт-соурсын хүчдэлийг үргэлж сөрөг утгатай барьж (negative bias)
байхгүй бол болохгүй нь харагдаж байна. Иймд хэлхээнд + туйлтай тэжээлийн хүчдэлээс гадна
сөрөг туйлтай шилжүүлэгийн хүчдэл -VG хэрэг болох нь ээ. (Зураг 10.35) Гэхдээ сөрөг хүчдэлийг
хэрэглэхгүйгээр гэйтийн шилжүүлэгийг хэрхэн хийх талаар удахгүй тодорхой үзэх болно.

Хэрэв Р болон N гөрлийн хагас дамжуулагчуудын байрыг соливол Р сувагт ШОТ (Р type
J-FET) болно.

Р сувагт оронгийн транзисторын ажиллагаа нь N сувагт транзистортойгоо яг ижил боловч бүх
гүйдлийн чиг болон хүчдэлийн туйл нь эсрэг байдаг. Тиймээс хэлхээний тэмдэглэгээнд гэйтийн
сумыг гадагш нь харуулж зурсанаар ялгагдах болно.

Р сувагт ШОТ (J-FET) -ын дрэйний гүйдэл нь N сувагт ШОТ-ынхоос эсрэг чиглэлд байдаг
боловч ХГТ-ыг эерэг байдлаар зурсан байдаг. Нэгэнт дрэйн-соурсын хүчдэл нь эсрэг байгаа
учир гүйдэл нь ч эсрэг гэсэн үг юм. Р сувагт ШОТ нь сөрөг дрэйний хүчдэлтэй боловч эерэг
гэйтийн хүчдэл шаардаж байгаа нь өмнөхийн адил хоёр тэжээл хэрэгтэй болгодог. Гэвч
автомат шилжүүлэг хийснээр энэ асуудлыг шийдэж болно.

Мэргэшлийн чиглэл
20