Жартылай өткізгішті аспаптардың сипаттамаларын зерттеуге арналған зертханалық аспапты жобалау

 

Қазақстан республикасы білім және ғылым министрлігі

 

Қ.И. Сәтбаев атындағы Қазақ ұлттық техникалық университеті

 

Ақпараттық және телекоммуникациялық  технологиялар институты

 

 «Роботтытехника және автоматиканың  техникалық құралдары» кафедрасы

 

 

 

Кажыканов Санжар Муратович

 

 

 

 

Дипломдық жобаның 

 

ТҮСІНДІРМЕ  ЖАЗБАСЫ

 

Тақырыбы: «Жартылай өткізгішті аспаптардың сипаттамаларын зерттеуге арналған зертханалық аспапты жобалау»

 

 

050716 - Аспап жасау

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Алматы 2013

 

Қазақстан республикасы білім және ғылым министрлігі

 

Қ.И. Сәтбаев атындағы Қазақ ұлттық техникалық университеті

 

Ақпараттық және телекоммуникациялық  технологиялар институты

 

 «Роботтытехника және автоматиканың  техникалық құралдары» кафедрасы

 

                                                                                        ҚОРҒАУҒА ЖІБЕРІЛДІ                 Кафедра меңгерушісі,

 техн. ғылым. д-ры, проф.

__________Қ.С. Шоланов

«____» _________2013ж.

 

 

 

 

Дипломдық жобаның 

 

ТҮСІНДІРМЕ  ЖАЗБАСЫ

 

Тақырыбы: «Жартылай өткізгішті аспаптардың сипаттамаларын зерттеуге арналған зертханалық аспапты жобалау»

 

 

050716 - Аспап жасау

 

 

 

 

 

Орындаған:                                                                 Кажыканов С.М.                                                  

 

Пікір беруші:       Ғылыми жетекші:

техн.ғыл.докторы, проф.                                          аға оқытушы.

___________ Ж.Н. Қасымбек                                   _________ С.П.Луганская

«      »                              2013ж.                «      »                         2013ж.

 

 

 

 

 

Алматы 2013

Қазақстан республикасы білім және ғылым министрлігі

 

Қ.И. Сәтбаев атындағы Қазақ ұлттық техникалық университеті

 

Жоғарғы технологиялар және тұрақты  даму институты

«Роботтытехника және автоматиканың  техникалық құралдары» кафедрасы

 

050716 - Аспап жасау

                                                           

                                                                БЕКІТЕМІН

 Кафедра меңгерушісі, 

 техн. ғылым. д-ры, проф.

 __________Қ.С. Шоланов

                                                                                        «____» _________2013ж.

 

Дипломдық жобаны даярлауға

ТАПСЫРМА

 

Білім алушыға Кажыканов С.М.

Жобаның тақырыбы: Жартылай өткізгішті аспаптардың сипаттамаларын зерттеуге арналған зертханалық аспапты жобалау

Институттың № ___ «__»________ 2013  жылғы Ғылыми кеңесінің шешімімен бекітілген.

Орындалған  жобаны өткізу мерзімі «__»________ 2013 жыл

Дипломдық жобаның бастапқы мәліметтері: _____________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________

Есеп-түсініктеме жазбаның талқылауға берілген сұрақтарының тізімі мен қысқаша  дипломдық жобаның мазмұны:

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Графикалық  материалдардың тізімі (міндетті түрде  қажет сызбалар көрсетілген)

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Ұсынылған негізгі әдебиеттер:

1. Прянишников В.А. Электроника.- СПб.: Учитель и ученик, 2003. _________
2. МарченкоА.Л. Основы электроники. – Москва.: ДМК, 2009. ______________
3. Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника.- М.: Горячая линия-Телеком, 2003. __________________________
4. ГусевВ.Г., Гусев Ю.М. Электроника.- М.: Высшая школа, 1991. ___________
5. Карлащук И.А. Электронная лаборатория на IBM PC. – М.: Солон, 1999. ___
6. Лачин В. И., Совелов Н.С. Электроника, Учебное пособие, - Ростов.: Феникс, 2002. –576 с. _________________________________________________
7. Токхейм Р. Основы цифровой электроники: Пер. с англ. М.: Мир,1988. _____
8. Горошков Б.И., Горошков А.Б. Электронная техника. - М.: АКАДЕМ-А, 2005. _________________________________________________________________________
9. Долженко О.В., Королев Г.В. Сборник вопросов упражнений и задач по радиоэлектронике. –  М.: Высшая школа, 1989. ___________________________
10. Быстров Ю.А. и др. Электронные приборы и устройства на их  основе: Справочная книга. – Мир,:ИП РадиоСофт, 2002. __________________________
11. Быстров Ю.А., Мироненко И.Г., Хижа Г.С. Электронные цепи и устройства. Учебник для вузов. С.-Пб.; Энергоатомиздат. Санкт-Петербургское отд-ние, 1999.-512 с.: ил. _________________________________
12. Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника. М.: Радио и связь, 1991– 2 изд.( 1 изд.– 1982 г.). _______________________________________________________
13. Манаев Е.И. Основы радиоэлектроники– 3 изд.- М.: Радио и связь, 1990 ( 2 изд.- 1985 г). _______________________________________________________
14. Каяцкас А.А. Основы радиоэлектроники. М.: Высш. школа, 1988. ______
15. Ерофеев Ю.Н. Импульсные устройства. Учеб. пособие для вузов.- 3 изд., М.: Высш. школа, 1989 ( 1 изд.- «Основы импульсной техники»-1979 г.). _____
16. Остапенко Г.С. Усилительные устройства. Учебник для вузов.- М., Радио и связь, 1989. __________________________________________________
17. Джонс М.Х. Электроника- практический курс: Пер с англ.- М.: Постмаркет, 1999.-528 с. ______________________________________________
18. Прянишников В.А. Электроника: Курс лекций.- СПб.: Корона принт, 1998.- 400 с. ________________________________________________________
19. Быстров Ю.А., Мироненко И.Г. Электронные цепи и устройства: Учеб. пособие для электротехн. и энерг. вузов.- М.: Высш. шк., 1989.- 287 с.: ил. ____
20. Бакалов В.П. и др. Основы теории электронных цепей и электроники. М.: Радио и связь,1989. _______________________________________________
21. Степаненко И.П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем. Изд. 4-е, М., Энергия, 1977. ___________________________________________
22. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство. Пер. с нем.- М.: Мир, 1982. ________________________________
23. Забродин Ю.С. Промышленная электроника. Учебник для вузов.- М.: Высш. школа, 1982. __________________________________________________
24. Фролкин В.Т., Попов Л.Н. Импульсные устройства, М., Сов. радио, 1980.
25. Гольденберг Л.М.. Импульсные устройства, М.: Радио и связь, 1981. ___
26. Чекулаев М.А. Сборник задач и упражнений по импульсной технике.- М.: Высш. школа, 1987. _______________________________________________
27. Расчет электронных схем. Примеры и задачи: Учеб. пособие для вузов по спец. электрон.техн / Г.И.Изъюрова, Г.В.Королев и др.- М.: Высш. школа, 1987.- 335 с. ________________________________________________________
28. Лачин В.И., Савелов Н.С. Электроника: Учебное пособие. – Ростов н/Д: изд-во «Феникс», 2001. – 448 с.________________________________________

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дипломдық жобаны даярлау

КЕСТЕСІ

 

Бөлімдер атауы, дайындалатын сұрақтардың  тізімі	Ғылыми жетекшіге және кеңесшілерге көрсету мерзімі	Ескертулер

 

Аяқталған дипломдық жобаға және оған қатысты диплом жобаның бөлімдерінің кеңесшілері мен қалып бақылаушының

қолтаңбалары

 

Бөлімдердің атауы	Ғылыми  жетекші, кеңесшілер (аты-жөні,тегі, ғылыми дәрежесі, атағы)	Қолтанба қойылған мерзімі	Қолы
Қауіпсіздік және еңбек қорғау бөлімі	Адепбаев Е. А. лоплок             (аға оқытушы)
Экономикалық бөлім	Сәлембек Ө.Р. (аға оқытушы)
Қалып бақылаушы	Қыдырбаева Н.Қ. (аға оқытушы)

 

Ғылыми жетекшісі ____________ Луганская С.П.

                   (қолы)

Тапсырманы орындауға білім  алушы  ________ Кажыканов С.М.

       (қолы)

Күні «___» ______________ 2013 ж.                           

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

АННОТАЦИЯ

 

Вдипломном проекте рассмотрен электрофизические процессы протекающие в полупроводниковых и оптоэлектронных приборах. Разработан макет для исследования биполярного транзистора и фотодиода. Было произведено расчет биполярного транзистора. В соответствующих главах произведены технико-экономические расчеты и рассмотрены безопасность жизнедеятельности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

АҢДАТПА

 

Бұл дипломдық жобада жартылай өткізгішті және оптоэлектронды аспаптарды өтетін негізгі электрофизикалық үрдістер қарастырылған. Биполярлы транзистор мен фотодиодты зерттеуге арналған макет құрастырылған. Тиісті бөлімдерде технико-экономикалық есептеулер қарастырылған және қауіпсіздіктің негізгі талаптары қарастырылған.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ANNOTATION

 

In a diploma project considered electrophysics processes flowings in semiconductors and which gives complete presentation and to work of diodes.  A model is developed for research of semiconductor diodes. The calculation of construction of semiconductor diode was produced. On the basis of the developed model the voltage-current characteristic of semiconductor diode is investigational. In the proper chapters techniko-ekonomical  calculations are produced and considered safety of vital functions.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

МАЗМҰНЫ

 

КІРІСПЕ 1 НЕГІЗГІ БӨЛІМ 1.1 Жартылай өткізгіштегі электрөткізгіштегі  процесстер 1.1.1Ығысу тоғы 1.2 Транзистордағы ағымды процесстері  мен транзистордың тоғы 1.2.1 Транзистордың жұмыс істеу  режимі 1.2.2 Транзистордың статикалық сипаттамасы 1.3 Транзисторлардың күшейту қасиеті 1.4 Фотодиодты зерттеу 1.5 Оптоэлектроникаға кіріспе 1.5.1 Фотодиодты зерттеу 2 ТРАНЗИСТОРЛАРДЫ ЗЕРТТЕГІШТЕР 2.1 Транзисторларды қарапайым тексергіштер 2.2 Транзисторлар мен диодтарды  сынағыш 2.3 Транзисторларды зерттегіш 2.4 Транзисторларды тексеруге арналған аспап 2.5 Аз қуатты транзисторларды  зерттеу 3 ЕСЕПТЕУ БӨЛІМІ 3.1 Транзистордың параметрларын  есептеу 4 ЭКОНОМИКАЛЫҚ БӨЛІМ 4.1 Экономика есептері 4.2Транзисторды тексеруге арналған  қондырғыны жобалау шығындарды  есептеу 4.3 Экономикалық тиімділікті есептеу 5 ҚАУІПСІЗДІК ЖӘНЕ ЕҢБЕК ҚОРҒАУ 5.1 Төмен вольтті жабдықтар қауіпсіздігіне  қойылатын талаптар 5.2 Терминдер мен айқындамалар 5.3 Қауіпсіздіктің негізгі талаптары ҚОРЫТЫНДЫ ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ ҚОСЫМШАЛАР

10 13 17 19 20 21 23 25 27 29 33   43 44 46 47 50   52 55 55   57 59 60 60 61 77 78 79

 

 

 

 

 

 

 

КІРІСПЕ

 

 

Шалаөткізгіштер –электр өткізгіштігі (σ) бойынша металдар мен диэлектриктердің арасынан орын алатын (10–8Ом–1см–1<σ< артады, σ кемиді). Аса төмен темпетурада таза шалаөткізгіштердің меншікті кедергілері өте жоғары, ал электр өткізгіштігі тым аз болғандықтан олар диэлектриктерге ұқсайды. Төмен температурада олардың атомдарының валенттік электрондары коваленттік байланыста болып, заряд тасымалдаушылар болмайды.r–кемиді, σ–артады; ал металдарда олар керісінше өзгереді. (r) мен электр өткізгіштігі (σ) температура жоғарылағанда күрт өзгереді: r10–6Ом–1см–1) заттар; бөлме температурасында (300ӘК) шалаөткізгіштік қасиеттері анық байқалатын заттар тобы. Шалаөткізгіштерге Менделеевтің периодтық жүйесінің ҚV тобындағы графит (G), кремний (Sі), германий (Ge), сурьма (Sb), қалайы (Sn); V тобындағы фосфор (P), астат (As); П тобындағы селен (Se), теллур (Te) элементтері, сондай-ақ кейбір тотықтар, көптеген қорытпалар, органик. қосылыстар жатады. Шалаөткізгіштердің металдардан ерекшелігі–олардың меншікті кедергілері ( Темпертура A–электр өткізгіштің активациялық энергиясы, σ0– температураға байланысты өзгеретін коэффициент, k–Больцман тұрақтысы. Шалаөткізгіштерге әр түрлі қоспалар енгізілгенде олардың электр өткізгіштігі күрт өседі. Оларда электр тогын негізгі және қоспа зат атомдарынан босаған валенттік электрондар мен “кемтіктер” құрайды. Токты тасымалдаушыларға кристалл құрылымының әр түрлі ақаулары: кристалл торларындағы вакансиялар (бос орындар), түйінаралық бөгде атомдар, тағы басқа жатады. Қоспалар мен ақаулар донорлар және акцепторлар болып ажыратылады. ҚV топ кристалдарының (Ge, Sі) 4 атомымен ковалентті байланыс жасап, валенттік электрондарының біреуі бос электронға айналатын V топ элементтерінің (As, P) қоспаларын донорлар деп атайды. eA/kT, мұндағы e жоғарылағанда Шалаөткізгіштерде теріс зарядталған бос электрондар мен оң зарядтың рөлін атқаратын жылжымалы “кемтіктер” (электрондары жоқ бос орындар) пайда болып, олардың электр өткізгіштіктері артады. Нәтижесінде Шалаөткізгіштерде пайда болған толық ток (Қт) –екі токтың қосындысына тең болады: Қт=Қэ+Қк, мұндағы Қэ, Қк–электрондық және кемтіктік токтар. Таза Шалаөткізгіштерде σ температураға байланысты экспоненциалды түрде өзгереді: σ=σ0ехр(– Донорлар Шалаөткізгіштерде негізінен электрондық немесе n-типтік өткізгіштік тудырады. ҚV топ элементтерінің (Ge, Sі, Sb) кристалдарына енгізілген ҚҚҚ топ элементтерінің (Al, Ga, Zn) қоспалары кристалл ішінде “кемтіктер” тудырады. Мұндай қоспалар акцепторлар деп аталады. Акцепторлар Шалаөткізгіштерде негізінен “кемтіктік” немесе р-типтік өткізгіштік тудырады. Электрондар мен “кемтіктер” саны шамалас Шалаөткізгіштердің электр өткізгіштігі аралас өткізгіштік деп аталады. Шалаөткізгіштердің электр өткізгіштік сипаты (электрондық немесе “кемтіктік” болуы) Холл эффектісінің таңбасы бойынша анықталады. Екі түрлі Шалаөткізгіштердің немесе Шалаөткізгіштер мен металдың түйіскен жеріндегі электрлік кедергінің шамасы ток бағытына тәуелді өзгеріп отырады. Түйісу аймағында бір бағытта ғана ток өткізетін жапқыш қабат түзіледі. Бұл құбылыс айнымалы ток түзеткіштерінде (диодтарда) пайдаланылады. Жарық әсерінен кедергісі өзгеретін Шалаөткізгіштер (фотокедергілер) оптик. өлшеулерде және фотоэлектрондық автоматикада кеңінен қолданылады. Шалаөткізгіштердің температура өзгерісіне сезімталдығы өте жоғары термометрлер жасауда пайдаланылады. Осындай құрылғылардың (термисторлардың) көмегімен биологияда,медицинада өсімдіктердің немесе тері бетінің әр нүктесінің температурасы анықталады. Әр түрлі Шалаөткізгіштердің немесе Шалаөткізгіштер мен металдың дәнекерленген түйінін бір жағынан қыздырғанда, олар ток көзіне (жылу генераторына) айналады. Күн сәулесінің энергиясын тікелей электр энергиясына айналдыратын күн батареялары ғарыш кемелеріне орнатылады. Радиоэлектрониканың негізгі тетіктеріне жататын транзисторлар р және n типтік өткізгіштігі бар, тізбектеп жалғанған үш жартылай өткізгіштен тұрады. Олар мынадай ретпен жалғануы мүмкін: n-р-n немесе р-n-р. Бұлардың түйіскен жерлерінде электр тербелістері пайда болады және күшейтіледі. Қазіргі заманғы радиотех. аппаратураларда шала өткізгіш диодтар мен транзисторлар кеңінен қолданылады.