Электротехниканың теориялық негіздері Глоссарий



Pdf көрінісі
бет38/49
Дата20.09.2021
өлшемі1.7 Mb.
1   ...   34   35   36   37   38   39   40   41   ...   49
 

 

ЭЛЕКТРОНИКА 

Тарихқа шолу 

Электроника деген не? Бұл электрлік зарядтың көмегімен ақпаратты сақтау, өңдеу, қабылдау 

және тарату. Бұл ғылым, техникалық әдістер, өнеркәсіп. 

Адамзат  пайда  болғаннан  бері  ақпарат  бар.  Адамның  ақыл-  ойы,  ауызша  сөйлесуі,  ой 

түйіндері,  сигналдық  оттар,семафорлық  телеграф  және  т.б.  –  бұл  ақпаратты  қабылдау,тарату, 

өңдеу  және  сақтау  болып  табылады.  Бұл  5000  жыл  бұрын  ьолған,  бірақ  18  ғасырдың  соңында 

ғана электрлік сигналдардың көмегімен ақпаратты тарату мен қабылдау құрылғылары – телефон 

мен телеграф шығарылды. Осының бәрі қазір қазір аталғандай электрониканың басы. 



Әрі  қарай  электроника  тез  дамып  жатыр.  1895  жылы  Попов  радионың  қазіргі  моделі  – 

ақпаратты  өткізгішсіз  тарату  үшін  электрондық  құрылғыны,  грозоотметчикті  ойлап  тауып, 

құрастырды.  Герц  радиотолқындарды  тарату  тәжірибесін  жасады,  Маркони  сәулелену 

толқынының  ұзындығы  бойынша  жіберілетін  радиостанцияларды  таңдай  алатын  радионы 

құрастыру үшін осы тәжірибелерді дамытып,қолданды.  

Бірақ  басында  электрлік  құрылғылар  үшін  жақсы  күшейткіш  элемент  болған  жоқ.  Сол 

себептен  электрониканың  нағыз  жетілдірілуі  1904  жылы  радиолампа  –  диод,  ал  1907  жылы 

триод  ойланып  табылғанда  басталды.  Олар  суретте  көрсетілген.  Сол  жақта  герметикалық 

баллоннан  тұратын  диод  –  радиолампасы  көрсетілген,  ал  баллонның  ішінде  электродтары 

сыртқа  шығарылған  бірнеше  металл  конструкциялар  мен  вакуум  бар.  Олардың  бірі  қызу 

тармағы.  Қызу  тармағы  арқылы  700  -2300 

0

С  температураға  дейін  қыздырылатын  электр  тогы 



өтеді.  Теріс  кернеу  жалғанатын  катодты  бұл  тармақ  қыздырады  да,  катод  электрондарды 

шығарады.  Анодқа  оң  зарядталған  кернеу  жақындалады.  Потенциалдар  айырымы  өте  үлкен 

болғандықтан катодтан ұшып шыққан электрондар анодқа ұшып, лампада ток ағады. Кернеудің 

таңбасы өзгергенде суық анодтан электрондар ұшып шықпайды, ток та боолмайды. Сондықтан 

диод айнымалы кернеудің түзеткіші ролін орындай алады. 

        Оң  жақтағы  суретте 

радиолампа  –  триод  көрсетілген.  Оның  құрамы  диодтың  құрамындай,  тек  қосымша  электрод 

басқарушы сетка бар. Катодтан ұшып шыққан электрондарды итеретін сеткаға теріс потенциал 

беріледі. Сол себепті сетканың потенциялы неғұрлым теріс болса, соғұрлым катодтан анодқа аз 

электрондар  өтеді.  Сетканың  потенциялы  радиолампадағы  токты  басқару  үшін  қызмет  етеді. 

Лампадағы  сетка  анодтан  гөрі  катодұа  өте  жақын  орналасқан,  сондықтан  сетканың 

азпотенциялдары  мен  лампаның  үлкен  токтарын  басқаруға  болады.  Егер  анодқа  кернеу  үлкен 

кедергімен  берілсе,  онда  анодтағы  потенциалдар  сеткаға  қарағанды  тезірек  ауысады.  Бұл 

кернеудің жақсы электрондық күшейткіші. 

Радиолампалар  дамудың  үлкен  жолын  өтті.  Төрт  және  бес  электродтары  бар  жаңартылған 

тетродтар  мен  пентодтар  пайда  болды.  Оларда  күшейткіштің  үлкен  коэффициенттері  болды. 

Бестен  астам  электродтары  бар  өте  қиын  радиолампаларды  істей  бастады.  Олардың  ішінде 

екіеселенген  радиолампалар  (екіеселенген  диодтар,  триодтар,  диод  –  триодтар  және  т.б.) 

сұраныс  тапты.  Газбен  толтырылған  лампалар  –  газотрондар  пайда  болды.  Азғантай  қысымда 

болатын газ бар. Ол ионизацияланады да, электронсыз атомдар – иондар пайда болады. Токтың 

өтуі  осындай  лампаларда  өте  қиын.  Ол  электрондық  та,  иондық  та  бола  алады. 

Радиолампалардың өлшемі әр түрлі болды.      

Триод өнер табысы электрониканың жетілуіне үлкен жол ашты. Жыл сайынғы радио лампа 

шығуының әлемдік саны екінші дүние жүзілік соғысқа дейін бірнеше миллионға артты. Ақпарат 

алмасуға  байланысты  көптеген  құрылғылар  ойлап  шығарылды:  телефон,  телеграф, 

радиотаратқыштар мен радиоқабылдағыштар, патефондармен бірге пластина ойнатқыштар және 

магнитофондар пайда болды. Теледидарлар құрастырыла бастады. 

Бірақ ақпаратты жіберу, қабылдау және сақтау – бұл электрониканың бір бөлігі ғана еді. Ал 

оның ең қажетті, ақпаратты өңдейтін бөлігі қайда? Оны тек есептеу құрылғылары істей алатыны 

көрініп тұр. 

Катод 

Катод 


Қызу 

тармағы 


Қызу 

тармағы 


Анодтар 

Сетка 



Екінші  дүние  жүзілік  соғыстың  бас  кезінде  сандық  ақпараттарды  өңдейтін  электрондық 

арифмометрлер  пайда  болды.  Бірақ  электрониканың  осы  облысындағы  даму  электрондық 

есептеуішмашинасының  (ЭЕМ)  шығуымен  басталды.  Ол  1948  ж.  АҚШ-та  алғаш  рет 

радиолампалы ЭЕМ-нің жасалуымен басталды. Оның негізгі параметрлері: 

Радиолампа саны 

18000 дана 

Басқа элементтер саны 

100000 дана 

Массасы 

30 т 


ауданы 

100 м


Қуаты 


100 кВт 

әсерлесу жылдамдығы 

10000 Гц 

 

Кестеде  көрініп  тұрғандай  –  бұл  орасан  зор  құрылым.  Және  ол  қазіргі  заманғы  ЭЕМ-нің 



мінез  ерекшелігіне  ие  еді.  Программалар  сақтау  мен  өңдейтін  жады,  құрылғылармен  сыртқы 

байланыс. Бірақ, әрине оның әлі де жетіспеушіліктері болды. 

Қазіргі заманғы техникалық деңгейінеқарағанда бұл  ЭЕМ жай калкулятордың онша қиын 

емес түрі секілді. Бірақ салмағы, алатын ауданы, қуаты бойынша қазіргі заманғы калькуляторлар 

оған үстемдік етеді. Олардың тез әрекеттілігі 1 МГц-тен аз еместігі өте маңызды. 

Бірақ  бірінші  ЭЕМ-нің  қызмет  ету  мерзімі  аса  маңызды  болып  табылады.  Негізінде  ол 

радиолампаның  қызмет  ету  мерзімімен  анықталады.  Ал  ол  қабылдамау  интенсивтілігімен 

анықталады. 

                                            λ=10

-5

сағ



-1 

 

Яғни  100000  радиолампалардың  ішінен  біреуі  ғана  1  сағат  уақыт  қабылдамайды.  Басқа 



сөзбен айтқанда бір радиолампаның қызмет ету мерзімі мынаған тең. 

 

Т=1/λ=10



сағ. 


Бұл көп. Расында, егер тәулікте 25 сағ бар деп есептесек, онда ол 4000 күн немесе шамамен 

12 жыл тоқтаусыз жұмыс істеу. Бұл жаман емес. 

Бірақ, 5-20 радио лампалардың орнына бір уақытта 18000 радиолампа жұмыс істеуі керек, 

жағдай тез өзгереді. Бұл жағдайда барлық құрылғылар үшін былай жазуға болады. 

 

λ

жалпы



=Nλ=18000*10

-5

=0.18 сағ



-1 

бүкіл құрылғының қызмет ету мерзімі мынаған тең. 

 

Т

жалпы



=5сағ. 

Яғни  ЭНИАКтың  қызмет  ету  мерзімі  5сағ!  Орташа  айтқанда  әр  5  сағаттан  кейін  бір 

радиолампа істен шығады. 18000 радиолампаның ішінен істен шыққан радиолампаны табу қиын. 

Ал ол табылғаннан кейін, оны ауыстыру керек. Осының бәріне 5 сағат кетеді. 

Бірақ  бізге  күрделі  ЭЕМ  істеу  керек.  Егер  біз  10  есе  радиолампа  жалғап  қиындататын 

болсақ,  кызмет  ету  уақыты  10  есеге  төмендейді,  яғни  0,5  сағ.  болады.  Ал  жөндеуге  көп  уақыт 

кетеді. Бұл – санның апаты. 

Кейінгі  барлық  дамыған  электрониктер  сан  апатымен  байланысты.  Ол  үшін 

радиолампаның  қабылдамау  интенсивтілігін  төмендету  керек.  Бірақ,  радиолампа  –  күрделі 

құрылғы.  Біріншіден  оның  іші  вакуум.  Егер  ол  жоғалса,  онда  электрондардың  ауа  атомымен 

және  иондармен  соқтығысуынан  радиолампаның  анодтық  тоғы  төмендейді,  нәтижесінде 

радиолампа істен шығады. Лампа торы бұл – катодты айнала оралған сымды спираль. Ол асқын 

жүктемеге шыдамайды. Қыздырғыш тармағы үлкен температурада қыздырылады, сондықтан 

          Міне 1948 жылы транзисторды ойлап тапты. Ол суретте корсетілгендей  болды. 

Ол  радиолампадан  күштірек  еді:  жеңіл,  шағын,  қызу  желілері  жоқ.Оның  өлшемдері  1 

милиметрден  аспады.Бұл  жартылай  өткізгіштің,  берік  кристалдың  тұтас  кесегі,беріктігі  шойын 

мен болаттан да кем түспейді.Сол себепті тоқырау қарқындылығы транзисторларда аз ,шамамен 

λ = 10 сағ-1. 

Базарларды  транзисторлар  өте  тез  жаулап  алды.1949  жылдың    өзінде  АҚШ-та    бірінші 

транзисторлық  ЭЕМ-дер  жасалынды,ЭНИАК-қа  ұқсас  транзисторлардың  шыққанына  бір  жыл 

болғаннан кейін. Осының иллюстрациясы ретінде «Наука және өмір» журналынан цитата: «егер 

де  бірінші  машиналардан  санақ  жүргізсек,онда  бүгін  ЭЕМ-ның  есте  сақтау  көлемі  жүз  есеге 

ұлғайған,энергияны тұтынуы мың есеге азайған, және ба азайған, және бағасы да төмендеді»  



Мамандар  қалжындады,егер  автомобиль  жасау  осындай  қарқынмен  жоғары  өрлесе,  онда 

«Волга» автокөлігі жарық жылдамдығындай жылдамдықпен қозғалып, бірнеше грамм жанармай 

тұтынып және бірнеше рубльдай тұрар еді!!! 

Ал бұл он бес жыл бұрын болған еді! 

Транзисторларды қалай ойлап тапқаныныа көз жеткізейік: бір-біріне өте жақын орналасқан 

екі өткізгіштердің (жартылай өткізгішті диодтар) һзара әсерлесуін зерттеп, ойлап шығарған екен. 

Екі  металл  істік  ине  германийдің  бетіне  бір-біріне  жақын  орналастырып,  сонынан 

күйдірілген  (қысқа  уақыт  аралығында  тоқ  өткізген).Жартылай  өткізгіштің  қызуы  байқалып, 

металл бөлшектеніп жартылайөткізгіште ериді және де оның ішінде диффундирланады. Металл, 

атомдары  электрондық  жартылайөткізгішті  құрайтындай  етіп  тандалынды.Сондықтан  екі  р-п 

өткізгіш жасалынды. Олар өте жақын болғандықтан өзара әсерлесіп, транзистор жасалынды. 

Бірінші транзисторлар солай жасалынған,және бұл технология нүктелік деп аталды. Оның 

жетіспеушіліктері  көрінген.  Транзисторлар  теориясы  бойынша  р-п  өтулер  арасында  қашықтық 

диффузиондық ұзындықтан аз болу керек, ал ол өте кішкентай, 1 мен 10 микрометр аралығында 

жатыр.Екі  инені  өте  жақын  орналастыру  мүмкін  емес-  микрон  адам  шашының  жуандығынан 

мүлдем аз. (50 микрометрдей) 

 

 Негізінде  фотолитография  жатқан  транзистор  даярлау  технологиясын  өңдеу  барысында 



технологиялық  тұжырымға келеді.  

 Фотолитографияны  қысқаша  сипаттайық  .Оның  мақсаты  локальді  өңделетін  кремний 

бетінде диффузия үшін маска құру. ( ол фотолитографияға сай келеді ).   

Бұл  маска  өте  жоғары  темперперетура  төзуі  керек  (  1200  –  1300  °С  ).  Бұл  мақсатта 

кремнидің өзін қышқылдандыру жолымен жоғары температура  су буымен оттегінен алынатын 

кремний  оксиді  жарайды.  Қоспалардың  атомдары  жартылай  өткізгішке  продиффуионың 

қалыңдығы  1  мкм  болса  жеткілікті  .  Бірақ  кремний  диоксидінің  локальді  диффузия  жүретін 

аймақтарында  саңылаулар  тасалынады.(  терезелер  ).  Терезелерді  дайындау  үшін  әдеттер 

фоторезистарда қолданылады – бұл ерекше қасиеттері бар фотоэмульсияға ұқсас.  

1.Ол  кремний  диоксидінің  терезесін  залалсыздандыру  үшін  ол  плавикалық  қышқылдың 

залалына шыдау керек.   

2.Ол жоғары мүмкіндікке ие ( 1 мм мың желіден артық немесе 1 мкм ).  

3.Ол 1 мкм қалыңдыққ жайлау үшін өз тұтқырлыққа ие болады. ( басқа жағдайда жоғары 

рұқсат болмайды ). 

4.Ультрофиолетті  облыста  ол  жарықпен  сәулеленуге  сезімтал  болады.  (  Жарық 

толқынымен ұзындығы 0,3 мкм құрайды ). 

Мұндай  жоғары  қасиеттерге  тек  ерекше  зат  ие  болуы  мүмкін.  Бұл  жарық  әсерінен 

құрылатын пластмасса. Мұндай заттар көп табылған. Бұл фоторезистер.  

Сонымен фотолитография процесінде, біз кремний диоксидінің жұқа қабатын құра аламыз 

(  кремниде,  жартылай  өткізгіштікте  ),  фоторезистің  өте  жұқа  қабатын  жағамыз,  ары  қарай 

фотошаблон  арқылы  оны  ультрофиолетті  жарықпен  жарықтандырамыз,  содан  соң 

жарықтандырылған  аймақтарды  жоямыз  (  немесе  керісінше  ),  ары  қарай  фоторезистегі  терезе 

арқылы кремний диоксидін жоюға болады.  

 Енді диффузияға бір жағына өңдеуге болады:    

 

 

 



 

 

 



            

 

 



 

             Онда дәл реттелетін жұқа базалық қабат жасаған жеңіл: диффузияны шамамен 5...6 

мкм тереңдікке орнатамыз, сосын екінші диффузияны 3...4 мкм тереңдікте орналастырамыз. База 



Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   34   35   36   37   38   39   40   41   ...   49




©melimde.com 2020
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет
Сабақтың тақырыбы
Сабақтың мақсаты
бойынша жиынтық
Сабақ тақырыбы
жиынтық бағалау
ғылым министрлігі
рсетілетін қызмет
Жалпы ережелер
тоқсан бойынша
қызмет стандарты
бекіту туралы
бағалауға арналған
Сабақ жоспары
Әдістемелік кешені
Қазақстан республикасы
тоқсанға арналған
жиынтық бағалаудың
туралы хабарландыру
жиынтық бағалауға
арналған жиынтық
бағалау тапсырмалары
арналған тапсырмалар
білім беретін
республикасы білім
Қазақстан республикасының
бағалаудың тапсырмалары
мерзімді жоспар
Қазақстан тарихы
пәнінен тоқсанға
Жұмыс бағдарламасы
арналған әдістемелік
біліктілік талаптары
әкімінің аппараты
Қазақ әдебиеті
туралы анықтама
Мектепке дейінгі
мамандығына арналған
нтізбелік тақырыптық
қойылатын жалпы
жалпы біліктілік
Конкурс туралы
мемлекеттік әкімшілік
болып табылады
оқыту әдістемесі
жалпы конкурс
Реферат тақырыбы
қатысушыларға қойылатын
Қазақстан облысы
әдістемелік ұсыныстар
әдістемелік кешені
тақырыптық жоспар