Е. Айсберг - Транзистор - Это оччень просто! (1076438), страница 3
Текст из файла (страница 3)
С тех нор как транзистор был изобретен в 1948 г. тремя американскими физиками — Бардиным, Брэттейвом и Шокли, которые получили за это изобретение Нобелевскую преыию, он непрерывно совершенствовался. Уже сейчас транзистор в большинстве случаев может успешно заменить электронную лампу. Но тем не менее я пе думаю, что когда-нибудь придет такой день, когда можно будет полностью отказаться от применения электронных ламп. Возвращенке к исгпокам Н.— Теперь, когда меня больше не осаждает нестройный ансамбль портативных приемников с пляжа, я больше, челе когда бы то ни было, точу понять, как работают транзисторы и каким образом их можно ис. пользовать.
Л. — Любопытная вещь; насколько просты наиболее распространенные транзисторные схемы, настолько сложны явдения, происходящие в этих крохотных полупроводниковых триодах. Н. — Раз ты говоришь о триоде, то я подозреваю, что в транзисторе имеются катод, сеткд и анод, Л. — Действительно, там различают области, которые в известной мере играют роль, ападогичную электродам вакуумного триода: эмиссия потока электронов, регулировка его плотности и его собирание, И если ты желаешь, я могу кратко рассказать о применении транзисторов, не анализируя принципа их работы.
Согласен? Н. — Нет, я предпочитаю разобраться, что там в действительности происходит. Ты приучил меня рассуждать и анализировать лтеханизм изучаемых явлений. Сохраним же эту традицию. О молекулах к'ажомах Л.— Ты прав. Но в этом случае мы должны начать с начала, т. е. со строения материи. Н. — Мне кажется, что это... материя, которую мы давно зияем Са- у мая маленькая частица вещества, сохраняющая все его химические свой- Г ства, называется м о л е к у л о й — так сказано в моем учебнике физики.
с 3 г ' Некоторые поШные транзисторы выдерживают теипературу, близкую к 1ОО'С Вто лоститаессп введеннеп в полупроаодинкоаыя ыатеривл относительно высокип доз принесся, Л.— Однако там не сказано, что в настоящее время мы знаем около полумиллиона разных молекул, являющихся результатом различных ком. бинаций примерно ста простых элементов. Н. — Ла, ио там сказано, что все молекулы находятся на некотором расстоянии одна от другой (чем и объясняется сжнмаемость всех тел)', что они притягивают одна другую (к нашему счастью, иначе все предметы немедленно же рассыпались бы в пыль) и что они находятся в беспорядочном движении, скорость которого по мере повышения температуры увеличивается. Л. — Браво, Незизйкин! Ты все меньше и меньше заслуживаешь теперь свое имя .
Раздробим теперь молекулы, которые состоят из з то м он, т. е. элементарных частиц простых веществ (или элементов). Каждый атом, как ты знаешь... Н.†...представляет собой как бы миниатюрную солнечную систему со своим солнцем-ядром, состоящим иэ п р отан о Фр(элементариых положительно заряженных частиц) и нейтронов, а планетами этой системы являются эл ект р о н ы, илн вращающиеся вокруг ядра элементарные частицы отрицательного электричества (рис. 2). и У т ° Ядро ', Ф т Оболочка К l ()йплпчкп Ь рис.
2. Атом лития имеет двя ялектраил, вряшякшихся вя оболочке К, и олив влектраи ия оболочке Ы Л.— Ты гоноришь как по книге, но нужно быть осторожным с аналогиями. Если все планеты солнечной системы движутся в одной плоскости, то у электронов орбиты располагаются в разных плоскостях. И эти орбиты расположены в пространстве пе по воле случая: опи могут занимать лишь определенные места, носящие название оболочек К, Б, М, У, О, Р н (ч. Эти оболочки можно представить себе в виде концентрических сфер, в центре которых находится ядро, а радиусы этих сфер пропорпиональны квадрату их номера.
Н. — Подожди, Любозиайкнн! Для меня зто сразу слишком сложно. Л. — г!ет ничего проще. Оболочка К вЂ” это оболочка номер 1. Следовательно, у оболочки )., имеющей номер 2, радиус будет в 2л = 4 раза больше, а у оболочки М радиус будет в 3! = 9 раз больше и т.
д. Н.— Это значит, что радиус седьмой оболочки, которую ты называешь оболочкой О, будет в 74, нли в 49 раз больше радиуса оболочки К? Л. — Разумеется. А кроме того, энергия, которой обладает каждый элеитрон, возрастает по мере увеличения номера (обычно говорят еквантового числа») оболочки, на которой ои находится. Н. — Расстояния до ядра увеличиваются от оболочки к оболочке, но какова их реальная величина'.
Л. — Самая близкая к ядру оболочка К находится от него на расстоянии пяти миллиардных долей сантиметра, ио я боюсь, что это тебе Со ничего не говорит. Представь себе фею, которая ударом волшебной па. б0р~~ лочки может увеличивать веяли в 1О раз. Если наша фея 14 раз подряд ударит своей волшебной палочкой по атому углерода '...
Н. — ...атом увеличится в 10м раз и, возможно, достигнет размеров целого земного шара, так что его и пристроить будет некуда. Вот будет фее хлопот! Л. — Совсем нет. Протоны станут величиной с простое яблоко, а электроны (хоти масса каждого из пих в 1 837 раз меньше массы протона) станут с футбольный мяч. И если ядро такого атома положить на паперть Собора Парижской богоматери, то два электрона оболочки К бу- ф йхзкы дуг вращаться на расстоянии 5 кл, т. е.
еще не выйдут за пределы Парижа. Что же касается четырех электронов внешней оболочки, то они будут вращаться в пригородной ване нз расстоянии 20 км от ядра, например будут проходить через Версаль, ' ядро отомо углерода содержит з протоков и б нейтронов: этот ятом имеет б »лектраиов, из катормх 2 ияходятея ие оботояке К и 4 ия оболочке ! у Незнаикина кружится гояова )ц / ° ! / // -с! / / !в ! ° ! / / чь- Рвс. 3. Иот две самых простых дтаыд! дтоы водороде (слевл) в атом гелве (сдрдвд).
Н.— У меня мурашка пробегают по коже каждый раз, когда ты напоминаешь мне, что я также состою из атомов. Но теперь, когда ты открыл мне, что во мне царит пустота, я испытываю жуткое головокружение. Л. — Поэтому мы поступим благоразумно, есле в дальнейшем будем говорить о других атомах, а не об атомах твоего тела. Чтобы более наглядно представить себе строение атома, условимся обозначать каждую оболочку в виде окружности.
Как ты, очевидно, знаешь, наиболее простое строение имеет атом водорода. Он состоит из одного протона и одного электрона, находяп!егося на оболочке К. В атоме гелин вокруг двух протонов ядра на этой же оболочке К вращаются два электрона (рис, 3). Н. — А какой элемент имеет три электрона на оболочке Кр Ограниченное кояичестпво меспъ Л. — Никакой, так как эта оболочка не может иметь больше двух электронов. Точно так же оболочка Е пе может иметь больше 8 электронов. На оболочке М может присутствовать пе более 18 электронов, иа оболочке Ас — не более 32, на оболочке Π— не более 50, на оболочке Р— пе более 72 и на оболочке Π— не более 98 электронов. Н. — Очень любопытна эта последовательность чисел, которые ты называешь с такой легкостью.
Л. — Тут нет моей заслуги, так как эти числа определяются по очень простому закону: Для оболочки К: Н Х 2 = 2. Для оболочки Е: 2!Х 2 = В. Для оболочки М:,ЗтХ 2 = 18. Для оболочки /у: 4' Х 2 = 32. Для оболочки О; 5! Х 2 = 50; Для оболочки Р: бд Х 2 = 72. Для оболочки О: 7! Х 2 = 98.
Н.— В общей сложности 280. Значит, имеются атомы, содержащие такое количество электронов. Л. — Нет, потому что есви оболочки К, Е, М и А/ действительно могут иметь указанное мною количество электронов, то аа оболочке О на практике их ие бывает больше 1В, на оболочке Р— больше 32 и иа оболочке Π— больше 1О (рис.
4). Н. — Это очень интересно, но мне кажется, что мы рискуем заблудиться в лабиринтах атомной н ядерной физики. Н.— Но что же находится между нашими яблокамн н футбольными ыячамир Л. — Ничего! Пустота. Но, разумеется, существуют электрические, магнитные, гравитационные и другие силы взаимного притяжения, поддерживающие всю эту систему в состоянии равновесия. Заряды с противоположными знакамн взаимно притягиваются, поэтому электровы не уходят от своего ядра, несмотря на центробежные силы, стремящиеся их оторвать от ядра. Н. — Ты меня пугаешь. Если это так, то атом состоит скорее из пустоты, чем из материи.
Л. — Совершенно верно, мой друг. И если бы удалось спрессовать все ядра и все электроны, составляющие, к примеру, твое тело, так, чтобы между ними ие осталось пустоты, то получилось бы зернышко, едва различимое под микроскопом, но весящее, как и ты, 70 кг. 12 Л.— Напротив, мы сейчас же примем решение, которое в зиачитель. иой мере облегчит иам изучение всех этих вопросов. Если ты согласеи, мы теперь будем учитывать только электроны, находящиеся иа внешней оболочке атома. / / / / / ! ! О Рвс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
