Айсберг Е. Транзистор... Это очень просто! (1964) (1109839), страница 7
Текст из файла (страница 7)
— Почему жеу Электроны отрицательного полюса источника притянут дырки области р ближе к концу кристалла полупроводника. А к другому концу кристалла иолозкительный потенциал источника притянет свободные электроны. Вот неожиданность!.. Ведь прн этом ни электроны, ни дырка не будут пересекать переход, а потенциальный барьер только увеличится, значит, никакого тока мы не получим( Л, — Не я заставлял тебя говорить это. Ты сам видел, что ток может установиться только при приложении прямого напряжения, когда положительный полюс соединяется с областью р, а отрицательный с обла. стью и, Ио если ты поменяешь полярность, то тока не будет или же будет только чрезвычайно малый о бр а ты ы й ток (рис.
17). Н. — Лаже если приложить высокое напряжениер Л.— 1(аже и в этом случае, но до известного предела. Если ты превысишь этот предел, то потенциальный барьер будет прорван и электроны устремятся вперед лавиной: ток мгновенно станет большим. Это явление аналогично электрическому пробою изоляции, и напряжение, при 4 1й котором оно происходит, называют п р о б и в н ы м и а п р я ж е н и е м р-л перехода Это явление в некоторых случаях применяется в злектро- ЖЖ нике, ио мы не будем прибегать к его помощи. И для нас переход оста,~Я~ иется проводником в прямом направлении и нрактически изолятором в обратном направлении, Обязажельное односжороннее движение Н. — Но тогда переход, проводящий только в одном направлении, представляет собой настоящий выпрямительз Л.
— Да, тысячу раз да, дорогой Иезнайкин. Если ты приложишь к нему переменное напряжение, то ток пойдет во время одного полу- периода, когда напряжение окажется прямым, но не пойдет во время другого полупериода при обратной полярности напряжения (рвс. 18). Рнс 19. Лнол с р-л перехалаы может служяю выпрямнтелем, так же как н вакуумный днов, но в отличие от последнего он не требует найряження какала! На пажем рисунке покавак опнополупернодныя вмцряыягель. Н. — Как через любой диод? Л.— Совершенно верно.
И именно по этой причине р-и переход называют полупроводниковым диолом (рис. 191, Как и любой другой диод, он может служить детектором (рис. 2б1. Он прекрасно выполняет функции детектора, а на очень высоких частотах — даже лучше, чем вакуумные диоды. Лплрджиние низКой кпояпюы р ~~п Н.— А можно ли также использовать переходы в качестве выпрямителей относительно больших токов, например вместо кенотронов, выпрямляющих анодпое напряженое? Л. — Это широко распространено. Кремниевые, купроксные нли селе. новые выпрямители с успехом заменяют вакуумные вентили, причем обладают еще н рядом преимуществ: они прочнее, экономичнее, а их срок службы значительно больше.
Н. — Если это так„то я без колсбаний провозглашу; «Да здравствуют полупроводники(» Рис. 19. Условное обоанеченне полупроводникового днола выбрано с учетом условного направления тока от полежнтельного полюса к отрнцатель. ьому,которое, однако, не соответствует истинному паправленню движения влектронов... Ряс.
20. дмод с р-п переходом нспольвуетсн в качестве детектора. детекткрованное напряжение выделяется на сопротнвленнн Я, прячем высокочастотная пульсацня сглажиеаетш конденсатаром С. Разобрав е последней беседе сеойггва переходов, наши деа друга приступают здесь к изучекию транзистора, у котоРого лри первом хсе знакомстве обнаруживаются глубокое сходство и не менее глубокое различие с электронкой ла.члой. Любоэкайкик и Пеэкайкик Разбирают сущность процесса усилекил транзистора и делают интересные наблюдения относительно входного и выходного сопротивлений транзистора С од ар ж а н и ет Транзисторы структур р-л-р и л-р-щ Ток покоя.
Ток базы. Тракзисторквсй этрфгкг, Усиление тока. Аналогия лампа — гракзьстор. Входное и выходное сопротивления. Усиление напряжения. Питание тракзистора. Глутйауй жутка Любоэнайкни.— Здравствуй, Незиайкин~ Почему ты опоздал и по. чему у тебя такой разъяренный вид? Незнайкин. — Егть отчего... Знаешь ли ты, что иа вашу улицу нельзя больше проехать ва автомобиле? Л. — На пей одностороннее движение, но достаточно выехать на иее в разрешенном направлении, чтобы...
Н. — Нет больше разрешенного направления! Эти регулировщики, которые, несомненно, считают себя большими остряками, повесили и иа другом конце знак «Въезд запрещен», так что теперь въезд на вашу улицу закрыт с обеих сторон. Л. — Ну, зто, может быть, просто шутка одного из тех, кому надоел шум автомобилей...
и теперь мы в тишине сможем наконец рассмотреть принцип работы транзистора. Н. — Я горю от нетерпения узнать, как устроено это «трехлапое создание». Л.— Ну, в этом пет ничего сложного. Транзистор состоит из диух противоположно направленных р-л переходов. Можно, например, объединить два р-л перехода таким образом, что их область р окажется общей; в результате получим транзистор структуры л-р-л (рис.
2(), Н. — Я думаю, что точно так же от объединения области л двух р-л переходов мы получим транзистор структуры р-л-р.. Л. — Естественно. Я добавлю, что одна из внешних областей называетгя э миг те ро и, а другая — коллектором, средняя же область, которая должна быть очень тонкой (и я прошу тебя обратить иа это усчовие особое внимание), называется б а з о й. Н. — Одним словом, транзистор представляет собой своеобразный бутерброд из двух толстых кусков хлеба, между которыми положен тоненький кусочек ветчины Л. — Да, если хочешь.
Н. — Но позволь мне сказать, что твой бутерброд так же несъедобен, как недоступна для машин ваша улица. Рр ф~~ дмиттер Бага коллектор маттер База Когхгтоор Рчс. ЗГ, два освоввих вила трсвввсторов: л-р-л в р-л-р. м++м ДОБРЫЙ ДЕНЬ. ТРАНЗИСТОР! б+++б+й+ 26 Непроницаемый буйперброд Л. — На что ты намекаешь, уважаемый друг? Н.
— Очень просто: два направленных в противоположные стороны перехода закрывают путь току в обоих направлениях точна так же, как и два знака «въеэд запрещен» лишают воэможности выехать на вашу улицу, с какой бы стороны ты ни пытался это сделать. Л. — Твои рассуждения ие лишены логики. В заключение ты, может быть, заподозришь меня в авторстве этой глупой шутхи, которую я якобы сделал с единственной целью облегчить тебе понимание принципа работы транзистора?,.
Дело заключается в том, что если прикладывать напряжение к транзистору между эмиттером и коллектором, то при любой полярности один из переходов окажется в прямом, а другой в обратном направлении и будет препятствовать прохождению тока (рис. 22). ба.та Рис. ЗЗ. По«енин»льни« берьеры, еоеникеююде в трензисторе, електроны, дмркн, поло жнтельные ионы (доноры) и отрнпетельные ионы (екнеп- торы), Н.
— Например, если к транзистору и-р-л мы приложим напряжение так, чтобы слева был отрицательный, а справа положительный полюс, то первый переход (л-р) свободно пропустит электроны слева направо. Е!о в~арой переход (р-л) решительно закроет им дорогу. Однако не найдется пи, тем не менее, нескольких шустрых электронов, которым, несмотря на все, удастся циркулировать в цепи? Л. — Да, такие электроны всегда имеются.
Они проложат себе дорогу благодаря тепловому воздействию, которое поможет им преодолеть р-л переход. Эти циркулирующие электроны образуют то, что называется и а ч а л ь н ы м т о к о м или т о к о м и а с ы щ е и и я '. Н. — Чем вызвано последнее название? Может быть, этот ток так велик? Л. — Напротив, он чрезвычайно мал. Но он практически не зависит от величины приложенного напряжения.
Повысь напряжение, а ток оста. нется почти таким же. Под «насыщением» в данном случае понимают, что все свободные электроны, способные при данной температуре преодолеть потенциальный барьер, участвуют в образовании тока. Н. — А если температура повысится... Л. — ..величина тока насыщения также возрастет. Впрочем, может случиться, что при высоком напряжении выделяемая этим током мощность вызовет дополнительное нагревание переходов, которое повлечет за собой дальнейшее унелнчение тока...
Н. — ...что в свою очередь повысит температуру переходов и т. д. Л. — Да. В этом случае говорят о наступлении тевловой нестабильности, которая может привести к разрушению транзистора (твк называемому т е п л о в о м у п р о ба ю). Поэтому при повышенной температуре ие слелует прилагать к транзистору чрезмерных напряжений. Следует также заботиться об отводе тепла. Н. — Я обещаю тебе установить вентиляторы в моей аппаратуре иа транзисторах...
Однако пока я не вижу пользы от этих полупроводнико- вых бутербродов. .В основе всего ... бава Л. — Это потому, что ты пока ие добрался до ветчины... я хочу сказать — до тонкой средней области, находящейся между обоими переходами, которую мы назвали базой. Приложим теперь в прямом иаправле. иии небольшое напряжение между эмиттером и базой (рнс. 23). ' В еточ месте Любоенеакин допусиеет неточность. Ток не«мщении, о котором идет речь ниже, проходит при прнложенви обретиого непрнженнв только к одному р-и переходу.
т. е между срелним выводом треиеисторе )бенов) и одины нв креаннк )урви реб. Н. — Ты хочешь сказать, что если мы возьмем транзистор структуры л-р-л, то его эмиттер надо сделать отрицательным по отношению к базе' Л. — Совершенно верно. Что, по твоему мнению, произойдет в этом случае? Н. — Ничего особенного. Напряжение приложено в прямом направлении — значит, через переход между эмиттером и базой пойдет ток, вот и все. Л,— Нет, далеко не все. Ток внесет в базу (обласгь р) свободные электроны из эмиттера, который состоит из полупроводника типа л. А так улеилтлглЛ база Коллекл ел Рнс. ЭЗ. Созааваз поток заектронов нз змнттера в базу, нсточннн напРзженнн Еб з от«рмвает нм зороту через коа. лектор.
как база тонкая, то лишь небольшого количества этих электРонов хватит для заполаения дырок, находящихся в области р. При этом в соответствии с механизмом, который мы рассмотрели в прошлый раз, через вывод базы будет выходить небольшой ток базы 1е. Большинство же проникших в базу электронов продолжит свое движение и проникнет в коллектор, откуда они будут извлечены куда более высоким потенциалом источника напряжения Е»,. Следовательно, они преодолеют потенциальный барьер второго перехода и, пройдя через коллектор и источник Е, „ вернутся к эмнттеру.
Н. — Удивительно! Если я правилыю понял, то достаточно приложить небольшое напряжение между базой н эмиттером, чтобы открыть электронам путь через второй переход база — коллектор, который в обычных условиях стоит перед ннм в обратном направлении. Л.— Да, Незнайкин. Именно в открывании запертого обратным напряжением второго перехода заключается т р а н з и с т о р н ы й э ф ф е к т. И,— Я думаю, что дело станет для меня яснее, если ты назовешь мне порядок величин используемых напряжений и токов. Микроамперы базы и мкллиамперы коллектора Л,— Между базой и эмиттером обычных маломощных транзисторов прикладывают напряжение порядка 0,2 з. Пра этом в цепи базы прокодит ток в несколько десятков микроампер. Напряжение же, приклады. ваемое между коллектором и змиттером, может составлять 5 — 10 з н больше.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
