Айсберг Е. Транзистор... Это очень просто! (1964) (1109839), страница 9

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 9)

Но подробнее этот вопрос мы рассмотрим дальше. Анана в качестве упражнения я прошу тебя продумать к нашей следующей встрече, каким образом ведет себя другой (н надо сказать, значительно более распространенный) тип транзистора, а именин транзистор структуры р-л-р. Н. — Сколько бессонных ночей ждет меня! ' Всс ятя ряссуждсяия «ясяюгся гряняястаря структуры л-р.я.

Для грляяисгарол структуры р-л-р цоляриосги всех идаряжсмнй обратные. Прим. Ргд, ЪЕСЕДА ЧЕТВЕРХЯИ Во время трех первых бесед Любознайкин и Неэнайкин рассмотрели Физические основы транзисторов. Для этого они изучили вкугреннгою структуру отдельно взятого ато.иа, а затем гшведенпе атомов в кристаллической решетке. Наши друзья увидели, какие нарушения в коллективе атомов вызывает введение примесей.

И, наконец, комбинируя области полупроводникового материала с противоположными типами проводимости, наши друзья получали диоды и транзисторы. Для лучшего усвоения всего этого полезно подробнее рассмотреть некоторые детали уже эатронутьж раньше вопросов. Это и явится предметом данной беседы. Соде ржа н и е: Движение зарядов. Основные носители. Принцип работы транзистора структуры р-п-р. Интерметаллические соединения.

Обозначение выводок Условные обозначения транзистора. Краткое изложение основных понятий. + фи~~~~ Пй~~~ис~'О~йРВ м + + ЧЕтпырЕ 2?ги?га ЗарижЕНнЫуб йбйС?Пгщ Незиайкин. — Твои полупроводники, Любознайкии, заставили меня провести не одну бессонную ночь. Это увлекательно..., но дьявольски сложно! Любознайкии — Должен ли я прописать тебе снотворное, или ты .редпочитаешь, чтобы я осветил те вопросы, которые кажутся тебе пепочятными? Н.

— Я предпочел бы получить ответы на мучающие меня вопросы. Видишь ли, характер некоторых явлений мне трудно понять из-за пали~ни в полупроводниках четырех типов заряженных частиц: 1), ионизнрован них атомов доноров, которые, потеряв пятый электрон со своей внешней оболочки, стали п о л о ж и т е л ь и ы м и; 2) освобожденных таким образом эл ектр онов, имеющих о тр ицательиый заряд; 3) ионизированных атомов ахцепторов, которые, захва.

тив электрон у соседнего атома, чтобы довести количество электронов на своей внешней оболочке до четырех, стали о т р и ц а т е л ь н ы м и; 4) н, наконец, д ы р о к, появившихся в результате таких захватов и представляюгцих собой недостаток электрона, а потому имеющих иола. жительпый заряд. Л.— Ты хорошо изложил положение, существующее в полупроводнике. Что же тебя беспокоит? Н. — Вопрос движения зарядов.

Ты сказал мне, что в полупроводнике электрический ток создается одновременно потоком электронов, идущих от отрицательного полюса к положительному, и перемещением дырок, двигающихся в обратном направлении от положительного полюса к отрицательному. Этим полупроводники отличаются от металлов, в которых электропроводность создается только движением электронов. Л.

— Совершенно верно. К этому следует еще добавить, что н движение дырок в конечноы счете обусловливается перемещением электронов. Н.— Но я ие понимаю, почему ионнзированные атомы, ках доноры, так и акцепторы, сами пе участвуют в движении электрических заоядов. Л. — Я вижу, что тебя мучает, и ты бесспорно прав, задав этот во- прос. Однако это довольно просто: ионы не могут перемещаться, потому что они входят в состав кристаллической решетки и прочно привязаны к своим местам.

До тех пор, пока тело остается твердым, его атомы остаются пленниками невидимых связей, которые удерживают их иа месте. В жидкостях, в отличие от твердых тел, ионизированные атомы свободно перемещаются и при приложении внешнего напряжения создают ионную проводимость, называемую явлевнем электролиза, о котором тебе, бесспорно, говорили в школе на уроках физики. Н. — ГГрекрасно, сказанное тобой доставляет мне удовольствие. Отныне в своих рассуждениях я буду вправе не принимать в расчет ионизированные атомы и заниматься только электронами и дырками. Л. — Это вполне законно, и я добавлю, что мы должны быть счастливы, что ионы в полупроводниках не перемещаются. В противном случае проводимость различных областей транзистора с течением времени могла бы изменяться, что сократило бы продолжительность его службы.

Что касается электронов, то они непрерывно обновляются, потому что источяик напряжения инъекцирует их с одной стороны и отбирает с другой, ьто порождает новые дырки. Это означает, что мы не обнаружили ни«эких обстоятельств, ограничивающих срок службы транзисторов. Эйныипейн был прав Н.— Чудесно, но поговорим еще об электронах и дырках. Я хотел бы знать, как они сосуществуют, не нейтрализуя друг друга. Ведь разноименные заряды взаимно притягиваются. Л. — Подумай, Незнайкин, о колоссальных расстояниях (разумеется, з атомных масштабах), которые разделяют большинство этих частиц. Электрону удается пробежать путь, во много сотен раз превышаю.

щий расстояние между атомами. В человеческих масштабах в среднем это всего лишь десять тысячных миллиметра, но для электрона зто космические расстояния. Ты понимаешь, что в этих условиях он не имеет чрезмерных шансов встретить дырку, и в действительности электроны и дырки всегда сосуществуют. Н.— Да, ты мие объяснил, что даже при нормальной температуре имеется известное тепловое движение, отрывающее электроны у многих атомов, чтобы бросить их в межатомное пространство.

Л. —. В кубическом сантиметре «чистого» германия при обычной температуре имеется около двадцати пяти тысяч миллиардов свободных электронов и, естественно, столько же дырок, так как место, оставленное электроном, не что иное, как дырка. Эти пары носителей зарядов после определенной продолжительности жизни рекомбиннруют, но все время создаются и новые пары. Так что в кристалле удерживается статистическое равновесие процессов генерации и рекомбинации пар электрон — дырка. Н.— А если германий не «чистыгг»? Если мы, например, введем в него примеси типа лу Л. — В этом случае свободных электронов будет больше, чем дырок. Поэтому в материале типа л электроны называются о с н о в и ы м и н ос и т ел ям и зарядов. Н.

— Я догадываюсь, что в полупроводнике типа р более многочисленны дырки, и потому здесь они должны считаться основными носителями... Эйнштейн решительно был прав: все относительно. Транзыс упор сжрутвурьа р-и р Л.— Теперь, когда я удовлетворил твое любопытство, не можешь ли ты в свою очередь ответить мне на вопрос, который я задав в конце нашей прошлой беседы; кзх работает транзистор структуры р-я-р (рнс.

28)у Н. — Я думал об этом, и мне кажется, что я могу тебе ответить. В таком транзисторе в отличие от транзистора структуры и-р-и коллектор нужно сделать отрицательным по отношевию к эмнттеру. Я должен тебе признаться, что это мне очень неприятно.

Л. — Почему же) Н. — Потому что я всегда стремлюсь сравнивать транзистор с электронной лампой, и идея сделать анод отрицательным по отношению к ка- тоду (ведь именно их роль выполняют соответственно коллектор и эмиттер) менн несколько разочаровывает. Тот же факт, что база должна быть отрицательной по отношению к эмиттеру, радует мое сердце, так как я думаю, разумеется, о сетке, Л.

— Незнайкин, остерегайся таких сопоставлений, н уже говорил тебе об этом, Н. — Как бы там ни было, но при таком распределении напряжений переход эмнттер †ба питается н проводящем направлении. Это значит, что отталкнваемые положительным полюсом источника питания дырин эмиттера неудержимо устремляются через Л-п переход в базу, Благодаря малой толщине базы большинство дырок успеет проскочить через нее н проникнет в коллектор, не прореагировав на слабое притяжение отрн- Рнс. 28. Распределение носителей заряло (алсктронов н лырок) и нонизнрованнык ат ° нов в транзисторе структуры р-и-р ло вкзыеенвя напряжений витания, Н» рисунке викин потенциальные барьеры,образованные ионаиа с разноииенныии зарялаыи.

тл Л. — Это совершенно верно. Однако что происходит с теми немногочисленными дыркамн, которые, нак, ты говоришь, прореагируют иа прн. тяжение отрицательного полюса батареи Еа, (рнс. 29)? Н. — Онн нейтрализуются в результате рекомбивации с поступив. шими от этого полюса злектронамн.

Таким образом они создают неболь. шой ток !а, протекающий от базы к эыиттеру (в электронном смысле, конечно)'. Л. — А квкова судьба большинства дырок, которые досгиглн коллек. хораз Н. — Там происходит то же самое явление: дырки нейтрализуются электронами, поступающими нз отрицательного полюса батареи Е,, И каждый раз, когда электрон проникает из батареи в коллектор, чтобы ,у.ыитптер база Нолленлтнут Рис. 2Э.

Движение носителей авралов в работавшем Р-Нтд тРаиане ОРЕ. ДЛЯ бОЛЬШЕй ЯСИОСтн НОНЫ Ва втоы рисунке не показаны. нейтрализовать дырку, другой электрон покидает один из атомов эмиттера и поглощается положительным полюсом этой батареи; само собой разумеется, сто, покидая свой атом, данный электрон порождает в амит. тере новую дырку. Ток поддерживается движением дырок от эмнттера к коллектору и электронов в обратном направлении.

Разве не так? Л. — Я восхищен, как здорово разобрался ты в работе транзистора. Действительно, все пронсхолнт так, как если бы армия штурмовала кре. ность. Атакующие достигают вершины стены п в неудержимом порыве врываются в город, прорываясь через ряды пытающихся нх сдержать за. щнтников. Н. — Твоя аналогия, где крепостная стена нредстанляет базу, а го. род — коллектор, была бы более убедительной, если бы осажденный гар низон предпринимал контратаку, символизирующую движение электро нов навстречу атакующим дырнам, вооруженным неотразимым .. поло жнтельиым зарядом, Да, кстати, с одинаковой ли скоростью движутс, электроны и дыркир Несколько футпуристии беских комбинаиий Л.

Характеристики

Список файлов книги