§ 21.6. Полупроводниковый триод (транзистор).

Рассмотренные выше свойства -перехода используют в полупроводниковых усилителях электрических сигналов.

Полупроводниковые приборы, предназначенные для усиления изменений напряжения и тока, называют полупроводниковыми триодами или транзисторами. Схема устройства полупроводникового триода показана на рис. 21.10. Узкая -область (порядка 1 мкм) разделяет две -области кристалла. Эти области кристалла имеют самостоятельные выводы и к для включения в цепь. На схеме видно, что в транзисторе имеются два -перехода. Соединив выводы э и б с внешней цепью, можно подать напряжение на левый -переход, а через выводы и к — на правый.

Рис. 21.10.

В левой -области транзистора примеси -типа содержится в сотни раз больше, чем примеси -типа в -области. Соответственно и дырок в -области в сотни раз больше, чем электронов в -области.

Поэтому, когда левый переход включен в прямом направлении, прямой ток через переход состоит в основном (около 99%) из диффузионного потока дырок из -области.

Выясним, как происходит усиление изменений напряжения в таком транзисторе. Подключим к правому переходу сопротивление нагрузки (рис. 21.10) и подадим большое обратное напряжение (десятки вольт). Поскольку переход закрыт, через него должен протекать очень малый обратный ток, который не может создать заметного падения напряжения на сопротивлении

Подадим на левый переход небольшое прямое напряжение. Через него потечет прямой ток, состоящий почти из одних дырок, диффундирующих из -области в -область. Так как -область очень узкая (ее ширина во много раз меньше средней длины пробега дырки до ее рекомбинации), то большинство дырок, не успев рекомбинировать, достигает правого перехода. Дырки в -области являются неосновными носителями, и, попадая в правый переход, они сбрасываются его полем в правую -область. Таким образом, когда открыт левый переход, через правый переход вместо очень малого обратного тока течет почти такой же ток, как через левый переход; на сопротивлении получается значительное напряжение определяемое э. д. с. батареи Б.

Так как прямой ток через -переход очень сильно зависит от напряжения (рис. 21.7), то ток в транзисторе при небольших изменениях напряжения на левом переходе изменяется очень сильно.

Рис. 21.11.

Рис. 21.12.

Итак, если напряжение на левом переходе изменяется на десятые доли вольта, то на сопротивлении напряжение изменяется уже на десятки вольт.

Работа транзистора типа изображенного на рис. 21.11, ничем не отличается от работы описанного транзистора типа только напряжения на переходах имеют другую полярность и ток в транзисторе в основном состоит из электронов.

Транзисторы имеют большой срок службы, очень экономичны и отличаются миниатюрными размерами. Они широко используются в радиоэлектронике: в усилителях, в радиоприемниках и телевизорах, в электронных вычислительных машинах (ЭВМ) и в других устройствах. Особенно важны преимущества транзисторов для бортовой аппаратуры самолетов и ракет.

Заметим, что в литературе среднюю область транзистора называют базой, левую часть, снабжающую базу подвижными носителями зарядов, — эмиттером, а правую, собирающую заряды, — коллектором и обозначают соответственно б, э, к (рис. 21.10, 21.11). Переход, включаемый в прямом направлении, называют эмиттерным, а переход, включаемый в обратном направлении, — коллекторным. Условное изображение транзисторов на схемах показано на рис. 21.12: а) , б) .