81. ТРАНЗИСТОР

Свойства -перехода в полупроводниках можно использовать для усиления и генерации электрических колебаний. В настоящее время применяются в основном устройства, называемые полупроводниковыми триодами или транзисторами.

Рассмотрим один из видов транзисторов из германия или кремния с введенными внутрь них донорными и акцепторными примесями. Распределение примесей таково, что создается очень тонкая (порядка нескольких микрометров) прослойка полупроводника -типа между двумя слоями полупроводника р-ти-па (рис. 199). Эту тонкую прослойку называют основанием или базой.

В кристалле образуется два р—п-перехода, прямые направления которых противоположны. Три вывода от областей с различными типами проводимости позволяют включать транзистор в схему, изображенную на рисунке 199. При данном включении левый -переход является прямым и отделяет базу от области с проводимостью -типа, называемой эмиттером. Если бы не было правого -перехода, в цепи «эмиттер — база» существовал бы ток, зависящий от напряжения источников (батареи Б и источника переменного напряжения) и сопротивления цепи, включая малое сопротивление прямого перехода «эмиттер — база».

Батарея включена так, что правый -переход в схеме (рис. 199) является обратным. Он отделяет базу от правой области с проводимостью -типа, называемой коллектором.

Если бы не было левого перехода, сила тока в цепи кол лектора была бы близка к нулю, так как сопротивление обратного перехода очень велико. При существовании же тока в левом -переходе появляется ток и в цепи коллектора, причем сила тока в коллекторе лишь немного меньше силы тока в эмиттере.

Дело здесь в следующем. При создании напряжения между эмиттером и базой основные носители полупроводника -типа — дырки — проникают в базу, где они являются уже неосновными носителями. Поскольку толщина базы очень мала и число основных носителей (электронов) в ней не велико, попавшие в нее дырки почти не рекомбинируют с электронами базы и проникают в коллектор за счет диффузии. Правый -переход закрыт для основных носителей заряда базы — электронов, но не для дырок. В коллекторе дырки увлекаются электрическим полем и замыкают цепь. Сила тока, ответвляющегося в цепь эмиттера из базы, очень мала, так как площадь сечения базы в горизонтальной (по рисунку 199) плоскости много меньше сечения в вертикальной плоскости.

Сила тока в коллекторе, практически равная силе тока в эмиттере, изменяется вместе с током в эмиттере. Сопротивление резистора мало влияет на ток в коллекторе, и это сопротивление можно сделать достаточно большим. Управляя током эмиттера с помощью источника переменного напряжения, включенного в его цепь, мы получим синхронное изменение напряжения на резисторе При большом сопротивлении резистора изменение напряжения на нем может в десятки тысяч раз превышать изменение напряжения сигнала в цепи эмиттера. Это означает усиление напряжения. Одновременно и мощность, выделяющаяся на нагрузке будет значительно превышать мощность, расходуемую в цепи эмиттера. Происходит усиление по мощности.

Применения транзисторов. Транзисторы (рис. 200) получили

Рис. 199

Рис. 200

чрезвычайно широкое распространение в современной технике. Они заменяют электронные лампы во многих электрических цепях научной, промышленной и бытовой аппаратуры.

Портативные радиоприемники, использующие такие приборы, в обиходе называются «транзисторами».

Преимуществом транзисторов, так же как и полупроводниковых диодов, по сравнению с электронными лампами является прежде всего отсутствие накаленного катода, потребляющего значительную мощность и требующего времени для разогрева. Кроме того, эти приборы в десятки и сотни раз меньше по размерам и массе, чем электронные лампы. Работают они при более низких напряжениях.

Недостатки транзисторов те же, что и полупроводниковых диодов. Они очень чувствительны к повышению температуры, электрическим перегрузкам и сильно проникающим излучениям. Серьезным недостатком является больший пока еще, чем у электронных ламп, разброс параметров транзисторов при их изготовлении. Однако совершенствование технологии и разработка новых конструкций полупроводниковых приборов позволяет надеяться, что этот недостаток будет вскоре изжит.