Полупроводниковый триод (транзистор)

Рассмотренные выше свойства р — n-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 n-область (порядка 1 мкм) разделяет две p-области кристалла. Эти области кристалла имеют самостоятельные выводы э, 6 и к для включения в цепь. На схеме видно, что в транзисторе имеются два p — n-перехода. Соединив выводы э и б с внешней цепью, можно подать напряжение на левый р — n-переход, а через выводы б и к — на правый.

полупроводниковый триод

В левой p-области транзистора примеси p-типа содержится в сотни раз больше, чем примеси n-типа в n-области. Соответственно и дырок в p-области в сотни раз больше, чем электронов в n-области. Поэтому, когда левый переход включен в прямом направлении, прямой ток через переход состоит в основном (около 99%) из диффузионного потока дырок из p-области.

Выясним, как происходит усиление изменений напряжения в таком транзисторе. Подключим к правому переходу сопротивление нагрузки R (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 R.

работа транзитора типа n-p-n типа

Подадим на левый переход небольшое прямое напряжение. Через него потечет прямой ток, состоящий почти из одних дырок, диффундирующих из р-области в n-область. Так как n-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 n-области являются неосновными носителями, и, попадая в правый переход, они сбрасываются его полем в правую р-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 R получается значительное напряжение U = IR, определяемое э. д. с. батареи Б.

вольт-амперная характеристика

Так как прямой ток через р — n-переход очень сильно зависит от напряжения (рис. 21.7), то ток в транзисторе при небольших изменениях напряжения на левом переходе изменяется очень сильно. Итак, если напряжение на левом переходе изменяется на десятые доли вольта, то на сопротивлении R напряжение изменяется уже на десятки вольт.

условное изображение транзисторов

Работа транзистора типа n — р —n, изображенного на рис. 21.11, ничем не отличается от работы описанного транзистора типа р — n — р, 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) р — n—р, б) n — р —n).