20. На чем основан принцип действия биполярного транзистора? Основные носители заряда в полупроводниках р и п типов.

Принцип работы транзистора. Все транзисторы можно разделить на два общих класса: биполярные и униполярные (полевые). Работа биполярных транзисторов основана на использовании носителей зарядов обоих знаков – электронов и дырок. Центральная область р-типа, называемая базой, заключена между двумя областями n-типа – эмиттером и коллектором. Такую структуру принято называть транзистором n-р-n типа. Если для эмиттерной и коллекторной областей выбрать полупроводник р-типа, а для области базы – полупроводник n-типа, то можно построить транзистор типа р-n-р. В любом случае у биполярного транзистора имеются два р-n перехода, между которыми находится область базы. В полупроводнике n–типа основными носителями являются электроны, а неосновными – дырки, а в полупроводнике р–типа основными носителями являются дырки, а неосновными – электроны. 

21.Объясните механизм возникновения потенциального барьера на р-п переходе. Какими носителями обеспечивается ток р-п перехода в пропускном направлении? В р-п-переходе возникает потенциальный барьер, препятствующий диффузионному переходу носителей. Чем больше концентрация примесей, тем выше концентрация основных носителей и тем большее количество их диффундирует через границу. Плотность объемных зарядов возрастает и увеличивается контактная разность потенциалов, т. е. высота потенциального барьера. При этом толщина р-п-перехода уменьшается. Одновременно с диффузным перемещением основных носителей через границу происходит и обратное перемещение носителей под действием электрического поля контактной разности потенциалов. Это поле перемещает дырки из п-области обратно в р-область и электроны из р-области обратно в п-область. При определенной температуре р-п-переход находится в состоянии динамического равновесия. Каждую секунду через границу в противоположных направлениях диффундирует определенное количество электронов и дырок, а под действием поля такое же их количество дрейфует в обратном направлении. Если к полупроводнику, содержащему р-n- переход, приложить внешнее поле так, что n- область будет соединена с положительным полюсом источника тока, а р- область - с отрицательным, тo полупроводник практически не будет проводить электрический ток. При пропускном (прямом) направлении внешнего поля, когда n- область соединена с отрицательным полюсом источника тока, а р- область - с положительным, через р-n- переход будет проходить электрический ток, величина которого экспоненциально возрастает с ростом напряжения.

2 2. Нарисуйте и объясните вольтамперные характеристики диода. Что такое ток насыщения и как он зависит от температуры? Кривая, изображающая зависимость силы тока в диоде от анодного напряжения, называется вольт-амперной характеристикой. На рис. показаны вольт-амперные характеристики диода при разных температурах катода. Когда потенциал анода равен нулю, сила тока мала, она определяется лишь самыми быстрыми термоэлектронами, способными достигнуть анода. При увеличения положительного потенциала анода сила тока возрастает и затем достигает насыщения, т.е. почти перестает зависеть от анодного напряжения. При увеличении температуры катода увеличивается и значение тока, при котором достигается насыщение. Одновременно увеличивается и то анодное напряжение, при котором устанавливается ток насыщения. Таким образом, вольт-амперная характеристика диода оказывается нелинейной, т.е. не выполняется закон Ома. Это объясняется тем, что при термоэлектронной эмиссии у поверхности катода создается довольно большая плотность электронов. Они создают общий отрицательный заряд, и электроны, вылетающие с малой скоростью, не могут его проскочить. С увеличением анодного напряжения концентрация электронов в облаке пространственного заряда уменьшается. Поэтому и тормозящее действие пространственного заряда делается меньше, а анодный ток растет быстрее, чем в прямой зависимости от анодного напряжения.