Транзистор

Транзисторы бывают биполярными и полевыми.

Биполярный транзистор представляет собой полупроводниковый прибор с двумя p-n переходами и тремя электродами. На рис.9 показаны структуры биполярных транзисторов p-n-p и n-p-n типов, название их электродов и графическое обозначение на схеме.

Рисунок 10. Структуры биполярных транзисторов p-n-p и n-p-n типов, название их электродов и графическое обозначение.

Рассмотрим принцип действия биполярного транзистора на примере прибора p-n-p типа. Электроды подключаются так, как это показано на рис. 10.

Р ис. 10 – Принцип действия биполярного транзистора.

p-n переход между эмиттером и базой, называемый эмиттерным, находится под прямым напряжением, а p-n переход между базой и коллектором - под обратным напряжением. Благодаря этому дырки из эмиттера поступают в базу. Однако база делается очень тонкой, благодаря чему дырки почти что в полном составе достигают коллекторного перехода. Являясь в базовой n-зоне неосновными носителями, они подхватываются электрическим полем коллекторного p-n перехода (как при обратном токе диода, только в большем количестве) и переходят в коллектор.

Таким образом I_Э = α I_K (1), где α близко к единице, например, 0,99. Кроме того

I_Э = I_K + I_Б (2). Решая совместно (1) и (2), имеем

I_K /α = I_K + I_Б , откуда

В настоящее время разработаны и применяются так называемые силовые транзисторы, рассчитанные на большую мощность.

Полевой транзистор

В настоящее время полевые транзисторы широко используются в микросхемах, где они представляются в виде МОП (металл-окись-полупроводник) структур. МОП - структуры имеют преимущество перед биполярными транзисторами, т.к. проще их технология изготовления в микросхемах и меньше потребление электроэнергии. Небольшая часть микросхемы с МОП – структурой и каналом n-типа показана на рис. 11.

Р ис. 11 – МОП структура.

В участке p-области микросхемы делается две зоны n-проводимостью. От боковой n-зоны делается отвод – электрод, называемый истоком, от другой – электрод, называемый стоком. Поверхность покрывается окисью кремния, являющейся изолятором. На неё наносится металлический слой, от которого делается третий отвод – третий электрод, называемый затвором. Получается структура металл (затвор) – окись – полупроводник (МОП). Если напряжение на затворе равном нулю, то ток между истоком и стоком не протекает при любой полярности напряжения меду ними, так как между стоком и истоком получаются два встречно включенных p-n-перехода. Если к затвору приложить положительное напряжение, то неосновные носители в p-зоне – электроны, образующиеся за счет тепла, будут электростатическим полем затвора притягиваться к затвору, образуя n-канал. Канал соединит n-зоны истока и стока, и между ними потечет ток. Ток будет тем больше, чем больше напряжение на затворе и, следовательно, шире канал. Входное сопротивление такого транзистора в отличии от однополярного, очень велико, так как затвор находится на окиси кремния, то есть изоляторе.

Полевые транзисторы в виде МОП - структур в микросхемах нашли широкое применение, особенно в современных ЭВМ.