2. Полупроводниковые радиоэлементы, принцип действия полупроводниковых диодов,

Д иоды. Область на границе двух полупроводников с различными типами электропроводности называется электронно-дырочным или n-p-переходом. Диод – электронно-дырочный переход, который обладает несим­метричной проводимостью, т. е. имеет нелинейное сопротивление. Пусть внешнее напряжение на переходе отсутствует. Происходит диффузия из одного п/п в другой(носители перемещаются оттуда, где их концентрация больше, туда, где их концентрация меньше). Таким образом, из полупро­водника n-типа в полупроводник р-типа диффундируют электроны, а в об­ратном направлении из полупроводни­ка р-типа в полупроводник n-типа диф­фундируют дырки. В результате диффузии носителей по обе стороны границы раздела двух п/п создаются объем­ные заряды различных знаков. В об­ласти п возникает положительный объем­ный заряд. В области р возникает отрицательный объемный заряд. Между образовавшимися объемными зарядами возникают так называемая контактная разность потенциалов и_к =φ_n – φ_p и электрическое поле (вектор напряженности Е_к). Если + полюс источника электроэнергии соединен с р-областью, а – с n-областью, то электр. поле источника снижает потенциальный барьер, вследствие чего резко возрастает диффузия, и ток через р-n переход. Такое соединение называют прямым. При обратном соединении внешнее поле усиливает поле пространственных зарядов и удаляет носителей тока с обеих сторон перехода. Через переход проходит малый ток, создаваемый движением неосновных зарядов.

Б Т. П/п транзистор состоит из трёх слоёв, разделённых двумя переходами. В германиевый тр-ре два крайних слоя имеют р-проводимость, а внутр. слой n-проводимость(р-n-р). Кремниевые тр-ры чаще бывают n-р-n типа. Принцип действия обоих типов одинаковый, различие лишь в выборе полярности источников электроэнергии. Один их крайних слоёв соединяется с источником в проводящем направлении. Этот слой используется при работе в качестве основного источника тока и наз эмиттером. Средний слой наз. базой. Через этот слой носители тока проникают во второй переход и поступают в слой коллектора. Направление тока в р-n-р через эмиттер в базу, а n-р-n из базы в эмиттер. Посредством тока в цепи эмиттера осуществляется управление током в цепи коллектора. В цепи эмиттера батарея смещения Еэ включена в проводящем направлении эмиттерного перехода р-n; в цепи коллектора батарея Ек включается в обратном направлении коллекторного перехода р-n. Пока цепь эмиттера разомкнута, сила тока Iк0 в цепи колл очень мала, так как велико обратное сопротивление перехода велико. Для создания тока в цепи эмит достаточно небольшой ЭДС. Появление тока в цепи эмит вызывает изменение сопротивления колл перехода, поэтому в цепи колл возникает ток Iк, примерно равный по силе току Iэ. Изменения силы тока Iэ вызывают пропорциональные изменения силы тока Iк.

П Т. Принцип устройства и включения полевого транзистора с управляющим п—р-переходом, а также его условное графическое обозначение показаны на рис. Пластинка из полупроводника, например, n-типа имеет на противо­положных концах электроды, с помощью которых она включена в выходную (управляемую) цепь усилительного кас­када. Эта цепь питается от источника Е₂, и в нее включена нагрузка Rн. Вдоль транзистора проходит выходной ток основных носителей. В нашем при­мере это электронный ток. Входная (управляющая) цепь транзистора образо­вана с помощью третьего электрода, представляющего собой область с другим типом электропроводности. В дан­ном случае это р-область. Источник питания входной цепи Е₁ создает на единственном n-р-переходе данного транзистора обратное напряжение.

Физические процессы в полевом транзисторе происходят следующим об­разом. При изменении входного напря­жения изменяется обратное напряжение на п — р-переходе, и от этого изменяет­ся толщина запирающего (обедненного) слоя, ограниченного на рис. штрихо­выми линиями. Соответственно этому меняется площадь поперечного сечения области, через которую проходит поток основных носителей заряда, т. е. выход­ной ток. Эта область называется кана­лом.

Электрод, из которого в канал вы­текают основные носители заряда, назы­вают истоком (И). Из канала носители проходят к электроду, который называ­ется стоком (С). Управляющий элект­род, предназначенный для регулирова­ния площади поперечного сечения ка­нала, называется затвором (3).