2.3.6 Полупроводниковые триоды (транзисторы)

Полупроводниковым триодом (транзистором) называется при­бор с одним или несколькими переходами, пригодный для усиле­ния мощности и имеющий три или более вывода. Наибольшее распространение получили транзисторы с двумя р — п перехо­дами. Чередование областей разнотипной проводимости монокрис­талла полупроводника может быть как р — п — р, так и п — р — п (рис. 2.28).

В настоящее время практическое применение в большинстве случаев находят плоскостные транзисторы. Они обладают луч­шими параметрами и большой стабильностью в работе. Устрой­ство одного из типов плоскостного германиевого триода показа­но на рис. 2.29, а.

В монокристалл германия типа п(/) с двух сторон вплавлен индий (2). Атомы индия, диффундируя в германий, создают в нём области с проводимостью типа р(3, 4). Левая область, имеющая меньшие размеры, называется эмит­тером (3), правая — коллектором (4). Область кристалла, находящаяся между эмиттером и коллектором с проводимостью типа п, называется базой (5). Весь монокристалл поме­щается в герметический металличе­ский корпус (6), через который про­ходят выводы 7 от всех трех обла­стей кристалла. Расположение выво­дов показано на рис. 2.29, б, в.

Эмиттер (Э) транзистора подобен катоду вакуумного триода, база (Б) подобна сетке, а коллектор (К) — ано­ду. Условные обозначения транзисто­ров показаны на рис. 2.29, г. На­п равление стрелки на эмиттерном вы­воде соответствует прямому направ­лению тока в цепи эмиттера. Принято электронно-дырочный переход эмит­тер— база называть эмиттерным пе­реходом, ' а переход база — коллек­тор — коллекторным.

Физические процессы, происходя­щие при работе транзистора типа р — п — р, можно объяснить следующим образом. Крайние его части обладают дырочной проводимостью, а средняя — электронной (рис. 2.30).

Триод представляет собой как бы два последовательно сое­диненных электронно-дырочных перехода. К левому переходу подключен положительный полюс источника небольшого постоян­ного напряжения Е₃. К правому переходу подводится отрицатель­ное напряжение от второго источника постоянного напряжения Е_к. Величина напряжения второго источника в несколько раз пре­вышает напряжение первого источника.

Вследствие того что полярность левого источника согласована с проводимостью перехода, через левый переход р — п будет про­ходить большой ток. Через правый переход ввиду рассогласован­ности полярности источника и перехода ток будет ничтожно ма­лым, несмотря на большее напряжение источника.

При отключенном источнике коллектора и включенном источ­нике эмиттера дырки в левой части полупроводника будут дви­гаться от эмиттера через левый переход и базу к минусу источ­ника. Эмиттер играет роль катода, излучающего электрические заряды в среднюю зону полупроводника.

Если подключить источник коллектора, то между базой и кол­лектором возникает сильное электрическое поле. Силовые линии поля направлены от базы к коллектору (от + к - источника).

Вместе с тем от эмиттера в область базы непрерывно посту­пают положительные заряды. Попадая под действие электриче­ского поля коллектора, эти заряды из средней зоны вместо того, чтобы попасть на базу, перемещаются к коллектору, в цепи ко­торого устанавливается электрический ток. Почти все заряды, поступающие от эмиттера в среднюю зону, перехватываются нолем коллектора. Поэтому ток коллектора практически равен току эмиттера.