20. Физические процессы в структуре с двумя переходами.

Комбинации двух p-п-переходов позволяют усиливать электрические сигналы. Рассмотрим это явление на примере p-n-р-структуры, состоящей из трех примесных полупроводников, у которой две р-области кристалла разделены узкой областью n- типа. Его ширина составляет примерно 0,1 - 0,2 мкм. Указанную структуру включим в схему, представленную на рис. 3.9.

Рис. 3.9 Схема включения транзистора с общей базой, Э – эммитер, К – коллектор, Б – база

Обратим внимание, что на правый переход подано запирающее напряжение. Тогда через него, протекает очень малый ток, обусловленный неосновными носителями заряда, которым можно пренебречь. Если с помощью батареи Е1 на левый переход подать прямое напряжение, то через него пойдет ток. При этом дырки, являющиеся основными носителями в левой части структуры, будут инжектироваться в область n-типа, где они становятся уже неосновными носителями. Так как центральная область очень узкая, почти все из них не успевая рекомбинировать, попадают в зону действия электрического поля правого перехода, которое будет действовать на них ускоряюще и перебрасывать через границу раздела в правую р-область, где дырки уже являются основными носителями. Таким образом, в цепи источника питания Е2 появится ток Iк, почти равный току, который, протекая по сопротивлению нагрузки Rвых, создает там падение напряжения:

Так как прямой ток через p-n-переход сильно зависит от напряжения (рис. 3.6), небольшие изменения переменного напряжения в левой цепи будут сильно изменять ток Iк, а, значит, и напряжение Uвых. Действительно, из приближенного равенства токов в левой и правой частях цепи в соответствии с законом Ома следует равенство отношений

Учитывая, что Rвых значительно больше Rвх, выходное напряжение Uвых примерно во столько же раз выше входного напряжения Uвх. Значительное увеличение выходной мощности происходит за счет источника тока Е2. Отметим, что в транзисторах п-р-п-типа все описанные процессы протекают точно так же, но полярность источников Е1 и Е2 должна быть противоположной, а ток в цепи источника Е2 обусловлен движением электронов.

21. Физические принципы работы полупроводниковых диодов

Полупроводниковый диод - это полупроводниковый прибор, действие которого основано на выпрямляющем свойстве электрического перехода и имеющий два вы- вода для включения в цепь. Поэтому они обладают различной проводимостью в зависимости от направления электрического тока. Полупроводниковые диоды классифицируются по ряду признаков, основными из которых являются тип электрического перехода и назначение диода. В диодах применяются электронно-дырочные переходы, контакты «металл - полупроводник», обладающие вентильным свойством, или гетеропереходы. Большинство полупроводниковых диодов изготавливают на основе несимметричных p-n-переходов. Низкоомную область диодов называют эмитором, а высокоомноную – базой. Наиболее известно назначение диодов как выпрямительных элементов, пропускающих ток в одном направлении. Такие диоды используются в устройствах преобразования переменного напряжения в постоянное. Однако, применение диодов значительно шире. Помимо выпрямительных по назначению диоды подразделяются на импульсные, стабилитроны, варикапы, туннельные и обращённые диоды, светодиоды, фотодиоды и др.