3.1.3. Разновидности диодов

Полупроводниковым диодом называют полупроводниковый прибор с одним электрическим переходом и двумя внешними выводами.

Электрический переход чаще всего образуется между двумя полупроводниками с разным типом примесной электропроводности.

Иногда электрический переход образуется между полупроводником р- или n-типа и металлом, такой переход называют контактом металл - полупроводник.

Таблица 3.1.

Схематическое изображение основных типов диодов.

Выпрямительный
Стабилитрон
Туннельный
Варикап

Классифицируют диоды по различным признакам:

- по основному полупроводниковому материалу - германиевые, из арсенида галлия, кремниевые;

- по физической природе процессов, обусловливающих их работу, - туннельные, фотодиоды, светодиоды и др.;

- по назначению - выпрямительные, импульсные, стабилитроны, варикапы и др.;

- по технологии изготовления электрического перехода - сплавные, диффузионные и др.;

- по типу электрического пepeхода - точечные, плоскостные.

Основными являются классификации по типу электрического перехода и назначению диода. В табл.3.1 приведены обозначения некоторых типов диодов.

3.2. Транзисторы

Определение и классификация транзисторов. Транзистором называется полупроводниковый прибор с одним или несколькими электрическими переходами, имеющий три и более внешних выводов, предназначенный для усиления или генерации электрических сигналов, а также для коммутации электрических цепей.

В зависимости от назначения и свойств транзисторы классифицируются на ряд групп.

• По мощности рассеяния (допустимое значение мощности, рассеиваемой транзистором без применения дополнительного теплоотвода) различают транзисторы малой, средней и большой мощности.

• По диапазону частот (в зависимости от значения предельно допустимой рабочей частоты) различают низкочастотные, среднечастотные, высокочастотные и сверхвысокочастотные транзисторы.

• Особую группу транзисторов составляют лавинные, полевые и однопереходные.

3.2.1. Биполярные транзисторы

Широко распространенные транзисторы с двумя р-n-переходами носят название биполярных. Этот термин связан с наличием в транзисторах двух различных типов носителей зарядов - электронов и дырок. Транзисторы обычно изготовляют из германия или кремния. Конструктивно биполярный транзистор представляет собой пластину монокристалла полупроводника с электропроводностью р- или n-типа, по обеим сторонам которой вплавлены (или внесены другим образом) полупроводники, обладающие другим типом электропроводности. На границе раздела областей с разным типом электропроводности образуются р-n- или n-р-переходы. Транзистор укрепляют на кристаллодержателе и помещают в герметизированный металлический или пластмассовый корпус. Через дно корпуса проходят выводы, соединяющие зоны транзистора с внешней цепью. Возможны две структуры с различным чередованием областей n-р-n или р-n-р.

Схематическое устройство и условное графическое обозначение биполярных транзисторов приведено на рис.3.5, классификация биполярных транзисторов показана в табл.3.2.

У биполярных транзисторов центральный слой называют базой. Наружный слой, являющийся источником носителей зарядов (электронов или дырок), который главным образом и создает ток прибора, называют эмиттером, а наружный слой, принимающий заряды, поступающие от эмиттера, - коллектором.

Таблица 3.2.

Классификация биполярных транзисторов.

Частотные группы	Группы по мощности
Низкочастотные fгр ≤ 3 МГц	Малой мощности Pmax ≤ 0,3 Вт
Среднечастотные 3 МГц < fгр ≤ 30 МГц	Средней мощности 0,3 Вт < Pmax ≤ 1,5 Вт
Высокочастотные 30 МГц < fгр ≤ 300 МГц	Большой мощности Pmax > 1,5 Вт
Сверхвысокочастотные fгр ≥ 300 МГц

На эмиттерный переход напряжение подается в прямом направлении, поэтому даже при небольших напряжениях через него проходят значительные токи. На коллекторный переход напряжение подается в обратном направлении, оно обычно в несколько раз выше напряжения эмиттерного перехода.

Принцип работы биполярного транзистора. Рассмотрим работу транзистора типа р-n-р (n-р-n транзистор работает аналогично). Между коллектором и базой транзистора приложено отрицательное напряжение. Пока эмиттерный ток равен нулю (I_Э =0), ток в транзисторе идет только через коллекторный переход в обратном направлении (рис.3.6,а). Величина этого тока определяется концен­трацией неосновных носителей заряда в коллекторе и базе и при хорошем качестве полупроводников мала.

При подаче положительного напряжения на эмиттер возникает определенный эмиттерный ток I_Э (рис.3.6,б). Так как эмиттерный переход находится в прямом включении, дырки проходят в область базы. Там они частично рекомбинируют со свободными электронами базы. Однако база обычно выполняется из полупроводника n-типа с большим удельным сопротивлением (с малым содержанием донорной примеси), поэтому концентрация свободных электронов в базе низкая и лишь немногие дырки, попавшие в базу, рекомбинируют с ее электронами. Вместо исчезнувших при рекомбинации электронов в базу из внешней цепи приходят новые электроны, образующие базовый ток I_Б. Большинство дырок, являясь неосновными носителями заряда для базовой области, под, действием поля коллектора проходят коллекторный переход, образуя коллекторный ток I_К .

Связь между приращениями коллекторного и эмиттерного токов характеризуется коэффициентом передачи тока:

при U_К = const.

Коэффициент передачи тока α всегда меньше единицы.