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ivanov666
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Файл:Введение в электронику и цифровую технику. Учебное пособие
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1.4.6.4. Ɉɞɧɨɮɚɡɧɚɹ ɦɨɫɬɨɜɚɹ ɫɯɟɦɚ
Ɇɨɫɬɨɜɚɹ ɫɯɟɦɚ (ɪɢɫ. 1.11) ɹɜɥɹɟɬɫɹ ɧɚɢɛɨɥɟɟ ɪɚɫɩɪɨɫɬɪɚɧɺɧɧɨɣ. Ɉɧɚ
ɬɚɤɠɟ ɞɜɭɯɩɨɥɭɩɟɪɢɨɞɧɚɹ. ȼɨ ɜɪɟɦɹ ɩɨɥɨɠɢɬɟɥɶɧɨɝɨ ɩɨɥɭɩɟɪɢɨɞɚ ɬɨɤ ɩɪɨɯɨɞɢɬ ɨɬ ɩɥɸɫɚ ɜɬɨɪɢɱɧɨɣ ɨɛɦɨɬɤɢ ɬɪɚɧɫɮɨɪɦɚɬɨɪɚ ɱɟɪɟɡ ɞɢɨɞ VD1, ɫɨɩɪɨɬɢɜɥɟɧɢɟ ɧɚɝɪɭɡɤɢ R
ɩɚɪɟ ɞɢɨɞɨɜ VD2, VD4 ɩɪɢɥɨɠɟɧɨ ɨɛɪɚɬɧɨɟ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɟ. Ɉɧɢ ɡɚɤɪɵɬɵ. ȼɨ
ɜɪɟɦɹ ɨɬɪɢɰɚɬɟɥɶɧɨɝɨ ɩɨɥɭɩɟɪɢɨɞɚ ɬɨɤ ɩɪɨɬɟɤɚɟɬ ɱɟɪɟɡ ɞɢɨɞ VD2, ɧɚɝɪɭɡɤɭ R
ɞɢɨɞ VD4.
ȿɫɥɢ ɫɪɚɜɧɢɬɶ ɦɨɫɬɨɜɭɸ ɫɯɟɦɭ ɢ ɫɯɟɦɭ ɫɨ ɫɪɟɞɧɟɣ ɬɨɱɤɨɣ, ɬɨ ɞɥɹ ɩɨɥɭɱɟɧɢɹ ɨɞɢɧɚɤɨɜɨɝɨ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɹ ɜ ɫɯɟɦɟ ɫɨ ɫɪɟɞɧɟɣ ɬɨɱɤɨɣ ɜɬɨɪɢɱɧɚɹ ɨɛɦɨɬɤɚ
ɞɨɥɠɧɚ ɢɦɟɬɶ ɛɨɥɶɲɟɟ ɤɨɥɢɱɟɫɬɜɨ ɜɢɬɤɨɜ, ɱɟɦ ɜ ɦɨɫɬɨɜɨɣ ɫɯɟɦɟ. ɗɬɨ ɭɜɟɥɢɱɢɜɚɟɬ ɪɚɡɦɟɪɵ ɬɪɚɧɫɮɨɪɦɚɬɨɪɚ. ȼ ɷɬɨɣ ɠɟ ɫɯɟɦɟ ɤ ɞɢɨɞɚɦ ɩɪɢɤɥɚɞɵɜɚɟɬɫɹ ɜɞɜɨɟ
ɛɨɥɶɲɟɟ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɟ, ɱɟɦ ɜ ɦɨɫɬɨɜɨɣ.
ɦɨɫɬɨɜɨɣ ɫɯɟɦɟ, ɯɨɬɹ ɡɞɟɫɶ ɢ ɬɪɟɛɭɟɬɫɹ ɛɨɥɶɲɟ ɞɢɨɞɨɜ. ɉɪɢ ɜɵɛɨɪɟ ɞɢɨɞɨɜ ɞɥɹ
ɜɵɩɪɹɦɢɬɟɥɹ ɜɵɛɢɪɚɸɬ ɞɢɨɞɵ, ɭ ɤɨɬɨɪɵɯ ɡɧɚɱɟɧɢɹ ɜɵɩɪɹɦɥɟɧɧɨɝɨ ɬɨɤɚ ɢ ɞɨɩɭɫɬɢɦɨɝɨ ɨɛɪɚɬɧɨɝɨ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɹ ɪɚɜɧɵ ɢɥɢ ɩɪɟɜɵɲɚɸɬ ɪɚɫɱɺɬɧɵɟ.
, ɞɢɨɞ VD3 ɧɚ ɦɢɧɭɫ ɜɬɨɪɢɱɧɨɣ ɨɛɦɨɬɤɢ. ȼ ɷɬɨ ɜɪɟɦɹ ɤɨ ɜɬɨɪɨɣ
d
ɍɱɢɬɵɜɚɹ ɷɬɨ, ɩɪɟɞɩɨɱɬɟɧɢɟ ɨɬɞɚɺɬɫɹ
,
d
Ɋɢɫ. 1.11. Ɉɞɧɨɮɚɡɧɵɣ ɦɨɫɬɨɜɨɣ ɜɵɩɪɹɦɢɬɟɥɶ:
ɚ – ɫɯɟɦɚ ɞɜɭɯɩɨɥɭɩɟɪɢɨɞɧɨɝɨ ɜɵɩɪɹɦɢɬɟɥɹ, ɦɨɫɬɨɜɚɹ ɫɯɟɦɚ;
ɛ – ɞɢɚɝɪɚɦɦɚ ɜɯɨɞɧɨɝɨ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɹ ɧɚ ɞɢɨɞɚɯ ɦɨɫɬɨɜɨɣ
ɫɯɟɦɵ; ɜ – ɞɢɚɝɪɚɦɦɚ
ɢ ɫɪɟɞɧɟɟ ɡɧɚɱɟɧɢɟ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɹ ɧɚ ɧɚɝɪɭɡɤɟ; ɝ – ɞɢɚɝɪɚɦɦɚ ɢ ɫɪɟɞɧɟɟ ɡɧɚɱɟɧɢɟ
ɬɨɤɚ ɜ ɧɚɝɪɭɡɤɟ
31
1.4.6.5. ɋɝɥɚɠɢɜɚɸɳɢɟ ɮɢɥɶɬɪɵ
Ɋɚɫɫɦɨɬɪɢɦ ɫɥɟɞɭɸɳɭɸ ɫɯɟɦɭ ɫɝɥɚɠɢɜɚɧɢɹ ɜɵɩɪɹɦɥɟɧɧɨɝɨ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɹ
(ɪɢɫ. 1.12).
Ɋɢɫ. 1.12. ɋɝɥɚɠɢɜɚɧɢɟ ɩɭɥɶɫɚɰɢɣ ɫ ɩɨɦɨɳɶɸ ɺɦɤɨɫɬɧɨɝɨ ɮɢɥɶɬɪɚ:
ɚ – ɫɯɟɦɚ ɨɞɧɨɩɨɥɭɩɟɪɢɨɞɧɨɝɨ ɜɵɩɪɹɦɢɬɟɥɹ; ɛ – ɞɢɚɝɪɚɦɦɚ ɜɯɨɞɧɨɝɨ
ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɹ; ɜ – ɞɢɚɝɪɚɦɦɚ ɢ ɫɪɟɞɧɟɟ ɡɧɚɱɟɧɢɟ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɹ ɧɚ ɧɚɝɪɭɡɤɟ
(ɩɭɧɤɬɢɪɧɨɣ ɥɢɧɢɟɣ – ɛɟɡ ɫɝɥɚɠɢɜɚɸɳɟɝɨ ɮɢɥɶɬɪɚ, ɤɪɚɫɧɨɣ ɥɢɧɢɟɣ –
ɫ ɺɦɤɨɫɬɧɵɦ ɮɢɥɶɬɪɨɦ)
ɇɚ ɫɨɩɪɨɬɢɜɥɟɧɢɢ ɧɚɝɪɭɡɤɢ ɜɵɞɟɥɹɟɬɫɹ ɩɭɥɶɫɢɪɭɸɳɟɟ
ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɟ
, ɮɨɪɦɚ
ɤɨɬɨɪɨɝɨ ɡɧɚɱɢɬɟɥɶɧɨ ɨɬɥɢɱɚɟɬɫɹ ɨɬ ɮɨɪɦɵ ɩɨɫɬɨɹɧɧɨɝɨ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɹ. Ⱦɥɹ ɫɝɥɚɠɢɜɚɧɢɹ ɩɭɥɶɫɢɪɭɸɳɟɝɨ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɹ ɢɫɩɨɥɶɡɭɸɬɫɹ ɫɝɥɚɠɢɜɚɸɳɢɟ ɮɢɥɶɬɪɵ,
ɤɨɬɨɪɵɟ ɫɨɫɬɨɹɬ ɜ ɛɨɥɶɲɢɧɫɬɜɟ ɫɥɭɱɚɟɜ ɢɡ ɤɨɧɞɟɧɫɚɬɨɪɚ ɢ ɞɪɨɫɫɟɥɹ. Ʉɨɧɞɟɧɫɚɬɨɪ ɫɝɥɚɠɢɜɚɟɬ ɩɭɥɶɫɢɪɭɸɳɟɟ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɟ, ɚ ɞɪɨɫɫɟɥɶ ɡɚɞɟɪɠɢɜɚɟɬ ɩɟɪɟɦɟɧɧɭɸ
ɫɨɫɬɚɜɥɹɸɳɭɸ ɫɝɥɚɠɟɧɧɨɝɨ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɹ ɨɬ ɩɨɩɚɞɚɧɢɹ ɜ ɧɚɝɪɭɡɤɭ. ȼ ɧɚɫɬɨɹɳɟɟ
ɫɝɥɚ-
ɜɪɟɦɹ ɮɭɧɤɰɢɢ ɞɪɨɫɫɟɥɹ ɜɵɩɨɥɧɹɸɬ ɫɬɚɛɢɥɢɡɚɬɨɪɵ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɹ. ɉɪɢɧɰɢɩ
ɠɢɜɚɧɢɹ ɦɨɠɧɨ ɩɪɨɫɥɟɞɢɬɶ ɩɨ ɝɪɚɮɢɤɭ (ɪɢɫ. 1.12, ɜ). ɋɝɥɚɠɢɜɚɧɢɟ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɹ
32
ɩɪɨɢɫɯɨɞɢɬ ɡɚ ɫɱɺɬ ɬɨɝɨ, ɱɬɨ ɜɨ ɜɪɟɦɹ ɭɦɟɧɶɲɟɧɢɹ ɩɭɥɶɫɢɪɭɸɳɟɝɨ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɹ
ɬɨɤ ɜ ɧɚɝɪɭɡɤɟ, ɚ, ɫɥɟɞɨɜɚɬɟɥɶɧɨ, ɢ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɟ ɧɚ R
, ɩɨɞɞɟɪɠɢɜɚɸɬɫɹ ɧɚɩɪɹɠɟ-
ɧ
ɧɢɟɦ ɡɚɪɹɞɢɜɲɟɝɨɫɹ ɤɨɧɞɟɧɫɚɬɨɪɚ. ɉɪɢ ɜɨɡɪɚɫɬɚɧɢɢ ɩɭɥɶɫɢɪɭɸɳɟɝɨ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɹ ɤɨɧɞɟɧɫɚɬɨɪ ɫɧɨɜɚ ɩɨɞɡɚɪɹɠɚɟɬɫɹ ɢ ɬɚɤ ɞɚɥɟɟ.
Ɋɟɠɢɦ ɪɚɛɨɬɵ ɜɵɩɪɹɦɢɬɟɥɹ ɜ ɡɧɚɱɢɬɟɥɶɧɨɣ ɫɬɟɩɟɧɢ ɨɩɪɟɞɟɥɹɟɬɫɹ ɬɢɩɨɦ
ɫɝɥɚɠɢɜɚɸɳɟɝɨ ɮɢɥɶɬɪɚ, ɜɤɥɸɱɺɧɧɨɝɨ ɧɚ ɟɝɨ ɜɵɯɨɞɟ. ȼ ɦɚɥɨɦɨɳɧɵɯ ɜɵɩɪɹɦɢɬɟɥɹɯ, ɩɢɬɚɸɳɢɯɫɹ ɨɬ ɨɞɧɨɮɚɡɧɨɣ ɫɟɬɢ ɩɟɪɟɦɟɧɧɨɝɨ ɬɨɤɚ, ɩɪɢɦɟɧɹɸɬɫɹ ɩɪɨɫɬɟɣɲɢɟ ɺɦɤɨɫɬɧɵɟ ɮɢɥɶɬɪɵ, ɜ ɜɵɩɪɹɦɢɬɟɥɹɯ ɫɪɟɞɧɟɣ ɢ ɛɨɥɶɲɨɣ
ɦɨɳɧɨɫɬɢ ɢɫɩɨɥɶɡɭɸɬɫɹ Ƚ-ɨɛɪɚɡɧɵɟ LC ɢ RC-ɮɢɥɶɬɪɵ ɢ ɉ-ɨɛɪɚɡɧɵɟ ɋLC ɢ ɋRC-ɮɢɥɶɬɪɵ.
Ɉɫɧɨɜɧɵɦ ɩɚɪɚɦɟɬɪɨɦ ɫɝɥɚɠɢɜɚɸɳɢɯ ɮɢɥɶɬɪɨɜ ɹɜɥɹɟɬɫɹ ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬ ɫɝɥɚɠɢɜɚɧɢɹ:
K = k
ɉɫɯ/kɉɧ,
ɝɞɟ k
– ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬ ɩɭɥɶɫɚɰɢɣ ɧɚ ɜɯɨɞɟ ɮɢɥɶɬɪɚ; kɩɧ – ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬ ɩɭɥɶɫɚ-
ɩɫɯ
ɰɢɣ ɧɚ ɧɚɝɪɭɡɤɟ. Ȭɦɤɨɫɬɧɵɣ ɮɢɥɶɬɪ ɹɜɥɹɟɬɫɹ ɧɚɢɛɨɥɟɟ ɩɪɨɫɬɵɦ ɢɡ ɜɫɟɯ ɜɢɞɨɜ
ɫɝɥɚɠɢɜɚɸɳɢɯ ɮɢɥɶɬɪɨɜ. ɉɪɢɦɟɧɟɧɢɟ ɺɦɤɨɫɬɧɨɝɨ ɮɢɥɶɬɪɚ ɪɚɰɢɨɧɚɥɶɧɨ ɩɪɢ
ɞɨɫɬɚɬɨɱɧɨ ɛɨɥɶɲɢɯ ɡɧɚɱɟɧɢɹɯ ɫɨɩɪɨɬɢɜɥɟɧɢɹ ɧɚɝɪɭɡɤɢ ɢ ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬɚ ɩɭɥɶɫɚɰɢɣ ɧɚ ɧɚɝɪɭɡɤɟ. Ɏɢɥɶɬɪ ɫɨɫɬɨɢɬ ɢɡ ɤɨɧɞɟɧɫɚɬɨɪɚ, ɜɤɥɸɱɺɧɧɨɝɨ ɩɚɪɚɥɥɟɥɶɧɨ
ɧɚɝɪɭɡɤɟ (ɪɢɫ. 1.12, ɚ).
ɂɧɞɭɤɬɢɜɧɨ-ɺɦɤɨɫɬɧɵɟ ɮɢɥɶɬɪɵ (Ƚ-ɨɛɪɚɡɧɵɣ LC-ɮɢɥɶɬɪ ɢ ɉ-ɨɛɪɚɡɧɵɣ
CLC-ɮɢɥɶɬɪ
) ɲɢɪɨɤɨ ɩɪɢɦɟɧɹɸɬɫɹ ɩɪɢ ɩɨɜɵɲɟɧɧɵɯ ɬɨɤɚɯ ɧɚɝɪɭɡɤɢ, ɩɨɫɤɨɥɶ-
ɤɭ ɩɚɞɟɧɢɟ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɹ ɧɚ ɧɢɯ ɦɨɠɧɨ ɫɞɟɥɚɬɶ ɫɪɚɜɧɢɬɟɥɶɧɨ ɧɟɛɨɥɶɲɢɦ. ɄɉȾ ɭ
ɬɚɤɢɯ ɮɢɥɶɬɪɨɜ ɞɨɫɬɚɬɨɱɧɨ ɜɵɫɨɤɢɣ. ɇɟɞɨɫɬɚɬɤɢ ɢɧɞɭɤɬɢɜɧɨ-ɺɦɤɨɫɬɧɵɯ ɮɢɥɶɬɪɨɜ: ɛɨɥɶɲɢɟ ɝɚɛɚɪɢɬɧɵɟ ɪɚɡɦɟɪɵ ɢ ɦɚɫɫɚ, ɩɨɜɵɲɟɧɧɵɣ ɭɪɨɜɟɧɶ ɷɥɟɤɬɪɨɦɚɝɧɢɬɧɨɝɨ ɢɡɥɭɱɟɧɢɹ ɨɬ ɷɥɟɦɟɧɬɨɜ ɮɢɥɶɬɪɚ, ɫɪɚɜɧɢɬɟɥɶɧɨ ɜɵɫɨɤɚɹ ɫɬɨɢɦɨɫɬɶ ɢ
ɬɪɭɞɨɺɦɤɨɫɬɶ ɢɡɝɨɬɨɜɥɟɧɢɹ.
ɇɚɢɛɨɥɟɟ ɲɢɪɨɤɨ ɢɫɩɨɥɶɡɭɟɬɫɹ Ƚ-
ɨɛɪɚɡɧɵɣ LC-ɮɢɥɶɬɪ (ɪɢɫ. 1.13).
Ɋɢɫ. 1.13. ɂɧɞɭɤɬɢɜɧɨ-ɺɦɤɨɫɬɧɵɣ ɫɝɥɚɠɢɜɚɸɳɢɣ ɮɢɥɶɬɪ –
Ƚ-ɨɛɪɚɡɧɵɣ ɩɪɢ ɭɱɢɬɵɜɚɧɢɢ ɬɨɥɶɤɨ LC
ɢ ɉ-ɨɛɪɚɡɧɵɣ C0LC1
1
33
ɉ-ɨɛɪɚɡɧɵɣ CLC-ɮɢɥɶɬɪ ɨɬɥɢɱɚɟɬɫɹ ɨɬ ɨɩɢɫɚɧɧɨɝɨ LC-ɮɢɥɶɬɪɚ ɧɚɥɢɱɢɟɦ
ɟɳɺ ɨɞɧɨɣ ɺɦɤɨɫɬɢ C
ɩɪɨɢɡɜɨɞɹɬ ɜ ɞɜɚ ɷɬɚɩɚ, ɫɧɚɱɚɥɚ ɪɚɫɫɱɢɬɵɜɚɸɬ ɺɦɤɨɫɬɶ ɤɨɧɞɟɧɫɚɬɨɪɚ C
, ɜɤɥɸɱɚɟɦɨɣ ɧɚ ɜɯɨɞɟ ɮɢɥɶɬɪɚ. Ɋɚɫɱɺɬ ɬɚɤɢɯ ɮɢɥɶɬɪɨɜ
0
, ɢɫɯɨɞɹ
0
ɢɡ ɞɨɩɭɫɬɢɦɨɣ ɜɟɥɢɱɢɧɵ ɩɭɥɶɫɚɰɢɢ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɹ ɧɚ ɧɟɦ, ɡɚɬɟɦ ɩɨ ɩɪɢɜɟɞɺɧɧɵɦ
ɜɵɲɟ ɮɨɪɦɭɥɚɦ ɪɚɫɫɱɢɬɵɜɚɸɬ Ƚ-ɨɛɪɚɡɧɨɟ ɡɜɟɧɨ. ɇɚɢɛɨɥɶɲɢɣ ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬ
ɫɝɥɚɠɢɜɚɧɢɹ ɜ ɉ-ɨɛɪɚɡɧɨɦ ɮɢɥɶɬɪɟ ɞɨɫɬɢɝɚɟɬɫɹ ɩɪɢ C
= C1.
0
Ɋɟɡɢɫɬɢɜɧɨ-ɺɦɤɨɫɬɧɵɟ ɮɢɥɶɬɪɵ ɰɟɥɟɫɨɨɛɪɚɡɧɨ ɩɪɢɦɟɧɹɬɶ ɩɪɢ ɦɚɥɵɯ ɬɨɤɚɯ ɧɚɝɪɭɡɤɢ (ɦɟɧɟɟ 10...15 ɦȺ) ɢ ɧɟɛɨɥɶɲɢɯ ɬɪɟɛɭɟɦɵɯ ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬɚɯ ɫɝɥɚɠɢɜɚɧɢɹ. Ⱦɨɫɬɨɢɧɫɬɜɚ ɷɬɢɯ ɮɢɥɶɬɪɨɜ – ɦɚɥɵɟ ɝɚɛɚɪɢɬɵ ɢ ɦɚɫɫɚ, ɧɢɡɤɚɹ ɫɬɨɢɦɨɫɬɶ. ɇɟɞɨɫɬɚɬɨɤ – ɫɪɚɜɧɢɬɟɥɶɧɨ ɛɨɥɶɲɨɟ ɩɚɞɟɧɢɟ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɹ ɧɚ ɮɢɥɶɬɪɟ
(ɱɬɨ ɫɧɢɠɚɟɬ ɄɉȾ ɭɫɬɪɨɣɫɬɜɚ ɜɵɩɪɹɦɥɟɧɢɹ ɜ ɰɟɥɨɦ).
ɉɪɨɫɬɟɣɲɢɣ Ƚ-ɨɛɪɚɡɧɵɣ RC-ɮɢɥɶɬɪ (ɪɢɫ. 1.14) ɫɨɫɬɨɢɬ ɢɡ ɛɚɥɥɚɫɬɧɨɝɨ
ɪɟɡɢɫɬɨɪɚ Rɮ ɢ ɤɨɧɞɟɧɫɚɬɨɪɚ ɋ
.
1
Ɋɢɫ. 1.14. Ɋɟɡɢɫɬɢɜɧɨ-ɺɦɤɨɫɬɧɵɣ ɫɝɥɚɠɢɜɚɸɳɢɣ ɮɢɥɶɬɪ –
Ƚ-ɨɛɪɚɡɧɵɣ ɩɪɢ ɭɱɟɬɟ ɬɨɥɶɤɨ R
ɢ ɉ-ɨɛɪɚɡɧɵɣ C0 RɎ C1
Ɏ C1
Ʉɨɦɛɢɧɢɪɨɜɚɧɧɵɟ ɮɢɥɶɬɪɵ ɩɪɢɦɟɧɹɸɬɫɹ ɩɪɢ ɧɟɨɛɯɨɞɢɦɨɫɬɢ ɩɨɥɭɱɟɧɢɹ
ɛɨɥɶɲɢɯ ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬɨɜ ɫɝɥɚɠɢɜɚɧɢɹ ɧɚ ɜɵɯɨɞɟ ɜɵɩɪɹɦɢɬɟɥɹ. Ɉɧɢ ɩɪɟɞɫɬɚɜɥɹɸɬ ɫɨɛɨɣ ɩɨɫɥɟɞɨɜɚɬɟɥɶɧɨɟ ɜɤɥɸɱɟɧɢɟ ɧɟɫɤɨɥɶɤɢɯ ɮɢɥɶɬɪɨɜ. ɉɪɢ ɤɚɫɤɚɞɧɨɦ
ɜɤɥɸɱɟɧɢɢ LC-ɮɢɥɶɬɪɨɜ ɦɨɠɧɨ ɫɱɢɬɚɬɶ, ɱɬɨ ɫɭɦɦɚɪɧɵɣ ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬ ɫɝɥɚɠɢɜɚɧɢɹ (q
) ɪɚɜɟɧ ɩɪɨɢɡɜɟɞɟɧɢɸ ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬɨɜ ɫɝɥɚɠɢɜɚɧɢɹ ɫɨɫɬɚɜɥɹɸɳɢɯ
ɮ
ɮɢɥɶɬɪ ɡɜɟɧɶɟɜ:
q
= q1q2q3...qn.
ɮ
1.4.7. Ɍɪɚɧɡɢɫɬɨɪɵ
ȼ 1947 ɝɨɞɭ ɧɚɭɱɧɨ-ɢɫɫɥɟɞɨɜɚɬɟɥɶɫɤɨɦ ɰɟɧɬɪɟ Bell Labs ɛɵɥ ɢɡɨɛɪɟɬɺɧ
ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪ. ɗɬɨ ɫɨɛɵɬɢɟ ɩɨɥɧɨɫɬɶɸ ɢɡɦɟɧɢɥɨ ɧɚɲ ɦɢɪ ɢ ɥɟɝɥɨ ɜ ɨɫɧɨɜɭ ɛɭɤɜɚɥɶɧɨ ɜɫɟɯ ɫɨɜɪɟɦɟɧɧɵɯ ɞɨɫɬɢɠɟɧɢɣ.
34
Ɍɟɥɟɜɢɡɨɪɵ, ɚɜɬɨɦɨɛɢɥɢ, ɪɚɞɢɨɩɪɢɺɦɧɢɤɢ, ɦɟɞɢɰɢɧɫɤɢɟ ɢ ɛɵɬɨɜɵɟ ɩɪɢɛɨɪɵ, ɤɨɦɩɶɸɬɟɪɵ, ɤɨɫɦɢɱɟɫɤɢɟ «ɱɟɥɧɨɤɢ» ɢ ɞɚɠɟ ɩɪɨɝɪɚɦɦɢɪɭɟɦɵɟ ɞɜɟɪɧɵɟ
ɡɚɦɤɢ ɜ ɝɨɫɬɢɧɢɰɚɯ – ɧɚɜɟɪɧɨɟ, ɫɥɨɠɧɨ ɫɟɛɟ ɩɪɟɞɫɬɚɜɢɬɶ ɯɨɬɶ ɨɞɢɧ ɦɚɥɨɦɚɥɶɫɤɢ ɫɥɨɠɧɵɣ ɷɥɟɤɬɪɨɧɧɵɣ ɩɪɢɛɨɪ ɢɡ ɬɟɯ, ɱɬɨ ɧɚɫ ɨɤɪɭɠɚɸɬ, ɤɨɬɨɪɵɣ ɧɟ ɢɫɩɨɥɶɡɨɜɚɥ ɛɵ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɵ. ɂɡɨɛɪɟɬɟɧɢɟ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɚ 60 ɥɟɬ ɧɚɡɚɞ ɫɨɬɪɭɞɧɢɤɚɦɢ
ɧɚɭɱɧɨ-ɢɫɫɥɟɞɨɜɚɬɟɥɶɫɤɨɝɨ ɰɟɧɬɪɚ Bell Labs ɫɬɚɥɨ ɜɚɠɧɟɣɲɢɦ
ɮɚɤɬɨɪɨɦ, ɫɬɢɦɭɥɢɪɨɜɚɜɲɢɦ ɜɧɟɞɪɟɧɢɟ ɦɧɨɝɢɯ ɡɚɦɟɱɚɬɟɥɶɧɵɯ ɢɧɧɨɜɚɰɢɣ ɢ ɪɚɡɜɢɬɢɟ ɬɟɯɧɨɥɨɝɢɣ. Ɏɚɤɬɢɱɟɫɤɢ, ɛɟɡ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɚ ɛɵɥɨ ɛɵ ɧɟɜɨɡɦɨɠɧɨ ɫɭɳɟɫɬɜɨɜɚɧɢɟ ɩɪɚɤɬɢɱɟɫɤɢ ɜɫɟɣ ɫɨɜɪɟɦɟɧɧɨɣ ɷɥɟɤɬɪɨɧɧɨ-ɰɢɮɪɨɜɨɣ ɢɧɞɭɫɬɪɢɢ. ɂɦɟɧɧɨ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪ –
ɤɪɨɲɟɱɧɨɟ ɭɫɬɪɨɣɫɬɜɨ, ɷɥɟɦɟɧɬ ɦɢɤɪɨɫɯɟɦɵ, ɞɟɣɫɬɜɭɸɳɢɣ ɩɨɞɨɛɧɨ ɦɢɧɢɚɬɸɪɧɨɦɭ ɜɵɤɥɸɱɚɬɟɥɸ ɢ ɬɟɦ ɫɚɦɵɦ ɩɨɡɜɨɥɹɸɳɢɣ ɪɟɚɥɢɡɨɜɵɜɚɬɶ ɚɥɝɨɪɢɬɦɵ ɨɛɪɚɛɨɬɤɢ ɢɧɮɨɪɦɚɰɢɢ – ɨɛɟɫɩɟɱɢɥ ɮɟɧɨɦɟɧɚɥɶɧɵɣ ɬɪɢɭɦɮ ɤɨɦɩɶɸɬɟɪɨɜ.
ɋɭɳɟɫɬɜɭɸɬ ɞɜɚ
ɜɢɞɚ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɨɜ: ɛɢɩɨɥɹɪɧɵɟ ɢ ɭɧɢɩɨɥɹɪɧɵɟ (ɩɨɥɟɜɵɟ). Ȼɢɩɨɥɹɪɧɵɟ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɵ ɧɚɡɵɜɚɸɬɫɹ ɬɚɤ ɩɨɬɨɦɭ, ɱɬɨ ɞɥɹ ɧɨɪɦɚɥɶɧɨɣ ɪɚɛɨɬɵ ɷɬɢɯ ɩɨɥɭɩɪɨɜɨɞɧɢɤɨɜɵɯ ɩɪɢɛɨɪɨɜ ɧɟɨɛɯɨɞɢɦɨ ɢɦɟɬɶ ɨɞɧɨɜɪɟɦɟɧɧɨ ɞɜɚ
ɬɢɩɚ ɧɨɫɢɬɟɥɟɣ ɡɚɪɹɞɨɜ: ɷɥɟɤɬɪɨɧɵ ɢ ɞɵɪɤɢ. Ⱦɥɹ ɪɚɛɨɬɵ ɭɧɢɩɨɥɹɪɧɵɯ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɨɜ ɞɨɫɬɚɬɨɱɧɨ ɨɞɧɨɝɨ ɬɢɩɚ ɧɨɫɢɬɟɥɟɣ.
1.4.7.1. ɍɫɬɪɨɣɫɬɜɨ ɛɢɩɨɥɹɪɧɨɝɨ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɚ.
Ɉɫɧɨɜɧɵɟ ɮɢɡɢɱɟɫɤɢɟ ɩɪɨɰɟɫɫɵ
Ɍɪɚɧɡɢɫɬɨɪ ɫɨɫɬɨɢɬ ɢɡ ɬɪɺɯ
ɨɛɥɚɫɬɟɣ ɩɨɥɭɩɪɨɜɨɞɧɢɤɚ ɢ ɢɦɟɟɬ ɞɜɚ p-n ɩɟɪɟɯɨɞɚ. Ɍɪɚɧɡɢɫɬɨɪ, ɜ ɤɨɬɨɪɨɦ ɤɪɚɣɧɢɟ ɨɛɥɚɫɬɢ ɨɛɥɚɞɚɸɬ ɩɪɨɜɨɞɢɦɨɫɬɶɸ
p-ɬɢɩɚ, ɚ ɫɪɟɞɧɹɹ ɨɛɥɚɫɬɶ – ɷɥɟɤɬɪɨɩɪɨɜɨɞɧɨɫɬɶɸ n-ɬɢɩɚ, ɧɚɡɵɜɚɸɬ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨ-
ɪɨɦ ɫɬɪɭɤɬɭɪɵ p-n-p.
ȿɫɥɢ ɠɟ ɤɪɚɣɧɢɟ ɨɛɥɚɫɬɢ ɹɜɥɹɸɬɫɹ ɩɨɥɭɩɪɨɜɨɞɧɢɤɚɦɢ n-ɬɢɩɚ, ɚ ɫɪɟɞɧɹɹ –
ɨɛɥɚɫɬɶɸ p-ɬɢɩɚ, ɬɨ ɬɚɤɨɣ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪ ɧɚɡɵɜɚɸɬ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɨɦ ɫɬɪɭɤɬɭɪɵ n-p-n.
Ɋɢɫ. 1.15. ɋɯɟɦɚɬɢɱɟɫɤɨɟ ɢɡɨɛɪɚɠɟɧɢɟ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɚ p-n-p ɫɬɪɭɤɬɭɪɵ:
ɗ – ɷɦɢɬɬɟɪ; Ȼ –
ɛɚɡɚ; Ʉ – ɤɨɥɥɟɤɬɨɪ
35
ɋɪɟɞɧɸɸ ɨɛɥɚɫɬɶ ɩɥɚɫɬɢɧɤɢ ɛɢɩɨɥɹɪɧɨɝɨ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɚ ɧɚɡɵɜɚɸɬ ɛɚɡɨɣ,
ɨɞɧɭ ɢɡ ɤɪɚɣɧɢɯ ɨɛɥɚɫɬɟɣ – ɷɦɢɬɬɟɪɨɦ (ɱɬɨ ɨɡɧɚɱɚɟɬ ɩɨɫɬɚɜɳɢɤ ɧɨɫɢɬɟɥɟɣ ɬɨɤɚ), ɜɬɨɪɭɸ ɤɪɚɣɧɸɸ ɨɛɥɚɫɬɶ ɧɚɡɵɜɚɸɬ ɤɨɥɥɟɤɬɨɪɨɦ (ɱɬɨ ɨɡɧɚɱɚɟɬ ɫɨɛɢɪɚɬɟɥɶ
ɧɨɫɢɬɟɥɟɣ ɬɨɤɚ). Ɉɛɵɱɧɨ ɷɦɢɬɬɟɪ ɦɟɧɶɲɟ ɤɨɥɥɟɤɬɨɪɚ, ɱɬɨɛɵ ɤɨɥɥɟɤɬɨɪ ɢɦɟɥ
ɜɨɡɦɨɠɧɨɫɬɶ ɫɨɛɪɚɬɶ ɜɫɟ ɧɨɫɢɬɟɥɢ ɡɚɪɹɞɚ, ɭɯɨɞɹɳɢɟ ɢɡ ɷɦɢɬɬɟɪɚ.
ɋɬɪɭɤɬɭɪɚ ɫɩɥɚɜɧɨɝɨ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɚ ɢɡɨɛɪɚɠɟɧɚ ɧɚ ɪɢɫ. 1.16.
Ɋɢɫ. 1.16. ɋɯɟɦɚɬɢɱɟɫɤɨɟ ɢɡɨɛɪɚɠɟɧɢɟ ɪɚɡɪɟɡɚ ɤɪɢɫɬɚɥɥɚ ɫɩɥɚɜɧɨɝɨ
ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɚ: Ʉ – ɤɨɥɥɟɤɬɨɪ, Ȼ – ɛɚɡɚ, ɗ – ɷɦɢɬɬɟɪ; 1 – ɜɵɜɨɞ ɤɨɥɥɟɤɬɨɪɚ;
2 – ɤɨɥɥɟɤɬɨɪɧɵɣ p-n ɩɟɪɟɯɨɞ; 3 – ɜɵɜɨɞ ɷɦɢɬɬɟɪɚ; 4 – ɷɦɢɬɬɟɪɧɵɣ p-n ɩɟɪɟɯɨɞ;
5 – ɜɵɜɨɞ ɛɚɡɵ
ɉɟɪɟɯɨɞ ɦɟɠɞɭ ɷɦɢɬɬɟɪɨɦ ɢ ɛɚɡɨɣ ɧɚɡɵɜɚɸɬ ɷɦɢɬɬɟɪɧɵɦ p-n ɩɟɪɟɯɨɞɨɦ, ɚ
ɦɟɠɞɭ ɤɨɥɥɟɤɬɨɪɨɦ ɢ ɛɚɡɨɣ – ɤɨɥɥɟɤɬɨɪɧɵɦ p-n ɩɟɪɟɯɨɞɨɦ. Ɍɨɤ, ɩɪɨɬɟɤɚɸɳɢɣ
ɱɟɪɟɡ ɜɵɜɨɞ ɷɦɢɬɬɟɪɚ ɢ ɷɦɢɬɬɟɪɧɵɣ ɩɟɪɟɯɨɞ ɧɚɡɵɜɚɸɬ ɬɨɤɨɦ ɷɦɢɬɬɟɪɚ (I
ɱɟɪɟɡ ɜɵɜɨɞ ɤɨɥɥɟɤɬɨɪɚ ɢ ɤɨɥɥɟɤɬɨɪɧɵɣ ɩɟɪɟɯɨɞ – ɬɨɤɨɦ ɤɨɥɥɟɤɬɨɪɚ (I
ɪɟɡ ɜɵɜɨɞ ɛɚɡɵ – ɬɨɤɨɦ ɛɚɡɵ (I
). Ⱦɥɹ ɬɨɝɨ ɱɬɨɛɵ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪ ɭɫɢɥɢɜɚɥ ɷɥɟɤɬɪɢ-
ɛ
), ɬɨɤ
ɷ
), ɬɨɤ ɱɟ-
ɤ
ɱɟɫɤɢɟ ɫɢɝɧɚɥɵ, ɧɭɠɧɨ ɤ ɷɦɢɬɬɟɪɧɨɦɭ ɩɟɪɟɯɨɞɭ ɩɪɢɥɨɠɢɬɶ ɩɪɹɦɨɟ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɟ,
ɚ ɤ ɤɨɥɥɟɤɬɨɪɧɨɦɭ – ɨɛɪɚɬɧɨɟ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɟ. Ɍɪɚɧɡɢɫɬɨɪ ɦɨɠɧɨ ɪɚɫɫɦɚɬɪɢɜɚɬɶ,
ɤɚɤ ɞɜɚ ɩɨɥɭɩɪɨɜɨɞɧɢɤɨɜɵɯ ɞɢɨɞɚ, ɢɦɟɸɳɢɯ ɨɞɧɭ ɨɛɳɭɸ ɨɛɥɚɫɬɶ – ɛɚɡɭ. ȿɫɥɢ
ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɟ ɩɨɞɚɜɚɬɶ ɬɨɥɶɤɨ ɧɚ ɤɨɥɥɟɤɬɨɪɧɵɣ ɩɟɪɟɯɨɞ (ɜɧɟɲɧɟɟ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɟ
ɛɭɞɟɬ ɩɪɢ ɷɬɨɦ ɭɫɢɥɢɜɚɬɶ ɜɧɭɬɪɟɧɧɟɟ ɩɨɥɟ ɤɨɥɥɟɤɬɨɪɧɨɝɨ ɩɟɪɟɯɨɞɚ), ɬɨɤ
ɛɭɞɟɬ
ɬɟɱɶ ɥɢɲɶ ɱɟɪɟɡ ɤɨɥɥɟɤɬɨɪɧɵɣ ɩɟɪɟɯɨɞ; ɜɟɥɢɱɢɧɚ ɟɝɨ ɧɟɛɨɥɶɲɚɹ, ɬ. ɤ. ɨɧ ɨɛɪɚɡɨɜɚɧ ɧɟɨɫɧɨɜɧɵɦɢ ɧɨɫɢɬɟɥɹɦɢ. ɗɬɨɬ ɬɨɤ ɧɚɡɵɜɚɸɬ ɨɛɪɚɬɧɵɦ ɬɨɤɨɦ ɤɨɥɥɟɤɬɨ-
). ȿɝɨ ɡɧɚɱɟɧɢɟ ɡɚɜɢɫɢɬ ɬɨɥɶɤɨ ɨɬ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɵ. ɗɦɢɬɬɟɪɧɵɣ ɩɟɪɟɯɨɞ
ɪɚ (I
ɤɨ
ɧɚɯɨɞɢɬɫɹ ɜ ɫɨɫɬɨɹɧɢɢ ɞɢɧɚɦɢɱɟɫɤɨɝɨ ɪɚɜɧɨɜɟɫɢɹ, ɬ. ɟ. ɞɢɮɮɭɡɢɨɧɧɵɣ ɬɨɤ
ɭɪɚɜɧɨɜɟɲɢɜɚɟɬɫɹ ɬɨɤɨɦ ɩɪɨɜɨɞɢɦɨɫɬɢ. ȿɫɥɢ ɤ ɷɦɢɬɬɟɪɧɨɦɭ ɩɟɪɟɯɨɞɭ ɩɨɞɤɥɸɱɢɬɶ ɩɪɹɦɨɟ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɟ, ɜɧɭɬɪɟɧɧɟɟ ɩɨɥɟ ɩɟɪɟɯɨɞɚ ɭɦɟɧɶɲɚɟɬɫɹ, ɚ ɱɟɪɟɡ ɩɟɪɟɯɨɞ ɩɨɬɟɱɺɬ ɩɪɹɦɨɣ ɬɨɤ (ɞɢɮɮɭɡɢɨɧɧɵɣ). ɗɬɨɬ ɬɨɤ ɨɛɭɫɥɨɜɥɟɧ ɩɪɨɧɢɤɧɨɜɟɧɢɟɦ
ɞɵɪɨɤ ɢɡ ɷɦɢɬɬɟɪɚ ɜ ɛɚɡɭ ɢ
ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɜ ɢɡ ɛɚɡɵ ɜ ɷɦɢɬɬɟɪ. ɏɨɬɹ ɩɨɬɨɤɢ ɩɪɨɬɢ-
36
ɜɨɩɨɥɨɠɧɵɯ ɩɨ ɡɧɚɤɭ ɨɫɧɨɜɧɵɯ ɧɨɫɢɬɟɥɟɣ ɡɚɪɹɞɨɜ ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɵ ɧɚɜɫɬɪɟɱɭ ɞɪɭɝ
ɞɪɭɝɭ, ɧɨ ɬɨɤɢ, ɫɨɡɞɚɜɚɟɦɵɟ ɢɦɢ, ɛɭɞɭɬ ɢɦɟɬɶ ɨɞɢɧɚɤɨɜɨɟ ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɢɟ. Ɉɛɵɱɧɨ ɤɨɧɰɟɧɬɪɚɰɢɸ ɩɪɢɦɟɫɢ ɜ ɷɦɢɬɬɟɪɟ ɞɟɥɚɸɬ ɡɧɚɱɢɬɟɥɶɧɨ ɜɵɲɟ, ɱɟɦ ɜ ɛɚɡɟ.
Ʉɨɝɞɚ ɨɛɥɚɫɬɢ ɪɚɡɥɢɱɧɵɯ ɬɢɩɨɜ ɩɪɨɜɨɞɢɦɨɫɬɢ ɢɦɟɸɬ ɪɚɡɧɵɟ ɤɨɧɰɟɧɬɪɚɰɢɢ
ɩɪɢɦɟɫɟɣ, ɞɢɮɮɭɡɢɨɧɧɵɣ ɬɨɤ ɛɭɞɟɬ ɨɩɪɟɞɟɥɹɬɶɫɹ ɝɥɚɜɧɵɦ ɨɛɪɚɡɨɦ ɨɫɧɨɜɧɵɦɢ
ɧɨɫɢɬɟɥɹɦɢ ɬɨɣ ɨɛɥɚɫɬɢ, ɜ
ɤɨɬɨɪɨɣ ɤɨɧɰɟɧɬɪɚɰɢɹ ɩɪɢɦɟɫɟɣ ɛɨɥɶɲɟ. Ⱦɥɹ ɧɚɲɟɝɨ ɫɥɭɱɚɹ (ɜ ɷɦɢɬɬɟɪɟ ɡɧɚɱɢɬɟɥɶɧɨ ɛɨɥɶɲɟ ɩɪɢɦɟɫɟɣ, ɱɟɦ ɜ ɛɚɡɟ) ɩɪɹɦɨɣ ɬɨɤ ɱɟɪɟɡ ɷɦɢɬɬɟɪɧɵɣ ɩɟɪɟɯɨɞ ɛɭɞɟɬ ɨɩɪɟɞɟɥɹɬɶɫɹ ɜ ɨɫɧɨɜɧɨɦ ɞɵɪɤɚɦɢ. Ⱦɵɪɤɢ ɢɧɠɟɤɬɢɪɭɸɬɫɹ ɜ ɛɚɡɨɜɭɸ ɨɛɥɚɫɬɶ, ɜ ɤɨɬɨɪɨɣ ɨɧɢ ɹɜɥɹɸɬɫɹ ɧɟɨɫɧɨɜɧɵɦɢ ɧɨɫɢɬɟɥɹɦɢ, ɬɚɤ ɤɚɤ ɛɚɡɚ ɢɡɝɨɬɨɜɥɟɧɚ ɢɡ ɦɚɬɟɪɢɚɥɚ ɬɢɩɚ n. ȼ ɨɛɥɚɫɬɢ ɛɚɡɵ ɫɨɡɞɚɸɬɫɹ
ɬɚɤɢɟ ɭɫɥɨɜɢɹ, ɱɬɨ ɞɵɪɤɢ ɜ ɧɟɣ ɧɟ ɪɟɤɨɦɛɢɧɢɪɭɸɬ ɫ ɷɥɟɤɬɪɨɧɚɦɢ, ɚ ɞɢɮɮɭɧɞɢɪɭɸɬ ɜ ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɢɢ ɩɟɪɟɯɨɞɚ ɛɚɡɚ-ɤɨɥɥɟɤɬɨɪ. ɉɨɞ ɞɟɣɫɬɜɢɟɦ ɢɫɬɨɱɧɢɤɚ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɹ ɷɬɨɬ ɩɟɪɟɯɨɞ ɞɥɹ ɧɟɨɫɧɨɜɧɵɯ ɧɨɫɢɬɟɥɟɣ ɫɦɟɳɺɧ ɜ ɩɪɹɦɨɦ ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɢɢ, ɩɨɷɬɨɦɭ ɞɵɪɤɢ ɩɪɨɧɢɤɚɸɬ ɜ ɤɨɥɥɟɤɬɨɪɧɭɸ ɨɛɥɚɫɬɶ ɢ ɫɩɨɫɨɛɫɬɜɭɸɬ ɜɨɡɪɚɫɬɚɧɢɸ ɬɨɤɚ ɜ ɰɟɩɢ ɤɨɥɥɟɤɬɨɪɚ. Ɉɞɧɚɤɨ ɧɟ ɜɫɟ
ɞɵɪɤɢ, ɢɧɠɟɤɬɢɪɨɜɚɧɧɵɟ ɢɡ
ɷɦɢɬɬɟɪɚ ɜ ɛɚɡɭ, ɞɨɫɬɢɝɧɭɬ ɤɨɥɥɟɤɬɨɪɧɨɣ ɨɛɥɚɫɬɢ. ɇɟɛɨɥɶɲɚɹ ɢɯ ɱɚɫɬɶ ɭɫɩɟɟɬ
ɪɟɤɨɦɛɢɧɢɪɨɜɚɬɶ ɫ ɷɥɟɤɬɪɨɧɚɦɢ ɜ ɛɚɡɨɜɨɣ ɨɛɥɚɫɬɢ ɬɢɩɚ n. ɉɨɬɟɪɹ ɡɚɪɹɞɨɜ ɜ ɛɚɡɨɜɨɣ ɨɛɥɚɫɬɢ ɩɪɢɜɟɞɺɬ ɤ ɩɪɨɬɟɤɚɧɢɸ ɬɨɤɚ ɜ ɰɟɩɢ ɛɚɡɵ. ɉɭɬɺɦ ɢɡɦɟɧɟɧɢɹ ɬɨɤɚ
ɛɚɡɵ ɦɨɠɧɨ ɢɡɦɟɧɹɬɶ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɟ ɧɚ ɷɦɢɬɬɟɪɧɨɦ ɩɟɪɟɯɨɞɟ ɢ, ɬɚɤɢɦ ɨɛɪɚɡɨɦ,
ɭɩɪɚɜɥɹɬɶ ɬɨɤɨɦ ɦɟɠɞɭ ɷɦɢɬɬɟɪɨɦ ɢ
ɤɨɥɥɟɤɬɨɪɨɦ.
Ⱦɟɣɫɬɜɢɟ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɚ n-p-n ɬɢɩɚ ɨɫɭɳɟɫɬɜɥɹɟɬɫɹ ɚɧɚɥɨɝɢɱɧɵɦ ɨɛɪɚɡɨɦ,
ɬɨɥɶɤɨ ɧɟɨɫɧɨɜɧɵɦɢ ɧɨɫɢɬɟɥɹɦɢ, ɩɪɨɯɨɞɹɳɢɦɢ ɱɟɪɟɡ ɛɚɡɭ, ɛɭɞɭɬ ɷɥɟɤɬɪɨɧɵ, ɚ ɧɟ
ɞɵɪɤɢ. ɇɟɡɚɜɢɫɢɦɨ ɨɬ ɬɢɩɚ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɚ ɧɟɨɛɯɨɞɢɦɨ, ɱɬɨɛɵ ɩɟɪɟɯɨɞ ɷɦɢɬɬɟɪ – ɛɚɡɚ ɛɵɥ ɫɦɟɳɺɧ ɜ ɩɪɹɦɨɦ ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɢɢ, ɬ. ɟ. ɨɬɪɢɰɚɬɟɥɶɧɵɣ ɡɚɠɢɦ ɩɢɬɚɧɢɹ ɧɚɞɨ
ɩɪɢɫɨɟɞɢɧɹɬɶ ɤ ɨɛɥɚɫɬɢ n, ɚ ɩɨɥɨɠɢɬɟɥɶɧɵɣ – ɤ ɨɛɥɚɫɬɢ p. Ɍɚɤɢɦ ɠɟ ɨɛɪɚɡɨɦ ɩɟɪɟɯɨɞ ɛɚɡɚ – ɤɨɥɥɟɤɬɨɪ ɞɨɥɠɟɧ ɛɵɬɶ ɫɦɟɳɺɧ ɜ ɨɛɪɚɬɧɨɦ ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɢɢ. ɗɬɨ ɨɡɧɚɱɚɟɬ, ɱɬɨ ɤɨɥɥɟɤɬɨɪ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɚ p-n-p ɬɢɩɚ ɩɪɢɫɨɟɞɢɧɹɟɬɫɹ ɤ ɨɬɪɢɰɚɬɟɥɶɧɨɦɭ
ɡɚɠɢɦɭ ɢɫɬɨɱɧɢɤɚ ɩɢɬɚɧɢɹ, ɚ ɤɨɥɥɟɤɬɨɪ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɚ n-p-n ɬɢɩɚ ɤ – ɩɨɥɨɠɢɬɟɥɶɧɨɦɭ. ɍɫɥɨɜɧɨ ɩɪɟɞɫɬɚɜɢɬɶ ɬɨɤɢ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɚ ɦɨɠɧɨ ɫɥɟɞɭɸɳɢɦ ɪɢɫɭɧɤɨɦ:
Ɋɢɫ. 1.17. ɍɫɥɨɜɧɨɟ ɩɪɟɞɫɬɚɜɥɟɧɢɟ ɬɨɤɨɜ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɚ
37
Iɤ = Į·I
+ Iɤɨ,
ɷ
ɝɞɟ Į – ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬ ɭɫɢɥɟɧɢɹ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɚ ɩɨ ɬɨɤɭ ɜ ɫɯɟɦɟ ɫ ɨɛɳɟɣ ɛɚɡɟ. Į ɜɫɟɝɞɚ ɦɟɧɶɲɟ 1 ɢ ɨɛɵɱɧɨ ɪɚɜɟɧ 0,95–0,99. Ɍ.ɤ. Į·I
ɩɪɟɧɟɛɪɟɱɶ ɢ ɬɨɝɞɚ Į = I
ɤ/Iɷ
.
>> Iɤɨ, ɬɨ ɡɧɚɱɟɧɢɟɦ Iɤɨ ɦɨɠɧɨ
ɷ
Ɋɢɫ. 1.18. ɍɫɥɨɜɧɵɟ ɝɪɚɮɢɱɟɫɤɢɟ ɨɛɨɡɧɚɱɟɧɢɹ ɛɢɩɨɥɹɪɧɵɯ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɨɜ
ɧɚ ɫɯɟɦɚɯ:
ɚ – ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪ ɫɬɪɭɤɬɭɪɵ p-n-p; ɛ – ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪ ɫɬɪɭɤɬɭɪɵ n-p-n;
ɜ – p-n-p ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪ ɫ ɤɨɥɥɟɤɬɨɪɨɦ, ɫɨɟɞɢɧɺɧɧɵɦ ɫ ɤɨɪɩɭɫɨɦ;
ɝ – ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪ p-n-p c ɜɵɜɨɞɨɦ ɤɨɪɩɭɫɚ; ɞ – ɥɚɜɢɧɧɵɣ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪ;
ɟ – ɨɞɧɨɩɟɪɟɯɨɞɧɨɣ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪ ɫ n ɛɚɡɨɣ
ɍɫɥɨɜɧɨɟ ɨɛɨɡɧɚɱɟɧɢɟ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɚ ɧɚ ɫɯɟɦɟ ɫɨɞɟɪɠɢɬ ɨɛɨɡɧɚɱɟɧɢɹ ɛɚɡɵ,
ɷɦɢɬɬɟɪɚ ɢ ɤɨɥɥɟɤɬɨɪɚ. Ȼɚɡɭ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɚ ɨɛɨɡɧɚɱɚɸɬ ɤɨɪɨɬɤɨɣ ɱɺɪɬɨɱɤɨɣ,
ɷɦɢɬɬɟɪ –
ɧɚɤɥɨɧɧɨɣ ɥɢɧɢɟɣ ɫɨ ɫɬɪɟɥɤɨɣ. Ⱦɥɹ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɚ ɫɬɪɭɤɬɭɪɵ p-n-p
ɫɬɪɟɥɤɚ ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɚ ɤ ɢɡɨɛɪɚɠɟɧɢɸ ɛɚɡɵ, ɚ ɞɥɹ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɚ ɫɬɪɭɤɬɭɪɵ n-p-n –
ɨɬ ɛɚɡɵ. Ʉɪɭɠɨɤ ɧɚ ɫɯɟɦɟ ɹɜɥɹɟɬɫɹ ɫɢɦɜɨɥɨɦ ɤɨɪɩɭɫɚ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɚ. Ʉɪɭɠɨɤ ɧɟ
ɫɬɚɜɹɬ, ɟɫɥɢ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪ ɛɟɡ ɤɨɪɩɭɫɚ (ɧɚɩɪɢɦɟɪ, ɟɫɥɢ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪ ɜɯɨɞɢɬ ɜ ɫɨɫɬɚɜ
ɢɧɬɟɝɪɚɥɶɧɨɣ ɢɥɢ ɝɢɛɪɢɞɧɨɣ ɦɢɤɪɨɫɯɟɦɵ). Ɉɞɢɧ ɢɡ ɷɥɟɤɬɪɨɞɨɜ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɚ
ɧɟɪɟɞɤɨ ɫɨɟɞɢɧɹɟɬɫɹ ɫ ɦɟɬɚɥɥɢɱɟɫɤɢɦ ɤɨɪɩɭɫɨɦ
(ɱɚɳɟ ɜɫɟɝɨ ɤɨɥɥɟɤɬɨɪ). ɇɚ
ɭɫɥɨɜɧɨɦ ɨɛɨɡɧɚɱɟɧɢɢ ɷɬɨ ɨɛɨɡɧɚɱɚɟɬɫɹ ɠɢɪɧɨɣ ɬɨɱɤɨɣ ɜ ɬɨɦ ɦɟɫɬɟ, ɝɞɟ ɜɵɜɨɞ
ɷɥɟɤɬɪɨɞɚ ɩɟɪɟɫɟɤɚɟɬɫɹ ɫ ɫɢɦɜɨɥɨɦ ɤɨɪɩɭɫɚ (ɪɢɫ. 1.18, ɜ). ȿɫɥɢ ɠɟ ɤɨɪɩɭɫ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɚ ɢɦɟɟɬ ɫɚɦɨɫɬɨɹɬɟɥɶɧɵɣ ɜɵɜɨɞ, ɬɨ ɟɝɨ ɨɛɨɡɧɚɱɚɸɬ ɤɚɤ ɧɚ ɪɢɫ. 1.18, ɝ. ȼ
ɢɡɨɛɪɚɠɟɧɢɢ ɥɚɜɢɧɧɨɝɨ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɚ ɢɫɩɨɥɶɡɭɟɬɫɹ ɞɨɩɨɥɧɢɬɟɥɶɧɵɣ ɡɧɚɤ – ɩɪɹɦɨɣ ɭɝɨɥɨɤ, ɤɨɬɨɪɵɣ ɫɬɚɜɢɬɫɹ ɦɟɠɞɭ
ɷɦɢɬɬɟɪɨɦ ɢ ɤɨɥɥɟɤɬɨɪɨɦ (ɪɢɫ. 1.18, ɞ).
ɋɜɨɟɨɛɪɚɡɧɨɟ ɭɫɥɨɜɧɨɟ ɨɛɨɡɧɚɱɟɧɢɟ ɨɞɧɨɩɟɪɟɯɨɞɧɨɝɨ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɚ, ɤɨɬɨɪɵɣ
ɢɦɟɟɬ ɨɫɨɛɭɸ ɫɬɪɭɤɬɭɪɭ: ɭ ɧɟɝɨ ɜɫɟɝɨ ɨɞɢɧ p-n ɩɟɪɟɯɨɞ (ɷɦɢɬɬɟɪɧɵɣ). ɇɨ ɭ ɟɝɨ
ɛɚɡɵ ɞɜɚ ɜɵɜɨɞɚ – ɩɨ ɨɛɟ ɫɬɨɪɨɧɵ ɨɬ p-n ɩɟɪɟɯɨɞɚ. ɋɢɦɜɨɥ ɷɦɢɬɬɟɪɚ ɨɞɧɨɩɟɪɟɯɨɞɧɨɝɨ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɚ ɧɚɩɪɚɜɥɟɧ ɩɨɞ ɭɝɥɨɦ ɤ ɫɟɪɟɞɢɧɟ ɫɢɦɜɨɥɚ ɛɚɡɵ, ɚ ɜɵɜɨɞɵ
ɨɬ ɧɟɺ (ɛɚɡɚ 1 ɢ ɛɚɡɚ 2) ɫɦɟɳɟɧɵ
ɤ ɤɪɚɹɦ. ɇɚ ɪɢɫ. 1.18, ɟ ɢɡɨɛɪɚɠɟɧɨ ɭɫɥɨɜɧɨɟ
ɝɪɚɮɢɱɟɫɤɨɟ ɢɡɨɛɪɚɠɟɧɢɟ ɨɞɧɨɩɟɪɟɯɨɞɧɨɝɨ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɚ ɫ n-ɛɚɡɨɣ.
38
1.4.7.2. Ɍɪɢ ɫɩɨɫɨɛɚ ɜɤɥɸɱɟɧɢɹ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɨɜ
Ɍɪɚɧɡɢɫɬɨɪ ɢɦɟɟɬ ɬɪɢ ɷɥɟɤɬɪɨɞɚ: ɷɦɢɬɬɟɪ, ɛɚɡɭ ɢ ɤɨɥɥɟɤɬɨɪ. ɇɚ ɜɯɨɞ
ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɚ ɩɨɞɜɨɞɢɬɫɹ ɜɯɨɞɧɨɣ ɫɢɝɧɚɥ, ɚ ɫ ɜɵɯɨɞɚ ɫɧɢɦɚɟɬɫɹ ɜɵɯɨɞɧɨɣ. Ⱦɥɹ
ɩɨɞɚɱɢ ɜɯɨɞɧɨɝɨ ɫɢɝɧɚɥɚ ɧɭɠɧɵ ɞɜɚ ɷɥɟɤɬɪɨɞɚ, ɚ ɞɥɹ ɫɧɹɬɢɹ – ɟɳɺ ɞɜɚ. Ɍɚɤ ɤɚɤ
ɷɥɟɤɬɪɨɞɨɜ ɭ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɚ ɬɪɢ, ɬɨ ɨɞɢɧ ɢɡ ɧɢɯ ɞɟɥɚɸɬ ɨɛɳɢɦ ɞɥɹ ɜɯɨɞɧɨɝɨ ɢ
ɜɵɯɨɞɧɨɝɨ ɫɢɝɧɚɥɨɜ. ɋɭɳɟɫɬɜɭɟɬ ɧɟɫɤɨɥɶɤɨ ɫɩɨɫɨɛɨɜ
ɜɤɥɸɱɟɧɢɹ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɚ:
ɫɯɟɦɚ ɫ ɨɛɳɟɣ ɛɚɡɨɣ, ɫɯɟɦɚ ɫ ɨɛɳɢɦ ɷɦɢɬɬɟɪɨɦ, ɫɯɟɦɚ ɫ ɨɛɳɢɦ ɤɨɥɥɟɤɬɨɪɨɦ
(ɪɢɫ. 1.19). ȼ ɤɚɠɞɨɣ ɢɡ ɷɬɢɯ ɫɯɟɦ ɨɞɢɧ ɢɡ ɜɵɜɨɞɨɜ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɚ ɫɥɭɠɢɬ ɨɛɳɟɣ
ɬɨɱɤɨɣ, ɚ ɞɜɚ ɞɪɭɝɢɯ ɹɜɥɹɸɬɫɹ ɜɯɨɞɨɦ ɢ ɜɵɯɨɞɨɦ.
Ɋɢɫ. 1.19 (ɧɚɱɚɥɨ). ɋɯɟɦɵ ɜɤɥɸɱɟɧɢɹ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɨɜ
39
ɭ
Ɋɢɫ. 1.19 (ɨɤɨɧɱɚɧɢɟ). ɋɯɟɦɵ ɜɤɥɸɱɟɧɢɹ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɨɜ
Ɏɚɡɨɜɵɟ ɫɨɨɬɧɨɲɟɧɢɹ ɞɥɹ ɜɯɨɞɧɵɯ ɢ ɜɵɯɨɞɧɵɯ ɫɢɝɧɚɥɨɜ ɩɨɤɚɡɚɧɵ ɧɚ
ɫɯɟɦɚɯ. ɋɥɟɞɭɟɬ ɨɛɪɚɬɢɬɶ ɜɧɢɦɚɧɢɟ ɧɚ ɬɨ, ɱɬɨ ɜ ɫɯɟɦɟ ɫ Ɉɗ ɮɚɡɚ ɜɵɯɨɞɧɨɝɨ
ɫɢɝɧɚɥɚ ɢɡɦɟɧɹɟɬɫɹ ɧɚ 180° ɩɨ ɨɬɧɨɲɟɧɢɸ ɤ ɮɚɡɟ ɜɯɨɞɧɨɝɨ.
ȼ ɬɚɛɥɢɰɟ 1.1 ɩɪɢɜɟɞɟɧɨ ɫɪɚɜɧɟɧɢɟ ɬɪɟɯ ɫɯɟɦ ɜɤɥɸɱɟɧɢɹ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɚ ɩɨ
ɜɯɨɞɧɨɦɭ ɢ ɜɵɯɨɞɧɨɦɭ ɫɨɩɪɨɬɢɜɥɟɧɢɸ ɢ
ɩɨ ɭɫɢɥɟɧɢɸ.
Ɍɚɛɥɢɰɚ 1.1
Ɍɢɩ
ɫɨɟɞɢɧɟɧɢɹ
ȼɯɨɞɧɨɟ
ɫɨɩɪɨɬɢɜɥɟɧɢɟ
ȼɵɯɨɞɧɨɟ
ɫɨɩɪɨɬɢɜɥɟɧɢɟ
ɍɫɢɥɟɧɢɟ
ɩɨ
ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɸ
ɍɫɢɥɟɧɢɟ
ɩɨ
ɬɨɤ
ɍɫɢɥɟɧɢɟ
ɩɨ
ɦɨɳɧɨɫɬɢ
ɈȻ ɇɢɡɤɨɟ ȼɵɫɨɤɨɟ ȼɵɫɨɤɨɟ < 1 ɋɪɟɞɧɟɟ
Ɉɗ ɋɪɟɞɧɟɟ ɋɪɟɞɧɟɟ ɋɪɟɞɧɟɟ ɋɪɟɞɧɟɟ ȼɵɫɨɤɨɟ
ɈɄ ȼɵɫɨɤɨɟ ɇɢɡɤɨɟ < 1 ɋɪɟɞɧɟɟ ɋɪɟɞɧɟɟ
1.4.7.3. ɉɨɥɟɜɵɟ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɵ
ɍ ɛɢɩɨɥɹɪɧɵɯ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɨɜ ɭɩɪɚɜɥɟɧɢɟ ɬɨɤɨɦ ɜ ɜɵɯɨɞɧɨɣ ɰɟɩɢ ɜɟɞɺɬɫɹ
ɜɯɨɞɧɵɦɢ ɬɨɤɚɦɢ. ɍ ɩɨɥɟɜɵɯ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɨɜ ɭɩɪɚɜɥɟɧɢɟ ɜɯɨɞɧɵɦ ɬɨɤɚ ɜɟɞɺɬɫɹ ɫ
ɩɨɦɨɳɶɸ ɷɥɟɤɬɪɢɱɟɫɤɨɝɨ ɩɨɥɹ, ɩɨɷɬɨɦɭ ɢɯ ɧɚɡɵɜɚɸɬ ɩɨɥɟɜɵɦɢ. Ⱦɟɣɫɬɜɢɟ ɩɨɥɟɜɵɯ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɨɜ ɨɫɧɨɜɚɧɨ ɧɚ ɢɫɩɨɥɶɡɨɜɚɧɢɢ ɧɨɫɢɬɟɥɟɣ ɡɚɪɹɞɚ ɬɨɥɶɤɨ ɨɞɧɨɝɨ ɬɢɩɚ: ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɜ ɢɥɢ ɞɵɪɨɤ. ɗɬɨ ɩɨɫɥɭɠɢɥɨ
ɨɫɧɨɜɨɣ ɞɥɹ ɜɬɨɪɨɝɨ ɧɚɡɜɚɧɢɹ –
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