3. Напівпровідникові діоди

Напівпровідниковий діод – це напівпровідниковий пристрій, що містить один p-n-перехід.

Точковий напівпровідниковий діод

Приклад: точковий германієвий діод (рис. 33.4). Тонка вольфрамова проволока 1 притискається до n-германію 2 вістрям, покритим алюмінієм. Якщо через діод в прямому напрямі пропустити короткочасний імпульс струму, то при цьому різко підвищується дифузія А1 в Ge і утворюється шар германію, збагаченого алюмінієм і такого, що має р-провідність. На границі цього шару утворюється p-n-перехід, який має високий коефіцієнт випрямляння.

Завдяки малій місткості контактного шару точкові діоди застосовуються як детектори (випрямлячі) високочастотних коливань аж до сантиметрового діапазону довжин хвиль.

Рис. 33.4 Рис. 33.5

Площинний напівпровідниковий діод

Приклад: площинний міднозакисний (купроксний) випрямляч (рис. 33.4). На мідну пластину за допомогою хімічної обробки нарощується шар закису міді Си₂О, який покривається шаром срібла. Срібний електрод служить тільки для ввімкнення випрямляча в електричне коло. Частина шару Сu₂О, яка прилягає до Сu і яка збагатилась нею, має електронну провідність, а частина шару Сu₂О, яка прилягає до Ag і яка збагатилась (в процесі виготовлення випрямляча) киснем, – дірковою провідністю. Таким чином, в товщі закису міді утворюється замикаючий шар з пропускним напрямом струму від Сu₂О до Сu (р п).

Поширеними є також селенові діоди і діоди на основі арсеніду галію і карбіду кремнію.

Розглянуті діоди мають ряд переваг порівняно з електронними лампами: малі габаритні розміри, високі ККД і термін служби, але дуже чутливі до температури (робочий інтервал від – 70 °С до +120 °С).

4. Напівпровідникові тріоди (транзистори)

p-n-переходи мають не лише прекрасні випрямляючі властивості, але можуть бути використані також для посилення, а якщо в схему ввести зворотний зв'язок, то і для генерації електричних коливань.

Прилади, призначені для цієї мети, отримали назву напівпровідникових тріодів, або транзисторів. Вони поділяються на точкові і площинні, причому останні – більш потужні. Вони можуть бути типу р-п-р і п-р-п.

Розглянемо для прикладу тріод типу р-п-р. Робочі "електроди" тріода, якими є база (середня частина транзистора), емітер і колектор (прилеглі до бази з обох боків області з іншим типом провідності), включаються в схему за допомогою невипрямляючих контактів – металевих провідників.

Рис. 33.6

Між емітером і базою прикладається постійна зміщуюча напруга в прямому напрямі, а між базою і колектором – постійна зміщуюча напруга у зворотному напрямі. Підсилювальна змінна напруга подається на вхідний опір R_вх, а посилена напруга – знімається з вихідного опору R_вих.

Протікання струму в ланцюзі емітера зумовлено в основному рухом дірок (вони є основними носіями струму) і супроводжується "уприскуванням" – інжекцією – в область бази. Дірки, що проникли, дифундують у напрямку до колектора, причому при невеликій товщині бази значна частина інжектованих дірок досягає колектора. Тут дірки захоплюються полем, діючим усередині переходу (притягуються до негативно зарядженого колектора), унаслідок чого змінюється струм колектора. Отже, всяка зміна струму в ланцюзі емітера викликає зміну струму в ланцюзі колектора.

Прикладаючи між емітером і базою змінну напругу, отримаємо в ланцюзі колектора змінний струм, а на вихідному опорі – змінну напругу. Величина підсилення залежить від властивостей p-n-переходів опорів навантажень і напруги батареї Б_к. Зазвичай R_вих >> R_вх, тому U_вих значно перевищує вхідну напругу U_вх (підсилення може досягати 10 000). Оскільки потужність змінного струму, що виділяється в опорі R_вих, може бути більшою за потужність, що витрачається в ланцюзі емітера, то транзистор дає і посилення потужності.

1Якщо ручку свердлика обертати так, щоб поступальний рух свердлика співпадав з напрямком кутової швидкості, то дотична до траєкторії, яку буде описувати ручка свердлика буде співпадати з напрямком вектора швидкості

2Частіше всього під тілом розуміютьабсолютно тверде тіло –система матеріальних точок, відстань між якими в процесі руху або взаємодії не змінюється, або це тіло, деформацією якого можна знехтувати.

3Насправді точка прикладання сили тертя знаходиться на межі поділу тіло-поверхня, а точка прикладання зовнішньої діючої сили – центр мас тіла. На практиці, якщо розміри тіла не великі, цією різницею нехтують і усі сили відкладають від центру мас тіла