Электричество шаг за шагом

Поведение полупроводникового диода, также как и вакуумного, зависит от того, в какой полярности к нему подведено внешнее напряжение — к какой зоне подключён «плюс», а к какой «минус». В одном случае («плюс» подключён к катоду, «минус» к аноду) свободные заряды оттягиваются от рn-перехода и ток через диод не проходит — он напоминает две обкладки конденсатора с изолятором между ними. При другой полярности («плюс подключён к аноду, «минус» к катоду) внешнее напряжение подтягивает свободные заряды к рn-переходу, там они непрерывно нейтрализуют друг друга (Т-8), в цепи идёт ток, поставляющий в рn-переход новые положительные и отрицательные заряды.

Даже новичок, тот, кто впервые знакомится с работой полупроводниковых диодов, довольно быстро сам сообразит, что с движением электронов в сторону рn-перехода никакой проблемы нет — свободные электроны, которых тянет к себе «плюс», всегда найдут лазейку (Т-8), чтобы просочиться в его сторону. Но как быть с положительными ионами? Они же не могут свободно двигаться, они связаны со структурой самого полупроводникового материала, входят в его кристаллическую решётку и практически неподвижны. Чтобы прояснить эту неясность, изготовим (разумеется, мысленно) простейшую учебную модель — два расположенных рядом атома. Один из них полностью укомплектован электронами и собственного электрического заряда не имеет. У другого атома одного электрона не хватает, это фактически положительный ион с единичным положительным зарядом. Представьте себе, что из нейтрального атома один электрон быстро перескочил в этот положительный ион и превратил его в нейтральный атом. А сам нейтральный атом при этом, естественно, стал положительным ионом — теперь у него не хватает одного электрона, то есть имеется лишний положительный заряд. Не вдаваясь во все эти подробности, можно отметить конечный результат: в полупроводниковом кристалле произошло перемещение положительного заряда. Движение электрона произошло так быстро, что его даже нельзя считать свободным электроном, а подвижные положительные ионы могут существовать достаточно долго — до следующего электронного прыжка (Т-8). В литературе о полупроводниках эти ионы с лишним положительным зарядом получили имя дырки (видимо, имеется в виду свободное место отсутствующего электрона), и именно их считают свободными подвижными положительными зарядами.

ВК-250.В конце 1947 года появились транзисторы, и ещё долго основное внимание обращали на их огромные достоинства в сравнении с электронной лампой: малые размеры и один источник питания вместо двух. Но затем главными стали другие достоинства транзистора, особенно возможность создания интегральных схем. В них тысячи, миллионы, а теперь уже и миллиарды транзисторов (их размеры уже измеряются нанометрами!), связанных в одном кристалле, образуют готовый сложный электронный блок.