Электроника и электротехника. Шпаргалка

Контактные соединения полупроводника с металлом осуществляются либо в виде точечного контакта между кристаллом и острием металлической проволочки, либо в виде плоскостного контакта, в котором полупроводник и металл соприкасаются по большой поверхности. В приборах с точечным контактом используются свойства ррnnперехода. Основная масса кристалла, применяемого в этих приборах, обладает проводимостью одного типа, а небольшие участки на поверхности кристалла – проводимостью другого типа.

Последняя создается благодаря наличию примесей в кристалле полупроводника. Такие участки имеют диаметр порядка десятков микронов. Размеры острия контактной проволочки, находящейся на участке, должны быть меньше размеров самого участка, и поэтому электрическая цепь в приборе замыкается только через р-n-переход.

Образование р⒫n㞻перехода у плоскостных контактов между полупроводником и металлом объясняется на основе предположения о наличии большого количества игольчатых переходов между плоскостями полупроводника и металла, каждый из которых действует аналогично рассмотренным выше точечным контактам.

Пограничные области полупроводников типов р и n, находящиеся в пределах двойного электрического слоя, лишаются части своих основных носителей зарядов и имеют высокое электрическое сопротивление. Они называются запирающим слоем .

Если р-n-переход включить в цепь источника электрической энергии так, что к области с проводимостью типа р будет приложен положительный потенциал относительно n-области (рис. 75), то в обеих областях основные носители заряда под действием внешнего поля начнут перемещаться к ррnnпереходу, т. е. навстречу друг другу. При этом слои, близкие к р-n-переходу, пополняются основными носителями заряда.

Сопротивление ррnnперехода снижается, и уменьшается потенциальный барьер.

Например, в р-области больше основных носителей заряда, чем в n⚓области, протекание через переход основной части тока будет определяться перемещением дырок. В противном случае протекание основной части тока определяется перемещением свободных электронов. В обоих случаях через переход может проходить большой (прямой) ток.

Таким образом, р-n-переход, пропуская большой ток в прямом направлении и очень малый ток в обратном направлении, обладает вентильными свойствами.

Рис. 75. Явления в р-n-переходе:

а) без воздействия внешнего электрического поля;

б) при воздействии внешнего поля в направлении прямой проводимости;

в) при воздействии внешнего поля в направлении обратной проводимости 

75. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ТОЧЕЧНЫХ ТРИОДОВ

Применение металлического дна с выводами и приварка колпачка прибора ко дну (рис. 76а) позволяют получить лучшую герметизацию.

Электрод 1 включается в цепь усиливаемых колебаний (рис. 76б) и называется эмиттером . Электрод 2 соединяется с цепью нагрузочного сопротивления и носит название коллектора . Третьим электродом является основание (база).  

Рис. 76. Точечный германиевый триод:

а) устройство триодов типов СЗ и С4;

б) схема включения

Если на эмиттер подать положительное, а на коллектор отрицательное напряжение относительно основания, то величина обратного тока цепи коллектора iк будет находиться в прямой зависимости от величины прямого тока эмиттера iэ.

В цепь эмиттера, кроме напряжения усиливаемого сигнала, подается постоянное напряжение (доли вольта). В цепи коллектора напряжение источника питания составляет несколько десятков вольт.

Если в вакуумном триоде ток нагрузочной цепи (анодный ток) iа зависит от входного усиливаемого напряжения сеточной цепи iс, то в полупроводниковом триоде ток нагрузочной цепи uс зависит от усиливаемого тока iэ. Усиление тока германиевым триодом характеризуется величиной статического коэффициента усиления по току: 

при uk = const, который может быть найден из соответствующего семейства вольттамперных характеристик.

Цепь эмиттера можно рассматривать как цепь диода, включенного в проводящем направлении и имеющего поэтому относительно малое сопротивление, составляющее сотни ом. Небольшое изменение напряжения ∆u приводит к значительному изменению ее тока ∆i. Замена точечных контактов контактными поверхностями с большой площадью позволила создать приборы с относительно большой выходной мощностью, доходящей до 1 000 ватт.

В последнее время созданы некоторые типы германиевых триодов, устойчиво работающие при температурах ррnnперехода до 100—110°С. 

76. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ УСИЛИТЕЛЯ

Электронным усилителем называется устройство, предназначенное для усиления электрического напряжения, тока или мощности при помощи электронных ламп или полупроводниковых приборов. 

Рис. 77. Однокаскадный усилитель:

а) принципиальная схема; б) схема замещения