Электроника шаг за шагом [Практическая энциклопедия юного радиолюбителя]

У вас под руками нет, по-видимому, электронного микроскопа и других приборов, которые помогли бы прямыми опытами и демонстрациями проиллюстрировать рассказ о событиях в полупроводниковом диоде. Но вы все же можете провести эксперимент, который, по крайней мере, докажет правдоподобность выводов об односторонней проводимости рn-перехода. Причем не мысленный эксперимент, как часто бывало раньше, а настоящий, «в металле». Для него нужны батарейка, лампочка и любой плоскостной диод. Весь ход эксперимента показан на Р-79; 5. Он безоговорочно подтверждает: диод пропускает ток в одну сторону, его прямое сопротивление мало, а обратное — велико.

Т-138. Транзистор — полупроводниковый прибор с двумя рn-переходами и тремя зонами разной проводимости, со структурой р-n-р или n-р-n. Слово «транзистор» происходит от слов «трансфер» (в переводе с английского — «преобразователь») и «резистор». Немного позже (Т-141) появится возможность пояснить, с чем именно связано такое название, а пока несколько слов об устройстве прибора.

Можно сказать, что транзистор представляет собой два полупроводниковых диода, с одной общей проводящей зоной (Р-83).

Р-83

В зависимости от типа проводимости этой общей зоны могут быть и два типа транзисторов, с двумя разными последовательностями проводящих зон: р-n-р и n-р-n (Р-83;1,2). Такие транзисторы с разной структурой, или, как их принято называть, транзисторы разной проводимости, не отличаются по принципу действия, по своим основным характеристикам и возможностям. Однако технология производства р-n-р транзисторов в какое-то время была проще, удобнее, и тогда они стали основным типом полупроводниковых усилительных приборов. С того времени транзисторы со структурой р-n-р иногда называют транзисторами прямой проводимости, а со структурой n-р-n — транзисторами обратной проводимости.

Т-139. Три зоны транзистора — эмиттер, коллектор и база; усиливаемый сигнал подводят к эмиттерному рn-переходу, и усиленный получают в коллекторной цепи. Средняя зона транзистора называется базой, сокращенное обозначение — б. Это название идет с давних времен, если, конечно, здесь применимо само это слово «давний» — транзистор изобретен всего лет сорок назад. Тогда существовали только точечные транзисторы, у которых средняя зона была конструктивным основанием, базой прибора (Р-83;3). Сейчас точечных транзисторов уже не делают, их полностью вытеснили более технологичные и совершенные плоскостные приборы, однако название рабочих зон, в том числе и название «база», остались без изменений.

С двух сторон к базе примыкают две зоны иной проводимости — эмиттер э (испускающий заряды) и коллектор к (собирающий заряды). По своим электрическим характеристикам коллектор и эмиттер в основном одинаковы— некоторые транзисторы работают, если по ошибке включить эмиттер вместо коллектора. Однако они различаются конструктивно — коллектор делают более массивным (он должен выдерживать значительно большие тепловые нагрузки).

На Р-83;1,2 в самом общем виде показана схема включения транзистора в усилитель электрических сигналов. Транзистор позволяет практически осуществить систему усиления электрических сигналов, в которой слабый сигнал меняет сопротивление переменного резистора (реостата), включенного в цепь источника постоянного тока (Р-76). При этом эмиттерный pn-переход играет роль привода, он легко «перемещает движок реостата», роль которого играет коллекторная цепь.

Знакомство с полупроводниковым диодом мы закончили экспериментом, доказывающим его одностороннюю проводимость. Знакомство с транзистором начинаем с экспериментов, которые должны подтвердить, что он может быть использован для усиления электрических сигналов.

Т-140. Усилительные возможности транзистора обнаруживаются в простейших опытах. Основное оборудование, необходимое для этих опытов, — лампочка на 3,5 В, батарейка на 4,5 В, любой гальванический элемент на 1,5 В, переменный резистор сопротивлением около 1 кОм и любой транзистор. Как у него расположены выводы эмиттера, базы и коллектора, можно узнать по справочным рисункам (К-6).

Первая серия опытов (Р-83;7,8; в мысленном эксперименте вместо омметра вполне можно включить лампочку и батарейку — чем ярче светится лампочка, тем, значит, больше ток и, следовательно, меньше сопротивление) — предварительная, она лишь подтверждает, что в р-n-р транзисторе есть два рn-перехода и его можно рассматривать как два диода с общей зоной n. Для определенности мы выбрали р-n-р транзистор, но можно взять и транзистор n-р-n (сменив полярность всех батарей), результат опытов при этом не изменится.