Транзистор?.. Это очень просто!

_{Содержание: Очистка методом зонной плавки. Высокочастотный нагрев. Выращивание монокристалла. Резка монокристалла. Метод изготовления «тянутых» переходов. Сплавные транзисторы. Проблема мощных транзисторов. Метод диффузии. Время пробега. Емкости р-n переходов. Полупроводниковый тетрод. Поверхностно-барьерные транзисторы. Метод двойной диффузии. Дрейфовый транзистор структуры р-n-р. Мезатранзистор. Полевой транзистор.}

Первоначальная очистка

Незнайкин. — Знаешь ли ты, Любознайкин, что у меня никогда не возникало желания самому делать электронные лампы? Откачать из стеклянного баллона практически весь воздух было для меня непреодолимым препятствием, так как мой велосипедный насос не казался мне подходящим для этого. А теперь мне кажется, что я могу без особых затруднений изготовить несколько транзисторов. Как ты думаешь, найду ли я в магазине химреактивов все нужные мне вещества: чистый германий, сурьму для области n и индий для области р?

Любознайкин. — Ты это серьезно, мой бедный друг?

Н. — Конечно, а разве это так трудно?

Л. — Еще как!.. Прежде всего нужно достаточно хорошо очистить германий, так как тот, что ты можешь найти в продаже под названием «чистый», далеко не так чист, как нам нужно. Затем ему нужно придать правильную кристаллическую структуру, превратив его в единый кристалл, или монокристалл. Потом в него нужно ввести примеси типов р и n, создав оба перехода, разделяющих транзистор на три области — зоны. И, наконец, нужно припаять к этим областям выводы, смонтировать все это в единое целое и поместить в герметический корпус, чтобы защитить от внешних воздействий. Только большие, хорошо оснащенные заводы могут правильно выполнить эти разнообразные операции.

Н. — Ты приводишь меня в отчаяние. Неужели действительно так трудно очистить германий?

Л. — Не забывай, что нам нужен действительно чистый германий, в котором на миллиард атомов германия должно содержаться не более десяти атомов примесей, а то и еще меньше.

Н. — Я предполагаю, что для удаления из германия загрязняющих его посторонних веществ применяют химические процессы.

Л. — Химия делает все, что в ее силах, но этого недостаточно. Поэтому после химической очистки прибегают к физическому процессу, называемому зонной плавкой. Слиток очищаемого германия кладут в очень чистый тигель из кварца или графита и в атмосфере водорода или азота (чтобы избежать какого бы то ни было окисления) нагревают узкую зону этого слитка, доводя германий в этом месте до плавления. Эту расплавленную зону медленно перемещают от одного конца тигля к другому.

Н. — Я думаю, что при этом примеси выгорают.

Л. — Ошибаешься. Процесс основан на том явлении, что примеси, стремясь остаться в жидкой зоне, уходят из тех частей германиевого слитка, которые, охлаждаясь, начинают затвердевать. Таким способом их постепенно перемещают от одного конца бруска германия к другому и после повторения этой процедуры несколько раз обрезают конец стержня, в котором собраны все примеси.

Н. — И его выбрасывают?

Л. — Нет, потому что германии стоит очень дорого. Его повторно используют при очистке следующей порции германия.

Н. — Я начинаю думать, что наша Гора вчера испытала на себе зонную очистку…

Л. — Кто такая Гора, и что за чепуху ты мне рассказываешь?

Н. — Гора — наша кошка (мы ее так зовем, потому что она наполовину ангорская). Обычно очень чистая, она, должно быть, связалась с дурной компанией и нахватала блох. Проведя гребнем много раз от головы до хвоста, мы освободили ее от примесей… Но как устроен гребень для германия? Я хочу спросить, каким образом удается расплавить узкую зону германия?

Высокочастотный нагрев

Л. — Делается это с помощью индукционного высокочастотного нагрева. Короткая катушка из нескольких витков охватывает зону плавления, по катушке пропускается от мощного генератора ток высокой частоты. Магнитное поле этой катушки наводит в массе германия токи, которые нагревают находящийся внутри катушки участок слитка до плавления (рис. 34).

Рис. 34. Зонная плавка осуществляется нагреванием находящегося в тигле германия с помощью токов высокой частоты, протекающих по катушке, которая медленно перемещается от «одного конца тигля к другому. Тигель помещен в кварцевую трубку, заполненную азотом или водородом.

Н. — Это же самое делали моему дяде Жюлю!