P-n – переход. Диод и транзистор.

Мы познакомились с полупроводниками p-типа и n-типа. Представим себе, что мы приведём эти оба полупроводника в тесное соприкосновение. Таким образом мы создадим p-n переход.

А теперь возьмем источник постоянного тока, подсоединим к р положительный полюс источника, а к n – отрицательный.

Электроны и дырки движутся навстречу друг другу и на границе двух полупроводников рекомбинируют друг с другом. А в это время источник в n –область подаёт новые электроны, а в р –области образуются новые дырки. И по данному p-n переходу течёт ток.

А теперь поменяем полярность источника тока и посмотрим, что из этого получится.

Обратная полярность источника тока привела к тому, что электроны и дырки разбежались в противоположные стороны и ток через переход прекратился.

Таким образом, нами открыто важнейшее свойство p-n перехода:

P-n переход пропускает электрический ток только в одну сторону.

Таким образом, был создан такой полупроводниковый радиоэлектронный элемент, как полупроводниковый диод. Он представляет собой p-n переход, заключённый в особую упаковку из металла или пластмассы и имеющий токопроводящие выводы. Он имеет условное графическое обозначение:

Его значок напоминает остриё стрелки, показывающей, в какую сторону по нему может проходить ток (имеется в виду условное направление тока). В обратную сторону он ток не пропустит.

Полупроводниковый диод обладает теми же свойствами и имеет то же применение, что и вакуумный диод. Однако он от вакуумного диода отличается исключительной экономичностью, так как у него нет нагреваемого катода и КПД его приближается к 100%. Полупроводниковый диод имеет очень малые размеры и не обладает хрупкостью, как вакуумный диод. Кроме того, можно изготовить полупроводниковые диоды различных типов: стабилитроны, фотодиоды, светодиоды, управляемые диоды, туннельные диоды и т.д. В радиоэлектронике полупроводниковые диоды уже практически вытеснили вакуумные диоды. Вся современная радиоэлектронная аппаратура содержит в себе большое количество диодов различных типов.

Можно создать полупроводниковый прибор, обладающий двумя p-n переходами. Такой прибор называется полупроводниковым триодом или транзистором. При этом транзистор бывает двух видов, в зависимости от чередования типов полупроводников.

Ниже приводятся их структурные схемы и условные графические изображения:

Прямой обратный

У транзистора три слоя: средний слой называется база и обозначается буквой б. С одной стороны к нему примыкает слой, который впрыскивает в базу свободные заряды и он называется эмиттер (э), а с другой стороны к базе примыкает слой, собирающий свободные заряды, которые прошли через базу и он называется коллектор (к). Работатранзистора довольно сложна и выходит за рамки нашей программы, поэтому остановимся только на принципе работы транзистора.

У транзистора два p-n перехода и включены они, как видно из схемы, в противоположных направлениях. При таком включении ток через оба диода не пойдёт: если один из них будет открыт, то другой обязательно будет закрыт. Поэтому ток через транзистор от эмиттера до коллектора идти не будет. Но если на базу подать хотя бы слабый ток, то ток через весь транзистор начинает проходить. Получается, что слабый ток базы влияет на сильный ток, проходящий через весь транзистор.

Итак, транзистор имеет очень важные свойства:

а) Ток через транзистор от эмиттера до коллектора будет