Полупроводниковый  транзистор.

 Свойства р – n – перехода в полупроводниках можно использовать для усиления и генерации электрических колебаний. В настоящее время применяются в основном устройства, называемые полупроводниковыми триодами или транзисторами.

Рассмотрим один из видов транзисторов из германия или кремния с введенными внутрь них донорными и акцепторными примесями. Распределение примесей таково, что создается очень тонкая (порядка нескольких микрометров) прослойка полупроводника n -типа между двумя слоями полупроводника р -типа (рис.19). Эту тонкую прослойку называют основанием или базой.

Рис. 19

В кристалле образуется два р – n – перехода, прямые направления которых противоположны. Три вывода от областей с различными типами проводимости позволяют включать транзистор в схему, изображенную на рисунке 19. При данном включении левый р – n – переход является прямым и отделяет базу от области с проводимостью р -типа, называемой эмиттером. Если бы не было правого р – n – перехода, в цепи «эмиттер — база» существовал бы ток, зависящий от напряжения источников (батареи Б1 и источника переменного напряжения) и сопротивления цепи, включая малое сопротивление прямого перехода «эмиттер – база».

Батарея Б2 включена так, что правый р – n – переход в схеме (рис.19) является обратным. Он отделяет базу от правой области с проводимостью р -типа, называемой коллектором.

Если бы не было левого р – n – перехода, сила тока в цепи коллектора была бы близка к нулю, так как сопротивление обратного перехода очень велико. При существовании же тока в левом р – n – переходе появляется ток и в цепи коллектора, причем сила тока в коллекторе лишь немного меньше силы тока в эмиттере.

Дело здесь в следующем. При создании напряжения между эмиттером и базой основные носители полупроводника р -типа – дырки – проникают в базу, где они являются уже неосновными носителями. Поскольку толщина базы очень мала и число основных носителей (электронов) в ней не велико, попавшие в нее дырки почти не рекомбинируют с электронами базы и проникают в коллектор за счет диффузии. Правый р – n – переход закрыт для основных носителей заряда базы – электронов, но не для дырок. В коллекторе дырки увлекаются электрическим полем и замыкают цепь. Сила тока, ответвляющегося в цепь эмиттера из базы, очень мала, так как площадь сечения базы в горизонтальной (по рис.19) плоскости много меньше сечения в вертикальной плоскости.

Рис. 20

Сила тока в коллекторе, практически равная силе тока в эмиттере, изменяется вместе с током в эмиттере. Сопротивление резистора R мало влияет на ток в коллекторе, и это сопротивление можно сделать достаточно большим. Управляя током эмиттера с помощью источника переменного напряжения, включенного в его цепь, мы получим синхронное изменение напряжения на резисторе R. При большом сопротивлении резистора изменение напряжения на нем может в десятки тысяч раз превышать изменение напряжения сигнала в цепи эмиттера. Это означает усиление напряжения. Одновременно и мощность, выделяющаяся на нагрузке R, будет значительно превышать мощность, расходуемую в цепи эмиттера. Происходит усиление по мощности.

 Транзисторы (рис.20) получили чрезвычайно широкое распространение в современной технике.

Недостатки транзисторов те же, что и полупроводниковых диодов. Они очень чувствительны к повышению температуры, электрическим перегрузкам и сильно проникающим излучениям