Полупроводниковые триоды (транзисторы)

Полупроводниковый триод является анализом трехэлектродной лампы и состоит из двух p-n переходов. На рис. 4.7 представлена структура транзистора и протекающего через него точки.

Рис. 4.7. Транзистор p-n-p при включенных источниках питания

Показанный на рис. 4.7 транзистор состоит из трех областей: Ip, IIp и IIIp.

Область Ip называется эмиттерами и состоит из полупроводника p-типа. Основными носителями заряда для дырки являются имеющие положительный заряд.

Область IIp называется базой и состоит из полупроводника n-типа. Дырки, попавшие в область базы, для полупроводника базы являются неосновными носителями заряда. Как видно на рис. 4.7, p-n переход «база-эмиттер» из-за источника питания U_э смещен в прямом направлении. В результате ток дырок из области эмиттера легко преодолевает барьерный потенциал p-n перехода «эмиттер-база». Концентрация дырок, которые в полупроводнике базы стали неосновными носителями заряда, быстро возрастает. В материале базы дырки двигаются диффузно и непрерывно рекомбинируются с электронными, которые здесь являются основными носителями заряда.

В транзисторах область базы технологически сделана настолько тонкой, что большинство дырок, попавших в базу из области эмиттера и перемещаясь в ней диффузно, проходят ее без рекомбинации и достигают второго p-n перехода на границе база-коллектор.

Коллектор транзистора – это область IIIp. Она состоит из полупроводника p-типа. Второй переход (см. рис. 4.3), т.е. n-p переход «база-коллектор», смещен в обратном направлении. Поэтому дырки, попавшие в область базы из эмиттера и не успевшие на границе области «база-коллектор» рекомбинироваться, базой втягиваются в область IIIp, так как обратное напряжение способствует их переносу.

Мы рассмотрели достаточно сложную систему из нескольких полупроводников, подключенных к источникам питания в прямом и обратных направлениях, которая технологически непросто реализуется (за счет требования очень тонкой области базы). На что способна эта система? Внимательно повторив приведенные рассуждения, возвращаясь к рис. 4.7, придем к выводу о том, что получим возможность электрическим путем управлять током через транзистор. Входной сигнал подключается между эмиттером и базой транзистора, а выходной сигнал можно снимать с выводов коллектора базы.

Так как эмиттерный переход смещен в прямом направлении, то его сопротивление мало и значительный по величине ток I _э возникает под воздействием невысокого напряжения. Этот ток почти полностью передается в коллекторную цепь, в которой включается сопротивление нагрузки.

Таким образом, создается возможность при помощи слабого напряжения, приложенного между базой и эмиттером, управлять большим током в коллекторной цепи.