Главная Операционные усилители



Глава 4

ТРАНЗИСТОРЫ: ДЛЯ ТЕХ,

КТО ПРОСТО НЕ МОЖЕТ БЕЗ НИХ ОБОЙТИСЬ

Если сегодня кто-нибудь заявит, что транзисторы произвели революцию в современной электронике, такого мудреца заставят замолчать - эта тема уже никого не волнует. Действительно, электроника начала развиваться только после того, как появился транзистор, такое утверждение вполне справедливо. Но сейчас появились интегральные схемы, объединяющие в себе транзисторы и другие компоненты и предоставляющие массу удобств в использовании. Транзисторы отошли на второй план. Нет необходимости собирать схему из транзисторов, если есть готовая интегральная схема, которая может выполнить такую же работу. С большинством интегральных операционных усилителей, например, работать легче, чем с операционным усилителем, собранным из транзисторов. Среди моих читателей наверняка найдутся такие, чье чувство справедливости жестоко пострадало бы, вздумай я не написать о транзисторах. Поэтому, скрепя сердце, я приступаю к этой главе, где берусь сообщить вам некоторые практические сведения о транзисторах.

Замечу сразу, что некоторые уравнения, которые я собираюсь привести в этой главе, представляют собой не точные, а приближенные выражения. Не расстраивайтесь, если информация покажется вам неполной, - ведь для большинства случаев приведенные приближения вполне пригодны.

Элементарная теория полупроводников

Для начала поговорим немного об элементарной теории полупроводников. Полупроводниками являются четырехвалентные элементы, расположенные в середине периодической таблицы элементов. Их нельзя назвать ни хорошими проводниками, ни хорошими изоляторами. Видное место в транзисторной технике занимают кремний и германий, но в последние годы, пожалуй, предпочтение стали отдавать кремнию.

Для того чтобы полупроводниковый элемент был пригоден для получения твердотельного электронного устройства, к нему необходимо добавить примесь. Существует два типа полупро-



водников, изготовленных из Ge или Si, которые отличаются друг от друга главным образом типом проводимости, обусловленным примесями. В полупроводниках одного типа, называемых полупроводниками п-типа ток переносят отрицательно заряженные частицы, а в полупроводниках другого, р-типа, - положительно заряженные частицы.

Ядро Электроны

© ; © ; ©

Лятитлентныи атом Примеси

: © : ®

©

: ©

: ©

: © :

Четырехвалентный атом полупроводника

- Лишний злектрон

Недостающий в , , злектрон

Рис. 4 1. Ковалентные связи в кристалле полупроводника (а); результат введения пятивалентной примеси (б); результат введения трехвалентной примеси (е).



Юбразевалась ( в ) дырка -


Дырпа заполнилась i <з

Рис. 4 2. Процесс «миграции» дырки.

Полупроводники п-типа получают путем добавления примеси, обладающей способностью отдавать свободные электроны кристаллической решетке чистого полупроводника.

Как показано на рис. 4.1, а, кристаллическая решетка образована четырехвалентными атомами полупроводника, связанными между собой ковалентными связями. Для того чтобы получить свободный электрон, необходимый полупроводнику п-типа, введем небольшое количество пятивалентной примеси (рис. 4.1,6). В качестве примеси можно взять, например, сурьму. Примеси требуется очень немного - порядка одной части на 100 000 000 частей полупроводника.

Атомы примеси также образуют ковалентные связи с четырехвалентными атомами кристаллической решетки. При этом, однако, на каждый атом примеси высвобождается один электрон, и если к кристаллу приложить некоторое напряжение, то возникнет электрический ток.

Запомните: в полупроводнике п-типа ток создается движением электронов.

Довольно просто мысленно представить себе, что такое ток в кристалле полупроводника п-типа, зато с проводимостью р-типа у многих студентов возникают затруднения. Я подозреваю, что причина непонимания кроется в том, что некоторые авторы имеют склонность запутывать предмет больше, чем следует.

В силу некоторых причин проводимость р-типа называется дырочной. Дырка - это место в кристаллической решетке, где должен бы находиться электрон, но где его нет, - коротко и ясно. Графическое толкование этого явления дано на рис. 4.1, е. Трехвалентный атом примеси (например, галлия) образует ковалентные связи с четырехвалентными атомами полупроводника. Когда трехвалентный атом занимает свое место в правильной структуре решетки, по соседству с ним оказывается четырехвалентный атом, который не может образовать связь. Это



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 [25] 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126


0.0171