Главная  Журналы 

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


Структура транзистора п-р-п типа

ную формулу, она дает верное представление о значении коэффициента усиления.

Ну вот, мы посмотрели, как действует усилитель электрических сигналов на электровакуумной лампе. Его коэффициент усиления может достигать нескольких десятков, а иногда и сотен раз.

Как же сделать триод из полупроводника? Эту задачу решили в 1948-1949 годах американские ученые Д. Бардин, В. Браттайн и У. Шокли, за что они были удостоены Нобелевской премии в области физики.

Давайте посмотрим, как им удалось сделать транзистор. Объединим два диода, как показано на рисунке. Область р в середине структуры называется базой, одна из п-областей-эмиттером, а другая-коллектором. Из самих названий ясно, что эмиттер должен что-то излучать, или испускать, а коллектор-это «что-то» собирать. Но что можно испускать в полупроводнике? Разумеется, носители заряда-электроны или дырки. Следовательно, на эмиттерный переход надо подать отпирающий потенциал, тогда через этот переход пойдет ток и возникнет движение зарядов. Вот схема включения полупроводникового триода, или транзистора. Транзистор здесь уже изображен так, как его обычно указывают на принципиальных схемах электронных устройств. База (Б) обозначена черточкой, эмиттер (Э)-стрелкой, а коллектор (К)-просто наклонной линией, подходящей к базе. Стрелка эмиттера показывает направление тока через эмиттерный переход. Этот ток создается батареей G1. А чтобы


Включение транзистора по схеме с общей базой



он не достигал очень больших значений, ведь сопротивление открытого р-п перехода весьма мало, включен ограничивающий ток резистор /?з. Итак, из эмиттера в толщу полупроводника (хотя какая там толща-толщина базы современньгх транзисторов измеряется микрометрами!) направляется поток электронов. Все было бы хорошо, если бы электроны, собравшиеся было осесть на базе, не попадали в сильное электрическое поле коллектора, который находится очень близко от эмиттера. На коллектор от батареи G2 подано сравнительно большое напряжение (несколько вольт или даже десятков вольт). Оно приложено в направлении, обратном для коллекторного р-п перехода, поэтому собственного тока через коллекторный переход практически нет. Но есть эмиттерный ток, и электроны, попадая в поле коллектора, направляются к нему и создают ток в коллекторной цепи. У современньгх транзисторов коллектор «перехватывает» более 99% всех электронов, излучаемых эмиттером. Следовательно, «коэффициент перехвата», равный отношению коллекторного тока к эмиттерному, А, = 0,99 или даже больше. Он называется коэффициентом передачи тока в схеме с общей базой или коэффициентом передачи тока эмиттера. Действительно, в данной схеме включения базовый электрод является общим и для эмит-терной, и для коллекторной цепей. В саму же базу попадает всего 1-Ajg, т.е. менее 1% тока эмиттера. Но вот что важно: и коллекторный, и базовый токи прямо пропорциональны току эмиттера, и если последний прекратится, то прекратится и коллекторный ток. Значит, эмиттерный ток управляет коллекторным! Но где же усиление? В этой схеме усиления по току действительно нет. Тем не менее можно получить усиление по напряжению и по мощности, если в цепь коллектора включить не измерительный прибор (миллиамперметр), как показано на рисунке, а резистор нагрузки с достаточно большим сопротивлением. Тогда изменения коллекторного тока вызовут изменения падения напряжения на нагрузке тем большие, чем больше ее сопротивление.

Но существует и другая, наиболее распространенная схема включения транзистора с общим эмиттером. Здесь отпирающее напряжение подается на базу. Переход база-эмиттер, как и прежде, отпирается, и эмиттер испускает носители заряда-электроны. Если обозначить ток эмиттера то ток базы составит (1 - А,)/,, а ток коллектора-Ajgi,.


Включение по схеме с общим эмиттером



Найдем отношение тока коллектора к току базы: iji = = hiJi] -Л21б)- Его значение около 100. Оно называется коэф-})ищ1ентом передачи тока в схеме с общим эмиттером hi, или коэффищентом передачи тока базы. Ток коллектора непосредственно зависит от тока базы: чем больше ig, тем больше и Тут опять происходит управление большим током коллектора с помощью малого тока базы. Если в цепь базы включить источник сигнала, то гакой же сигнал, но уже значительно усиленный, вьщелится и на эезисторе нагрузки в коллекторной цепи. Именно так и устроены гростейшие транзисторные усилители сигналов. Никаких накален-гых катодов, никаких баллонов, откачанных до глубокого вакуума-гранзистор представляет собой крошечный элемент с тремя гроволочками-выводами. И напряжения питания требуются не-эольшие-всего несколько вольт. По массе, габаритным размерам и тотребляемой мощности транзистор не идет ни в какое сравнение со :воей предшественницей-электронной лампой.

Транзисторы, собственно, открыли возможность микромини-1тюризации аппаратуры. С одной стороны, микроминиатюризация, i с другой ... Допустим, вы столкнулись с конкретной технической 1адачей: надо сделать выключатель для очень мощного потребителя гока, скажем лампы прожектора, электродвигателя дрели или станса. Потребляемый ток- несколько ампер. У вас нет выключателя с такими контактами. Что делать? Долгое время подобные задачи зешались традиционным способом-использовали электромехани-lecKoe реле. Маломощный выключатель замыкает цепь обмотки реле. Обмотка потребляет сравнительно небольшой ток, поэтому и шключатель можно взять маломощный, и провода, ведущие к нему, иогут быть длинными и тонкими. Когда ток идет через обмотку, жрдечник намагничивается и притягивает якорь, а тот, в свою )чередь, замыкает контакты. Все переменилось с разработкой мощ-U.1X транзисторов. Когда цепь базы разомкнута, ток базы равен 1улю, следовательно, отсутствует и ток коллектора. Лампа прожектора HI не горит. Замыкая контакты выключателя S1, мы включаем ГОК базы, и через лампу идет коллекторный ток, заставляя ее гореть. Гок базы может быть в сто раз меньше тока коллектора, и наш маломощный выключатель оказывается вполне пригодным. У тран-мсторного реле нет обгорающих контактов, нет трудоемкой в иготовлении обмотки, да и вообще нет движущихся элементов.


Электромеханическое и транзисторное реле





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