Полупроводниковые диоды и триоды

Полупроводниковые диоды

При прохождении переменного тока через рассмотренную цепь возникает явление выпрямления переменного тока: действительно, при одной полярности ток через цепь пойдет, при другой нет. Полупроводниковое устройство, состоящее из p- и n-материалов, представляет собой очень важный в современной технике прибор - полупроводниковый диод (диод - прибор с двумя электродами).

Если же в цепь переменного тока включен диод, переменный ток будет преобразовываться в ток пульсирующий. В отличие от переменного, он протекает только в одну сторону. Однако значение его непрерывно изменяется. Между временными интервалами, когда ток идет, находятся интервалы, во время которых ток настолько мал, что можно считать, что его нет. Очевидно, так же будет изменяться падение напряжения на любом сопротивлении в этой цепи. Пульсации можно уменьшить, включив параллельно такому сопротивлению конденсатор.

Разряд конденсатора в моменты уменьшения пульсирующего тока посылает в цепь дополнительный ток и тем самым уменьшает пульсации. Применив более сложные схемы сглаживания пульсаций, их можно довести до ничтожно малых значений. Именно так, включая вилку в розетку переменного тока, получают в радиоприемнике, телевизоре и других устройствах постоянное напряжение, необходимое для питания имеющихся в них полупроводниковых и электровакуумных приборов. В радиоприемниках и телевизорах полупроводниковые диоды имеют еще одно важное подобное применение - детектирование приходящих сигналов.

Полупроводниковые триоды

Представим, что переход p-n слева открыт для прохождения тока. Переход p-n справа - закрыт. Через левый p-n-переход будет протекать в p-материал электронный ток. Введение в p-материал из соседнего n-материала электронов называется инжекцией.

Часть инжектированных электронов будет попадать в имеющиеся в среднем кубике дырки и, таким образом, и дырки и электроны будут пропадать. В теории полупроводников этот процесс (по аналогии с соединением иона с электроном в газовом разряде) называется рекомбинацией электронов и дырок. Но рекомбинирует только малая часть электронов (чтобы добиться этого, кубик делают очень тонким - доли микрона). Основное их количество из тех, которые перешли границу, скапливается в р-кубике. Когда каких-либо частиц в одном месте больше, чем в других, начинается процесс диффузии - выравнивания концентраций. Соответственно в p-кубике происходит процесс диффузии носителей тока (в данном случае электронов). От границы с левым кубиком, где их особенно много, электроны диффундируют к правой границе. Но для электронов правый переход открыт, и они переходят в правый кубик. Так как рекомбинирует лишь малая часть электронов, то основная их масса проходит в правый кубик. Следовательно, ток через него примерно равен току через левый кубик. Напряжение источника в цепи правого кубика много больше, чем в цепи левого. Поэтому в цепь правого кубика можно включить большое сопротивление. Падение напряжения на большом сопротивлении превышает напряжение, подаваемое на левый p-n-переход. Значит, из трех кубиков создается трехэлектродный прибор, который может усиливать напряжение. Напряжение на выходе прибора будет повторять изменения напряжения на входе, но значение его будет увеличено.

Этот прибор - полупроводниковый триод, или транзистор. Соединение отдельных p- и n-кубиков, позволяет создать аналогичный прибор, но теперь основную роль будут играть дырки. Электроды транзистора называются эмиттер, база, коллектор.