Ãëàâíàÿ > Ôèçèêà > Êóðñ ôèçèêè (Ãåâîðêÿí Ð. Ã.)
<< Ïðåäûäóùèé ïàðàãðàô
Ñëåäóþùèé ïàðàãðàô >>
<< Ïðåäûäóùèé ïàðàãðàô Ñëåäóþùèé ïàðàãðàô >>
Ìàêåòû ñòðàíèö

ßÂËÅÍÈß ÍÀ ÃÐÀÍÈÖÅ ÄÂÓÕ ÏÎËÓÏÐÎÂÎÄÍÈÊÎÂ

Ðàññìîòðèì ÿâëåíèÿ, ïðîèñõîäÿùèå â ìåñòå êîíòàêòà äâóõ ïîëóïðîâîäíèêîâ è -òèïà (ðèñ. III. 45, à). Î÷åâèäíî, âñëåäñòâèå òåïëîâîãî äâèæåíèÿ ÷åðåç ìåñòî êîíòàêòà ïðîèñõîäèò äèôôóçèÿ ñâîáîäíûõ ýëåêòðîíîâ è äûðîê â îáîèõ íàïðàâëåíèÿõ

Ðèñ. III.45

Òàê êàê êîíöåíòðàöèÿ ñâîáîäíûõ ýëåêòðîíîâ â ïîëóïðîâîäíèêå -òèïà áîëüøå, ÷åì â ïîëóïðîâîäíèêå -òèïà, òî ïðè ýòîé äèôôóçèè ÷èñëî ýëåêòðîíîâ, ïåðåõîäÿùèõ â åäèíèöó âðåìåíè èç áóäåò áîëüøå, ÷åì ïåðåõîäÿùèõ â îáðàòíîì íàïðàâëåíèè. Îäíàêî ýëåêòðîíû, ïåðåøåäøèå

â -ïîëóïðîâîäíèê, íå óâåëè÷èâàþò êîíöåíòðàöèþ ñâîáîäíûõ ýëåêòðîíîâ â ýòîì òåëå (êàê ýòî ïðîèñõîäèëî ïðè êîíòàêòå äâóõ ðàçëè÷íûõ ìåòàëëîâ); òàê êàê â ïîëóïðîâîäíèêå èìååòñÿ áîëüøàÿ êîíöåíòðàöèÿ âàêàíòíûõ ñâÿçåé, òî ýëåêòðîíû, ïåðåøåäøèå èç -ïîëóïðîâîäíèêà, çàíèìàþò ÷àñòü «äûðîê» è îêàçûâàþòñÿ ñâÿçàííûìè.

Òî÷íî òàê æå ïåðåõîä «äûðîê» èç (ò. å. ïåðåõîä ñâÿçàííûõ ýëåêòðîíîâ èç íå óâåëè÷èâàåò êîíöåíòðàöèþ «äûðîê» â -ïîëóïðîâîäíèêå; âñëåäñòâèå ðåêîìáèíàöèè ñî ñâîáîäíûìè ýëåêòðîíàìè, â èçáûòêå èìåþùèìèñÿ â -ïîëóïðîâîäíèêå, ýòè «äûðêè» íåìåäëåííî çàïîëíÿþòñÿ.  ðåçóëüòàòå ýòèõ ïðîöåññîâ -ïîëóïðîâîäíèê òåðÿåò ýëåêòðîíû è ïîýòîìó çàðÿæàåòñÿ ïîëîæèòåëüíî; -ïîëóïðîâîäíèê çàðÿæàåòñÿ îòðèöàòåëüíî.

Íà ãðàíèöå ìåæäó ýòèìè ïîëóïðîâîäíèêàìè, â ñëîå íåáîëüøîé òîëùèíû îáðàçóåòñÿ ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå, ïðåïÿòñòâóþùåå äàëüíåéøåé îäíîñòîðîííåé äèôôóçèè ýëåêòðîíîâ â íàïðàâëåíèè ñëîé, â êîòîðîì îáðàçîâàëñÿ ýòîò «ïîòåíöèàëüíûé áàðüåð» äëÿ ýëåêòðîíîâ, íàçûâàåòñÿ çàïèðàþùèì. Ïîñëå óñòàíîâëåíèÿ ðàâíîâåñèÿ ïåðåõîä ýëåêòðîíîâ â íàïðàâëåíèè êîìïåíñèðóåòñÿ îáðàòíûì ïåðåõîäîì

Åñëè ê ýòèì ïîëóïðîâîäíèêàì ïðèëîæèòü âíåøíåå ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå, òî ðàâíîâåñèå íàðóøèòñÿ. Ïîëîæèòåëüíûé ïîëþñ èñòî÷íèêà òîêà ìîæíî ïðèñîåäèíèòü ëèáî ê ëèáî ê -ïîëóïðîâîäíèêó.  ïåðâîì ñëó÷àå (ðèñ. III. 45, á) âíåøíåå ïîëå ïðåïÿòñòâóåò äâèæåíèþ îñíîâíûõ «íîñèòåëåé òîêà» (ýëåêòðîíîâ — â è äûðîê — â è ñïîñîáñòâóåò äâèæåíèþ ïîáî÷íûõ íîñèòåëåé òîêà, êîíöåíòðàöèÿ êîòîðûõ â ïîëóïðîâîäíèêàõ íåâåëèêà. Ìîæíî ñêàçàòü, ÷òî èñòî÷íèê òîêà «îòñàñûâàåò» ýëåêòðîíû èç è «ïîñûëàåò» èõ â âñëåäñòâèå ÷åãî óìåíüøàåòñÿ êîíöåíòðàöèÿ îñíîâíûõ íîñèòåëåé òîêà â îáîèõ ïîëóïðîâîäíèêàõ è èõ ñîïðîòèâëåíèå ñèëüíî âîçðàñòàåò. Ýòî íàïðàâëåíèå òîêà íàçûâàåòñÿ îáðàòíûì èëè çàïèðàþùèì.

Âî âòîðîì ñëó÷àå (ðèñ. III. 45, â) âíåøíåå ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå ñïîñîáñòâóåò äâèæåíèþ îñíîâíûõ «íîñèòåëåé òîêà» è ïðåïÿòñòâóåò äâèæåíèþ ïîáî÷íûõ. Ìîæíî ñêàçàòü; ÷òî âíåøíåå ïîëå îñëàáëÿåò (ïîíèæàåò) ïîòåíöèàëüíûé áàðüåð ìåæäó ïîëóïðîâîäíèêàìè è òåì ñàìûì óâåëè÷èâàåò äèôôóçèþ ýëåêòðîíîâ èç è «äûðîê» — â îáðàòíîì íàïðàâëåíèè. Ñîïðîòèâëåíèå ïîëóïðîâîäíèêîâ óìåíüøàåòñÿ, è ñèëà òîêà ïîëó÷àåòñÿ áîëüøîé. Ýòî íàïðàâëåíèå òîêà íàçûâàåòñÿ ïðÿìûì.

Òàêèì îáðàçîì, â îäíîì («ïðÿìîì») íàïðàâëåíèè òîêà ïîëóïðîâîäíèêîâûé äèîä èìååò ìàëîå ñîïðîòèâëåíèå, à â îáðàòíîì («çàïèðàþùåì») íàïðàâëåíèè — î÷åíü áîëüøîå ñîïðîòèâëåíèå. Ýòî ñâîéñòâî äèîäà èñïîëüçóåòñÿ äëÿ âûïðÿìëåíèÿ ïåðåìåííîãî òîêà. Çàâèñèìîñòü ñèëû òîêà I ÷åðåç äèîä îò ïðèëîæåííîãî âíåøíåãî íàïðÿæåíèÿ -àìïåðíàÿ õàðàêòåðèñòèêà) ïîêàçàíà íà ðèñ. III. 46.

Ðàññìîòðèì ñâîéñòâà ïîëóïðîâîäíèêîâîãî òðèîäà, ñîñòîÿùåãî èç êîìáèíàöèè ïåðåõîäîâ n-p-n èëè p-n-p. Íà ðèñ. III. 47 ïîêàçàíà ñõåìà âêëþ÷åíèÿ òðèîäà, ïðåäíàçíà÷åííàÿ äëÿ ïîëó÷åíèÿ íà âûõîäíîì ñîïðîòèâëåíèè óñèëåííûõ êîëåáàíèé ïåðåìåííîãî íàïðÿæåíèÿ  ïåðåõîäå ýëåêòðè÷åñêèé òîê, âûçûâàåìûé áàòàðååé òå÷åò â ïðÿìîì íàïðàâëåíèé (íàïðÿæåíèå ýòîé áàòàðåè äîëæíî áûòü

áîëüøå ÷òîáû ïðè ïåðåìåíå çíàêà ïåðåõîä íå çàïèðàëñÿ).  ïåðåõîäå äåéñòâóåò îáðàòíîå (çàïèðàþùåå) íàïðÿæåíèå áàòàðåè Äîïóñòèì, ÷òî íàïðÿæåíèå, ïîäàâàåìîå íà ïåðåõîä ïðó èçìåíèëîñü íà âåëè÷èíó Òîãäà ñèëà òîêà ÷åðåç ýòîò ïåðåõîä èçìåíèòñÿ íà

Ðèñ. III.46

Ðèñ. III.47

Èçìåíåíèå ñèëû òîêà ìåæäó ïîëóïðîâîäíèêàìè áóäåò ñîïðîâîæäàòüñÿ èçìåíåíèåì êîíöåíòðàöèè íîñèòåëåé òðêà â ïîëóïðîâîäíèêå âñëåäñòâèå ÷åãî èçìåíèòñÿ ñîïðîòèâëåíèå â ïåðåõîäå. Ýòî âûçîâåò èçìåíåíèå ñèëû òîêà â öåïè íà âåëè÷èíó à ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ íà âûõîäíîì ñîïðîòèâëåíèè èçìåíèòñÿ íà Îòíîøåíèå çàâèñèò îò êîíñòðóêöèè òðèîäà (íàïðèìåð, äëÿ òðèîäîâ ñ ïëîñêèìè ïîâåðõíîñòÿìè êîíòàêòîâ ýòî îòíîøåíèå 1, ïðè òî÷å÷íûõ êîíòàêòàõ Óñèëåíèå íàïðÿæåíèÿ, êîòîðîå ìîæíî ïîëó÷èòü â òðèîäå, ðàâíî:

ãäå ñîïðîòèâëåíèå â öåïè ïåðåìåííîãî íàïðÿæåíèÿ Âåëè÷èíû ìîæíî ïîäîáðàòü òàêèìè, ÷òîáû ïîëó÷èòü íåîáõîäèìîå óñèëåíèå. Ïîëóïðîâîäíèê íàçûâàåòñÿ áàçîé èëè îñíîâàíèåì òðèîäà; ïîëóïðîâîäíèê èìåþùèé ñ áàçîé îòêðûòûé ïåðåõîä, íàçûâàåòñÿ ýìèòòåðîì è ÿâëÿåòñÿ ïîñòàâùèêîì íîñèòåëåé òîêà â áàçó: ïîëóïðîâîäíèê êîòîðîãî ïåðåõîä ñ áàçîé çàïåðò, íàçûâàåòñÿ êîëëåêòîðîì. Âåñü òðèîä, ðàáîòàþùèé êàê óñèëèòåëü, íàçûâàåòñÿ òðàíçèñòîðîì. Ïîòåðè ýíåðãèè â òðàíçèñòîðå î÷åíü ìàëû ïî ñðàâíåíèþ ñ ýëåêòðîííîé ëàìïîé (â êîòîðîé íåîáõîäèìà çàòðàòà ýíåðãèè íà ïîäîãðåâ êàòîäà).

Ðèñ. III.48

Ñõåìàòè÷åñêîå óñòðîéñòâî ïîëóïðîâîäíèêîâûõ äèîäîâ è òðèîäîâ ïîêàçàíî íà ðèñ. III. 48.  ìàëîìîùíîì òî÷å÷íîì äèîäå (à) ìåòàëëè÷åñêàÿ (âîëüôðàìîâàÿ èëè äð.) ïðóæèíà çàîñòðåííûì êîíöîì ïðèæèìàåòñÿ ê ñïåöèàëüíî îáðàáîòàííîé ïîâåðõíîñòè ìàëåíüêîãî ãåðìàíèåâîãî êðèñòàëëèêà ñ ýëåêòðîííîé ïðîâîäèìîñòüþ; â íåáîëüøîì îáúåìå êðèñòàëëà âáëèçè êîíòàêòà îáðàçóåòñÿ äûðî÷íàÿ ïðîâîäèìîñòü.

 ïëîñêîñòíîì äèîäå (á) íà ïëàñòèíêó ãåðìàíèÿ íàïëàâëÿåòñÿ èíäèé, àòîìû êîòîðîãî ïðîíèêàþò íà íåáîëüøóþ ãëóáèíó â ãåðìàíèé è ñîçäàþò òîíêèé ñëîé ñ äûðî÷íîé ïðîâîäèìîñòüþ; îñòàëüíàÿ ÷àñòü ãåðìàíèåâîé ïëàñòèíêè èìååò ýëåêòðîííóþ ïðîâîäèìîñòü. Ïîëóïðîâîäíèêîâûå òðèîäû p-n-p èìåþò ñ îäíîé (â) èëè ñ äâóõ ñòîðîí ãåðìàíèåâîãî êðèñòàëëà (îñíîâàíèÿ) ïðóæèííûå êîíòàêòû èëè èíäèåâûå íàïëàâêè.

<< Ïðåäûäóùèé ïàðàãðàô Ñëåäóþùèé ïàðàãðàô >>
Îãëàâëåíèå