Файл: Учебник радиометриста флота учебник для школ и учебных отрядов ВМФ..pdf

неосновных носителей. При увеличении обратного напряже­ ния м0бр, как отмечалось выше, /г-р-переход расширяется, что эквивалентно увеличению расстояния между обкладками кон­ денсатора Сп и, следовательно, уменьшению его емкости. При уменьшении обратного напряжения «0бр, наоборот, емкость /г-р-перехода увеличивается (рис. 97). Это свойство п-р-перехода и используется в параметри­ ческом диоде.

Ьобр. В 8 6 4 г 0

перехода электрона через потенциальный барьер, величина кото­ рого превышает энергию электрона. Туннельный эффект воз­ никает в районе перекрытия валентной зоны полупроводника p-типа с зоной проводимости полупроводника n-типа при увели­ чении примерно в 1000 раз концентрации примесей в основном материале полупроводника диода, уменьшении толщины п-р-пе­ рехода и создании в переходе высокой напряженности электри­ ческого поля. Ток туннельного диода гт чрезвычайно мал и соз­ дается в диоде электронами и дырками. Из вольт-амперной ха­ рактеристики AOBCD туннельного диода (рис. 98) видно, что первый максимум значения туннельного тока 7' отмечается

при величине прямого напряжения и'пр. Затем с повышением

прямого напряжения ищ, туннельный ток iT падает (участок ВС). Второй подъем вольт-амперной характеристики начинается при величине прямого напряжения и ’пр (участок CD),

Обращенные диоды имеют концентрацию примесей меньше, чем туннельные диоды. Туннельный эффект в них возникает только при подаче обратного напряжения и0бР.. Как видно из вольт-амперной характеристики обращенного диода (рис. 99), обратный ток г’обр имеет большую крутизну, чем прямой ток г'щ,.

Полупроводниковый стабилитрон является плоскостным дио­ дом и предназначен для стабилизации величины постоянного

100

напряжения. Конструкция-диода этого типа такова, что уже при небольших обратных напряжениях и0бр в его ц-р-переходе воз­ никает сильное электрическое поле. Ускоряя неосновные носи-

Рис. 100. Вольт-амперная характеристика полупро­ водникового стабили­ трона

101

телн зарядов (электроны), оно сообщает им энергию, достаточ­ ную для ионизации атомов вещества. В результате этого в ди­ оде возникает пробой я-р-перехода. Происходит быстрый рост обратного тока £0бр, на величине которого дальнейшее измене­ ние обратного напряжения практически не сказывается. Вольт-

ния /макс.> при которой выделяемая в /г-/?-переходе мощность не превышает при постоянном обратном напряжении допустимой величины. Таким образом, как и стабилитроны тлеющего раз­ ряда, при превышении постоянного напряжения, подаваемого в цепь, полупроводниковые стабилитроны закорачивают линию, пропуская весь ток через себя. Схема включения их подобна схеме включения ионного стабилитрона.

Термисторы используются для измерения температуры, отно­ сительной влажности, малых мощностей в высокочастотной тех­

заряда в материале полупроводника под действием тепловой энергии.

Фотодиодом называется полупроводниковый прибор с п-р-пе­ реходом, обратный ток которого изменяется под действием све­ тового излучения. Его основой является германиевый полупро­ водниковый диод, внешний вид, устройство и схема включения которого представлены на рис. 101. В пластинке из кристалли­ ческого германия путем присадки соответствующих примесей создают зону с электронной и зону с дырочной проводимостями. Между ними образуется я-р-переход, имеющий одностороннюю проводимость. Одну поверхность пластинки металлизируют, а на другую накладывают прозрачный проводящий слой. Изготов­ ленная таким образом пластинка помещается в герметический корпус с окном напротив прозрачного покрытия. Под действием света, проникающего в толщу слоев кристаллической пластинки, в ее области п происходит ионизация атомов, в результате чего создаются свободные носители зарядов — электроны и дырки. Под действием ускоряющего электрического поля в я-р-переходе при приложенном внешнем источнике питания Е из области я дырки перемещаются в область р, а электроны накапливаются в области я. Между электродами фотодиода возникает раз­ ность потенциалов, называемая электродвижущей силой. Эту S. д. с. можно использовать для создания тока /0бр, протекаю­ щего через нагрузочный резистор RB. Фотодиод может работать в этом случае без внешнего источника питания как фотогенера­ тор, непосредственно преобразуя лучистую энергию в электри­ ческую. Наличие внешнего источника питания Е, как показано

102

на рис. 101, б, улучшает условие перемещения через л-р-переход неосновных носителей заряда, формирующих обратный ток io5v. Зависимость значений обратного тока г0бр от интенсивности по­ тока лучистой энергии Ф показана, вольт-амперной характери­ стикой, фотодиода на рис. 1102.

В настоящее время в различных устройствах радиотехниче­ ской аппаратуры все большее применение находят управляемые вентили — тиристоры. Тиристор представляет собой четырехслой­ ную структуру п-р-п-р с тремя л-р-переходами (рис. 103). При­ ложенное в точках Л и В к такой структуре от внешнего ис-

_ 1 ____ 1_____ _____ 1___ 1___ _ 1 ______

Рис. 103. Схема включения в электрическую цепь и принцип работы тиристора

103

точника питания Е напряжение с полярностью, указанной на ри­

ками. Электроны в качестве основных носителей заряда перехо­ дят из области п2 через п-р-переход в область р2, частично ре­

я-р-перехода 2 , то неосновные носители заряда, инжектирован­

проводниковый прибор возрастает лавинообразно до момента полного отпирания тиристора. Замкнув цепь выключателем Вк, можно подать через точки С и В от источника питания Еу неко­ торое управляющее напряжение иу положительной полярности на управляющий электрод тиристора. Напряжение иу обеспечи­ вает снижение величины напряжения и включения тиристора, так как ширина я-р-перехода 2, а следовательно, и его потен­ циальный барьер при этом уменьшаются. Отключение выклю­ чателем Вк источника питания Еу не изменяет установившийся ток через прибор. Для выключения тиристора необходимо сни­ зить посредством потенциометра R подаваемое от внешнего ис­ точника питания Е напряжение и или поменять полярность нап­ ряжения и. Таким образом, принцип работы тиристора подобен принципу работы тиратрона. Это подтверждается и вольт-ампер- ной характеристикой тиристора (рис. 104), которая во многом сходна с вольт-амперной характеристикой тиратрона.

§ 3. Полупроводниковые триоды (транзисторы)

Транзистором называется полупроводниковый электропреобразовательный прибор с двумя электронно-дырочными перехо­ дами и тремя выводами для включения в схему (рис. 105).

104

Две крайние области транзистора имеют одинаковый тип проводимости п или р, а средняя — противоположный. В зависи­ мости от типа проводимости средней области, называемой базой, различают транзисторы п-р-п- и р-п-р-типов. Крайняя область транзистора, имеющая наибольшую концентрацию акцепторной или донорной примеси и, следовательно, наибольшую проводи­ мость, называется эмиттером. Эмиттер предназначен для гене­ рации носителей заряда и подобен по своей функции катоду

Рис. 105. Схематическое устройство и условное изображение транзисторов:

а — л-р-л-типа; б — р-л-р-типа

электронной лампы. Другая крайняя область транзистора назы­ вается коллектором. Концентрация примесей в коллекторе и его проводимость в 100—1000 раз меньше, чем в эмиттере.

Коллектор предназначен для приема носителей заряда, ге­ нерируемых эмиттером, и подобен по своей функции аноду элек­ тронной лампы. База в транзисторе имеет толщину меньше диф­ фузионного смещения неосновных носителей заряда, т. е. явля­ ется «прозрачной» для всех носителей заряда. С ее помощью можно управлять токами эмиттера и коллектора. Таким обра­ зом, функции базы те же, что и у управляющей сетки электрон­ ной лампы. Между'эмиттером и базой, а также между базой и коллектором имеются л-/7-переходы, которые соответственно называются эмиттерным и коллекторным. К эмиттеру, базе и коллектору припаиваются выводы, с помощью которых транзи­ стор включается в электрическую цепь.

Транзисторы обычно изготовляют из германия и кремния. Как и полупроводниковые диоды, транзисторы могут быть то­ чечные и плоскостные. Плоскостные транзисторы получили бо­ лее широкое практическое применение. Для изготовления пло­ скостного германиевого транзистора, например типа р-п-р, в качестве базы берут германиевую пластину 1 с проводимостью типа п, а с противоположных сторон в нее вплавляют по капле индия 2, имеющего проводимость типа р. Атомы индия диффун­

105