Подготовка к вступительным экзаменам в МГУ. Физика - Гомонова А.И.
Скачать (прямая ссылка):
р-п-р
6
п-р-п
Рис. 3.2.7
Рис. 3.2.8
174
Постоянный ток
Соотношение между токами коллектора и базы определяется условиями
диффузии и рекомбинации дырок в базе. Эти условия сильно зависят от
используемых материалов и конструкции электродов транзистора, но очень
слабо зависят от коллекторного и базового напряжений. Поэтому транзистор
является прибором, который распределяет ток, протекающий через один из
его электродов - эмиттер, в заданном соотношении между двумя другими
электродами -базой и коллектором. Эта способность транзистора
используется для усиления электрических сигналов. Отношение изменения
силы тока в цепи коллектора к изменению тока в цепи базы при постоянном
напряжении на коллекторе есть величина, для каждого транзистора
постоянная и называемая коэффициентом передачи базового тока. Для
транзисторов различных типов значение этого коэффициента лежит в пределах
от 20 до 500. Следовательно, вызывая каким-либо способом изменение тока в
цепи базы транзистора, можно получить в десятки и сотни раз большие
изменения тока в цепи коллектора. В качестве усилительных элементов
транзисторы широко используются в научной, промышленной и бытовой
аппаратуре.
Изменением знака напряжения, подаваемого между базой и эмиттером, можно
включать и выключать ток, протекающий через коллекторный вывод
транзистора. В качестве бесконтактных переключательных элементов
транзисторы используются в различных устройствах автоматического
управления.
Термистор и фоторезистор. Сильная зависимость электрического
сопротивления полупроводников температуры используется в приборах,
получивших название термисторов или терморезисторов. Эти приборы служат
для измерения температуры по силе тока в цепи полупроводника. Диапазон
измеряемых температур для большинства термисторов лежит в интервале от
170 до 570 К. существуют также термисторы для измерения очень высоких
(порядка 1300 К) и очень низких (порядка 4 - 80 К) температур.
Электрическая проводимость полупроводников повышается не только при
нагревании, но и при освещении. Этот эффект связан с
Определения, понятия и законы
175
тем, что разрыв ковалентных связей и образование свободных электронов и
дырок может происходить за счет энергии квантов света, падающего на
полупроводник. Приборы, в которых используется фотоэффект в
полупроводниках, называются фоторезисторами. Миниатюрность и высокая
чувствительность фоторезисторов позволяют использовать их в самых
различных областях науки и техники для регистрации и измерения слабых
световых потоков.
Электрический ток в газах. Газы состоят из электрически нейтральных
атомов и молекул и в нормальных условиях не содержат свободных носителей
тока (электронов и ионов), т.е. представляют собой диэлектрики. Носители
электрического тока в газах могут возникнуть только при ионизации газов -
отрыве электронов от атомов или молекул. При этом атомы (молекулы) газов
превращаются в положительные ионы. Отрицательные ионы в газах могут
возникнуть, если атомы (молекулы) присоединяют к себе электроны.
Ионизация газов может происходить под влиянием различных воздействий:
сильного нагревания, облучения электромагнитными и радиоактивными
излучениями, бомбардировки атомов (молекул) газов быстрыми электронами и
ионами.
Самостоятельный и несамостоятельный разряды. Явление прохождения
электрического тока через газ, наблюдаемое только при условии какого-либо
внешнего воздействия, называется несамостоятельным газовым разрядом.
Простейший способ вызвать несамостоятельный разряд состоит в его нагреве.
Процесс возникновения свободных электронов и положительных ионов в
результате столкновений атомов или молекул газа при высокой температуре,
называется термической ионизацией. Энергия, необходимая для отрыва
электрона от атома или молекулы, может быть также передана фотонами.
Ионизация атомов или молекул газа, вызванная поглощением световых
квантов, называется фотоионизацией.
Наряду с процессом ионизации в газе всегда происходит противоположный ему
процесс рекомбинации, т.е. соединения положительных ионов и электронов в
нейтральные атомы (молекулы). При неизменном во времени действии внешнего
ионизатора между процессами ионизации и рекомбинации устанавливается
динамическое
176
Постоянный ток
равновесие. Если внешний ионизатор перестает действовать, вследствие
рекомбинации заряженные частицы исчезают и несамостоятельный разряд
прекращается.
При увеличении напряженности электрического поля между электродами до
некоторого определенного значения, зависящего от состава газа и его
давления, в газе возникает электрический ток и без воздействия внешних
ионизаторов. Такой ток называется самостоятельным газовым разрядом. В
частности, в воздухе при атмосферном давлении самостоятельный разряд
возникает при напряженности поля, примерно равной 3 • 104 В/см.
Основной механизм ионизации газа при самостоятельном разряде -это
ионизация атомов и молекул вследствие ударов свободных электронов. Этот
