Физическая лаборатория - Портис А.
Скачать (прямая ссылка):
р—л-перехода. Электрические свойства р—п-перехода иллюстрируются рис. 3. На рис. 3, г (прямое смещение) дырки проникают через переход в область я-типа, где они рекомбинируют с электронами. Электроны аналогично пересекают переход и попадают в область р-типа, где рекомбинируют с дырками. При изменении знака разности потенциалов (обратное смещение) большая часть основных носителей отходит от перехода соответственно на свои стороны. Остается небольшой ток обратного направления, обусловленный теми носителями обоих знаков, которые образуются в зоне перехода.
Принцип действия транзистора показан на рис. 4. При прямом смещении на левом р—п-переходе, как показано на рис. 4, в, дырки
100
инжектируются в центральную область, или область базы. Большинство этих дырок диффундирует через область базы к коллекторному переходу. Небольшая часть дырок рёкомбинирует с электронами в пределах области базы, вызывая ток базы.
Если коллекторный переход смещен в обратном направлении, как показано на рис. 4, д, то имеет место слабая инжекция электронов в область базы.
На рис. 5 показана входная характеристика транзистора р—п—р-типа.
Смысл обозначений рис. 5 пояснен схематическим изображением транзистора на рис. 6. Направление тока к транзистору принято считать положительным. Условные обозначения напряжений также показаны на рисунке. Например, Ук6— напряжение коллектора по отношению к базе. Положительное Ук6 означает, что коллектор положителен по отношению к базе, и т. п. Направление стрелки на эмиттере соответствует направлению прямого тока. Поэтому транзистор, показанный на рис. 6, должен быть транзистором р—п—р-типа. Для п—р—гс-транзистора направление стрелки будет обратным. Обратим внимание на входную характеристику для ^=0, показанную на рис. 5. Она напоминает входную характеристику полупроводникового диода, включенного в прямом направлении. Когда коллектор и эмиттер имеют один и тот же потенциал, дырки инжектируются в область базы с обеих сторон и вытекают из этой области. Но если потенциал коллектора отрицателен по отношению к потенциалу эмиттера, инжекция дырок через коллекторный переход сокращается и этот переход в конечном итоге становится коллектором дырок. Это значительно сокращает вклад дырок в ток базы, как можно видеть из рис. 5. (Ток базы в хорошем приближении является экспоненциальной функцией напряжения между эмиттером и базой У6ь, Таким образом, умень-
Рис. 5.
Рис. 6.
101
шение тока базы /б на постоянный множитель просто сдвигает кривую вправо. Можете ли вы получить этот результат?)
Выходная характеристика р—п—р-транзистора показана на рис. 7. Здесь ток коллектора представлен в зависимости от напряжения между коллектором и эмиттером Укэ, с током базы /б в качестве параметра.
Основания для произведенного нами выбора зависимости пере» менной и параметра станут яснее, когда мы изучим работу
транзисторного усилителя (см. Р.2.2). Сейчас мы можем рассматривать рис. 5 и 7 просто как примеры двух из нескольких возможных характеристик транзистора. Следует отметить, что (очень приближенно) ток коллектора /к в пятьдесят раз превосходит ток базы. Это означает, что дырка, инжектированная эмиттером, с 98-процентной вероятностью достигает коллекторного перехода. Она имеет двухпроцентную вероятность рекомбинировать в пределах области базы и этим путем внести вклад в базовый ток. Заметьте, что имеется легкий наклон кривой зависимости тока коллектора /к от 1/кэ. Этот дополнительный ток возникает из-за образования электронов и дырок у коллектора.
Рис. 7.
!-СП-
Рис. 8.
На рис. 8 показана схема, которая может быть использована для определения характеристик транзистора. Указанные полярности батареи предназначены для р—п—р-транзистора. При использовании схемы для п—р—я-транзисторов их нужно обратить (т. е. при подключении поменять местами эмиттер и коллектор). Все потенциалы и токи в этой схеме могут быть измерены одним ламповым вольтметром, корпус которого соединен с эмиттером. Ток базы можно отрегулировать с помощью переменного сопротивления в 500 ком и вычислить, измерив падение потенциала на сопротивлении 100 ком. Напряжение коллектор — эмиттер УКд можно
102
изменять в пределах от 0 до 7,5 в с помощью отводов на батарее. Ток коллектора можно найти, зная падение потенциала на сопротивлении 1 ком. Для этих опытов можно использовать любой германиевый транзистор общего назначения. Приведем обозначения употребляемых транзисторов:
р—п—р п—р—п
2Ш303 2гШ02
2Ш305 2Ш304
Используя схему рис. 8, определите входные и выходные характеристики р—п—р-транзистора и сравните их с соответствующими характеристиками п—р—/г-транзистора. Вы можете увидеть
Рис. 10.
характеристики транзистора на экране осциллографа. Схема для демонстрации входных характеристик дана на рис. 9. Соответствующая схема для демонстрации выходных характеристик показана на рис. 10.
юз
Приложение 2.1. Анализ электрических цепей
Мы умеем вычислять ток в цепи, показанной на рис. 11. Напряжение на батарее равно напряжению на сопротивлении. Последнее равно произведению величины сопротивления на величину тока
