Радио и телевидение?.. Это очень просто!

Н. — Ты меня успокоил, Любознайкин. Значит, действительно перемещаются только электроны. И благодаря движению электронов изменяются заряды некоторых атомов, которые перестают быть нейтральными и становятся положительными, если они теряют электрон, или отрицательными, если они получают лишний электрон.

Переход + переход = транзистор

Л. — С удовольствием отмечаю, что ты хорошо усвоил, что происходит на переходе. Это позволяет мне соединить два перехода, чтобы получить транзистор.

Н. — Я не очень хорошо представляю, как ты соединишь два перехода.

Л. — Это несложно. Возьми два противоположно направленных перехода, например р-n переход и n-р переход, и сделай общей их зону n. Таким образом получишь транзистор типа р-n-р. Средняя часть, в данном случае зона n, должна быть очень тонкой. Она называется базой. Одна из крайних зон р называется эмиттером, а другая — коллектором.

Н. — Очень красивые названия. Однако, на мой взгляд, конструкция лишена какого бы то ни было смысла. Твой транзистор представляет превосходное препятствие для прохождения тока. Ты установил два диода, включив их в противоположных направлениях. Каждый из них пропускает ток только в одном направлении. А при таком расположении направления проводимости диодов ориентированы в разные стороны (рис. 124). Ты можешь сколько угодно прилагать между своими эмиттером и коллектором отрицательно-положительный или положительно-отрицательный потенциал, все равно тока не будет.

Рис. 124. Распределение электронов, дырок и ионизированных атомов во всех трех зонах транзистора до приложения к нему напряжения.

Транзистор р-n-р

Л. — Совершенно с тобой согласен. Но посмотрим, что произойдет, если одновременно приложить еще одно напряжение между базой и эмиттером. Подключим батарею напряжением в несколько вольт положительным полюсом к эмиттеру, а отрицательным — к коллектору. Возьмем другую батарею с еще более низким напряжением и подключим ее между эмиттером, с которым соединим положительный полюс, и базой, с которой соединим отрицательный полюс (рис. 125). Что же теперь произойдет, Незнайкин?

Рис. 125. Движение носителей зарядов в транзисторе типа р-n-р под воздействием напряжений.

Н. — Ток потечет от эмиттера к базе, так как вторая батарея включена так, что электроны могут проходить через р-n переход. Но я не вижу, что может дать батарея, включенная между эмиттером и коллектором.

Л. — Будучи заряженной отрицательно, база притянет из эмиттера немалое количество положительных дырок. Небольшая часть этих дырок пойдет к отрицательному полюсу батареи, пройдет через нее и через другой полюс вернется в эмиттер, тогда как в противоположном направлении будут двигаться электроны. Это образует небольшой ток I_б (эмиттер — база). Но не забывай, что база очень тонкая. Поэтому основная часть положительных дырок, которые проникли в базу из эмиттера, продолжит свой путь и войдет в коллектор. А эта зона, будучи заряженной отрицательно, как раз и притянет эти дырки, которые, как ты, вероятно, помнишь, представляют собой положительные заряды.

Н. — Теперь я понимаю, что небольшой ток I_б порождает больший ток, протекающий от эмиттера через базу к коллектору.

Л. — Действительно, ток базы I_б обычно не превышает нескольких десятков или сотен микроампер, тогда как ток коллектора I_к достигает нескольких миллиампер или даже нескольких десятков миллиампер. А в мощных транзисторах он еще больше. Но прежде чем рассматривать его цифровые значения, я хотел бы посмотреть, не сможешь ли ты сам проанализировать работу транзистора n-р-n, имеющего обратные полярности по сравнению с только что изученным нами транзистором р-n-р.

Транзистор n-р-n

Н. — Попытаюсь. В отсутствие напряжения эмиттер из полупроводника типа и будет иметь больше свободных электронов на своем свободном конце, тогда как на стороне перехода с базой выше будет плотность положительных ионов. Поэтому в самой базе поблизости от этого перехода будут преобладать отрицательные ионы. На переходе между базой и коллектором заряды будут располагаться симметрично. В середине же базы будут преобладать дырки, так как у расположенных там атомов электроны сорваны атомами, находящимися около обоих переходов (рис. 126).

Рис. 126. Транзистор типа n-р-n.

Л. — Все это совершенно верно. Я вижу, что ты хорошо знаешь распределение различных зарядов на переходах. А теперь доставь мне удовольствие, приложив напряжения на все три электрода транзистора.

Н. — Отрицательный полюс батареи я соединяю с эмиттером, а положительный — с коллектором. Еще меньшее напряжение другой батареи я прилагаю положительным полюсом к базе, а отрицательным — к эмиттеру (рис. 127).