Рис. 4.18. Вольт-ампериая характеристика обращеииого диода

Обращенные диоды. Действие этих диодов, представляющих собой разновидность туннельных диодов, основано на туннельном, перемещении электронов сквозь энергетический барьер р-п-перехода. Вследствие туннельного эффекта проводимость при обратном напряжении значительно больше, чем при прямом напряжении. При прямом смешении в ВАХ обращенного диода нет участка с отрицательной проводимостью (рис. 4.18), а обратная ветвь практически сходна с характеристикой обратно смещенного туннельного диода (см. рис. 4.16, е).

При малых обратных напряжениях проводимость этих диодов больше, чем при прямом напряжении, поэтому в качестве рабочей у них используется обратная ветвь характеристики, а прямой ток принимается за обратный. Отсюда и название - обращенный диод. Большой обратный ток и нелинейность в области малых напряжений позволяют применять обращенные диоды в качестве детекторов и смесителей при малом сигнале, а также пассивных элементов радиотехнических и ключевых устройств импульсных сигналов малой амплитуды.

Детекторы на обращенных диодах обладают более высокой чувствительностью по току, чем на обычных точечных диодах, в легче согласуются с широкополосными цепями, имеют более низкий уровень шума.

Примерами промышленных образцов обращенных диодов служат приборы типов ГИ401 (А, Б); АИ402 (Б, Г, Е, И), 1И404 (А, Б, В), применяющиеся в смесителях, детекторах и вычислительных устройствах.

Глава 5 БИПОЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ

§ 5.1. Общие сведения о транзисторах

Определения. Транзисторами (от английских слов transfer of resistor - преобразователь сопротивления) называют электропре: образовательные полупроводниковые приборы с одним или несколькими взаимодействующими электронно-дырочными переходами, способные усиливать мощность сигнала и имеющие три и более внешних вывода.

p-n-p

p-n-nepexod p-n-nepexod

Рис. 5.1. Структура сплавного транзистора

Наиболее распространены двухпереходные транзисторы (с двумя электронно-дырочными переходами). Двухпереходные транзисторы, в которых токопрохождение через кристалл полупроводника обусловлено движением двух различных типов носителей заряда (электронов и дырок), именуют биполярными. Особую группу составляют полевые, или униполярные транзисторы, которые работают с носителями заряда лишь одного знака (электронами или дырками), а также однопереходные транзисторы (двухбазовые диоды).

Устройство. Основным элементом двухпереходного биполярного транзистора является монокристалл полупроводника типа п или р, в котором с помощью примесей созданы три области с электронной и дырочной электропроводимостью, разделенные двумя р-п-перехо-дами (рис. 5.1, а). Если средняя область имеет электронную проводимость типа п, а две крайние - дырочную типа р, то такой транзистор имеет структуру р-п-р в отличие от транзисторов п-р-п, имеющих среднюю область с дырочной, а крайние области с электронной проводимостями.

Средняя область / кристалла полупроводника с «-проводимостью (рис. 5.1, б и в) называется базой. Одна крайняя область 2 с /?-проводимостью, инжектирующая (эмиттирующая) неосновные носители заряда, называется эмиттером, а другая 8, осуществляющая экстракцию (выведение) носителей заряда из базы, - коллектором. База отделена от эмиттера и коллектора эмиттерным 4 и коллекторным 5 р-п-переходами. От базы /, эмиттера 2 и коллектора 3 сделаны металлические выводы {Б, Э, К), которые проходят через изоляторы в дне корпуса. Транзисторы изготовляют в герметичных металлостеклянных, металлокерамических или пластмассовых корпусах, а также без корпусов. Бескорпусные транзисторы защищены от влияния внешней среды слоем лака, смолы, легкоплавкого стекла и герметизируются совместно с устройством, в котором они предварительно монтируются.

В настоящее время большинство транзисторов, в том числе транзисторы интегральных схем, выполняют на основе кремния с плоскостным типом перехода. Применение точечных переходов из-за нестабильности работы ограничено. Базовая область транзисто-

3 0-

С1 тг

-0/<

+ +

(3--0 0-1 КЭ

0-Ч-0

;+ -

0-1--

Рис. 5.2. Схемы включения транзистора

ров выполняется с очень малой толщиной (от 1 до 25 мкм). Различна степень легирования областей. Концентрация примесей в эмиттере на несколько порядков выше, чем в базе. Степень легирования базы и коллектора зависит от типа прибора.

Схемы включения. В рабочем режиме к электродам транзисторов подключают постоянные напряжения внешних источников энергии. Помимо постоянных напряжений, к электродам подводят сигналы, подлежащие преобразованию. В связи с этим различают входную цепь, в которую подводят сигнал, и выходную, в которой с нагрузки снимают сигнал. В зависимости от того, какой из электродов при включении транзистора является общим для входной и выходной цепей, различают схемы с общей базой ОБ, общим эмиттером ОЭ и общим коллектором ОК. В схеме с ОБ (рис. 5.2, а) входной цепью является цепь эмиттера, а выходной - цепь коллектора. В схеме с ОЭ (рис. 5.2, б) входной является цепь базы, а выходной- цепь коллектора. В схеме с ОК (рис. 5.2, в) входной является цепь базы, а выходной - цепь эмиттера.

Потенциал общего электрода схемы принимают равным нулю, а напряжение на других отсчитывают, относительно потенциала общего электрода. Обозначение напряжений в цепях транзистора снабжают буквенными индексами, указывающими на электроды, между которыми оно включено, причем второй индекс относится к общему электроду схемы, например, t/кб, Uac, t/„3 и т. д. Индексы в обозначении токов, например, /кбо, /эбк, имеют следующий смысл. Первая буква обозначает электрод, в цепи которого течет ток; вторая-общий электрод; третья характеризует режим цепи между двумя другими электродами (о - разомкнутая цепь; к - коротко-замкнутая цепь).

Физические процессы, протекающие в транзисторах со структурой р-п-р и п-р-п, одинаковы. В транзисторах п-р-п в отличие от