книги / Физика для бакалавра. Ч. 2-1

Прикладывая между эмиттером и базой переменное напряжение, получим в цепи коллектора переменный ток, а на выходном сопротивлении – переменное напряжение. Величина усиления зависит от свойств р-n-переходов, нагрузочных сопротивлений и напряжения батареи Бк. Обычно Rвых Rвх , поэтому Uвых

значительно превышает входное напряжение Uвх (усиление может достигать 10 000). Так как мощность переменного тока, выделяемая в Rвых, может быть больше, чем расходуемая в цепи эмиттера, то транзистор дает и усиление мощности. Эта усиленная мощность появляется за счет источника тока, включенного в цепь коллектора.

Из вышесказанного следует, что транзистор, подобно электронной лампе, дает усиление и напряжения, и мощности. Если в лампе анодный ток управляется напряжением на сетке, то в транзисторе ток коллектора, соответствующий анодному току лампы, управляется напряжением на базе.

Принцип работы транзистора п-р-п-типа аналогичен рассмотренному выше, но роль дырок играют электроны. Существуют и другие типы транзисторов, так же как и другие схемы их включения. Благодаря своим преимуществам перед электронными лампами: малые габаритные размеры, высокие КПД и срок службы, отсутствие накаливаемого катода, отсутствие необходимости в вакууме, и т.д. – транзистор совершил революцию в области электронных средств связи и обеспечил создание быстродействующих ЭВМ.

Вопросы для самоконтроля

1.В чем суть приведения многоэлектронной задачи к одноэлектронной?

2.Чем отличаются энергетические состояния электронов

визолированном атоме и кристалле? Что такое запрещенные и разрешенные энергетические зоны?

351

3. Чем различаются по зонной теории полупроводники

идиэлектрики? металлы и диэлектрики?

4.Когда по зонной теории твердое тело является проводником электрического тока?

5.Как объяснить увеличение проводимости полупроводников с повышением температуры?

6.Чем обусловлена проводимость собственных полупроводников?

7.Каков механизм электронной примесной проводимости полупроводников? дырочной примесной проводимости?

8.Почему при достаточно высоких температурах в примесных полупроводниках преобладает собственная проводимость?

9.Как объяснить одностороннюю проводимость р-п-пере-

хода?

10.Какова вольт-амперная характеристика p-n-перехода? Объясните возникновение прямого и обратного тока.

11.Какое направление в полупроводниковом диоде является пропускным для тока?

12.Почему через полупроводниковый диод проходит ток (хотя и слабый) даже при запирающем напряжении?

Проверочные тесты

1. Носителями электрического заряда, создающими ток

вгазах и полупроводниках, являются:

1)в газах – электроны и ионы, в полупроводниках – электроны и дырки;

2)в газах – электроны и дырки, в полупроводниках – только электроны;

3)в газах – электроны и дырки, в полупроводниках – отрицательные и положительные ионы;

4)в газах – отрицательные и положительные ионы, в полупроводниках – электроны и положительные ионы.

352

2. В полупроводниках с собственной проводимостью:

1)число электронов в зоне проводимости (ЗП) равно числу дырок в валентной зоне (ВЗ);

2)число электронов в зоне проводимости превышает число дырок в валентной зоне;

3)число дырок в валентной зоне превышает число электронов в зоне проводимости;

4)число электронов в валентной зоне равно числу дырок

взоне проводимости.

3. На рисунке приведены энергетические зоны в твердых телах. Какая схема соответствует полупроводнику с собственной проводимостью? (ЗЗ – запрещенная зона.)

2) ЗП

Акцепторные уровни Еf ЗЗ

ВЗ

4. В 4-валентный кремний добавили в первом опыте 3-ва- лентный химический элемент, во втором опыте – 5-валентный. Проводимость полупроводника:

1)в первом случае – дырочная, во втором случае – электронная;

2)в первом случае – электронная, во втором – дырочная;

3)в обоих случаях – электронная;

4)в обоих случаях – дырочная.

353

8. В 4-валентный кремний ввели 3-валентный индий, а в 4-валентный германий – 5-валентную сурьму. Примеси называются:

1)в обоих случаях акцепторными;

2)в обоих случаях донорными;

3)в первом случае – акцепторной, во втором – донорной;

4)в первом случае – донорной, во втором – акцепторной.

9. p-n-Переход присоединен к источнику тока так, что к p-зоне присоединена отрицательная клемма источника. Если током неосновных носителей заряда пренебречь:

1)ток в p-зоне обеспечивается в основном движением дырок, в n-зоне – электронов;

2)ток в p-зоне обеспечивается в основном движением электронов, в n-зоне – дырок;

3)ток в p-зоне и n-зоне обеспечивается в равной степени движением электронов и дырок;

4)ток в p-зоне и n-зоне не идет.

10. Толщина запирающего слоя при подключении положительного полюса источника тока к p-области, а отрицательного – к n-области:

1) увеличивается; 2) уменьшается; 3) не изменяется.

11. На рисунке показана схема включения полупроводникового диода с p-n-переходом. Каковы в случае прохождения тока через него полярность клемм А и В и направление движе-

4)В–положительная,отА кВ;

5)А – положительная, В – отрицательная, от В к А;

6)А – отрицательная, В – положительная, от В к А.

355

12.В какой зоне собственная проводимость полупроводника обусловлена движением дырок:

1) в зоне проводимости;

2) в запрещенной зоне;

3) в валентной зоне.

13.Собственная проводимость полупроводника обусловлена движением:

1)электроновввалентнойзоне,дырок –в зонепроводимости; 2) электронов и дырок в зоне проводимости; 3)электронов в зонепроводимости,дырок– ввалентнойзоне; 4) электронов и дырок в валентной зоне.

14.В 4-валентный германий ввели 3-валентный галлий, а в 4-валентныйкремний–3-валентныйиндий.Примесиназываются:

1) в первом случае – акцепторной, во втором – донорной; 2) в первом случае – донорной, во втором – акцепторной; 3) в обоих случаях акцепторными; 4) в обоих случаях донорными.

15.Полупроводниковые материалы с донорными примесями обладают типом проводимости:

1) в основном дырочным;

2) в равной степени электронным и дырочным;

3) не проводят электрический ток;

4) в основном электронным.

16.Для контакта двух полупроводников p-типа и n-типа характерно:

1) пропускание тока практически в одном направлении от полупроводника n-типа к полупроводнику p-типа;

2) пропускание тока практически в одном направлении от p-полупроводника к n-полупроводнику;

3) не пропускает ток ни в одном направлении.

356

17. Толщина запирающего слоя при подключении положительного полюса источника тока к n-области, а отрицательного –

кp-области:

1)не изменяется; 2) уменьшается; 3) увеличивается.

18.Собственная проводимость полупроводника обусловлена движением дырок:

1) в зоне проводимости;

2) в запрещенной зоне;

3) в валентной зоне.

19.Число электронов в зоне проводимости равно числу дырок в валентной зоне. Это свойственно:

1) металлам;

2) полупроводникам с собственной проводимостью;

3) полупроводникам с примесной проводимостью;

4) диэлектрикам.

21. В 4-валентный кремний ввели примесь: в первый раз – 5-валентный мышьяк, во второй раз – 3-валентный галлий. Проводимость полупроводника:

1)в первом случае – электронная, во втором – дырочная;

2)в первом случае – дырочная, во втором – электронная;

3)в обоих случаях – электронная;

4)в обоих случаях – дырочная.

диода с p-n-переходом. Тип полупроводников и полярность клемм А и В при прямом включении:

1)1 –типn,2 –типp;А–положительная, В–отрицательная;

2)1 –типp,2 –типn;А–положительная, В–отрицательная;

3)1 –типp,2 –типn;А–отрицательная,В– положительная.

23. Носителями электрического заряда в полупроводниках являются:

1)положительные и отрицательные ионы;

2)электроны и положительные ионы;

3)электроны и дырки;

4)только электроны.

23.Собственная проводимость в полупроводниках возникает в результате перехода электронов:

1) с верхних уровней валентной зоны в зону проводимости; 2) с нижних уровней валентной зоны в зону проводимости; 3) с верхних уровней зоны проводимости в валентную зону; 4) с нижних уровней зоны проводимости в валентную зону.

24.В 4-валентный кремний ввели примесь: в первый раз 3-валентный галлий, второй раз – 5-валентную сурьму. Проводимость полупроводника:

1) в первом случае дырочная, во втором – электронная; 2) в первом случае электронная, во втором – дырочная; 3) в обоих случаях электронная; 4) в обоих случаях дырочная.

25.Возникновению запирающего слоя на границе p-n-пере- хода способствует:

1) диффузия;

2) существование примесной проводимости;

3) наличие внешнего электрического поля;

4) контакт двух полупроводников.

358

26. На рисунке показана схема включения полупроводникового диода с p-n-переходом. Каковы в случае прохождения через него тока направление движения основных носителей заряда и тип полупроводников 1 и 2:

359