Информация о диоде, сталбитроне, транзисторе

В 1956 году Уильям Шокли, Джон Бардин и Уолтер Браттейн были удостоены Нобелевской премии по физике за исследования транзисторного эффекта.
К 1980 году благодаря своим небольшим размерам, стабильной работе и низкой стоимости транзисторы заменили электронные лампы в области электроники. Также благодаря возможности работать при низком напряжении и больших токах отпадает необходимость в электромагнитных реле и механических переключателях. В электронных схемах транзистор обозначают буквами «VT» или «Q» и индексом, соответствующим его расположению. Например, ВТ15. До 70-х годов 20 века в русскоязычной литературе и документах также использовались такие обозначения, как «Т», «ПП» (полупроводниковый прибор) или «ПТ» (полупроводниковый триод). Создание транзистора — одно из важнейших событий 20 века, вызвавшее бурное развитие области полупроводниковой электроники, начавшееся в 1833 году с эксперимента, проведенного английским ученым Майклом Фарадеем с полупроводниковым материалом — сульфидом серебра. .
В 1874 году немецкий физик Карл Фердинанд Браун открыл явление односторонней проводимости в контакте металл-полупроводник.
В 1906 году инженер Гринлиф Уиттер Пикард изобрел точечный полупроводниковый диод-детектор.
В 1910 году английский физик Уильям Иклз обнаружил, что некоторые полупроводники могут генерировать электрические колебания. В 1922 году Олег Лосев создал диоды с отрицательным дифференциальным сопротивлением при определенных напряжениях. Эти диоды позже использовались в детекторных и гетеродинных радиоприемниках.
Одной из уникальных сторон этого периода было то, что в то время физика полупроводников еще не была широко изучена. Все достижения были достигнуты в основном благодаря опыту. Ученые изо всех сил пытались объяснить, какие физические явления происходят внутри кристалла. Иногда они приходили к неверным выводам.
В то же время в 1920-х и 1930-х годах электронные лампы вошли в область радиотехники зарубежных стран. Поскольку эта область изучена более широко, чем физика полупроводников, в ней работало много специалистов-радиотехников.Полупроводниковые диоды оценивались как хрупкие и «капризные» устройства. В то время никто не замечал большой потенциал полупроводников.
Биполярные и полевые транзисторы открывались по-разному. Создание полевых транзисторов или униполярных транзисторов связано с именем австро-венгерского физика Юлиуса Эдгара Лилиенфельда. Он предложил новый способ управления током. По предложенному им методу к ней прикладывают поперечное электрическое поле по пути прохождения тока. Это электрическое поле воздействует на носители заряда и меняет направление проводимости. Он получил патент на это открытие в Канаде (22 октября 1925 г.) и Германии (1928 г.).
В 1934 году немецкий физик Оскар Хайль также получил патент на изобретенное им в Великобритании «бесконтактное реле». Полевые транзисторы основаны на простом электростатическом эффекте, и хотя задействованные процессы проще, чем в биполярных транзисторах, для создания полнофункциональных полевых транзисторов потребовалось много времени.
Первый полевой МДС-транзистор, запатентованный в 1920 г. и ныне положенный в основу компьютерной индустрии, впервые был создан в 1960 г. после работы американских ученых Канга и Аталлы, предложивших формировать на поверхности очень тонкий слой диэлектрика из диоксида кремния. кремния путем его окисления. Этот слой служил для изоляции металлического затвора от канала проводника. Такая структура называется МОП-структурой (Металл-оксид-полупроводник, англ. металл-оксид-полупроводник).
С 90-х годов 20 века структура МОП уступила место биполярным транзисторам. В отличие от униполярного транзистора, первый биполярный транзистор был создан экспериментально и принцип его работы был объяснен позднее.
В 1929-1933 годах под руководством А. Ф. Иоффе Олег Лосев провел серию опытов над полупроводниковыми приборами в Ленинградском физико-техническом институте. Его эксперименты с кристаллическим карборундом (SiC), конструктивно являющимся копией точечного транзистора, не дали желаемого коэффициента усиления. После этого Лосев изучал явление электролюминесценции в полупроводниках, просмотрел 90 различных материалов, в основном соединения кремния, и в 1939 г. оставил записи в своем дневнике о трехэлектродной системе. Однако с началом Великой Отечественной войны и гибелью инженера в блокадном Ленинграде в 1942 году его работа утеряна. Поэтому мы не знаем, смог ли он сделать транзистор или нет. Принцип работы транзисторов следующий: электрический ток в эмиттере вызывает движение сердечников, являющихся основными зарядами. Эти дырки инжектируются в область сердцевины и движутся к коллектору как неосновные носители заряда. Здесь положительные дырки притягиваются в сторону действующего при переходе поля (притягиваются к отрицательно заряженному коллектору) и изменяют ток коллектора на манер основных носителей заряда в коллекторе.
Любые изменения тока в цепи эмиттера изменят ток в цепи. Можно сделать изменения напряжения в сопротивлении нагрузки в коллекторной цепи большими, чем напряжение, его создающее, причем в коллекторной цепи можно создать переменный ток, а в сопротивлении нагрузки - переменное напряжение. При этом мощность, выделяемая в нагрузочном сопротивлении переменного тока, может быть больше мощности, потребляемой эмиттерной цепью, т. е. мощность возрастает.
Полупроводниковые триоды работают как трехэлектродные вакуумные лампы. В этом случае эмиттер играет роль катода, коллектор — роль анода, а сетка — основания.
В зависимости от внешнего вида, устройства и принципа действия транзисторы делятся на плоские, биполярные и полевые. Основные параметры транзисторов. Входное и выходное сопротивления, обратный ток коллектора и коэффициент усиления тока являются основными параметрами транзисторов.
Входное сопротивление относится к сопротивлению между базой и эмиттером, когда выходная цепь разомкнута.
Выходное сопротивление относится к сопротивлению между коллектором и базой, когда входная цепь разомкнута.
Коэффициент усиления тока определяется отношением увеличения тока коллектора к увеличению тока базы.
это будет так.
Способы соединения транзисторов. На рис. 3 а, б, в показано соединение транзисторов методом с общим эмиттером, общей базой и общим коллектором.
Биполярные транзисторы. В биполярных транзисторах слои эмиттерной базы и коллектора выполнены из монокристаллов (рис. 4, а). Концентрация свободных носителей тока в этих слоях и толщина слоев имеют фиксированные значения. На рис. 4(б) показана принципиальная схема биполярных транзисторов. Полевые транзисторы. Известно, что транзисторы в зависимости от конструкции делятся на биполярные и униполярные.
Полевые транзисторы являются униполярными транзисторами.
В полевых транзисторах рабочий ток создается с помощью носителей заряда (электронных или дырочных), которые являются основными для полупроводников. В биполярных транзисторах оба типа носителей тока играют основную роль в генерировании рабочего тока. Схема подключения полевых транзисторов с p-n переходом показана на рис. 5.
Тиристор представляет собой полупроводниковый прибор с тремя и более p-n переходами и двумя устойчивыми состояниями, который может переключаться из открытого состояния в закрытое и наоборот. Структура p-n-p-n только с двумя выводами называется динистор (рис. 6, а). Структура p-n-p-n с тремя выводами называется тиристором (рис. 6 б, в). Периферийный p-слой тиристора выступает в роли анодной фазы, а периферийный слой - в качестве катодной фазы, и их называют эмиттерами тиристора. Третий электрод, соединенный с промежуточной Р-базой, называется управляющим электродом. Динистор считается неуправляемым диодом, и он закрыт до тех пор, пока напряжение в сети не достигнет определенного значения. Он открывается, когда напряжение сети достигает определенной величины. Поэтому так и называется элемент, работающий в режиме «ожидания» как динистор-разъем.
В тиристорах, подавая небольшое напряжение на третий управляющий электрод, можно резко уменьшить его сопротивление. Поэтому тиристоры еще называют управляемым переключением.
Тиристоры управляются большим напряжением и малым током.