Транзистор

ТранзисторУстройство транзистора.

Тран­зисторы являются главной частью радиоприемников, магнитофонов, те­левизоров и других приборов. Тран­зистор представляет собой полупро­водниковое устройство с двумя р-n-переходами.

С помощью соответствующих при­месей в кристалле германия или кремния создают три области: между двумя областями с проводи­мостью р-типа создают слой с про­водимостью n-типа, называемый ба­зой, сопротивление участ­ка база — коллектор значительно больше, чем сопротивление лампы, поскольку этот n-р-переход включен в запирающем направлении. В этом случае большая часть напряже­ния, созданного батареей, приходит­ся на участок база — коллектор, а значительно меньшая часть — на лампу, и поэтому нить ее не будет на­калена.

Передвинем ползунок реостата так, чтобы в цепь была включена не­значительная часть его обмотки, тогда напряжение в цепи перераспределится: меньшая часть будет на реостате, а большая — на лампе. В этом случае лам­па будет ярко светить.

Подобно этому если замкнуть цепь эмиттера, то со­противление участка база — коллек­тор значительно уменьшится и боль­шая часть напряжения источника окажется на лампе: нить лампы бу­дет ярко светить.

Следовательно, участок база — коллектор в цепи с лампой играет роль переменного сопротивления по­добно реостату.

Включение цепи эмиттера изме­няет сопротивление участка база — коллектор, что приводит к перерас­пределению напряжения в этой цепи между участком база — коллектор потребителем.

Применение полупроводниковых приборов в технике.

Мы рассмотрев ли лишь некоторые из интереснейших свойств, которыми обладают полупроводники, и приборы, основанные на этих свойствах: термистор, фоторезистор, диод, транзистор. Полупроводниковые приборы в настоящее время широко применяются в современной радиотехнике, автоматике, телемеханике и других областях науки и техники.

На искусственных спутниках Земли и на межпланетных кораблях установлены полупроводниковые солнечные батареи, в которых элект­рический ток создается за счет энер­гии излучения Солнца. Во многих странах разрабатываются проекты, в которых предполагается установка таких же солнечных батарейка кры­шах домов с целью получения энер­гии для их отопления. На солнечных батареях работают электромо­били — автомобили без ДВС. В сол­нечных батареях главной частью так­же являются полупроводники с р-n-переходом, на котором за счет энер­гии света возникает ЭДС.

Исключительно малые размеры полупроводниковых приборов, иног­да всего лишь в несколько миллимет­ров, долговечность, связанная с тем, что их свойства мало меняются со временем, возможность легко изме­нять их электропроводность, а также многие другие ценные свойства от­крывают новые заманчивые перспек­тивы применения полупроводников в недалеком будущем.

Академик А. Ф. Иоффе, работы которого по изучению свойств полу­проводников и их применений полу­чили мировое признание, предвидел возможности решения с их помощью многих важных технических проблем. Он писал: «Можно предвидеть, что с помощью полупроводников будут решены такие фундаментальные задачи, как прямое превращение тепло­вой и солнечной энергии в электри­ческую, а также электрической в ме­ханическую и обратно без помощи машин. Самые совершенные радио­приемники и самая сложная аппара­тура для сигнализации, автоматики и телеуправления будут иметь ничтож­ные габариты и стоить во много раз дешевле». Это предвидение сбывает­ся на наших глазах.

Микроэлектроника.

Качественно новый этап развития электронной вы­числительной техники, систем связи, автоматики наступил в результате развития нового раздела электрони­ки — микроэлектроники, которая занимается разработкой интегральных микросхем и принципов их приме­нения.

Интегральной микросхемой назы­вают совокупность большого числа взаимосвязанных компонентов – миниатюрных транзисторов, диодов, резисторов, конденсаторов, соедини­тельных проводов, изготовленных в едином технологическом процессе на одном кристалле.

При изготовлении интегральной схемы на пластинку из полупро­водникового материала наносятся последовательно слои примесей, ди­электриков, напыляются слои метал­ла. Для каждого нового слоя ис­пользуется своя технология нанесе­ния и свой рисунок расположения деталей. В результате на одном крис­талле одновременно создается не­сколько тысяч транзисторов, конденсаторов, резисторов и диодов, со­единенных проводниками в опреде­ленную схему. Например, микросхе­ма часов «Электроника» размещена на кремниевом кристалле толщиной 0,5 мм и размерами 4X3,6 мм. В этой микросхеме содержится около 3000 транзисторов. Отдельные эле­менты микросхемы могут иметь раз­мер 2—5 мкм, погрешность при их нанесении не должна превышать 0,2 мкм.

Наиболее революционные изме­нения благодаря разработке микро­схем произошли в области электрон­ной вычислительной техники. Вместо ламповых ЭВМ, содержащих десятки тысяч ламп и занимавших несколько этажей здания, транзисторных ЭВМ, занимавших большую комнату, со­зданы компьютеры на интегральных схемах, помещающиеся на столе. Микропроцессор современной ЭВМ, размещенный на кристалле кремния размерами 6X6 мм, содержит не­сколько сотен тысяч транзисторов.

Применение микропроцессоров привело к тому, что скорость вычис­лений на ЭВМ за 25 лет выросла в несколько сотен раз, а потребление ею электроэнергии уменьшилось в де­сятки тысяч раз.