Так кривая 1 - это ВАХ одного кремниевого диода. Кривая 2 - соответствует случаю прямого включения ДВУХ диодов. Обратите внимание на увеличение степени наклона! А теперь сравните кривые 1 и 2 с кривой 3, характеризующую ВАХ светодиода красного свечения.
"А": Но я вообще не наблюдаю наклона характеристики кривой 3?! В то же время величина напряжения стабилизации составляет всего 1,6 вольта!
"С": Насчет наклона ВАХ ты совершенно прав! Его, практически, вообще нет. Дифференциальное сопротивление светодиода не превышает ДОЛЕЙ ОМА! Кстати, в зависимости от длины волны излучения, напряжение стабилизации варьируется от 1,4 вольта (инфракрасный) до 2,4 вольта (зеленый).
"А": Но имеются еще и такие приборы, как ФОТОДИОДЫ. Рассмотрим ли мы их?
"С": Я сам сейчас думаю над этим вопросом. С одной стороны, если затронуть тему фотодиодов, нам придется уделить ей большое внимание. С другой - их использование в радиоприемнике в настоящий момент не предполагается. А мы не имеем возможности в наших беседах рассказать обо всей современной электронике. Причем сразу! Согласись, Аматор, что вот не затрагиваем же мы здесь тему о свойствах полупроводниковых лазеров, например…
"А": Справедливо. В общем, если паче чаяния фотодиоды нам все же понадобятся, никто нам не помешает вернуться к ним…
"С": Ну что же… На том и порешим!
"Н": Значит, можно считать, что общее краткое знакомство с диодами мы закончили?
"С": Да, пожалуй. Осталось только положить здесь начало своего рода справочнику, о необходимости которого мы упоминали выше!
"А": Нет проблем! Беру бумагу и ручку. Дорогой Спец, я весь внимание. Уже пишу!..
"С": Как вы любезны!.. В таком случае - уже диктую!.. (см. Глава 30., табл. 30.2)
"А": Ну вот, начало справочнику положено!
"С": Всё это великолепно! Ну а теперь нас ждет знакомство с транзисторами… Итак, транзистор - это полупроводниковый элемент с тремя электродами, который служит для усиления или переключения сигналов.
Интересна их история. В то самое время как приёмно-усилительная лампа (ПУЛ) победно шествовала по всему свету, наиболее философски мыслящие умы усиленно искали ей замену. Они мечтали о приборчике экономичном, малогабаритном, очень надежном, не требующем для своей работы высоких напряжений. Бум, который произвел в техническом мире приемник - кристадин российского инженера Лосева (снабженный твердотельным диодом - усилителем) вскоре сошел на нет. Ни участок ВАХ кристалла, примененного Лосевым, имевший ОТРИЦАТЕЛЬНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ; ни второе удивительное свойство того же кристалла - таинственное (как на то время) свечение при работе - не имели под собой никакого научного объяснения. А сам прибор - необходимой стабильности и постоянства действия.
"А": А что же европейско-американская мысль? Не заинтересовалась этими эффектами?
"С": Заинтересовалась, но не очень! Профессор физики Юлиус Лилиенфельд, работавший в США по проблеме создания твердотельного кристаллического усилителя, ещё с 1925 года получил 3 патента на совершенно иной принцип!
Его патенты касались прибора ныне известного во всем мире как ПОЛЕВОЙ ТРАНЗИСТОР. Патенты были датированы январем 1930 года, сентябрем 1932 года и мартом 1933 года. Кроме того, британский ученый Хейл в декабре 1935 года получил на эту же тему британский патент номер 439457.
Но в качестве материала Лилиенфельд выбрал сульфид меди, а Хейл надеялся на пятиокись ванадия, теллур и йод. Первый действующий кристаллический усилитель на нагретом кристалле бромида калия создал немецкий физик Поль в 1938 году.
"А": Выходит, никто из них не додумался испробовать германий или кремний?
"С": Будущие создатели транзистора - Браттейн и Шокли так же долгое время экспериментировали с оксидом меди. Но в начале 1940 года Браттейна пригласили понаблюдать за экспериментами химика Рассела Оля, проводившимися в фирме BELL. Оль освещал середину кремниевой пластины, на концах которой были сделаны металлические контакты, присоединенные к вольтметру. Браттейн был поражен увиденным! Вскоре ему была предоставлена возможность работать с образцом кремния, в котором металлурги создали р-n-переход.
Биполярный транзистор, фактически, был готов уже родиться, но… началась Вторая Мировая война. Шоккли и Браттейн были направлены в исследовательский центр, лихорадочно работавший над созданием радаров.
"А": Получается, что американцы работали не над полевым, а над биполярным транзистором?
"С": Да, так угодно было Судьбе! Свою работу они смогли продолжить только через шесть лет, то есть после окончания войны. Любопытно, что после войны исследования были продолжены уже не над кремнием, а над германием.
В конце 1945 года к Браттейну в группу был направлен физик Джон Бардин, специалист по квантовой механике. Ну, много работы и не меньшее количество везения потребовалось этим ученым!
Удачной была, прежде всего, мысль ограничить исследования только простыми элементами - германием и кремнием. Новая, разработанная на основе анализа экспериментов теория, объяснив попутно эффект Шоттки, к концу 1947 года позволила реализовать многолетнюю мечту физиков - создать германиевый усилитель с коэффициентом усиления по напряжению порядка 100! Частотный диапазон достигал при этом 30 кГц!
"Н": Но получается, что есть два абсолютно различных вида транзисторов?
"С": Да, это безусловно так! Хотя их, вообще-то не два, а несколько больше.
"А": А действительно, может перечислим основные типы?
"С": Без проблем! Можем расписать этот факт следующим образом (см. рис. 12.2).
"Н": И все это разнообразие действительно применяется?
"С": Безусловно, но это еще далеко не все! Большой популярностью сейчас пользуются, например, МДП- или МОП-транзисторы с двумя затворами. Или вот совершенно новый класс - ТРАНЗИСТОРЫ С ВЫСОКОЙ ПОДВИЖНОСТЬЮ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЗАРЯДОВ!
"А": Но несколько видов транзисторов нам действительно необходимы!?
Так с каких начнем? С биполярных или полевых?
"С": Не будем понапрасну спорить с историей! А потому - начнем с биполярных!
Глава 13. Биполярные транзисторы
"Спец": Прежде всего - БИПОЛЯРНЫЙ ТРАНЗИСТОР состоит из двух противоположно направленных р-n-переходов. Совершенно ясно, что при этом, как во многих прочих жизненных ситуациях, возможны две структуры: р-n-р и n-р-n!
"Аматор": При этом одна из внешних областей называется ЭМИТТЕРОМ.
В таком случае вторая внешняя область именуется - КОЛЛЕКТОР. А прослойка, лежащая между ними, соответственно - БАЗОЙ (рис. 13.1)!