біполярний транзистор

З першої частини статті ми з вами дізналися, що транзистори складаються з P і N напівпровідникових матеріалів. В даний час P-N перехід спаивается за спеціальною технологією, що звичайно ж, збільшує провідність для електричного струму. Ширина цієї спайки дуже мала і досягає одну тисячну міліметра.

Думаю, буде зайвим розповідати як на фізичному рівні працює P-N перехід. Це довго, клопітно і незрозуміло. Та й вам це точно не стане в нагоді). Найголовніше властивість P-N переходу - це одностороння провідність. Одностороння ЩО? ОДНОБІЧНА ПРОВІДНІСТЬ. Але що означає це словосполучення?

Давайте уявимо собі воронку, на зразок цієї:

З якого боку нам буде зручніше наливати рідину? Думаю, що зверху, чи не так? Тим самим ми переливаємо нашу рідина далі в яку-небудь посудину.

Ну а що буде, якщо ми перевернемо нашу воронку і будемо наливати рідину через вузеньку трубочку таким же напором? Зовсім маленька частина рідини потрапить через вузьку трубочку і виявиться по ту сторону воронки. Інша ж частина тупо проллється мимо воронки.

А давайте тепер на секундочку уявимо, що замість рідини ми будемо "наливати" електричний струм. З широкої сторони воронки ток прекрасно зайде і потече далі через вузеньку трубочку, а якщо перевернути воронку зовсім невеличка частина електричного струму протиснеться на інший кінець воронки, інша ж частина електричного струму "проллється" повз воронки.

Так ось, дорогі мої Новомосковсктелі, P-N перехід працює точно таким же способом, як і ця воронка! P - це широка частина воронки, N - вузька частина воронки, ну то є та сама тонка трубочка.

Таким чином, подаючи на "воронку" напівпровідника P, плюс від джерела живлення (це може бути батарейка або блок живлення). а до N-напівпровідника. до вузької трубочці воронки, мінус. то у нас ток тече як ні в чому не бувало. Але як тільки ми поміняємо полярність. тобто подамо на P мінус, а на N плюс, то у нас ток нікуди не потече. Тобто ланцюг буде перебувати в обриві.

Що-небудь зрозуміло? Я так і знав. )))

А вам знаком ось такий радіоелемент?

а ось його схематичне зображення

Так, все вірно - це напівпровідниковий діод. А чи знаєте ви, що діод складається з самого звичайного P-N переходу? Можемо навіть ось так намалювати діод:

Проведемо досвід. Візьмемо простий радянський діод марки Д226:

Цікаво, що ж всередині у нього? На наждаке сточуємо одну третину корпусу діода, щоб не пошкодити нутрощі:

Цікаво, де ж цей P-N перехід? За допомогою цифрового мікроскопа Prima Expert M100 збільшуємо наш відбитий діод і бачимо кристал кремнію. У червоному кружечку я помітив цей самий кристал.

Судячи з книги Шишкова "Перші кроки в радіоелектроніці", P-N перехід знаходиться десь тут:

Хоча я побачив там тільки одну пластинку кремнію. Видать напівпровідники P і N сплавлені в один бутерброд. Коротше кажучи, головне працює, решта по барабану).

Отже, класика жанру. Як ви бачите на цій картинці, діод має анод і катод. Анод - це P напівпровідник, катод - це N напівпровідник. Все елементарно і просто.

Як перевірити цілісність P-N переходу, а відповідно і діода? Для цього ставимо крутилку на Мультиметр е в режим прозвонки ось на цей значок.

В цьому режимі вимірюється падіння напруги. Пряме падіння напруги для кремнієвих діодів становить значення від 0,5 Вольт і до 0,7 Вольт, а для германієвих 0,3-0,4 Вольта.

Чіпляємо анод у діода до позитивного щупу мультиметра (червоний Щуп), а катод чіпляємо до негативного щупу (чорний щуп):

Отже, на дисплеї мультика ми бачимо так зване пряме падіння напруги P-N переходу. В даному випадку воно дорівнює 554 милливольта або 0,55 Вольт.

Ну що ж, діод у нас хоч і роздраконений моїми рученятами, але цілий ;-) Той же самий досвід я описував в статті Як перевірити діод мультиметром.

Також у P-N переходу є дуже цікава властивість. Його пряме падіння напруги залежить від температури.

Ось пряме падіння напруги на діоді при звичайній кімнатній температурі: 554 мілівольт.

Починаємо смажити паяльні феном при 200 градусах за Цельсієм і дивимося на дисплей мультиметра:

Опа на 392 мілівольт, а було 554.

А давайте охолодити наш діод. Для цього використовуємо морозильну камеру холодильника:

Робимо глибокодумні висновки:

При підвищенні температури, пряме падіння напруги на P-N переходу знижується, а при зниженні температури - підвищується. З Закону Ома ви знаєте, що чим менше опір (а отже і падіння напруга на ньому), тим краще тече електричний струм. Може бути, саме тому вся сучасна електроніка дуже погано працює на холоді, але прекрасно працює в жарі, тому як майже повністю побудована на напівпровідниках.

Залежність опору прямого переходу від температури, радіоаматори використовують навіть в своїх схемах, наприклад в схемі Розумного вентилято ра.

Далі проведемо класичний досвід, який описується в усіх підручниках фізики. Збираємо ланцюг з Блоку харчування. лампочки і нашого діода ось за такою схемою (знизу перекреслений кружечок - це лампочка).

Тепер збираємо цю схемку в реалі. Червоний щуп - це плюс від блоку живлення, чорний щуп - це мінус від блоку живлення.

Бачимо, що лампочка на 12 Вольт загорілася. Це означає, що електричний струм тече через діод як ні в чому не бувало.

Тепер міняємо щупи місцями і збираємо ось за такою схемою:

Збираємо схему в реалі. Подаємо напругу на щупи

Лампочка не горить. Ну гаразд, не переживайте, адже ми для себе зараз відкрили найважливіше властивість діода, а отже і P-N переходу! В одному напрямку діод пропускає електричний струм, якщо подати на його анод плюс, а на катод мінус. А якщо подати на анод мінус, а на катод плюс - діод не пропускає електричний струм.