Глава 1.1

Общие сведения. История вопроса

В 1948г. американские ученые Дж.Бардин и В.Браттейн создали полупроводниковый триод, или транзистор. Это событие имело громадное значение для развития полупроводниковой электроники. Транзисторы могут работать при значительно меньших напряжениях, чем ламповые триоды, и не являются простыми заменителями последних: их можно использовать не только для усиления и генерации переменного тока, но и в качестве ключевых элементов.
Определение "биполярный" указывает на то, что работа транзистора связана с процессами, в которых принимают участие носители заряда двух сортов (элек-троны и дырки). Слово "транзистор" произошло от английского словосочетания "transfer resistor" - преобразователь сопротивления.

Транзистором

называется полупроводниковый прибор с двумя электронно-дырочными переходами, предназначенный для усиления и генерирования электрических сигналов. В транзисторе используются оба типа носителей - основные и неосновные, поэтому его называют биполярным.

Рис. 1.1.1. Схематическое изображение транзистора типа р-п-р.
Э - эмиттер, Б - база, К - коллектор, W- толщина базы,
ЭП - эмиттерный переход, КП - коллекторный переход.

Переход, который образуется на границе эмиттер-база, называется эмиттерным, а на границе база-коллектор - коллекторным. В зависимости от типа проводимости крайних слоев различают транзисторы p-n-р и n-р-n.
Условные обозначения обоих типов транзисторов, рабочие полярности напряжений и направления токов показаны на рис. 1.1.2.

Рис. 1.1.2. Условные обозначения транзисторов:
а)-транзистор p-n-р, б)-транзистор n-p-n.

По технологии изготовления транзисторы делятся на сплавные, планарные, а также диффузионно-сплавные, мезапланарные и эпитаксиально-планарные (рис. 1.1.3).

Рис.1.1.3. Разновидности транзисторов по технологии изготовления.

Конструктивно биполярные транзисторы оформляются в металлических, пластмассовых или керамических корпусах (рис. 1.1.4).

Рис. 1.1.4. Конструктивное оформление биполярного транзистора.

Каждый из переходов транзистора можно включить либо в прямом, либо в обратном направлении. В зависимости от этого различают три режима работы транзистора:

1. Режим отсечки - оба p-n перехода закрыты, при этом через транзистор обычно идёт сравнительно небольшой ток;
2. Режим насыщения - оба p-n перехода открыты;
3. Активный режим - один из p-n переходов открыт, а другой закрыт.

В режиме отсечки и режиме насыщения управление транзистором почти отсутствует. В активном режиме такое управление осуществляется наиболее эффективно, причём транзистор может выполнять функции активного элемента электрической схемы.

Область транзистора, расположенная между переходами называется базой (Б). Примыкающие к базе области чаще всего делают неодинаковыми. Одну из них изготовляют так, чтобы из неё наиболее эффективно происходила инжекция в базу, а другую - так, чтобы соответствующий переход наилучшим образом осуществлял экстракцию инжектированных носителей из базы.
Область транзистора, основным назначением которой является инжекция носителей в базу, называют эмиттером (Э), а соответствующий переход эмиттерным.
Область, основным назначением которой является экстракцией носителей из базы - коллектор (К), а переход коллекторным.

Если на Э-переходе напряжение прямое, а на К-переходе, обратное, то включение транзистора считают нормальным, при противоположной полярности - инверсным.
По характеру движения носителей тока в базе различают диффузионные и дрейфовые биполяр-ные транзисторы.
Основные характеристики транзистора определяются в первую очередь процессами, происходящими в базе. В зависимости от распределения примесей в базе может присутствовать или отсутствовать электрическое поле. Если при отсутствии токов в базе существует электрическое поле, которое способствует движению неосновных носителей заряда от Э к К, то транзистор называют дрейфовым, если же поле в базе отсутствует бездрейфовый (диффузионный).