Транзисторы

Материал из РадиоВики - энциклопедии радио и электроники
Перейти к: навигация, поиск
Выкупить рекламный блок

В группу этих полупроводниковых приборов входят два вида транзисторов[1] биполярные и полевые. Первые из них, чтобы как-то отличить от вторых, часто называют обычными транзисторами. Они являются транзисторами наиболее широкого применения. С них я и начну рассказ о транзисторах.

В упрощенном виде транзистор представляет собой пластинку полупроводника с тремя, как в слоеном пироге, чередующимися областями разной электропроводности (рис. 89), которые образуют два p-n перехода. У каждой области свой контактный вывод. Две крайние области обладают проводимостью одного типа, средняя — проводимостью другого типа. Если в крайних областях преобладает дырочная проводимость, а в средней электронная (рис. 89, а), то такой прибор называют транзистором структуры p-n-p. У транзистора структуры n-p-n, наоборот, по краям расположены области с электронной проводимостью, а между ними — область с дырочной проводимостью (рис. 89, б).

Рис. 89. Устройство и графические изображения транзисторов на схемах.

Прикрой листком бумаги любую из крайних областей транзисторов, изображенных схематически на рис. 89. Что получилось? Оставшиеся две области есть не что иное, как плоскостной диод. Если прикрыть другую крайнюю область, то тоже получится диод. Значит, транзистор можно представить себе как два плоскостных диода с одной общей областью, включенных навстречу друг другу. Общую (среднюю) область транзистора называют базой, одну крайнюю область (на рис. 89 — нижняя) — эмиттером, вторую крайнюю (на рис. 89 — верхняя) — коллектором. Это три электрода транзистора. Во время работы транзистора его эмиттер вводит (эмиттирует) в базу дырки (в транзисторе структуры p-n-p) или электроны (в транзисторе структуры n-p-n коллектор собирает эти электрические заряды, вводимые в базу эмиттером. Различие в обозначениях транзисторов разных структур заключается лишь в направлении стрелки эмиттера: в транзисторах p-n-p она обращена в сторону базы, а в транзисторах n-p-n — от базы.

Электронно-дырочные переходы в транзисторе могут быть получены так же, как в плоскостных диодах. Например, чтобы изготовить транзистор структуры p-n-p, берут тонкую пластинку германия с электронной проводимостью и наплавляют на ее поверхность кусочки индия. Атомы индия диффундируют (проникают) в тело пластинки, образуя в ней две области p-типа - эмиттер и коллектор, а между ними получается очень тонкая (несколько микрон) прослойка полупроводника n-типа — база. Транзисторы, изготовляемые по такой технологии, называют сплавными. Схематическое устройство и конструкция сплавного транзистора показаны на рис. 90. Прибор собран на металлическом диске диаметром менее 10 мм. Сверху к этому диску приварен кристалло-держатель, являющийся внутренним выводом базы, а снизу — ее наружный проволочный вывод. Внутренние выводы коллектора и эмиттера приварены к проволочкам, которые впаяны в стеклянные изоляторы и служат внешними выводами этих электродов. Цельнометаллический колпак защищает прибор от механических повреждений и влияния света. Так устроены наиболее распространенные маломощные низкочастотные транзисторы МП39, МП40, МП41, МП42 и их разновидности. Буква М в обозначении говорит о том, что корпус транзистора холодносварной, буква П — первоначальная буква слова «плоскостной», а цифры — порядковые заводские номера приборов. В конце обозначения могут быть буквы А, Б, В (например, МП39Б), указывающие разновидность транзистора данной группы.

Рис. 90. Устройство и конструкция сплавного транзистора структуры p-n-p.

Существуют другие способы изготовления транзисторов, например диффузионно-сплавной (рис. 91). Коллектором транзистора, изготовленного по такой технологии, служит пластинка исходного полупроводника. На поверхность пластинки наплавляют очень близко один от другого два маленьких шарика примесных элементов. Во время нагрева до строго определенной температуры происходит диффузия примесных элементов в пластинку полупроводника. При этом один шарик (на рис. 91 — правый) образует в коллекторе тонкую базовую область, а второй шарик (на рис. 91 — левый) создает в ней эмиттерную область. В результате в пластинке исходного полупроводника получаются два p-n перехода — транзистор структуры p-n-p. По такой технологии изготовляют, в частности, наиболее массовые маломощные высокочастотные транзисторы типов П401 — П403, П422, П423, ГТ308.

Рис. 91. Устройство диффузионно-сплавного транзистора структуры p-n-p.

В настоящее время действует система обозначения транзисторов, по которой вновь разрабатываемые и выпускаемые серийно приборы имеют обозначения, состоящие из четырех элементов: ГТ109А, КТ315В, ГТ403И. Первый элемент этой системы обозначения — буква Г или К (или цифра 1 или 2) — характеризует полупроводниковый материал транзистора и температурные условия работы прибора. Буква Г (или цифра) присваивается германиевым транзисторам, а буква К (или цифра 2) — кремниевым транзисторам. Цифра, стоящая вместо буквы, указывает на то, что данный транзистор может работать при повышенных температурах (германиевый — выше +60°С, кремниевый — выше + 85°С).

Второй элемент — буква Т — начальная буква слова «транзистор».

Третий элемент — трехзначное число от 101 до 999 — указывает порядковый номер разработки и назначение прибора. Это число присваивается транзистору по признакам, приведенным в помещаемой здесь таблице.

Таблица 1

Четвертый элемент обозначения — буква, указывающая разновидность типа из данной группы транзисторов.

Вот несколько примеров расшифровки обозначений транзисторов по этой системе: ГТ109А — германиевый маломощный низкочастотный транзистор, разновидность А; ГТ404Г — германиевый средней мощности низкочастотный транзистор, разновидность Г; КТ315В — кремниевый маломощный высокочастотный транзистор, разновидность В.

Наряду с этой системой продолжает действовать и прежняя система обозначения транзисторов, например П27, П401, П213 и т. д. Объясняется это тем, что эти или подобные им транзисторы были разработаны ранее. Основные параметры наиболее широко используемых радиолюбителями транзисторов ты найдешь в прилож. 4. А внешний вид некоторых из них и расположение выводов транзисторов ты видишь на рис. 92. Маломощный низкочастотный транзистор ГТ109 (структуры p-n-p), показанный на этом рисунке, имеет в диаметре всего 3,4 мм, его масса 0,1 г. Транзисторы этого типа предназначены для миниатюрных радиовещательных приемников. Их используют также в электронных часах, в электронных медицинских приборах.

Рис. 92. Внешний вид некоторых транзисторов.

Диаметр транзисторов ГТ309 (p-n-p) 7,4 мм, масса 0,5 г. Такие транзисторы применяют в различных малогабаритных электронных устройствах для усиления и генерирования колебаний высокой частоты. Транзисторы КТ315 (n-p-n) выпускают в пластмассовых корпусах. Размеры корпуса 7x9x3 мм, масса 0,2 г. Эти маломощные транзисторы предназначены для усиления и генерирования колебаний высокой частоты.

Транзисторы МП39 — МП42 (p-n-p) — самые массовые среди маломощных низкочастотных транзисторов. Точно так выглядят и аналогичные им, но структуры n-p-n, транзисторы МП35 — МП38. Диаметр корпуса любого из этих транзисторов 11,5 мм, масса — не более 2 г. Наиболее широко их используют в усилителях колебаний звуковой частоты.

Транзисторы П401 — П403 (p-n-p) — маломощные высокочастотные транзисторы. Диаметр корпуса 11,5 мм, масса — не более 2 г. Их очень широко используют для усиления высокочастотных сигналов как в промышленных, так и в любительских радиовещательных приемниках. Точно так же выглядят аналогичные нм маломощные высокочастотные транзисторы П416, П422, П423 структуры p-n-p.

Транзистор П213 (p-n-p) — представитель мощных низкочастотных транзисторов, широко используемых в оконечных каскадах усилителей звуковой частоты. Диаметр этого, а также аналогичных ему транзисторов П214 — П216 и некоторых других, 24 мм, масса — не более 20 г. Такие транзисторы крепят на шасси или панелях при помощи фланцев. Так как эти транзисторы во время работы нагреваются, их часто ставят еще на специальные ребристые теплоотводы с увеличенными поверхностями охлаждения.

Примечания

  1. Термин «транзистор» образован из двух английских слов: transfer - преобразователь и resistor — сопротивление.