Рис. 121. Прилагая к n-р переходу обратное напряжение, лишь оттягивают электроны к положительному полюсу, а дырки — к отрицательному: никакой ток тут пройти не может.

Положительный потенциал, приложенный к зоне n, еще больше притянет свободные электроны, которые уже имели наибольшую плотность на этом конце, и оттолкнет положительные ионы, еще больше увеличив их плотность у перехода. В это же время отрицательный потенциал, приложенный к зоне р, притянет атомы-дырки, собравшиеся на этой стороне, и оттолкнет к переходу еще большее количество отрицательно ионизированных атомов.

Как видишь, ток через переход практически не протекает. Вследствие приложения к переходу напряжения увеличилась плотность ионизированных атомов, положительных атомов-дырок и свободных электронов.

Напряжение прямой полярности

А теперь посмотрим, что произойдет, если мы приложим напряжение в соответствии с полярностью полупроводника: положительный полюс источника к зоне р, а отрицательный — к зоне n (рис. 122).

Рис. 122. Здесь напряжение приложено в прямом направлении: положительный полюс соединен с зоной р, а отрицательный — с зоной n. В этом случае ток проходит через переход.

Отрицательный потенциал оттолкнет свободные электроны в полупроводнике n к переходу, который они свободно преодолеют благодаря притяжению положительным полюсом источника. Со своей стороны, положительный потенциал оттолкнет положительные атомы-дырки через переход в зону n.

Если ты желаешь получить более подробное объяснение, я скажу, что положительный полюс притянет и поглотит электрон зоны р каждый раз, когда свободный электрон преодолеет n-р переход Образовавшаяся таким образом дырка в атоме, расположенном близко к концу зоны р, будет заполнена электроном, приходящим с атома, расположенного ближе к переходу, а образовавшаяся в результате ухода этого электрона дырка, в свою очередь, будет заполнена электроном, пришедшим с атома, расположенного еще ближе к переходу, и т. д. Этим и объясняется движение дырок через переход из зоны р в зону n, тогда как электроны преодолевают переход в обратном направлении.

Полупроводниковый диод

Итак, ты видишь, что n-р переход пропускает ток в одном направлении и препятствует его прохождению в противоположном направлении. Это означает, что полупроводниковый n-р переход представляет собой диод, аналогичный вакуумному диоду. Вот почему n-р переход называется полупроводниковым диодом (рис. 123).

Рис. 123. Условное графическое изображение полупроводникового диода.

Он выгодно заменяет вакуумный диод во всех случаях его применения. Иначе говоря, он может служить детектором, а также выпрямителем переменного тока для питания электронных устройств. И, как ты видишь, здесь не нужно заботиться о накале, как в случае использования электронных ламп. В то же время обращение с полупроводниковым диодом требует осторожности, так как приложенное в непроводящем направлении напряжение не должно превышать некоторого предела. Выше этой величины создаваемый переходом потенциальный барьер разрушится, в результате чего диод выйдет из строя.

А теперь, когда я объяснил основные понятия, относящиеся к полупроводникам, и, в частности, поведение n-р перехода, я думаю, что ты, Любознайкин, можешь смело начать объяснять Незнайкину принцип работы и использования транзистора.

Беседа десятая

ТРАНЗИСТОР

Здесь рассматриваются основные вопросы, относящиеся к транзисторам: их конструкция, способ питания, прохождение токов во входной и выходной цепях, схема усилительного каскада, изменение тока коллектора в зависимости от приложенного на вход напряжения, входное сопротивление транзистора и рассеиваемая на нем мощность.

Неподвижность атомов

Незнайкин. — Мне представляется очень сложным строение этих полупроводников, которые вместе со своими трехвалентными и пятивалентными примесями образуют положительные и отрицательные зоны n-р перехода. Необходимо учитывать атомы примесей, ионизированные положительно и отрицательно, атомы самого полупроводника, которые, потеряв электрон, стали положительными дырками, и, наконец, свободные электроны. При приложении напряжения, порождающего электрический ток, начинается сложное движение этих частиц.