Александр Кульский - КВ-приемник мирового уровня? Это очень просто!

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!

«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)!

«С»:Интеллигенция тоже именовалась прослойкой! Но любому цивилизованному обществу она необходима точно так же, как БАЗА биполярному транзистору! И в одном, и в другом случае эта база играет решающую и определяющую роль! Если она имеется, то имеется все!

«А»:Благодарю за высокую оценку роли интеллигенции в современном обществе! А вот какова роль базы в транзисторе?

«С»:Давай сперва, опираясь на опыт, полученный при рассмотрении р-n -перехода, представим себе транзистор графически. Пусть это будет n-р-n -транзистор! Посмотрите на его изображение внимательно. Из рисунка следует тот факт, что при любой полярности батареи G , один из переходов окажется подключенным в прямом, а другой в обратном направлении.

«Незнайкин»:То есть «что бы мы ни делали — не идут дела»! То есть я хотел сказать, ток по цепи не проходит!

«С»:Правильно! Хотя, если учитывать тот факт, что реально скорости электронов НЕ РАВНЫ, а существует некоторое распределение их по скоростям, то хотя бы в силу этого ВСЕГДА есть небольшое количество высоко скоростных электронов, которые пройдут через р-n -переход. Вот такой небольшой СКВОЗНОЙ ток будет иметь место в данном случае! Этот ток очень мал и не зависит от величины приложенного напряжения (поймите меня правильно — только до определенного предела!)

«Н»:А если температура будет возрастать?

«С»:Тогда, что совершенно естественно, возрастет и сквозной ток! Более того, возросший сквозной ток будет вызывать дополнительное нагревание переходов…

«А»:Что вызовет новое возрастание тока, а оно, в свою очередь — еще большее нагревание! И так далее!..

«С»:Но вовсе не до бесконечности, а до ТЕПЛОВОГО ПРОБОЯ, который в подобных случаях приводит к разрушению структуры кристалла транзистора!

«Н»:Классно получается! Мы еще не начали толком анализ работы транзистора, но уже знаем, что режим с ОТКЛЮЧЕННОЙ БАЗОЙ — недопустим!

«С»:И запомните эту ИСТИНУ на всю дальнейшую жизнь!..

«А»:Но ведь база должна куда-нибудь подключаться?

«С»:Естественно. А потому нарисуем новую картинку. И внесем в нее одно небольшое добавление… А именно, между эмиттером и базой, в прямом направлении, мы подключим одну небольшую батарейку, и все (рис. 13.2)!..

«А»:Ничего себе «и все»! Сразу «все смешалось в доме Облонских»!

«С»:Ах, оставьте Облонских в покое, нам и своих забот выше крыши!

Посмотрите на рисунок! Поскольку переход база — эмиттер включен в прямом направлении, то не будь коллектора — ОН весь ушел бы в базу! Он — это, конечно же, прямой ток перехода. Но, выстроившиеся в коллекторной области положительно ионизированные доноры, своим полем как бы «перехватывают» большую часть проникнувших в базу со стороны эмиттера электронов. И, дополнительно разогнав их, сообщают им достаточную энергию, чтобы они не завернули назад. То есть чтобы они не свернули к положительно ионизированным донорам коллектора, а смогли бы дойти к обозначенной штриховкой зоне коллектора, где их «подхватит» своим положительно заряженным полюсом батарея G к-э! Далее, уже как коллекторный ток I к, эти электроны «проследуют» к G к-э. А из отрицательного полюса этой же батареи ПРИБЛИЗИТЕЛЬНО такое же количество электронов «войдет» в область эмиттера.