Рудольф Сворень - Шаг за шагом. Транзисторы

И, наконец, последний вывод — предостережение против неверного вывода из того, что было только что рассказано. Может сложиться впечатление, что необходимый ток смещения устанавливается сам по себе для всех триодов, так как величина этого тока определяется только сопротивлением резистора R б . Так действительно было бы, если бы транзисторы отличались только сопротивлением эмиттерного перехода R вх= . Но в действительности различие в параметрах транзисторов значительно «богаче», и поэтому при желании установить определенный коллекторный ток покоя I к-п величину R б довольно часто приходится подбирать. Так, в частности, чтобы в схеме ОЭ получить одну и ту же величину I к-п , ток смещения у транзистора с коэффициентом β = 100 должен быть в два раза меньше, чем для транзистора с β = 50. В большинстве приведенных в книге схем резистор, определяющий смещение на базе, приходится подбирать довольно редко, так как в этих схемах смещение подается с делителя напряжения. Кроме того, в эмиттерную цепь транзистора включен резистор, который автоматически «подгоняет» смещение к заданной величине.

Рис. 126. В электронных приборах используются разные физические процессы для выпрямления, усиления, генерирования и других операций электрическими сигналами.

Мы с вами попробовали несколько подробней разобрать лишь один вопрос, мимо которого с легкостью прошли раньше, и, как видите, узнали немало интересных и важных подробностей о работе транзисторного каскада. Много важного и интересного можно было узнать, рассмотрев подробней и другие лишь слегка затронутые нами проблемы. Например, особенности работы транзистора на высоких частотах, влияние внутренних обратных связей, зависимость параметров транзистора от температуры и уровня сигнала, изменение параметров усилителя при смене транзистора, возникновение искажений в усилителях с отсечкой и многие другие. Одним словом, мы поднялись лишь на несколько ступеней по лестнице понимания транзисторных схем, и можно еще очень долго продолжать этот подъем, всякий раз открывая для себя новые горизонты.

Кроме того, у нас есть возможность продолжить путешествие в соседние, незнакомые пока области полупроводниковой электроники. Полупроводниковый диод и транзистор — это хотя и главные, но далеко не единственные представители большой семьи полупроводниковых приборов. Так, в частности, даже у простейшего диода есть немало ближайших родственников, обладающих интересными специальностями.

Фотодиод пропускает ток лишь в том случае, когда на него падает свет. Другой специальный диод — кремниевый стабилитрон — меняет свое сопротивление при изменении тока и тем самым стабилизирует «гуляющее» напряжение. Специальный диод — варикап — устроен так, что его емкость в сильной степени зависит от приложенного напряжения, и такой диод используют в качестве конденсатора переменной емкости. Наконец, туннельный диод попал в семейство диодов только потому, что у него всего два вывода. А по своим характеристикам туннельный диод — это самый настоящий усилительный прибор.

На некотором участке вольтамперной характеристики туннельный диод обладает отрицательным сопротивлением: при уменьшении подводимого к диоду напряжения ток через него растет. Это странное явление связано с очень тонкими физическими процессами в рn -переходе. Если туннельный диод, работающий в режиме отрицательного сопротивления, включить, например, в контур, то он скомпенсирует потери в контуре — разумеется, за счет энергии внешней батареи — и, по сути дела, полностью заменит транзисторный генератор.

Много интересных приборов входит и в семейство транзисторов. Это, в частности, фототриод, который не только превращает вспышку света в электрический импульс, но еще и усиливает его. Это и четырехслойные управляющие приборы, например, со структурой n-р-n-р , предназначенные специально для переключающих схем. Это, наконец, полевые (иногда говорят — канальные) транзисторы, в которых управление коллекторным током осуществляется «без касания» — с помощью электрического поля, как бы сужающего или расширяющего путь тока. Входная цепь такого транзистора почти не потребляет тока, и поэтому он обладает очень высоким входным сопротивлением.

Рис. 127. В современных электронных приборах используется широкий «ассортимент» физических явлений.

Развитие полупроводниковой техники пошло не только по пути создания новых приборов — новых диодов и транзисторов, — но и по пути создания в одном полупроводниковом кристалле целых электронных блоков. Представьте себе схему триггера, мультивибратора или простейшего усилителя НЧ с резистором в нагрузке. Из каких элементов состоят эти схемы? В них входят транзисторы, диоды, резисторы, конденсаторы и соединительные провода. А все эти элементы можно изготовить из полупроводникового материала. Чтобы сделать в кристалле конденсатор, нужно создать в нем две полупроводниковые зоны с высокой проводимостью, а между ними — участок полупроводника с низкой проводимостью. Дозируя примеси, можно получить в кристалле и резистор с нужным сопротивлением или соединительную цепь с очень малым сопротивлением. И, конечно же, в полупроводниковом кристалле можно получить диод и транзистор.

А теперь представьте себе, что все эти элементы с помощью какой-то фантастической технологии созданы в одном кристалле, причем в таких количествах, с такими данными и при таком взаимном соединении, что в итоге образовалась нужная нам схема усилителя или генератора. Это значит, что в одном кристалле мы получили целый электронный блок, получили так называемую твердую интегральную схему.

Технология, которую мы назвали фантастической, в действительности существует. И с ее помощью ученые и инженеры уже научились создавать в небольшом кристаллике самые различные твердые схемы.

Как видите, финиш нашего долгого путешествия можно одновременно считать и стартом в новые интересные области — в область более сложных и совершенных транзисторных схем, в область более глубокого их исследования и в область новых направлений полупроводниковой техники и технологии. Однако продвижение вперед по всем этим интересным направлениям— это уже новые задачи, которые в этой книге решаться не будут. Потому что задача этой книги состояла лишь в том, чтобы помочь читателю сделать трудный первый шаг в транзисторную электронику. Первый шаг, но, хочется верить, не последний.