Евгений Айсберг - Транзистор?.. Это очень просто!

Н. — Я знаю, что вычислительные машины являются крупными потребителями транзисторов. В некоторых из них установлено около десяти тысяч штук.

Л. — Ты понимаешь, какое преимущество в этом случае дают их малые размеры и практически полное отсутствие нагрева?

Н. — Я читал, что эти же малые размеры позволили сконструировать слуховые аппараты, т. е. усилители для плохослышащих, размещенные в дужках очков.

Л. — Правильно. Ты, очевидно, догадываешься, как высоко ценятся эти качества транзисторов специалистами по космическим ракетам, где на самом строгом учете каждый грамм, каждый кубический сантиметр и каждый милливатт источников питания.

Н. — Короче говоря, во всех областях транзисторы способны выгодно заменить вакуумные лампы.

Л. — Ты слишком спешишь с выводами. Пока еще имеются некоторые области, где лампы остаются незаменимыми, например в мощных передатчиках. Но уже появилось и немало таких проблем, решить которые удалось только с помощью транзисторов. Не говорит ли это тебе, что вакуумные лампы и полупроводниковые приборы могут мирно сосуществовать и каждый из них следует разумно применять с учетом его особенностей.

Мы, несомненно, еще будем иметь возможность поговорить о применении транзисторов в качестве коммутирующих устройств, мультивибраторов, триггеров, в качестве различных типов вагонов, которых ты еще не знаешь, но которые используются для составления различных электронных поездов, имеющих иное назначение, чем прием радиовещательных станций. А пока я приведу тебе только один маленький пример: преобразователь постоянного тока, который значительно проще сделать на транзисторах, чем на электронных лампах.

Н. — Что ты называешь преобразователем постоянного тока?

Л. — Устройство, позволяющее повысить напряжение источника тока. Раньше для этого нужно было использовать двигатель постоянного тока, который, работая, например, от батареи в 12 В, приводил в движение генератор постоянного тока, дающий, скажем, 120 В.

Н. — Какая сложность и какой низкий к. п. д.!

Л. — А с помощью транзистора (рис. 130) эту операцию можно выполнить без шума, без движения и с лучшей эффективностью. Для этого постоянный ток источника напряжения превращают в переменный. Это делают с помощью транзистора, работающего в качестве низкочастотного блокинг-генератора.

Рис. 130. Преобразователь, позволяющий повысить напряжение источника постоянного тока. Делитель напряжения R 1R 2служит для подачи на базу транзистора начального смещения.

Я напомню тебе, что так называют генераторы с сильно связанными обмотками, дающие колебания далеко не синусоидальной формы, что, впрочем, в данном случае идет лишь на пользу экономичности.

Н. — О дальнейшем я догадываюсь. Третья обмотка, насаженная на тот же сердечник, но имеющая значительно больше витков, повышает напряжение переменного тока, после чего остается только выпрямить этот ток диодом и отфильтровать при помощи цепочки, состоящей из резистора R 3 и конденсаторов С 2 и С 3 .

Л. — Ты, Незнайкин, еще раз доказал свою изумительную ясность ума, я тебя поздравляю! Я думаю, что ты хорошо усвоил мои уроки и не встретишь трудностей в предстоящих путешествиях по лабиринтам транзисторных схем. Однако следует сказать, что полупроводниковая техника непрерывно развивается и завоевывает новые области (в том числе и телевидение) и прогресс технологии, несомненно, приготовит нам немало сюрпризов. Поэтому я должен дать тебе добрый совет: не отставай от этого прогресса. Внимательно следи за ним, читай статьи, появляющиеся в технической периодической литературе. Всегда помни слова Фрэнсиса Бэкона: « Тот, кто не обновляется — разрушается, так как неумолимое течение времени все изменяет ». И, наконец, без колебаний применяй свои знания на практике и сам экспериментируй со схемами на транзисторах. Тогда ты лучше осознаешь тот факт что…

Н. — …транзистор?.. Это очень просто!

Дорогой друг Незнайкин!

Как обещал тебе сегодня утром во время разговора по телефону, я попытаюсь кратко изложить прогресс в области полупроводниковой техники, происшедший со времени нашей последней встречи.

Создание транзистора открыло путь к миниатюризации электронной аппаратуры. Малые размеры кристаллического триода и практически полное отсутствие излучения тепла (за исключением мощных транзисторов) позволили значительно уменьшить габариты всех электронных аппаратов.

Но сейчас мы переживаем новый этап — этап микроэлектроники . Чтобы рассмотреть структуру устройств, реализуемых в настоящее время на базе полупроводниковой техники, необходимо прибегать к помощи микроскопа. Осуществленная в интегральных микросхемах плотность монтажа измеряется тысячами компонентов на кубический сантиметр.

Как достигается такое снижение размеров? Я постараюсь объяснить это тебе.

Уже существует множество новых микроминиатюрных устройств и каждый год появляются все новые. Поэтому было бы неразумно пытаться рассмотреть здесь все такие устройства.

Но было бы полезно описать основные технологические процессы, используемые для изготовления этих разнообразных приборов — от простого планарного транзистора до интегральных микросхем . (Наберись терпения, дорогой друг, чуть дальше я объясню тебе значение этих терминов.)

Так вот основные используемые в наши дни технологические процессы.

Окисление кремния. Изолирующий слой на поверхности кремния (основного используемого в микроэлектронике полупроводникового материала) может создаваться путем окисления самого кремния. Для этого кремний нагревается до температуры от 800 до 1300 °C в атмосфере кислорода или паров воды. В результате такого воздействия его поверхность покрывается тонким слоем двуокиси кремния (она известна под названием кварца), представляющего собой прекрасный диэлектрик. Толщина этого слоя меньше одного микрона или микрометра (тысячной доли миллиметра).