Шаг за шагом. Транзисторы

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.

Рисунки

_{[27, 42-45, 97, 104, 110-113, 118, табл.10]}

Рис. 27. Схемы с полупроводниковыми диодами.

Рис. 42. Выпрямители для питания транзисторной аппаратуры (1—3) и для зарядки автомобильных аккумуляторов (4—5).

Рис. 43. Двухдиапазонные детекторные приемники.

Рис. 44. Усилитель для громкоговорителя — микрофона (1) и трехкаскадного усилителя высокой частоты для детекторного приемника (2).

Рис. 45. Двухдиапазонный приемник прямого усиления по схеме 2—V—2.

_{На схеме 9 R10 и R13 по 1,5 ком; R11 — 20 ком.}

Рис. 97. Схемы простейших приемников.