ЛЕКЦИЯ №16 LOGO Электричество и магнетизм. Колебания и волны ФИЗИКА
реклама
ФИЗИКА LOGO Электричество и магнетизм. Колебания и волны ЛЕКЦИЯ №16 к. пед.н., доцент Полицинский Е.В. Полицинский Е.В. www.themegallery.com Рассматриваем следующие вопросы: Электрический ток в металлах Электролиз Газовые разряды Электрический ток в полупроводниках Электронно-дырочный переход. Транзистор COMPANY LOGO www.themegallery.com Полицинский Е.В. Электрический ток в металлах Носителями электрического тока в металле являются свободные электроны. Еще в 1900 году немецкий ученый П. Друде на основе гипотезы о существовании свободных электронов в металлах создал электронную теорию проводимости металлов. Эта теория получила развитие в работах голландского физика Х. Лоренца и носит название классической электронной теории. Согласно этой теории, электроны в металлах ведут себя как электронный газ, во многом похожий на идеальный газ. Электронный газ заполняет пространство между ионами, образующими кристаллическую решетку металла (рис. 57).При образовании кристаллической решётки электроны внешних оболочек атомов (валентные электроны) обобществляются, и кристалл представляет собой решётку неподвижных ионов металла, между которыми хаотически движутся свободные электроны, образуя электронный газ, обладающий свойствами идеального газа. На рис.57 показана траектория одного из электронов. Из-за взаимодействия с ионами электроны могут Рис. 57. Газ свободных электронов в кристаллической решетке металла покинуть металл, лишь преодолев так называемый потенциальный барьер. Высота этого барьера называется работой выхода. При обычных (комнатных) температурах у электронов не хватает энергии для преодоления потенциального барьера. Как ионы, образующие решетку, так и электроны участвуют в тепловом движении. Ионы совершают тепловые колебания вблизи положений равновесия – узлов кристаллической решетки. Свободные электроны движутся хаотично и при своем движении сталкиваются с ионами решетки. В результате таких столкновений устанавливается термодинамическое равновесие между электронным газом и решеткой. COMPANY LOGO www.themegallery.com Полицинский Е.В. Согласно теории Друде – Лоренца, электроны обладают той же энергией теплового движения, что и молекулы одноатомного газа. Средняя скорость теплового движения электронов: u 23 8 k T me (96), 31 me – 9,11 10 электрона; Т – абсолютная 10 где k 1,38 Дж/К – постоянная Больцмана; кг масса ( или термодинамическая ) температура. При комнатной температуре (Т = 300 К) средняя скорость теплового движения электронов равна: u =1,1∙105 м/с. Хаотическое тепловое движение электронов не может привести к возникновению тока. При наложении внешнего электрического поля на металлический проводник в дополнение к хаотическому тепловому движению возникает упорядоченное движение электронов (электрический ток). Даже при предельно допустимых значениях плотности тока, средняя скорость упорядоченного движения электронов обуславливающего электрический ток, значительно меньше их скорости теплового движения u: . u COMPANY LOGO www.themegallery.com Полицинский Е.В. Основные законы электрического тока в классической теории электропроводности металлов Пусть в металлическом проводнике действует поле E const . Под действием силы F e E заряд е движется равноускоренно с ускорением a e E . и к концу m свободного пробега приобретает скорость max e E t . m l Среднее время свободного пробега электронов t u определяется средней длиной свободного пробега l и средней скоростью движения электронов относительно кристаллической решётки u u . Средняя скорость направленного движения электронов: 0 e E t eE l (97). max Плотность тока где n e2 l 2m u 2 2m 2m u n e2 l j ne E E 2m u (98), – удельная проводимость металла. COMPANY LOGO www.themegallery.com Полицинский Е.В. Закон Джоуля–Ленца К концу свободного пробега электрон под действием поля приобретает дополнительную 2 кинетическую энергию: 2 e2 l EK m max 2 2m u 2 E2 (99), которая при соударении электрона с ионом полностью передаётся решётке. Если n – концентрация электронов, то в единицу времени в единице объёма u происходит столкновений и решётке передаётся энергия: n l u n e2 l n EK E2 E2 2 l 2m u (100). Закон Видемана–Франца Отношение теплопроводности λ к удельной проводимость γ для всех металлов при одной и той же температуре одинаково и увеличивается пропорционально температуре где k e 3 ( )2 . T (101), COMPANY LOGO www.themegallery.com Полицинский Е.В. Трудности классической теории T , R 1/ , R 1.Температурная зависимость сопротивления: u что противоречит опытным данным, согласно которым R T . T , 2.Оценка среднего пробега электронов. Чтобы получить величины удельной проводимости , совпадающие с опытными данными, следует принимать l в сотни раз больше межатомных расстояний в кристалле. 3.Теплоёмкость металла складывается из теплоёмкости кристаллической решётки и теплоёмкости электронного газа. Поэтому удельная (расчётная на один моль) теплоёмкость металла должна быть существенно выше теплоёмкости диэлектриков, у которых нет свободных электронов, что противоречит эксперименту. Все эти трудности снимаются квантовой теорией. COMPANY LOGO www.themegallery.com Полицинский Е.В. Эмиссионные явления Работа выхода электронов из металла – работа, которую нужно затратить для удаления электрона из металла в вакуум. Работа выхода зависит от химической природы металлов и от чистоты их поверхности. Подобрав определённым образом покрытие поверхности, можно значительно изменить работу выхода. Работа выхода выражается в электрон-вольтах (эВ): 1эВ равен работе, которую совершают силы поля при перемещении элементарного электрического заряда между точками разность потенциалов, между которыми равна 1 В. Так как Электронная эмиссия – явление испускания электронов из металлов при сообщении электронам энергии, равной или большей работе выхода. 1. Термоэлектронная эмиссия – испускание электронов нагретыми металлами. Пример использования – электронные лампы. 2. Фотоэлектронная эмиссия – эмиссия электронов из металла под действием электромагнитного излучения. Пример использования – фотодатчики. 3. Вторичная электронная эмиссия – испускание электронов поверхностью металлов, полупроводников или диэлектриков при бомбардировке их пучком электронов. Отношение числа вторичных электронов n2 к числу первичных n1, вызвавших эмиссию, называется коэффициентом вторичной эмиссии: n2 / n1 . Пример использования – фотоэлектронные умножители. 4. Автоэлектронная эмиссия – эмиссия электронов с поверхности металлов под действием сильного внешнего электрического поля. COMPANY LOGO www.themegallery.com Полицинский Е.В. Электролиз Вещества, растворы которых проводят электрический ток, называются электролитами. Как правило, это растворы солей. Прохождение электрического тока через электролит сопровождается выделением веществ на электродах. Это явление получило название электролиза. При растворении солей в жидкости взаимодействие молекул жидкости с молекулами соли ослабляет связь между частями молекул и некоторые из них разделяются на положительные и отрицательные ионы. Электрический ток в электролитах представляет собой перемещение ионов обоих знаков в противоположных направлениях. Положительные ионы движутся к отрицательному электроду (катоду), отрицательные ионы – к положительному электроду (аноду). Ионы обоих знаков появляются в водных растворах солей, кислот и щелочей в результате расщепления части нейтральных молекул. Это явление называется электролитической диссоциацией. Например, хлорид меди CuCl2 диссоциирует в водном растворе на ионы меди и хлора: На рис.58 показан электрический ток в водном растворе хлорида меди. Рис. 58. Электрический ток в электролите COMPANY LOGO www.themegallery.com Полицинский Е.В. Майкл Фарадей установил, что при прохождении электрического тока через электролит масса вещества выделившегося на электроде, пропорциональна заряду, прошедшему через электролит: m k q или m k I t (102), где I – сила тока; ∆t – время пропускания тока через электролит; k – электрохимический эквивалент. Он равен: 1 M k e N n (103), где e =1,6∙10-19 Кл – величина элементарного заряда; NA = 6,02∙1023 моль -1 – число Авогадро; М – молярная масса; n – валентность иона. 1 M m I t (103) (102): (104). e N n Электрохимический эквивалент k численно равен массе выделившегося на электродах вещества при переносе ионами заряда в 1 Кл. Произведение величины элементарного заряда на число Авогадро называется числом Фарадея: Кл ). F e N A ; F 96500 ( моль COMPANY LOGO www.themegallery.com Полицинский Е.В. Число Фарадея – это электрический заряд, переносимый веществом в количестве 1 моль при электролизе. Явление электролиза широко применяется в современном промышленном производстве. С помощью электролиза из солей и оксидов получают многие металлы, например, медь, никель, алюминий. Путём электролиза можно наносить тонкие слои металлов на поверхность изделий из других металлов, для защиты от коррозии. Газовые разряды Под действием ионизатора (сильный нагрев, жёсткое излучение, потоки частиц) нейтральные молекулы (атомы) газа расщепляются на ионы и свободные электроны – происходит ионизация газа. Энергия ионизации – энергия, которую надо затратить, чтобы из молекулы (атома) выбить один электрон. Рекомбинацией называется процесс обратный ионизации: положительные и отрицательные ионы, положительные ионы и электроны, встречаясь, воссоединяются между собой с образованием нейтральных атомов и молекул. Прохождение электрического тока через ионизированный газ называется газовым разрядом. COMPANY LOGO www.themegallery.com Полицинский Е.В. Разряд в газе, сохраняющийся после прекращения действия ионизатора, называется самостоятельным газовым разрядом. Рассмотрим цепь, содержащую газовый промежуток (рис. 59), подвергающийся непрерывному, постоянному по интенсивности воздействию ионизатора. В результате действия ионизатора газ приобретает некоторую электропроводность и в цепи потечёт ток, зависимость которого от приложенного напряжения (вольт-амперная характеристика) представлена на рисунке (рис. 60). Рис. 59. Электрическая цепь, содержащая газовый промежуток COMPANY LOGO Полицинский Е.В. Рис.60. Вольт-амперная характеристика www.themegallery.com На участке ОА выполняется закон Ома. Затем (участок АВ) рост силы тока замедляется, а затем (участок ВС) прекращается совсем. В этом случае число ионов и электронов, создаваемых внешним ионизатором, равно числу ионов и электронов достигающих электродов (и нейтрализующихся на электродах). Ток , соответствующий участку ВС, называется током насыщения, и его величина определяется мощностью ионизатора. При увеличении напряжения, первичные электроны (созданные ионизатором), ускоренные электрическим полем, в свою очередь начинают ударно ионизировать молекулы газа, образуя вторичные электроны и ионы. Общее количество ионов и электронов будет возрастать по мере приближения электронов к аноду лавинообразно. Это является причиной увеличения тока на участке СD. Описанный процесс называется ударной ионизацией. Наконец, при значительных напряжениях между электродами газового промежутка положительные ионы, ускоренные электрическим полем, также приобретают энергию, достаточную для ионизации молекул газа, что порождает ионные лавины. Когда возникают кроме электронных лавин ещё и ионные, сила тока растёт уже практически без увеличения напряжения (участок DE). Лавинообразное размножение электронов и ионов приводит к тому, что разряд становится самостоятельным, то есть сохраняется после прекращения действия внешнего ионизатора. Напряжение, при котором возникает самостоятельный газовый разряд, называется напряжением пробоя. COMPANY LOGO Полицинский Е.В. www.themegallery.com В зависимости от давления газа, конфигурации электродов, параметров внешней цепи можно говорить о четырёх типах самостоятельного разряда: 1. Тлеющий разряд – возникает при низком давлении. 2. Искровой разряд – возникает при большой напряжённости электрического поля в газе, находящимся под давлением порядка атмосферного. 3. Дуговой разряд – возникает: а) если после зажигания искрового разряда от мощного источника постепенно уменьшать расстояние между электродами; б) минуя стадию искры, если электроды (например, угольные) сблизить до соприкосновения, а потом развести. 4. Коронный разряд – возникает при высоком давлении в резко неоднородном поле вблизи электродов с большой кривизной поверхности. Для возникновения самостоятельного разряда необходимо, чтобы концентрация и энергия вторичных ионов и электронов, образовавшихся под действием ионизатора, были достаточны для лавинного размножения носителей (число вторичных носителей должно превышать число носителей, покидающих газовый разряд вследствие рекомбинации или нейтрализации на поверхностях, окружающих газовый разряд). COMPANY LOGO www.themegallery.com Полицинский Е.В. Электрический ток в полупроводниках По значению удельного электрического сопротивления полупроводники занимают промежуточное место между хорошими проводниками и диэлектриками. К числу полупроводников относятся многие химические элементы (германий, кремний, селен, теллур, мышьяк и др.), огромное количество сплавов и химических соединений. Почти все неорганические вещества окружающего нас мира – полупроводники. Самым распространенным в природе полупроводником является кремний, составляющий около 30 % земной коры. Качественное отличие полупроводников от металлов проявляется прежде всего в зависимости удельного сопротивления от температуры. С понижением температуры сопротивление металлов падает. У полупроводников, напротив, с понижением температуры сопротивление возрастает и вблизи абсолютного нуля они практически становятся изоляторами (рис. 61). Такой ход зависимости ρ(T) показывает, что у полупроводников концентрация носителей свободного заряда не остается постоянной, а увеличивается с ростом температуры. Механизм электрического тока в полупроводниках нельзя объяснить в рамках модели газа свободных электронов. Рассмотрим качественно этот механизм на примере германия (Ge). В кристалле кремния (Si) механизм аналогичен. Атомы германия имеют четыре слабо связанных Рис. 61. Зависимость удельного сопротивления ρ чистого полупроводника электрона на внешней оболочке. Их называют валентными от абсолютной температуры T электронами. COMPANY LOGO Полицинский Е.В. www.themegallery.com В кристаллической решетке каждый атом окружен четырьмя ближайшими соседями. Связь между атомами в кристалле германия является ковалентной, то есть осуществляется парами валентных электронов. Каждый валентный электрон принадлежит двум атомам (рис. 62). Валентные электроны в кристалле германия гораздо сильнее связаны с атомами, чем в металлах; поэтому концентрация электронов проводимости при комнатной температуре в полупроводниках на много порядков меньше, чем у металлов. Вблизи абсолютного нуля температуры в кристалле германия все электроны заняты в образовании связей. Такой кристалл электрического тока не проводит. При повышении температуры некоторая часть валентных электронов может получить энергию, достаточную для разрыва ковалентных связей. Тогда в кристалле возникнут свободные электроны (электроны проводимости). Одновременно в местах разрыва связей образуются вакансии, которые не заняты электронами. Эти вакансии получили название «дырок». Вакантное место может быть занято валентным электроном из соседней пары, тогда дырка переместиться на новое место в кристалле. При Рис. 62.Парно-электронные связи в кристалле германия и образование заданной температуре полупроводника в единицу времени электронно-дырочной пары образуется определенное количество электронно-дырочных пар. В то же время идет обратный процесс – при встрече свободного электрона с дыркой, восстанавливается электронная связь между атомами германия. Этот процесс называется рекомбинацией. Электронно-дырочные пары могут рождаться также при освещении полупроводника за счет энергии электромагнитного излучения. В отсутствие электрического поля электроны проводимости и дырки участвуют в хаотическом тепловом движении. COMPANY LOGO www.themegallery.com Полицинский Е.В. Если полупроводник помещается в электрическое поле, то в упорядоченное движение вовлекаются не только свободные электроны, но и дырки, которые ведут себя как положительно заряженные частицы. Поэтому ток I в полупроводнике складывается из электронного In и дырочного Ip токов: I = In + Ip . Концентрация электронов проводимости в полупроводнике равна концентрации дырок: nn = np. Электронно-дырочный механизм проводимости проявляется только у чистых (то есть без примесей) полупроводников. Он называется собственной электрической проводимостью полупроводников. При наличии примесей электропроводимость полупроводников сильно изменяется. Например, добавка примесей фосфора в кристалл кремния в количестве 0,001 атомного процента уменьшает удельное сопротивление более чем на пять порядков. Такое сильное влияние примесей может быть объяснено на основе изложенных выше представлений о строении полупроводников. Необходимым условием резкого уменьшения удельного сопротивления полупроводника при введении примесей является отличие валентности атомов примеси от валентности основных атомов кристалла. Проводимость полупроводников при наличии примесей называется примесной проводимостью. Различают два типа примесной проводимости – электронную и дырочную проводимости. Электронная проводимость возникает, когда в кристалл германия с четырехвалентными атомами введены пятивалентные атомы (например, атомы мышьяка, As). COMPANY LOGO Полицинский Е.В. www.themegallery.com На рис. 63 показан пятивалентный атом мышьяка, оказавшийся в узле кристаллической решетки германия. Четыре валентных электрона атома мышьяка включены в образование ковалентных связей с четырьмя соседними атомами германия. Пятый валентный электрон оказался излишним; он легко отрывается от атома мышьяка и становится свободным. Атом, потерявший электрон, превращается в положительный ион, расположенный в узле кристаллической решетки. Примесь из атомов с валентностью, превышающей валентность основных атомов полупроводникового кристалла, называется донорской примесью. В результате ее введения в кристалле появляется значительное число свободных электронов. Это приводит к резкому уменьшению удельного сопротивления полупроводника – в тысячи и даже миллионы раз. Удельное сопротивление проводника с большим содержанием примесей может приближаться к удельному сопротивлению металлического проводника. В кристалле германия с примесью мышьяка есть электроны и дырки, ответственные за собственную проводимость кристалла. Но основным типом носителей свободного заряда являются электроны, оторвавшиеся от Рис.63. Атом мышьяка в решетке германия. атомов мышьяка. В таком кристалле nn >> np. Такая Полупроводник n-типа проводимость называется электронной, а полупроводник, обладающий электронной проводимостью, называется полупроводником n-типа. COMPANY LOGO Полицинский Е.В. www.themegallery.com Дырочная проводимость возникает, когда в кристалл германия введены трехвалентные атомы (например, атомы индия, In). На рис. 64 показан атом индия, который создал с помощью своих валентных электронов ковалентные связи лишь с тремя соседними атомами германия. На образование связи с четвертым атомом германия у атома индия нет электрона. Этот недостающий электрон может быть захвачен атомом индия из ковалентной связи соседних атомов германия. В этом случае атом индия превращается в отрицательный ион, расположенный в узле кристаллической решетки, а в ковалентной связи соседних атомов образуется вакансия. Примесь атомов, способных захватывать электроны, называется акцепторной примесью. В результате введения акцепторной примеси в кристалле разрывается множество ковалентных связей и образуются вакантные места (дырки). На эти места могут перескакивать электроны из соседних Рис. 64. Атом индия в решетке германия. ковалентных связей, что приводит к хаотическому Полупроводник p-типа блужданию дырок по кристаллу. Наличие акцепторной примеси резко снижает удельное сопротивление полупроводника за счет появления большого числа свободных дырок. Концентрация дырок в полупроводнике с акцепторной примесью значительно превышает концентрацию электронов, которые возникли из-за механизма собственной электропроводности полупроводника: np >> nn. Проводимость такого типа называется дырочной проводимостью. Примесный полупроводник с дырочной проводимостью называется полупроводником p-типа. COMPANY LOGO www.themegallery.com Полицинский Е.В. Основными носителями свободного заряда в полупроводниках p-типа являются дырки. Следует подчеркнуть, что дырочная проводимость в действительности обусловлена эстафетным перемещением по вакансиям от одного атома германия к другому электронов, которые осуществляют ковалентную связь. Для полупроводников n- и p-типов закон Ома выполняется в определенных интервалах сил тока и напряжений при условии постоянства концентраций свободных носителей. Электронно-дырочный переход. Транзистор В любом полупроводниковом приборе имеется один или несколько электроннодырочных переходов. Электронно-дырочный переход (или n–p-переход) – это область контакта двух полупроводников с разными типами проводимости. В полупроводнике n-типа основными носителями свободного заряда являются электроны; их концентрация значительно превышает концентрацию дырок (nn >> np). В полупроводнике p-типа основными носитялеми являются дырки (np >> nn). При контакте двух полупроводников n- и p-типов начинается процесс диффузии: дырки из p-области переходят в nобласть, а электроны, наоборот, из n-области в p-область. В результате в n-области вблизи зоны контакта уменьшается концентрация электронов и возникает положительно заряженный слой. В pобласти уменьшается концентрация дырок и возникает отрицательно заряженный слой. Таким образом, на границе полупроводников образуется двойной электрический слой, электрическое поле которого препятствует процессу диффузии электронов и дырок навстречу друг другу (рис. 65). COMPANY LOGO Полицинский Е.В. www.themegallery.com Пограничная область раздела полупроводников с разными типами проводимости ( запирающий слой) обычно достигает толщины порядка десятков и сотен межатомных расстояний. Рис. 65. Образование запирающего слоя при контакте полупроводников p- и n-типов Объемные заряды этого слоя создают между p- и n-областями запирающее напряжение Uз, приблизительно равное 0,35 В для германиевых n–p-переходов и 0,6 В для кремниевых. n–p-переход обладает свойством односторонней проводимости. Если полупроводник с n–pпереходом подключен к источнику тока так, что положительный полюс источника соединен с nобластью, а отрицательный – с p-областью, то напряженность поля в запирающем слое возрастает. Дырки в p-области и электроны в n-области будут смещаться от n–p-перехода, увеличивая тем самым концентрации неосновных носителей в запирающем слое. Ток через n–p-переход практически не идет. Напряжение, поданное на n–p-переход в этом случае называют обратным. Весьма незначительный обратный ток обусловлен только собственной проводимостью полупроводниковых материалов, то есть наличием небольшой концентрации свободных электронов в p-области и дырок в n-области. Если n–p-переход соединить с источником так, чтобы положительный полюс источника был соединен с p-областью, а отрицательный с n-областью, то напряженность электрического поля в запирающем слое будет уменьшаться, что облегчает переход основных носителей через контактный слой. COMPANY LOGO Полицинский Е.В. www.themegallery.com Дырки из p-области и электроны из n-области, двигаясь навстречу друг другу, будут пересекать n–p-переход, создавая ток в прямом направлении. Сила тока через n–p-переход в этом случае будет возрастать при увеличении напряжения источника. Способность n–p-перехода пропускать ток практически только в одном направлении используется в приборах, которые называются полупроводниковыми диодами. Полупроводниковые диоды изготавливаются из кристаллов кремния или германия. При их изготовлении в кристалл c каким-либо типом проводимости вплавляют примесь, обеспечивающую другой тип проводимости. Полупроводниковые диоды используются в выпрямителях для преобразования переменного тока в постоянный. Типичная вольт-амперная характеристика кремниевого диода приведена на рис. 66. На графике использованы различные шкалы для положительных и отрицательных напряжений. Рис. 66. Вольт-амперная характеристика кремниевого диода Полупроводниковые диоды обладают многими преимуществами по сравнению с вакуумными диодами – малые размеры, длительный срок службы, механическая прочность. Существенным недостатком полупроводниковых диодов является зависимость их параметров от температуры. Кремниевые диоды, например, могут удовлетворительно работать только в диапозоне температур от – 70 °C до 80 °C. У германиевых диодов диапазон рабочих температур несколько шире. COMPANY LOGO Полицинский Е.В. www.themegallery.com Полупроводниковые приборы не с одним, а с двумя n–p-переходами называются транзисторами. Название происходит от сочетания английских слов: transfer – переносить и resistor – сопротивление. Обычно для создания транзисторов используют германий и кремний. Транзисторы бывают двух типов: p–n–p-транзисторы и n–p–n-транзисторы. Например, германиевый транзистор p–n–p-типа представляет собой небольшую пластинку из германия с донорной примесью, то есть из полупроводника n-типа. В этой пластинке создаются две области с акцепторной примесью, то есть области с дырочной проводимостью (рис. 67). В транзисторе n–p–n-типа основная германиевая пластинка обладает проводимостью p-типа, а созданные на ней две области – проводимостью n-типа (рис. 68). Рис. 67. Транзистор структуры p–n–p Рис.68. Транзистор структуры n–p–n Пластинку транзистора называют базой (Б), одну из областей с противоположным типом проводимости – коллектором (К), а вторую – эмиттером (Э). Обычно объем коллектора превышает объем эмиттера. В условных обозначениях разных структур стрелка эмиттера показывает направление тока через транзистор. COMPANY LOGO Полицинский Е.В. www.themegallery.com Оба n–p-перехода транзистора соединяются с двумя источниками тока. На рис. 69 показано включение в цепь транзистора p–n–p-структуры. Переход «эмиттер–база» включается в прямом (пропускном) направлении (цепь эмиттера), а переход «коллектор–база» – в запирающем направлении (цепь коллектора). Пока цепь эмиттера разомкнута, ток в цепи коллектора очень мал, так как для основных носителей свободного заряда – электронов в базе и дырок в коллекторе – переход заперт. При замыкании цепи эмиттера дырки – основные носители заряда в эмиттере – переходят из него в базу, создавая в этой цепи ток Iэ. Но для дырок, попавших в базу из эмиттера, n–p-переход в цепи коллектора открыт. Большая часть дырок захватывается полем этого перехода и проникает в коллектор, создавая ток Iк. Для того, чтобы ток коллектора был практически равен току эмиттера, базу транзистора делают в виде очень тонкого слоя. При изменении тока в цепи эмиттера изменяется сила тока и в Рис. 69. Включение в цепь транзистора p–n–p-структуры цепи коллектора. Если в цепь эмиттера включен источник переменного напряжения (рис. 69), то на резисторе R, включенном в цепь коллектора, также возникает переменное напряжение, амплитуда которого может во много раз превышать амплитуду входного сигнала. Следовательно, транзистор выполняет роль усилителя переменного напряжения. Качественно новым этапом электронной техники явилось развитие микроэлектроники, которая занимается разработкой интегральных микросхем и принципов их применения. Интегральной микросхемой называют совокупность большого числа взаимосвязанных элементов – сверхмалых диодов, транзисторов, конденсаторов, резисторов, соединительных проводов, изготовленных в едином технологическом процессе на одном кристалле. Микросхема размером в 1 см2 может содержать несколько сотен тысяч микроэлементов. COMPANY LOGO www.themegallery.com Рассмотрим полупроводники и полупроводниковые приборы в анимациях. Рисунок «Модель проводимости чистого полупроводника» COMPANY LOGO www.themegallery.com Рисунок «Модель проводимости полупроводника с акцепторной примесью» COMPANY LOGO www.themegallery.com Рисунок «Модель проводимости полупроводника с донорной примесью» COMPANY LOGO www.themegallery.com Анимация «Нагревание полупроводника» COMPANY LOGO www.themegallery.com Анимация «Освещение полупроводника» COMPANY LOGO www.themegallery.com Анимация «Работа фотоэлемента» COMPANY LOGO www.themegallery.com COMPANY LOGO www.themegallery.com Рисунок «p-n контакт» COMPANY LOGO www.themegallery.com COMPANY LOGO www.themegallery.com Рисунок «Полупроводниковый диод» COMPANY LOGO www.themegallery.com Анимация «Работа полупроводникового диода» COMPANY LOGO www.themegallery.com COMPANY LOGO www.themegallery.com Рисунок «Полупроводниковый транзистор» COMPANY LOGO www.themegallery.com «Работа полупроводникового транзистора» COMPANY LOGO www.themegallery.com Анимация «Усилитель на транзисторе» COMPANY LOGO LOGO