Полупроводниковый триод, или транзистор, - это электронный прибор, предназначенный для усиления, генерирования и преобразования электрических сигналов. Состоит он из двух p-n переходов, созданных в одном кристалле.
В зависимости от чередования переходов различают p-n-p и n-p-n транзисторы. Средняя часть триода называется базой. Толщина ее должна быть по возможности меньше. Области с противоположным типом проводимости, прилегающие к базе, называют эмиттером и коллектором. Конструктивно коллектор имеет больший объем, чем эмиттер.
Рассмотрим принцип работы транзистора на примере схемы, изображенной на рисунке 14.7 (схема с общей базой).
Рис. 14.7
На переход "эмиттер-база" подается небольшое постоянное смещение Uэ в прямом направлении и усиливаемый переменный сигнал. Переход "база-коллектор" смещается в обратном направлении значительно большем, чем Uэ напряжением Uк. При таких смещениях сопротивление перехода "эмиттер-база" невелико, сопротивление перехода "база-коллектор" велико. Это позволяет взять в качестве нагрузки большое сопротивление Rвых.
На рисунке 14.8 изображены графики потенциала в зависимости от координаты x в направлении перпендикулярном плоскостям p-n и n-p переходов (см. рисунок 14.7).
Рис. 14.8
В случае отсутствия смещения двойной электрический слой, как мы узнали выше, препятствует движению основных носителей через p-n переход. При прямом смещении перехода "эмиттер-база" величина барьера уменьшается и "барьер" может превратиться в "горку", с которой будут "скатываться" основные носители (см. рис. 14.5б).
Так дырки из эмиттера (у нас - p-область) будут в большом количестве переходить в область базы (n-область в нашем случае). Если база достаточно тонкая, то большая часть пришедших из эмиттера дырок за счет диффузии дойдет до перехода "база-коллектор", не успев рекомбинировать. А здесь для них, дырок, приготовлена потенциальная "горка", с которой они "скатываются" в область коллектора. У хорошего транзистора до 99% (и больше) основных носителей, вышедших из эмиттера, доходят до области коллектора. Можно считать, что ток коллектора Iк примерно равен току эммитера Iэ. При изменении тока эмиттера, вызванном входным сигналом, настолько же изменится и ток коллектора. При этом мощность выходного сигнала будет больше, чем у входного, так как разность потенциалов на переходе "база-коллектор" больше, чем на переходе "эмиттер-база", а электрическая мощность, как известно, равна произведению тока на напряжение.
P = IU.
Таким образом, рассмотренная нами схема с общей базой усиливает сигнал по мощности.