Транзистор (от английских слов transfer - переносить и resistor -
сопротивление) электронный полупроводниковый прибор, предназначенный для
усиления, генерирования и преобразования электрических колебаний
различных частот.
Изобретен в 1948 г. американцами У. Шокли, У. Браттейном и Дж. Бардином.
Наиболее массовый транзистор представляет собой пластинку германия (рис.
1), кремния или другого полупроводника размером примерно 2x2 мм,
обладающего электронной (п-типа) или дырочной (р-типа)
электропроводностью, в объеме которой искусственно созданы две области,
противоположные по электрической проводимости. Пластинка полупроводника
и две области в ней образуют два р-п перехода, каждый из которых
обладает такими же электрическими свойствами, как и полупроводниковый
диод. Если сама пластинка полупроводника обладает электропроводностью
п-типа, а созданные в ней области - электропроводностью р-типа, такой
транзистор будет структуры р-п-р. Если, наоборот, электропроводность
пластинки р-типа, а электропроводность ее областей n-типа,
структура такого транзистора п-р-п.
Устройство германиевого сплавного транзистора
структуры p-n-p
Схематическое изображение транзисторов разных
структур
Независимо от структуры транзистора пластинку полупроводника называют
базой Б, область меньшего объема - эмиттером Э, а область большего
объема - коллектором К. Электронно-дырочный переход между коллектором и
базой называют коллекторным, между эмиттером и базой - эмиттерным.
Схема простейшего усилителя звуковой частоты на
транзисторе
Условные графические изображения на схемах транзисторов разных
структур независимо от технологии изготовления приборов отличаются лишь
тем, что стрелка, символизирующая эмиттер, у транзистора структуры р-п-р
обращена к базе (рис. 2), а у транзистора п-р-п - от базы. Стрелка
эмиттера показывает направление тока через транзистор.
Простейший усилитель колебаний звуковой частоты можно собрать по схеме,
показанной на рис. 3. Зажимы "Вход", куда подводится усиливаемый сигнал,
являются входом усилителя, а участок коллекторной цепи, в которую
включены телефоны BF, - выходом усилителя. Транзистор VT включен по
схеме общего эмиттера, т. е. способом, при котором эмиттер является
общим электродом для входной и выходной цепей усилителя. Транзистор при
таком включении обеспечивает наибольшее усиление сигнала.
Батарея GB напряжением 4,5-9 В служит источником питания транзистора.
Поскольку в усилителе используется транзистор структуры р-п-р, батарея
положительным полюсом соединена с эмиттером, а отрицательным - с
коллектором (через телефоны). Между базой транзистора и минусовым
проводником питания включен резистор /?5, сопротивление которого
подбирают при налаживании усилителя (на схемах обозначают звездочкой).
Через него на базу (относительно эмиттера) подается небольшое напряжение
(для германиевых транзисторов 0,1-0,2 В, для кремниевых - 0,6-0,7 В),
называемое напряжением смещения, которое открывает транзистор,
устанавливая его в режим усиления. Без напряжения смещения транзистор
искажает усиливаемый сигнал.
Электролитический конденсатор С. раз - вспомогательный элемент
усилителя: не оказывая заметного сопротивления усиливаемому сигналу, он
препятствует замыканию постоянного тока базовой цепи транзистора на
общий плюсовой проводник батареи питания через источник сигнала.
На вход усилителя можно включить звукосниматель электропроигрывающего
устройства (см. Электрофон) и проиграть грампластинку. Слабый сигнал
звуковой частоты, созданный звукоснимателем, транзистор усилит, и в
телефонах на выходе усилителя достаточно громко мы услышим звуки мелодии
или голос певца, записанные на грампластинку. Такой усилитель можно
подключить к выходу простейшего радиоприемника - детекторного. И в этом
случае транзистор усилит сигнал звуковой частоты, а телефоны преобразуют
его в звуковые колебания.
Принципиально так работает и простейший усилитель радиочастоты. Только в
этом случае транзистор должен быть высокочастотным, а его нагрузкой -
резистор, высокочастотный трансформатор или дроссель (см.
Дроссель электрический),
с которых усиленный сигнал подается к детектору, а от него - к
телефонам.
Вполне вероятно, что транзистор усилителя может быть структуры п-р-п,
надо только изменить полярность включения питающей его батареи.
Транзисторы структур р-п-р и п-р-п называют биполярными, так как в их
работе участвуют и положительные носители тока - "дырки", и
отрицательные - электроны. Наряду с биполярными транзисторами (их часто
называют обычными) все большее распространение получают униполярные, в
которых работают носители тока одного знака - только электроны или
только "дырки". Управляет таким транзистором электрическое поле,
создаваемое напряжением входного сигнала. Отсюда второе, наиболее
распространенное название униполярных транзисторов - полевые.
К семейству транзисторов относятся также фототранзисторы, двухбазовые
диоды и некоторые другие полупроводниковые приборы.
В микроэлектронике на одном кристалле полупроводника изготовляется
большое количество транзисторов, составляющих интегральную микросхему.
