Изобретен в 1948 г. американцами У. Шокли, У. Браттейном и Дж. Бардином.
Наиболее массовый транзистор представляет собой пластинку германия, кремния или другого полупроводника размером примерно 2 Х 2 мм, обладающего электронной (n - типа) или дырочной (p - типа) электропроводностью, в объеме которой искусственно созданы две области, противоположные по электрической проводимости. Пластинка полупроводника и две области в ней образуют два p - n перехода, каждый из которых обладает такими же электрическими свойствами, как и полупроводниковый диод. Если сама пластинка полупроводника обладает электропроводностью n - типа, а созданные в ней области - электропроводностью p - типа, такой транзистор будет структуры p - n - p. Если, наоборот, электропроводность пластинки p - типа, а электропроводность ее областей n - типа, структура такого транзистора n - p - n.
-7-
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.
Условные обозначения на схемах транзисторов разных структур независимо от технологии изготовления приборов отличаются лишь тем, что стрелка, символизирующая эмиттер, у транзистора структуры p - n - p обращена к базе, а у транзистора n - p - n - от базы. Стрелка эмиттера показывает направление тока через транзистор.
Транзисторы структур p - n - p и n - p - n 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 изготавливается большое количество транзисторов, составляющих интегральную микросхему.
ТИРИСТОР
Этот полупроводниковый прибор получил свое название от греческого слова thyra - дверь и английского resistor - сопротивление. По устройству и принципу работы он очень похож на полупроводниковый диод, но в отличие от него он управляемый. У тиристоров важная работа: они переклюют электрические цепи, регулируют напряжение, преобразуют постоянный ток в переменный. Существует несколько видов тиристоров. Наиболее распространены динисторы - тиристоры с двумя выводами и тринисторы - приборы с тремя выводами.
Тринистор представляет собой пластинку полупроводника (обычно кремния) с четырьмя чередующимися слоями различной электропроводности, образующими три p - n перехода. Крайний слой пластинки с дырочной электропроводностью (p - типа) называют анодом, другой крайний слой, имеющий электронную электропроводность (n -
-8-
типа), - катодом. Тринистор в отличие от динистора имеет еще один выход - от одного из средних слоев пластинки полупроводника (управляющего электрода).
Если на управляющий электрод на мгновение подать импульс напряжения, то тринистор откроется, и через него почти беспрепятственно сможет пройти ток от источника питания (электрической сети) к нагрузке (например, к электродвигателю). Чтобы тринистор перевести в закрытое, непроводящее состояние, достаточно лишь разомкнуть электрическую цепь, в которую он включен.
"Ключевой" характер действия тринистора позволяет использовать его для переключения электрических цепей там, где для этой цели до этого служили только электромагнитные реле. Полупроводниковые переключатели легче, компактнее и во много раз надежнее в работе, чем электромагнитные реле с механически замыкаемыми контактами. В отличие от таких реле они производят переключение с очень большой скоростью - сотни и тысячи раз в секунду, а если нужно - еще быстрее.
До недавнего времени электрификация железных дорог осуществлялась одним способом: в контактный провод, подвешенный над рельсами, поступал постоянный ток, которым и питались двигатели электровоза. Вдоль магистрали строились громоздкие, дорогие и сложные выпрямительные установки. Сегодня электрификация железных дорог осуществляется на переменном токе. Это дало экономию, позволило избавиться от выпрямительных устройств на подстанциях. Такая реконструкция стала возможной благодаря установке на электровозах компактных, мощных и эффективных управляемых преобразователей - тринисторов и динисторов.
Тринисторы используют в современной аппаратуре электрической связи, в быстродействующих системах дистанционного управления, в вычислительных машинах и в энергетических устройствах.