Вивчення властивостей PN переходу різними методами

ВИВЧЕННЯ ВЛАСТИВОСТЕЙ p - n-ПЕРЕХОДУ РІЗНИМИ МЕТОДАМИ
ФІЗИКА НАПІВПРОВІДНИКІВ
Напівпровідники являють собою групу речовин, за своїми властивостями займають проміжне положення між провідниками і діелектриками. При температурах, не сильно відрізняються від абсолютного нуля, напівпровідники виявляють властивості хороших діелектриків. Однак навіть при незначному підвищенні температури, опір напівпровідника швидко зменшується і він починає проводити електричний струм - стає провідним. Це - основна відмінність напівпровідників від провідників і діелектриків. Типовими представниками напівпровідників є германій, кремній, сурма, індій, закис міді та ін. Однак, на практиці найбільше визнання знайшли германій і кремній, на прикладі яких ми і розглянемо докладніше властивості напівпровідників.

Структура кристалічної решітки і власна провідність напівпровідників.

Електронні оболонки атома германію містять 28 електронів, 4 з яких є валентними. Кожен атом кристалічної решітки чистого (без домішок) напівпровідника оточений чотирма такими ж атомами, розташованими один від одного так близько, що валентні електрони кожного атома мають можливість переходити від даного атома до сусіднього. Завдяки цьому кожен атом кристалічної решітки пов'язаний з сусіднім атомом тільки двома валентними електронами, один з яких «свій», а другий - «чужий».

Рис. 1

На рис. 1 (а) показано два відокремлених атома напівпровідника. Гурток зі знаком «+» символізує ядро з двадцятьма сімома електронами, а гурток зі знаком «-» - найбільш віддалений від ядра, двадцять восьмий, електрон (один з чотирьох валентних). На рис. 1 (б) показані ті ж два атоми, але розташовані дуже близько один від одного. Тепер ці самі віддалені від ядер електрони стали належати відразу двом атомам. Якщо ж атом виявиться оточений чотирма сусідами (рис. 1 (в)), як це має місце всередині кристалічної решітки, то задіяними виявляються всі чотири валентних електрона. Такий зв'язок атомів називається ковалентним і є досить міцною.
Схематично траєкторії електронів, що беруть участь в утворенні ковалентного зв'язку, прийнято зображати паралельними лініями. Та на рис. 2 показана ковалентний зв'язок атомів одного шару кристалічної решітки напівпровідника. При температурах кристала, близьких до абсолютного нуля, енергія валентних електронів досить невелика, і тому всі вони залишаються в межах електронних оболонок і беруть участь у здійсненні ковалентного зв'язку атомів. Однак зі зростанням температури кристал напівпровідника отримує деяку частку енергії у вигляді тепла, яка перерозподіляється між усіма частинками кристалічної решітки. Якщо енергія, отримана при цьому електроном, виявиться рівною або перевищить певну величину, яка називається енергією активації, то електрон покине свої атоми, порушуючи при цьому ковалентний зв'язок, і перейде в міжатомну простір. Такі електрони називаються вільними, оскільки вони у своєму тепловому русі можуть вільно переміщатися по всьому кристалу напівпровідника. Порушення в тому місці, звідки вирвався електрон, ковалентного зв'язку, призводить до появи в цій області не скомпенсованого позитивного заряду ядра одного з атомів кристалічної решітки (див. мал. 2). Такий заряд називається діркою.
Таким чином, при температурах порядку кімнатних і вище в кристалі чистого напівпровідника міститься певна кількість заряду обох знаків - вільні електрони та дірки. Якщо кристал не містить домішок, то в будь-який момент часу число вільних електронів дорівнює числу наявних у кристалі дірок. При постійній температурі це число в середньому залишається постійним і швидко зростає зі зростанням температури. Під час відсутності зовнішнього електричного поля і вільні електрони і дірки безладно блукають по всьому шматку напівпровідника. При цьому слід зазначити, що рух вільних електронів у кристалі напівпровідника цілком аналогічно безладного руху вільних електронів у металі. Рух же дірок не схоже ні на один з інших механізмів переносу заряду. Дірка - це не частка, що має позитивним зарядом, а лише порушена ковалентний зв'язок атомів. Або, іншими словами, дірка представляє собою не скомпенсований частина заряду ядра атома, тобто щось на кшталт іона (в повному сенсі іоном її назвати не можна, тому що заряд іона обумовлений зарядом ядра тільки одного атома, а в разі дірок мова йде про заряд ядра одного з двох сусідніх атомів).

Рис. 2

Але ковалентний зв'язок (навіть порушена) іона зі своїми сусідами не дозволяє йому навіть при дуже високих температурах напівпровідника залишити місце свого перебування у вузлі кристалічної решітки. Проте, в процесі безладного руху вільних електронів, ті з них, які проходять дуже близько від будь-якої дірки, під дією електростатичного сили тяжіння як би «пірнають» у неї. У результаті ковалентний зв'язок відновлюється і дірка зникає. Зникає, зрозуміло, і вільний електрон (тепер він стає валентним). Така подія називається актом рекомбінації. Зникнення дірки і вільного електрона не призводить до виснаження напівпровідника зарядами, тому що поряд з цією подією десь в інших місцях кристала відбувається утворення нової пари дірка - вільний електрон. Оскільки ймовірність утворення нової такої пари дорівнює ймовірності акту рекомбінації, то в середньому число актів рекомбінації в одиницю часу дорівнює числу новоутворених пар «вільний електрон-дірка». Тому середня кількість електронів і дірок при постійній температурі напівпровідника залишається незмінним.

Рис. 3

Якщо ж до кінців кристала напівпровідника прикласти деяку різницю потенціалів, то і вільні електрони і дірки прийдуть у спрямований рух. При цьому механізм переміщення зарядів цілком аналогічний описаному вище за тим лише винятком, що дрейф зарядів відбувається у певному напрямку: електрони переміщаються в бік, протилежний напрямку електричного поля, а дірки - по ходу дії поля.
Отже, в кристалі напівпровідника в дали від температур абсолютного нуля є два роду заряду - вільні електрони і дірки, які під дією зовнішнього електричного поля здатні створювати в кристалі напівпровідника електричний струм. Величина цього струму залежить від величини електричного поля і температури кристала (концентрації зарядів). Оскільки у створенні струму в рівній мірі беруть участь і електрони і дірки, то такий механізм провідності називається електронно-діркової провідністю або провідність.

Зонна теорія провідності

Рис. 4. Структура одного енергетичного рівня.

Вище були розглянуті причини, за якими електричний опір металів і напівпровідників залежить від температури. Більш суворе обгрунтування цієї залежності дає зонна теорія провідності. Відомо, що енергія електрона всередині атома може змінюватися лише дискретно. У відношенні електрона, має тим чи іншим значенням енергії, говорять, що «електрон знаходиться на даному енергетичному рівні». На рис. 3 схематично зображені енергетичні рівні відокремленого атома. Всі рівні відокремлені один від одного так званими забороненими зонами. За відсутності зовнішніх джерел енергії атом знаходиться у збудженому стані, а його валентний електрон - на самому нижньому енергетичному рівні, який називається основним або непорушення рівнем. Якщо ж атом поглинає з поза енергію (наприклад, теплову), то електрони оболонок переходять на більш високі (порушені) енергетичні рівні. Так йде справа з відокремленим атомом. Але коли атоми перебувають усередині кристалічної решітки (розташовані близько один від одного), то взаємодія між атомами приводить до розщеплення кожного енергетичного рівня на безліч підрівнів (рис. 4). У результаті поглинання атомом навіть незначної енергії призводить до переходу електронів на більш високий підрівень даного енергетичного рівня. На рис. 5 (а) показані два енергетичних рівня атома металу. При абсолютному нулі температури електрони атомів металу займають тільки самі нижні підрівні валентної зони. Оскільки всі підрівні однієї зони розташовані дуже близько один до одного і верхні підрівні зони провідності залишаються вільними, то при навіть незначному підвищенні температури кристала електрони легко переходять на більш високі енергетичні підрівні. Вплив зовнішнього електричного поля також сприяє переходу електронів з нижніх на верхні підрівні, в результаті чого такі збуджені електрони стають електронами провідності.
Трохи інакше йде справа з кристалом діелектрика. На відміну від металів валентна зона діелектрика повністю зайнята електронами. Вільними від електронів є тільки підрівні другої, третьої і т. д. енергетичних зон. Щоб кристал був здатний проводити струм необхідно перевести електрони на ці вільні підрівні. Але вільна зона відділена від валентної дуже широкою забороненою зоною. Для її подолання недостатньо теплової енергії і навіть електричного поля. Тому діелектрики не проводять струм.

Рис. 6

Кристал напівпровідника займає проміжне положення між металами і діелектриками. Як і у діелектриків, в напівпровідників зайняті всі підрівні валентної зони. Однак вільна зона кристала напівпровідника відокремлена від валентної зони дуже вузькою забороненою зоною (навіть вже ніж у металів). Тому навіть при незначному підвищенні температура напівпровідника його електрони без праці долають заборонену зону і потрапляють на вільні підрівні вільної енергетичної зони. У результаті кристал стає здатним проводити електричний струм. Чим вище температура напівпровідника, тим менше його опір:

а) б)
Рис. 5.

, (5)
де

- Константа,

- Ширина забороненої зони (енергія активації, тобто енергія, яку потрібно затратити, щоб перевести електрони з валентної зони у вільну зону),

- Постійна Больцмана. Після логарифмування виразу (5), отримаємо:

. (6)
Примесная ПРОВІДНІСТЬ
Електропровідність чистих (без домішок) напівпровідників невелика через відносно невеликого вмісту в них вільних електронів і дірок. Ситуація змінюється, якщо в кристал чистого напівпровідника додати незначна кількість атомів іншого елемента з більшою чи меншою валентністю атомів. Так, якщо в кристал германію (4-х Валентен) ввести домішка сурми (5-ти валентність), то ковалентний зв'язок між різнорідними атомами буде створюватися усіма чотирма валентними електронами германію і лише чотирма валентними електронами сурми. П'ятий же валентний електрон сурми виявиться «не в спадок», а оскільки він, будучи валентним, слабко пов'язаний з ядром свого атома і не зайнятий в освіті ковалентного зв'язку, то дуже легко може покинути свій атом, ставши вільним електроном без утворення нової дірки. Таким чином, в кристалі напівпровідника з домішкою виявиться більше вільних електронів, ніж дірок. Тому при накладанні на напівпровідник зовнішнього електричного поля в кристалі виникає електричний струм, породжуваний, перш за все, електронами. Така провідність називається електронною або просто провідністю n-типу.
Якщо в той же кристал германію ввести деяку кількість індію (замість сурми), то провідність кристал виявиться зворотною. Оскільки індій трьохвалентний, то в освіті ковалентного зв'язку зможуть взяти участь тільки три його електрона. Такий зв'язок атома індію з атомом германію виявиться не до кінця укомплектованої, що призведе до утворення нової дірки без утворення вільного електрона. В результаті загальне число дірок в кристалі виявиться більше кількості вільних електронів. Провідність такого кристала буде здійснюватися, насамперед, дірками. Тому вона називається діркової провідністю або провідністю p-типу.
З фізичної точки зору особливий інтерес становлять процеси, що відбуваються в контактах напівпровідників з різним типом провідності. Найтонший шар на межі поділу двох напівпровідників p - і n-типів прийнято називати p - n-переходом. При цьому, очевидно, що в області напівпровідника p-типу має місце підвищена концентрація дірок, а в області n - типу - підвищена концентрація електронів. У результаті взаємної дифузії електронів з n-області в p-область, а дірок з p-області в n-область, поблизу p - n-переходу n-область заряджається позитивно, а p-область - негативно. При цьому на кордоні розділу напівпровідників виникає подвійний електричний шар товщиною порядку 0,1 мкм, що створює електричне поле, спрямоване від n-області до p-області, яке перешкоджає подальшій дифузії носіїв. Завдяки цьому полю зростає енергія неосновних носіїв (електронів в p-області і дірок в n-області). При цьому в області p - n-переходу енергетичні зони викривляються, що призводить до виникнення потенційних бар'єрів для електронів і дірок, а це призводить до відтоку неосновних носіїв заряду з відповідних областей. Оскільки струм неосновних носіїв (струм провідності або дрейфовий струм

) Спрямований назустріч струму основних носіїв (дифузійний струм

), То в результаті взаємної компенсації результуючий струм через p - n-перехід дорівнює нулю (рис. 1. А.).
Ситуація змінюється, коли до p - n-переходу докладено зовнішня різниця потенціалів. Якщо при цьому напруженість зовнішнього поля збігається за напрямком з вектором напруженості контактного поля, то говорять, що p - n-перехід включений в зворотному (замикаючому) напрямку. Висота потенційного бар'єра при цьому збільшується, що приводить до зменшення дифузійного струму (рис. 1. Б.). Струм ж провідності, внаслідок малої концентрації неосновних носіїв, із зростанням різниці потенціалів на p - n-переході змінюється дуже повільно. При досить високому зворотній напрузі на p - n-переході струм через нього обумовлений тільки дрейфовой складової і тому зовсім перестає залежати від величини цієї напруги. Значення зворотного струму при високих зворотних напругах називають струмом насичення (

а) б) в)
Рис. 1.

При зміні полярності напруги на p - n-переході під дією зовнішнього поля потенційний бар'єр зменшиться і струм провідності залишиться практично незмінним, а дифузійний струм почне зростати (рис. 1. Ст.) За експоненціальним законом:

, (1)
де

- Струм насичення, е - заряд електрона; k - постійна Больцмана, Т - абсолютна температура, U - величина напруги, прикладеної до p - n-переходу у зворотному напрямку. Вираз (1) описує вольтамперную характеристику (ВАХ) p - n-переходу.

а) б)
Рис. 2. А) - структура діода, б) - його умовне позначення.

Зручним засобом при вивченні властивостей p - n-переходу є напівпровідниковий діод, який представляє собою дві зварені між собою пластинки p - і n-типу. У такій платівці можна виділити три зони. Дві з них розташовані по краях, вони відносно великих розмірів і володіють одна провідністю p-типу, а друга - провідністю n-типу (рис. 2). Третя зона називається p - n переходом і являє собою дуже вузьку область, що розділяє області з p - і n-типами провідності (вона утворюється на стадії виготовлення діода в результаті дифузії платівок напівпровідника з різними типами провідності). Зовнішні поверхні областей з p - і n-типами провідності покривають металевими електродами. Електрод, що контактує з областю p-типу, називається анодом, а контактує з областю n-типу - катодом.

Якщо на електроди діода подати постійну напругу, з'єднавши анод з позитивним полюсом джерела струму, а катод - з негативним, то під дією виниклого електричного поля електрони почнуть переміщатися в бік від катода до анода (назустріч полю), а дірки - від анода до катода ( по ходу поля). У результаті опір p - n переходу різко зменшується і через нього починає текти електричний струм, величина якого прямо пропорційна прикладеній напрузі. У цьому випадку говорять, що до діода докладено пряму напругу і через діод тече прямий струм, а сам діод знаходиться у відкритому стані. Якщо змінити полярність прикладається напруги, то електрони кинуться до катода (на нього тепер поданий «+»), а дірки - до анода (на ньому - «-«). У результаті область p - n переходу розширюється, утворюючи збіднену зарядами зону, що веде до різкого зростання електричного опору p - n переходу і струм через діод різко зменшується у сотні разів. Діод переходить в закритий стан. У цьому випадку говорять, що до діода докладено зворотне напруга і через діод тече зворотний струм.

Рис. 3.

Залежність величини протікає через діод струму від величини та напрямку прикладеної до діода напруги називається вольтамперной характеристикою діода (рис. 3). Існування зворотного струму пояснюється тим, що технічно неможливо виготовити напівпровідники p - і n - типів, які мають тільки діркової або лише електронною провідністю. Наявність певної кількості електронів у напівпровіднику p - типу і дірок у напівпровіднику n - типу і забезпечує незначний струм у зворотному напрямку (повною відсутністю зворотного струму володіють тільки вакуумні діоди, що працюють зовсім по іншому принципу і в даній роботі не розглядаються). Оскільки величина зворотного струму діода дуже мала, то відповідна йому гілку ВАХ дуже щільно «притиснута» до осі напруг.
Слід зазначити, що прагнення обох гілок ВАХ в нескінченність не означає, що до діода можна прикладати як завгодно високу пряму напругу в надії пропустити через діод дуже великий струм. З ростом струму p - n перехід сильно нагрівається і плавиться - діод перегорає. При цьому ланцюг розмикається і діод перестає проводити струм навіть в одному напрямку. Не можна піддавати діод і вплив надмірно високого зворотної напруги. У цьому випадку p - n перехід, не витримуючи занадто сильного електричного поля, буде пробитий. При цьому властивість односторонньої провідності діодом буде загублено і він стане проводити струм однаково добре в обох напрямках. Тому будь-який діод характеризується перш за все двома основними параметрами - максимально допустимим прямим струмом

і максимально допустимим зворотною напругою

. Діоди різних марок володіють різними значеннями

. Обидві ці характеристики діода, поряд з безліччю інших його характеристик, можна знайти у відповідних довідниках по напівпровідникових приладів. Залежність прямого струму від напруги, взагалі кажучи, не лінійна. Однак ця нелінійність помітно виявляється тільки на початковій ділянці кривої, де величина прямого струму дуже мала і зі зростанням напруги змінюється дуже повільно. На цій ділянці ВАХ діод можна вважати закритим. Але при досягненні між електродами прямої напруги певної величини діод відкривається і подальша залежність струму від напруги стає практично лінійною. Різні діоди мають різної величиною відкриває напруги У діодів, виготовлених на основі германію, воно набагато менше, ніж у кремнієвих діодів (рис. 3). Ця спроможність різних діодів відкриватися при різному, але цілком визначених для кожного типу діода, напругах дозволяє використовувати напівпровідникові діоди при вирішенні багатьох технічних завдань. Так, наприклад, використання діода в якості датчика температури або для контролю величини змінного струму бажано використовувати германієвий діод. У тих же випадках, коли необхідно позбутися від слабких електричних сигналів, застосовувати потрібно кремнієвий діод. У більшості ж інших випадків германієвий і кремнієвий діоди цілком взаємозамінні.
Здатність діода проводити електричний струм характеризується величиною електричного опору p - n переходу, яке називається внутрішнім опором діода. Внутрішньо опір закритого діода в сотні разів більше, ніж відкритого, в результаті чого і зворотний струм діода значно менше прямого струму. Математично залежність

може бути в першому наближенні описана виразом (1). Однак, при більш детальному розгляді питання необхідно враховувати ряд обставин, пов'язаних, перш за все, з наявністю двох контактів на кордоні напівпровідник-металевий електрод. Як відомо, при контакті двох тіл, які мають різної роботою виходу, в місці їх контакту виникає перетікання електронів так, що тіло з меншою роботою виходу електронів заряджається позитивно, а тіло з більшою роботою виходу - негативно. У результаті на кордоні метал-напівпровідник виникає, так званий, подвійний електричний шар або замикаючий шар і, отже, потенційний бар'єр (крім того потенційного бар'єру, який породжується самим p - n-переходом). Виникаюча при цьому в місці контакту різниця потенціалів називається контактної різниці потенціалів. Утворилися при цьому заряди розташовуються не строго на поверхні контактуючих тіл (як це прийнято вважати в електростатики), а розподілені в прикордонних шарах деякої товщини. У металах через великий щільності електронів у них, заряд зосереджений майже точно на поверхні (в межах одного-двох атомних шарів), а в напівпровідниках внаслідок їх малої провідності він тягнеться на значно більшу глибину.
Наявність потенційного бар'єру на межі метал-напівпровідник здатний дещо змінити характер залежності

, Що змушує переписати формулу (1) у вигляді:

, (2)
де

- Коефіцієнт, що залежить від будови замикаючого шару. При кімнатній температурі для однорідного тонкого шару

= 1.

ПРИСТРІЙ І ПРИНЦИП ДІЇ НАПІВПРОВІДНИКОВИХ ПРИЛАДІВ

Діод

Рис. 2.

В основі принципу випрямлення напруги лежить властивість напівпровідникового діода проводити електричний струм тільки в одному напрямку. Схематично напівпровідниковий діод може бути представлений у вигляді двох зварених між собою платівок p - і n-типу. У такій платівці можна виділити три зони. Дві з них розташовані по краях, вони відносно великих розмірів і володіють одна провідністю p-типу, а друга - провідністю n-типу. Третя зона називається p - n переходом і являє собою дуже вузьку область, що розділяє області з p - і n-типами провідності (вона утворюється на стадії виготовлення діода в результаті дифузії платівок напівпровідника з різними типами провідності). Зовнішні поверхні областей з p - і n-типами провідності покривають металевими пластинками, до яких припаюють електроди. Електрод, що контактує з областю p-типу, називається анодом, а контактує з областю n-типу - катодом.

Рис. 3.

Діод може перебувати в одному з двох станів - відкритому чи закритому. Якщо на електроди подати постійну напругу, з'єднавши анод з позитивним полюсом джерела струму, а катод - з негативним, то під дією виниклого електричного поля електрони почнуть переміщатися в бік від катода до анода (назустріч полю), а дірки - від анода до катода (за ходу поля). У результаті опір p - n переходу різко зменшується і через нього починає текти електричний струм, величина якого прямо пропорційна прикладеній напрузі. У цьому випадку говорять, що до діода докладено пряму напругу і через діод тече прямий струм, а сам діод знаходиться у відкритому стані. Якщо змінити полярність прикладається напруги, то електрони кинуться до катода (на нього тепер поданий «+»), а дірки - до анода (на ньому «-«). У результаті область p - n переходу розширюється, утворюючи збіднену зарядами зону, що веде до різкого зростання електричного опору p - n переходу і струм через діод різко зменшується у сотні разів. Діод переходить в закритий стан. У цьому випадку говорять, що до діода докладено зворотне напруга і через діод тече зворотний струм.
Наявність зворотного струму є недоліком напівпровідникового діода. Існування цього струму пояснюється тим, що технічно неможливо виготовити напівпровідники p - і n - типів, які мають тільки діркової або лише електронною провідністю. Наявність певної кількості електронів у напівпровіднику p - типу і дірок у напівпровіднику n - типу і забезпечує незначний струм у зворотному напрямку (повною відсутністю зворотного струму володіють тільки вакуумні діоди, що працюють зовсім по іншому принципу і в даній роботі не розглядаються).
Здатність діода проводити електричний струм характеризується величиною електричного опору p - n переходу, яке називається внутрішнім опором діода. Внутрішньо опір закритого діода в сотні разів більше, ніж відкритого, в результаті чого і зворотний струм діода значно менше прямого струму. Залежність величини протікає через діод струму від величини та напрямку прикладеної до діода напруги називається вольтамперной характеристикою (ВАХ) діода (рис. 2). Оскільки величина зворотного струму діода дуже мала, то відповідна йому гілку ВАХ дуже щільно «притиснута» до осі напруг.
Слід зазначити, що прагнення обох гілок ВАХ в нескінченність не означає, що до діода можна прикладати як завгодно високу пряму напругу в надії пропустити через діод дуже великий струм. З ростом струму p - n перехід сильно нагрівається і плавиться - діод перегорає. При цьому ланцюг розмикається і діод перестає проводити струм навіть в одному напрямку. Не можна піддавати діод і вплив надмірно високого зворотної напруги. У цьому випадку p - n перехід, не витримуючи занадто сильного електричного поля, буде пробитий. При цьому властивість односторонньої провідності діодом буде загублено і він стане проводити струм однаково добре в обох напрямках. Тому будь-який діод характеризується перш за все двома основними параметрами - максимально допустимим прямим струмом

і максимально допустимим зворотною напругою

. Діоди різних марок володіють різними значеннями

Рис. 4.

Стабілітрон

Стабілітрон представляє собою різновид діода і здатний виконувати його функції. Однак зворотна гілка ВАХ стабілітрона значно відрізняється від аналогічного ділянки цієї характеристики діода. У міру зростання зворотного напруги струм у зворотному напрямі через стабілітрон спочатку змінюється дуже повільно (як у діода), а при досягненні зворотною напругою певної величини, різко зростає. Ситуація дуже схожа на пробій звичайного діода, але з ладу стабілітрон при цьому не виходить (якщо зворотний струм не перевищує допустимої величини). Напруга, починаючи з якого стабілітрон входить в режим пробою, називається напругою стабілізації

, А відповідний йому струм мінімальним струмом стабілізації . Гранично допустимий для даного стабілітрона струм стабілізації називається максимальним струмом стабілізації . З малюнку 4 видно, що незначна зміна напруги

веде до досить істотної зміни зворотного струму

через стабілітрон. Ставлення цих величин називається диференціальним опором стабілітрона і є дуже важливою його характеристикою. Величина диференціального опору є функцією зворотного струму стабілітрона. Чим більше цей струм, тим менше диференціальний опір, а отже, відповідно до закону Ома, тим менше зміна напруги на електродах стабілітрона.

Рис. 5.

Детальніше роботу стабілітрона розглянемо на прикладі схеми, зображеної на рис. 5. Ця схема є простим параметричний стабілізатор напруги. Складається він з стабілітрона і баластного опору, що виконує роль обмежувача зворотного струму через стабілітрон (у запобіганні перегріву). На вхід стабілізатора подається постійна напруга

від зовнішнього джерела живлення. Навантаження стабілізатора підключається безпосередньо до електродів стабілітрона. У завдання цього пристрою входить підтримка такого режиму харчування навантаження, щоб навіть при значній зміні вхідної напруги

, Зміна напруги на навантаженні не перевищувала дуже малої величини

.
Якщо вхідна напруга

з якої-небудь причини зросте на величину

, То й зворотний через стабілітрон струм зросте на деяку величину

. Це викличе зменшення диференціального опору стабілітрона на величину

. Зменшення ж опору призведе до зменшення напруги на електродах стабілітрона, а, значить, і на навантаженні. У результаті підживлюване навантаження напруга залишиться рівним

Транзистор

а) б)
Рис. 6.

Транзистор являє собою напівпровідниковий прилад, здатний працювати в ключовому або усилительном режимах. На відміну від діода, транзистор має два pn-переходу, між якими розташовується напівпровідник, наприклад, p-типу, а по обидва боки від pn-переходів - кристали напівпровідника n-типу. Такі транзистори називаються транзисторами npn типу (рис. 6. А.). Якщо між pn-переходами розташовується напівпровідник n-типу, а по обидва боки від pn-переходів - напівпровідники p-типу, то такий транзистор називають транзистором pnp типу (рис. 6. Б.). Центральна область транзистора називається базою, а крайні області - емітером і колектором. У функції емітера входить вводити (емітувати) в базу дірки (в транзисторі pnp типу) або електрони (у транзисторі npn типу), а функції колектора - збирати ці заряди. Графічне позначення транзисторів різної структури показано на малюнку 7.
Легко помітити, що така комбінація напівпровідників нагадує два діоди із загальним анодом (npn) або катодом (pnp). Така аналогія цілком справедлива і на практиці дозволяє легко тестувати транзистор на предмет його працездатності за допомогою звичайного омметра.
Розглянемо у загальних рисах роботу транзистора pnp типу. Нехай спочатку ланцюг емітер-база розімкнена, а між колектором і базою докладено зворотне напруга