Физика работы транзистора.

Аватар пользователя
zykov
Сообщений: 1777
Зарегистрирован: 02 ноя 2009, 21:00

Физика работы транзистора.

Сообщение zykov » 10 июл 2013, 18:47

Dispetcher писал(а):Source of the post
Предположим, что к npn транзистору к эмиттеру и коллектору приложено напряжение (базу не трогаем вообще и не прикладываем напряжение туда). Согласно теории данная конструкция не пускает ток ни в одну, ни в другую сторону. Возникает вопрос - почему? Ведь электроны из области n (слева) могут пройти через первый pn-переход в базу, а оттуда втянуться в коллектор.

Если нет разности потенциалов на переходе эмиттер-база, то и электроны не пойдут. А нет тока, то и свободных электронов в базе, которые могли бы пойти в коллектор, не будет.
Так что одно состояние получается, когда тока нет, разности потенциалов на эмиттерном переходе нет, всё напряжение падает на обратно смещенном коллекторном переходе. Другое состяние, когда ток есть, разность потенциалов на эмиттерном переходе есть, свободные электроны попадают в базу и идут в коллектор.
Будут ли оба состояния устойчивы или только одно, зависит от паразитных параметров транзистора. Если оба устойчивы, то под действием наводок могут проходить хаотические перескоки.

Dispetcher писал(а):Source of the post
Допустим имеем диэлектрик с подключенными к нему проводами. Провода есть проводники. В них есть свободные носители заряда. В диэлектрике их нет. Но что мешает свободным зарядам в проводниках просто пройти через диэлектрик с помощью поля?

Всё это есть в любой книге по физике твёрдого тела в рамках зонной теории твёрдого тела. Не ожидаете же Вы лекции по физике твёрдого тела на интернет-форуме.
Последний раз редактировалось zykov 28 ноя 2019, 13:34, всего редактировалось 1 раз.
Причина: test

Jeffry
Сообщений: 383
Зарегистрирован: 26 фев 2010, 21:00

Физика работы транзистора.

Сообщение Jeffry » 11 июл 2013, 10:18

что мешает свободным зарядам в проводниках просто пройти через диэлектрик с помощью поля?


Просто так пройти нельзя. Нужны каналы для прохода, то есть, бегущие моды (решения волнового уравнения для движущегося электрона), или хотя бы делокализованные состояния, а их в диэлектрике практически нет. Без этого в диэлектрике возможна лишь поляризация - локализованные смещения зарядов, которые блокируют поданное поле, создавая встречное.
Если приложить большое поле - в диэлектрике сможет произойти пробой, тогда и ток пойдет (но это уже другая история).
Если погуглить на тему перехода металл-изолятор, найдутся механизмы таких превращений и объяснения некоторым вопросам.
Последний раз редактировалось Jeffry 28 ноя 2019, 13:34, всего редактировалось 1 раз.
Причина: test

Dragon27
Сообщений: 4395
Зарегистрирован: 10 фев 2010, 21:00

Физика работы транзистора.

Сообщение Dragon27 » 11 июл 2013, 10:36

One does not simply walk through the dielectric...
Последний раз редактировалось Dragon27 28 ноя 2019, 13:34, всего редактировалось 1 раз.
Причина: test

balans
Сообщений: 2030
Зарегистрирован: 29 дек 2012, 21:00

Физика работы транзистора.

Сообщение balans » 11 июл 2013, 14:17

Сквозь диэлектрик пройти не так просто... (?)
Последний раз редактировалось balans 28 ноя 2019, 13:34, всего редактировалось 1 раз.
Причина: test

Dispetcher
Сообщений: 26
Зарегистрирован: 06 июл 2013, 21:00

Физика работы транзистора.

Сообщение Dispetcher » 11 июл 2013, 22:14

Ну вроде с диэлектриком разобрались. Значит его неспособность проводить ток объясняется не только отсутствием свободных носителей заряда, но и определённым его поведением в электрическом поле, его строением и другими тонкостями. (В учебниках по физике почему-то упоминается только отсутствие свободных носителей заряда.)
Пытаемся плавно перетечь к транзистору снова.

zykov писал(а):Source of the post
Если нет разности потенциалов на переходе эмиттер-база, то и электроны не пойдут. А нет тока, то и свободных электронов в базе, которые могли бы пойти в коллектор, не будет.

Ваша логика, следующая далее, абсолютно ясна. Вопрос именно по этой фразе: "Если нет разности потенциалов на переходе эмиттер-база, то и электроны не пойдут."
Именно это утверждение я и пытаюсь рассмотреть более детально. Объясняя работу транзистора, вы опираетесь именно на это утверждение. А я вот и пытаюсь выяснить, почему же, чтобы инжектировать электроны в базу, обязательно нужно приложить напряжение эмиттер-база. Почему этой самой инжекции носителей зарядов в базу не происходит, если приложить напряжение эмиттер-коллектор. Ведь переход эмиттер-база всё равно будет открыт. Почему же инжекции в этом случае не происходит?

Итак. Имеем два встречных p-n перехода.

Изображение
По привычке понятно, что ток ни туда ни сюда не идёт. Линией я обозначил один пробный электрон из кучи других. Правый переход смещён в прямом направлении. Электрон может пройти в область p под действием внешнего поля. Пройдя всю область p он, по идее, должен бы попасть в область p левого перехода. А так как он теперь здесь "гость" - неосновной носитель заряда, то он должен быть втянут в область n к своим собратьям. Если взять этих электронов миллиард, то значит должен же ток идти.

Поясните, пожалуйста, на каком этапе мои рассуждения неверны.
Если говорить о p-n переходе, который включен обратно (левый) как о диэлектрике, то мы же не можем сказать, что поля внутри него нет. Из векторов напряжённости видно, что оно должно-таки быть. Если отталкиваться от того, что электрон, обозначенный мной, никак не пройдёт левый переход, то получается, что внешнее поле на него никак не действует, так как двигаться направленно он может при наличии поля. Значит что-то на его пути должно встретиться такое, что будет сильнее этого самого внешнего поля. Что же это тогда?

Забегая вперёд к транзисторам. Получается, что электрон в правом переходе сможет его пройти (по сути инжектироваться в p область) только при наличии приложенного напряжения только к этому p-n переходу. Почему же он не может пойти, если приложить поле чуть дальше - за левым переходом? С диэлектриками всё ясно - они всеми фибрами души мешают любым электронам там бегать, даже "чужим". Но тут-то всё-таки полупроводники. Да и признаков поляризации в них не видать - при включении перехода обратно даже наоборот - внешнее поле усиливается ещё и внутренним. Прям каша у меня в голове.

Оговорюсь по поводу своих выражений "включён", "смещён". Не знаю как это называется в кругу физиков, но на электронике препод пользуется именно этими словами. Ещё видел в каком-то учебнике "смещён" и в каком-то даже "включён". Вспомню где видел - обязательно ссылку выложу. Может и неправильно выражаюсь, но мне главное до сути докопаться.
Последний раз редактировалось Dispetcher 28 ноя 2019, 13:34, всего редактировалось 1 раз.
Причина: test

folk
Сообщений: 4177
Зарегистрирован: 11 сен 2009, 21:00

Физика работы транзистора.

Сообщение folk » 11 июл 2013, 23:08

Чистый кремний имеет проводимость на 8 порядков меньше чем медь. Считайте его изолятором.
Последний раз редактировалось folk 28 ноя 2019, 13:34, всего редактировалось 1 раз.
Причина: test

Газонокосильщик
Сообщений: 61
Зарегистрирован: 01 май 2013, 21:00

Физика работы транзистора.

Сообщение Газонокосильщик » 11 июл 2013, 23:16

Jeffry писал(а):Source of the post Просто так пройти нельзя. Нужны каналы для прохода, то есть, бегущие моды (решения волнового уравнения для движущегося электрона), или хотя бы делокализованные состояния, а их в диэлектрике практически нет
Да всё намного проще. Всего-навсего переменный ток нужен. Конденсатор не только накопителем работает.


Dispetcher писал(а):Source of the post Забегая вперёд к транзисторам
Кроме классики, есть ещё и полевые транзисторы. И ужас "теоретиков" - двухбазовый диод. Помнится за неимением КТ117 приходилось клепать пару из КТ315 и КТ361.
Последний раз редактировалось Газонокосильщик 28 ноя 2019, 13:34, всего редактировалось 1 раз.
Причина: test

balans
Сообщений: 2030
Зарегистрирован: 29 дек 2012, 21:00

Физика работы транзистора.

Сообщение balans » 12 июл 2013, 04:02

Dispetcher писал(а):Source of the post
Почему этой самой инжекции носителей зарядов в базу не происходит, если приложить напряжение эмиттер-коллектор. Ведь переход эмиттер-база всё равно будет открыт. Почему же инжекции в этом случае не происходит?

Инжекция происходит. Посторонние примеси ненулевая тнмпература обуславливают присутствие в примесном полупроводнике помимо основного и неосновные свободные носители заряда. В свою очередь неосновные носители являются причиной появления теплового тока (в обратном направлении). Например в p -примесном полупроводнике для концентрации дырок и электронов имеет место достаточно точное соотношение
$$p_p n_p= n_0^2 = p_0^2$$
0-соответствует чистому (без примесей и добавок) полупроводнику.
Если к транзитору приложить напряжение Э-К, то ток будет в
$$\frac {1} {1-\alpha}$$ раз больше, чем при приложении обратного напряжения К-Б, именно из-за инжекции. Чтоб инжекция происходила эффективно базу делают тонкой и слабо легируют (чтоб уменьшить рекомбинацию).
Но это мнение дилетанта.
Последний раз редактировалось balans 28 ноя 2019, 13:34, всего редактировалось 1 раз.
Причина: test

Аватар пользователя
zykov
Сообщений: 1777
Зарегистрирован: 02 ноя 2009, 21:00

Физика работы транзистора.

Сообщение zykov » 12 июл 2013, 05:03

Dispetcher писал(а):Source of the post
Почему этой самой инжекции носителей зарядов в базу не происходит, если приложить напряжение эмиттер-коллектор.

Причем тут напряжение эмиттер-коллектор?
Ток через переход определяется напряжением эмиттер-база.
Последний раз редактировалось zykov 28 ноя 2019, 13:34, всего редактировалось 1 раз.
Причина: test

Таланов
Сообщений: 21057
Зарегистрирован: 07 янв 2009, 21:00

Физика работы транзистора.

Сообщение Таланов » 12 июл 2013, 07:09

zykov писал(а):Source of the post
Ток через переход определяется напряжением эмиттер-база.

Или коллектор-база. Короче током через базу.
Последний раз редактировалось Таланов 28 ноя 2019, 13:34, всего редактировалось 1 раз.
Причина: test


Вернуться в «Физика»

Кто сейчас на форуме

Количество пользователей, которые сейчас просматривают этот форум: нет зарегистрированных пользователей и 2 гостей