Номер 6, страница 390 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Вопросы к параграфу. Параграф 117. Электрический ток через контакт полупроводников с разным типом проводимости. Транзисторы. Глава 16. Электрический ток в различных средах - номер 6, страница 390.

Условие.

Решение.

Решение 3.

Решение

Транзистор, у которого база является полупроводником p-типа, а эмиттер и коллектор — полупроводниками n-типа, называется биполярным транзистором структуры n-p-n. Для того чтобы такой транзистор работал в качестве усилителя электрических сигналов, он должен быть включён в так называемом активном режиме. Этот режим достигается путём правильного подключения источников постоянного напряжения к его двум p-n переходам: эмиттерному (между эмиттером и базой) и коллекторному (между коллектором и базой).

Правила включения транзистора n-p-n типа следующие:

1. Смещение эмиттерного перехода

Переход эмиттер-база (n-p переход) должен быть открыт, то есть смещён в прямом направлении. Для этого на базу (p-область) подаётся положительное напряжение относительно эмиттера (n-область). Это означает, что к базе подключается «плюс» источника питания, а к эмиттеру — «минус». Напряжение смещения $U_{БЭ}$ (база-эмиттер) обычно невелико и для кремниевых транзисторов составляет около $0.6-0.7$ В. Такое включение позволяет небольшому току базы $I_Б$ течь из базы в эмиттер, что приводит к инжекции (впрыскиванию) большого количества электронов из эмиттера в область базы.

2. Смещение коллекторного перехода

Переход коллектор-база (n-p переход) должен быть закрыт, то есть смещён в обратном направлении. Для этого на коллектор (n-область) подаётся положительное напряжение относительно базы (p-область). Напряжение на коллекторе $U_К$ должно быть значительно выше, чем напряжение на базе $U_Б$. Обратное смещение создаёт в области коллекторного перехода сильное электрическое поле, которое «подхватывает» и уносит в коллекторную цепь большую часть электронов, попавших в базу из эмиттера.

Таким образом, для работы n-p-n транзистора в усилительном режиме потенциалы на его выводах должны удовлетворять следующему соотношению:

$U_{коллектора} > U_{базы} > U_{эмиттера}$

В итоге, подключение осуществляется следующим образом:

• Цепь эмиттер-база подключается к источнику питания в прямом направлении (положительный полюс к базе, отрицательный — к эмиттеру).
• Цепь коллектор-база подключается к источнику питания в обратном направлении (положительный полюс к коллектору, отрицательный — к базе).

Такое включение позволяет управлять большим током коллектора $I_К$ с помощью малого тока базы $I_Б$, что и обеспечивает усилительные свойства транзистора.

Ответ: Для работы в усилительном режиме транзистор n-p-n типа необходимо включать так, чтобы его эмиттерный переход (эмиттер-база) был смещён в прямом направлении (положительный потенциал на базе относительно эмиттера), а коллекторный переход (коллектор-база) был смещён в обратном направлении (положительный потенциал на коллекторе относительно базы).