Виды транзисторов их свойства и назначение

Виды транзисторов и их применение

Слово «транзистор» образованно из двух слов: transfer и resistor. Первое слово переводится с английского как «передача», второе — «сопротивление». Таким образом, транзистор — это особого рода сопротивление, которое регулируется напряжением между базой и эмиттером (током базы) у биполярных транзисторов, и напряжением между затвором и истоком у полевых транзисторов.

Изначально названий для этого полупроводникового прибора предлагалось несколько: полупроводниковый триод, кристаллический триод, лотатрон, но в результате остановились именно на названии «транзистор», предложенном Джоном Пирсом, — американским инженером и писателем-фантастом, другом Уильяма Шокли.

Для начала окунемся немного в историю, затем рассмотрим некоторые виды транзисторов из распространенных сегодня на рынке электронных компонентов.

Уильям Шокли, Уолтер Браттейн и Джон Бардин, работая командой в лабораториях Bell Labs, 16 декабря 1947 года создали первый работоспособный биполярный транзистор, который был продемонстрирован учеными официально и публично 23 декабря того же года. Это был точечный транзистор.

Спустя почти два с половиной года, появился первый германиевый плоскостной транзистор, затем сплавной, электрохимический, диффузионный меза-транзистор, и наконец, в 1958 году Texas Instruments выпустила первый кремниевый транзистор, затем, в 1959 году Жаном Эрни был создан первый планарный кремниевый транзистор, в итоге германий был вытеснен кремнием, а планарная технология заняла почетное место главной технологии производства транзисторов.

Справедливости ради отметим, что в 1956 году Уильям Шокли, Джон Бардин и Уолтер Браттейн получили Нобелевскую премию по физике «за исследования полупроводников и открытие транзисторного эффекта».

Что касается полевых транзисторов, то первые патентные заявки подавались с середины 20-х годов 20 века, например в Германии физик Юлий Эдгар Лилиенфельд в 1928 году запатентовал принцип работы полевых транзисторов. Однако, непосредственно полевой транзистор был запатентован впервые в 1934 году немецким физиком Оскаром Хайлом.

Работа полевого транзистора в основе своей использует электростатический эффект поля, физически это проще, потому и сама идея полевых транзисторов появилась раньше, чем идея биполярных транзисторов. Изготовлен же первый полевой транзистор был впервые в 1960 году. В итоге, ближе к 90-м годам 20 века, МОП-технология (технология полевых транзисторов «металл-оксид-полупроводник») стала доминировать во многих отраслях, включая IT-сферу.

В большинстве применений транзисторы заменили собой вакуумные лампы, свершилась настоящая кремниевая революция в создании интегральных микросхем. Так, сегодня в аналоговой технике чаще используют биполярные транзисторы, а в цифровой технике — преимущественно полевые.

Устройство и принцип действия полевых и биполярных транзисторов — это темы отдельных статей, поэтому останавливаться на данных тонкостях не будем, а рассмотрим предмет с чисто практической точки зрения на конкретных примерах.

Как вы уже знаете, по технологии изготовления транзисторы подразделяются на два типа: полевые и биполярные. Биполярные в свою очередь делятся по проводимости на n-p-n – транзисторы обратной проводимости, и p-n-p – транзисторы прямой проводимости. Полевые транзисторы бывают, соответственно, с каналом n-типа и p-типа. Затвор полевого транзистора может быть изолированным (IGBT-транзисторы) или в виде p-n-перехода. IGBT-транзисторы бывают со встроенным каналом или с индуцированным каналом.

Области применения транзисторов определяются их характеристиками, а работать транзисторы могут в двух режимах: в ключевом или в усилительном. В первом случае транзистор в процессе работы или полностью открыт или полностью закрыт, что позволяет управлять питанием значительных нагрузок, используя малый ток для управления. А в усилительном, или по-другому — в динамическом режиме, используется свойство транзистора изменять выходной сигнал при малом изменении входного, управляющего сигнала. Далее рассмотрим примеры различных транзисторов.

2N3055 – биполярный n-p-n-транзистор в корпусе ТО-3. Популярен в качестве элемента выходных каскадов высококачественных звуковых усилителей, где он работает в динамическом режиме. Как правило, используется совместно с комплементарным p-n-p собратом MJ2955. Данный транзистор может работать и в ключевом режиме, например в трансформаторных НЧ инверторах 12 на 220 вольт 50 Гц, пара 2n3055 управляет двухтактным преобразователем.

Примечательно, что напряжение коллектор-эмиттер для данного транзистора в процессе работы может достигать 70 вольт, а ток 15 ампер. Корпус ТО-3 позволяет удобно закрепить его на радиатор в случае необходимости. Статический коэффициент передачи тока — от 15 до 70, этого достаточно для эффективного управления даже мощными нагрузками, при том, что база транзистора выдерживает ток до 7 ампер. Данный транзистор может работать на частотах до 3 МГц.

КТ315 — легенда среди отечественных биполярных транзисторов малой мощности. Данный транзистор n-p-n – типа впервые увидел свет 1967 году, и по сей день пользуется популярностью в радиолюбительской среде. Комплементарной парой к нему является КТ361. Идеален для динамических и ключевых режимов в схемах малой мощности.

При максимально допустимом напряжении коллектор-эмиттер 60 вольт, этот высокочастотный транзистор способен пропускать через себя ток до 100 мА, а граничная частота у него не менее 250 МГц. Коэффициент передачи тока достигает 350, при том, что ток базы ограничен 50 мА.

Изначально транзистор выпускался только в пластмассовом корпусе KT-13, 7 мм в ширину и 6 мм высотой, но в последнее время можно его встретить и в корпусе ТО-92, например производства ОАО «Интеграл».

КП501 — полевой n-канальный транзистор малой мощности с изолированным затвором. Имеет обогащенный n-канал, сопротивление которого составляет от 10 до 15 Ом, в зависимости от модификации (А,Б,В). Предназначен данный транзистор, как его позиционирует производитель, для использования в аппаратуре связи, в телефонных аппаратах и другой радиоэлектронной аппаратуре.

Этот транзистор можно назвать сигнальным. Небольшой корпус ТО-92, максимальное напряжение сток-исток — до 240 вольт, максимальный ток стока — до 180 мА. Емкость затвора менее 100 пф. Особенно примечательно то, что пороговое напряжение затвора составляет от 1 до 3 вольт, что позволяет реализовать управление с очень-очень малыми затратами. Идеален в качестве преобразователя уровней сигналов.

irf3205 – n-канальный полевой транзистор, изготовленный по технологии HEXFET. Популярен в качестве силового ключа для повышающих высокочастотных инверторов, например автомобильных. Посредством параллельного включения нескольких корпусов представляется возможность построения преобразователей, рассчитанных на значительные токи.

Максимальный ток для одного такого транзистора достигает 75А (ограничение вносит конструкция корпуса ТО-220), а максимальное напряжение сток-исток составляет 55 вольт. Сопротивление канала при этом всего 8 мОм. Емкость затвора в 3250 пф требует применения мощного драйвера для управления на высоких частотах, но сегодня это не является проблемой.

FGA25N120ANTD мощный биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT-транзистор) в корпусе TO-3P. Способен выдержать напряжение сток-исток 1200 вольт, максимальный ток стока составляет 50 ампер. Особенность изготовления современных IGBT-транзисторов такого уровня позволяет отнести их к классу высоковольтных.

Область применения — силовые преобразователи инверторного типа, такие как индукционные нагреватели, сварочные аппараты и другие высокочастотные преобразователи, рассчитанные на питание высоким напряжением. Идеален для мощных мостовых и полумостовых резонансных преобразователей, а также для работы в условиях жесткого переключения, имеется встроенный высокоскоростной диод.

Мы рассмотрели здесь только несколько видов транзисторов, и это лишь мизерная часть из обилия моделей электронных компонентов, представленных на рынке сегодня.

Так или иначе, вы с легкостью сможете подобрать подходящий транзистор для своих целей, благо, документация на них доступна сегодня в сети в виде даташитов, в которых исчерпывающе представлены все характеристики. Типы корпусов современных транзисторов различны, и для одной и той же модели зачастую доступны как SMD исполнение, так и выводное.

• DC-DC преобразователи
• Стрелочные и цифровые мультиметры — достоинства и недостатки
• Легендарные аналоговые микросхемы

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Электрическая энергия в быту и на производстве » Практическая электроника

Подписывайтесь на канал в Telegram про электронику для профессионалов и любителей: Практическая электроника на каждый день

Поделитесь этой статьей с друзьями:

Виды транзисторов: их свойства и назначение. Какие бывают основные виды транзисторов?

Транзистор – это полупроводниковый прибор, основными функциями которого является преобразование, усиление и коммутация электрических сигналов и имеет три вывода. Также транзистор является ключевым элементом любых микросхем как базовая единица. Первый полупроводниковый транзистор был представлен в 1947 году, а в 1956 году за это изобретение и исследование полупроводников была присуждена Нобелевская премия по физике Уильяму Шокли и Джону Бардину. По сути изобретение транзистора было попыткой улучшить вакуумный триод, улучшив его характеристики и уменьшив его размеры. В 1950х годах было начато серийное производство биполярных транзисторов.

Основными материалами для производства транзисторов сейчас являются кремний ( Si ), нитрид галлия ( GaN ), карбид кремния ( SiC ) и арсенид галлия ( GaAs ), который преимущественно применяется в высокочастотных приборах. Существует несколько видов транзисторов, отличающихся по типу работы. Из основных наиболее распространенных типов можно выделить три:

• Биполярные транзисторы ( BJT)
• Полевые транзисторы (FET)
• Биполярные транзисторы с изолированным затвором (БТИЗ, IGBT )

Биполярный транзистор ( BJT , bipolar junction transistor ) – самый старый из всех видов и представляет собой структуру чередующихся областей полупроводника с разными типами проводимости n — p — n (основными носителями заряда являются электроны) или p — n — p (основными носителями заряда являются дырки). В числе главных преимуществ — возможность работы с достаточно высокими токами и простота изготовления. Применяется как ключевой и усилительный элемент в электронных схемах. Из недостатков можно выделить большое энергопотребление и управление током базы.

Биполярный транзистор состоит из 3 областей: коллектора, эмиттера и базы. В зависимости от включения с помощью этого типа можно реализовывать разные схемы работы. Основные применения – усилители и в качестве ключа.

Полевой транзистор ( FET , field effect transistor ) – наиболее применяемый тип транзисторов на данный момент. Он обладает многими преимуществами перед биполярными, что и обуславливает его повсеместное использование, например: высокое входное сопротивление, увеличенное быстродействие, управление напряжением и др.

Существует два типа полевых транзисторов: с управляющим p — n переходом ( JFET ) и с изолированным затвором ( MOSFET ), последний из которых является самым распространенным. JFET ( junction field effect transistor ) работает только в режиме истощения ( depletion mode ), поэтому сферы его применения весьма ограничены.

MOSFET ( metal — oxide — semiconductor field effect transistor ) на сегодня самый используемый тип транзисторов в мире. Он состоит из областей стока и истока одного типа проводимости, интегрированных в подложку другого типа и разделенных между собой. Затвор представляет собой металлический контакт, который отделен от полупроводниковой части диэлектриком. При подаче определенного напряжения на затвор, индуцируется канал в подложке между истоком и стоком, что соответствует открытию транзистора.

Традиционно полевые транзисторы изготавливаются из кремния. Но в последнее десятилетие активно развивается производство транзисторов из карбида кремния. MOSFET из карбида кремния может работать с большими напряжениями и на гораздо более высокой частоте. Эта характеристика при создании преобразователей на SiC MOSFET помогает очень сильно выигрывать в размерах устройства и уменьшении (удешевлении) обвязки.

Полевые транзисторы применяются сейчас почти везде: бытовая техника, промышленная автоматика, источники питания, автоэлектроника и много где еще.

Третий основной по распространению вид транзисторов – IGBT ( insulated gate bipolar transistor ). Исходя из названия «Биполярный Транзистор с Изолированным Затвором», понятно, что это гибрид разных технологий. В 90х годах прошлого столетия хотелось иметь полупроводниковый прибор, сочетающий большую мощность, как у тиристоров, так низкие потери как у полевого транзистора.

IGBT транзистор представляет собой биполярный транзистор, управляемый полевым. Сфера применения в основном мощные устройства: преобразователи частоты, тяговый привод электротранспорта, источники питания.

Современные IGBT работают с напряжениями до 10 килоВольт и токами в несколько килоАмпер.

Транзистор

Транзистор – это электронный компонент, который управляет высоким током с помощью низкого. Транзистор еще можно назвать полупроводниковым триодом. Это второе название пришло к нему от его «родителя» – электровакуумного триода, одной из разновидностей так называемых «ламп».

Из чего состоит транзистор?

Видимая часть транзистора состоит из корпуса и трех «ножек»-выводов (однако существуют и разновидности транзисторов, у которых количество выводов больше трех). Корпус транзистора изготовляют из керамики, металлических сплавов или пластмассы. Заглядывая наперед, отметим, что существует два вида транзисторов – биполярный и полевой.

Внутри корпуса биполярного транзистора размещается три слоя полупроводника, два из которых расположены по краям и имеют одинаковый тип проводимости (p либо n), это – коллектор и эмиттер. Третий слой расположен между первыми двумя и отличается типом проводимости от своих соседей. Это – база.

Расположение полупроводников определяет тип транзистора: p-n-p либо n-p-n. На каждый из полупроводников нанесен металлический слой. С помощью этого слоя и проволочных связей полупроводники соединены с выводами транзистора. Однако не стоит забывать, что расположение выводов транзистора может меняться, в зависимости от модели транзистора.

На изображении – биполярный транзистор n-p-n типа.

Полевой транзистор также имеет в своем арсенале полупроводники, но их расположение, количество и принцип работы отличается от биполярных транзисторов и зависит от вида полевого транзистора.

Где используются транзисторы?

Транзисторы используются в большинстве электронных схем. Это может быть как простой генератор частоты, так и материнская плата компьютера.

Заглянем под крышку усилителя – и тут транзисторы. Они аккуратно разместились на схеме радиоприемника, чтобы преобразовать радиосигнал в аналоговый. Если нужно собрать электронный стабилизатор или ключ – не обойдетесь без транзисторов.

Существует ряд сверхмощных транзисторов. Они могут работать с нагрузкой до 1.5 кВт и применяют их в промышленной сфере. Рабочая температура таких транзисторов может достигать 200-300 градусов Цельсия. Для их охлаждения используют радиаторы теплоотвода.

Группа транзисторов, в совокупности с дополнительными элементами, может совершать ряд логических операций и представляет собой своего рода процессор. Собственно, процессор на основе полупроводника и является группой транзисторов. Они заключены в общий корпус и связаны там между собой таким образом, как если бы располагались на монтажной плате. В мощных процессорах, благодаря миниатюрности кристаллов полупроводника, может быть заключено до нескольких десятков миллионов транзисторов.

Принцип работы транзистора

В биполярных транзисторах управление током коллектора происходит путем изменения управляющего тока базы. Ток, которым нужно управлять, направлен по цепи – «эмиттер-коллектор». Однако, в состоянии покоя транзистора этот ток не может проходить между ними. Это вызвано сопротивлением эмиттерного перехода, которое возникает в результате взаимодействия слоёв полупроводника. Но стоит подать на базу транзистора незначительный ток, и сопротивление между эмиттером и коллектором упадет, тем самым даст возможность проходить току через эмиттер и коллектор, усиливая выходной сигнал. Изменяя ток базы, можно изменять ток на выходе транзистора.

В полевых транзисторах такое управление осуществляется благодаря созданию поперечного электрического поля, которое создается напряжением, приложенным к затвору относительно истока. Это значительно уменьшает энергопотребление транзистора, так как сопротивление затвора велико, и для создания поля не нужно постоянно поддерживать управляющий ток. Если бы не полевой транзистор, мы меняли бы батарейки в пульте от телевизора в разы чаще, чем обычно.

Таким образом, транзисторы можно сравнить с водопроводным краном, где подача и слив воды – это эмиттер\исток и коллектор\сток транзистора, а рукоять вентиля – это его база\затвор.

Разновидности, обозначение транзисторов

На большинстве схем транзисторы могут обозначаться буквами «VT», «Q», «T», «ПТ», «ПП». К буквам может применяться приписка в виде цифры, например «VT 4», которая указывает номер детали на схеме. Или модель транзистора целиком, например «T KT-315Б».
Транзисторы делятся на два вида: биполярный и полевой.

Схематическое обозначение биполярного транзистора:

Как видно на рисунке, обозначение транзисторов разных типов отличается направлением стрелки эмиттера. Транзисторы n-p-n типа обозначаются со стрелкой эмиттера, направленной от базы. В случае p-n-p типа, стрелка будет направлена в сторону базы транзистора. На многих схемах эмиттер, коллектор и база отмечены буквами латинского языка: эмиттер – «E», база – «B» коллектор – «C».

Типовая схема подключения биполярных транзисторов:

Рекомендовано практически во всех схемах с биполярным транзистором давать дополнительное сопротивление ко входам коллектора и базы. Это продлит срок службы транзистора и стабилизирует его работу.

Обозначений полевых транзисторов есть больше, чем биполярных. Основные представлены на изображениях ниже.

Как вы видите, выводы транзистора обозначены буквами «З»-затвор, «С»-сток, «И»-исток. Функцию базы выполняет затвор, а коллектор и эмиттер, это – сток и исток, соответственно. Как биполярные транзисторы делятся на n-p-n и p-n-p, так полевые делятся на:

• с управляющим p-n переходом с каналом n-типа;
• с изолированным затвором с индуцированным каналом n-типа;
• с изолированным затвором со встроенным каналом n-типа;
• с управляющим p-n переходом с каналом p-типа;
• с изолированным затвором с индуцированным каналом p-типа;
• с изолированным затвором со встроенным каналом p-типа.

Некоторые транзисторы с управляющим p-n-переходом предоставляют доступ к каналу с помощью четвертой «ножки»-вывода либо используется сам корпус транзистора.

На изображениях ниже – схемы включения полевых транзисторов:

С управляющим p-n-переходом с общим истоком

С управляющим p-n-переходом с общим стоком

С управляющим p-n-переходом с общим затвором

Маркировка транзисторов

Маркировка транзистора наносится на корпус, иногда нужно также обращать внимание на длину выводов. Современная маркировка транзисторов зависит от производителя. По причине этого, рекомендовано изучать спецификации от производителей, чтобы корректно читать маркировку.

Маркировка бывает цветовая, кодовая и смешанная. Есть случаи нестандартной маркировки, где могут использоваться различного рода символы.

Вольт амперная характеристика

На двух графиках представлены вольт амперные характеристики отдельно для биполярных и полевых транзисторов.

Транзистор

Транзи́стор (англ. transistor) или полупроводниковый триод — электронное устройство, позволяющее управлять протекающим в электрической цепи током. Cоздание транзистора справедливо считают одним из величайших достижений научно-технической мысли двадцатого столетия, коренным образом изменившим мир. Оно было отмечено Нобелевской премией по физике, присужденной в 1956 г. американцам Джону Бардину, Уолтеру Браттейну и Уильяму Шокли [1] .

Макет точечного транзистора Бардина и Браттейна

Название происходит от двух английских слов — transfer (переносить) и resistor (сопротивление), что можно буквально перевести, как «переходное сопротивление», хотя для понимания принципа работы прибора в электрической цепи удобнее применить смысловой перевод «регулируемое сопротивление».

Транзисторы используются в электронных схемах, предназначенных для усиления, генерации и преобразования электрических сигналов. Транзисторы в режиме работы «электронного ключа» являются основным компонентом получивших широкое распространение цифровых интегральных микросхем.

Свойства полупроводников

Начало изобретению транзистора, как и созданию всей современной элементной базы электронных устройств, было положено после открытия материалов, по удельной проводимости занимающих промежуточное положение между проводниками и диэлектриками [2] , и получивших название полупроводников. К числу полупроводников относятся многие химические элементы (германий, кремний, селен, теллур, мышьяк и другие), огромное количество сплавов и химических соединений.

Помимо этого, проводящими свойствами полупроводников можно управлять, добавляя в основной материал определённые примеси и создавая так называемую примесную проводимость.

Существует два вида примеси: донорная и акцепторная [3] :

• Донорной называют примесь, легко отдающую свои электроны в качестве свободных электронов проводимости. Это происходит тогда, когда число валентных электронов добавляемой к чистому полупроводнику примеси оказывается больше числа валентных электронов самого полупроводника, тем самым в полупроводниках с донорной примесью основными носителями заряда являются электроны. Подобные полупроводники, называются полупроводниками n-типа (n— negative) [3] .

• Акцепторной называют примесь, когда число валентных электронов примеси оказывается меньше числа валентных электронов самого полупроводника, оттого в полупроводниках с акцепторной примесью основными носителями заряда являются дырки. («Дырка» образуется в атоме, «потерявшем» электрон. Термин устоялся и стал официальным). Полупроводники, основными носителями заряда в котором являются дырки, называются полупроводниками р-типа (р — positive) [3] .

Электронно-дырочный переход (p-n переход)

Схематичное изображение р—n-перехода с распределением носителей зарядов

Если между двумя полупроводниками c разными типами проводимости установить пограничный контакт, то основные носители тока — дырки в р-области и свободные электроны в n-области — диффундируют из одной области в другую. Вследствие рекомбинации (взаимной нейтрализации зарядов) электронов и дырок между областями р и n образуется тонкий слой полупроводника, обедненный носителями заряда — р—n переход. В зоне р—n перехода возникает электрическое поле, направленное из n-области к p-области и препятствующее дальнейшей диффузии дырок и электронов. Образуется так называемый потенциальный барьер.

Если к р-области присоединить отрицательный полюс источника постоянного напряжения, а к n-облаcти положительный, то потенциальный барьер возрастет на величину приложенного напряжения и основные носители тока не смогут проходить через р—n переход. Если же наоборот, к р-области присоединить положительный, а к n-облаcти отрицательный полюс источника, то потенциальный барьер снизится и основные носители тока получат возможность проходить через р—n переход [4] .

Таким образом, основным свойством р—n перехода является односторонняя проводимость.

История создания транзистора

Ключом к созданию транзистора стало дальнейшее изучение процесса подвижности электронов в полупроводнике. Было понятно, что если найти какой-то способ посредством малого входного сигнала контролировать поток электронов между р и n полюсами, то можно построить усилитель. Напрашивался третий контакт, встроенный в точку (отдельную зону) между полюсами, который мог бы управлять проводимостью прибора наподобие управляющей сетки электровакуумного (лампового) триода.

В 1923 году советский инженер Олег Лосев обнаружил, что особый режим работы точечного кристаллического детектора, который представляет собой кристалл какого-либо полупроводника, в который упирается тонкая проволочка из металла, обеспечивает усиление сигнала (кристадин Лосева) [5] . Однако это открытие применялось редко, в основном среди радиолюбителей, поскольку точку соприкосновения проволоки и кристалла надо было находить опытным путём и коэффициент усиления был величиной непостоянной.

В 1930-е годы первую известную попытку создания кристаллического усилителя предпринял немецкий физик Юлиус Лилиенфельд, запатентовавший своё устройство [6] ; в те же годы немецкий учёный Оскар Хейл и немецкий физик Роберт Поль создали действующие образцы кристаллических усилителей, однако построить устойчиво работающие приборы не удавалось, так как в то время еще не было достаточно чистых материалов и технологий их обработки.

Схематичное изображение конструкции точечного транзистора

Бардин, Шокли и Браттейн в лаборатории Bell, 1948 год

16 декабря 1947 года физик-экспериментатор Уолтер Браттейн и физик-теоретик Джон Бардин, работавшие в кампании Bell Labs, собрали первый работоспособный точечный транзистор с коэффициентом усиления по напряжению 15, а по мощности 1,3 [7] .

Параллельно с Bell Labs точечный транзистор под названием «транзитрон» создали немецкие физики Герберт Матаре и Генрих Велкер в парижском филиале компании Westinghouse при поддержке французского правительства. Патент на это устройство был оформлен на шесть месяцев позже патента Бардина и Браттейна.

Однако выпуск точечных транзисторов был сложным в производстве и сопровождался большим браком. На смену им пришли транзисторы с плоскостным биполярным переходом, имевшие гораздо лучшие характеристики [7] , а впоследствии были созданы и получили самое широкое распространение полевые транзисторы.

Плоскостной биполярный транзистор

В январе 1948 года американский учёный-физик Уильям Шокли изобрёл плоскостной двухпереходный p—n—p транзистор, а затем подвёл под своё изобретение научную теорию, объяснявшую его работу [8] ; 30 июня 1948 года в нью-йоркском офисе Bell Labs изобретение было впервые продемонстрировано руководству компании [1] .

Осмысливая накопленный опыт, Шокли по-новому взглянул на точечный и плоскостный полупроводниковые диоды. Поскольку точечный транзистор представляет собой два сближенных точечных диода, Шокли провел теоретическое исследования пары сближенных плоскостных диодов и создал основы теории плоскостного биполярного транзистора в кристалле полупроводника, содержащем два р—n-перехода. Основой изготовления биполярного транзистора является создание среднего слоя, базы, такого тонкого, насколько это возможно без замыкания внешних слоев. Одна из р-областей в таком транзисторе является генератором носителей заряда, которые формируют рабочий ток, она называется эмиттером (англ.emitter — излучатель), вторая р-область называется коллектор (англ.collector — собиратель), промежуточная, управляющая n-область представляет собой базу транзистора.

Таким образом, в транзисторе вместо металлических точечных контактов используются две пограничные плоскостные (планарные) p—n и n—p области [9] . Принцип работы биполярного транзистора основан на регулировании тока, протекающего между эмиттером и коллектором, током базы, причём перенос заряда осуществляется разнополярными носителями — электронами и дырками [10] .

С точки зрения типов проводимостей (p или n) эмиттерный и коллекторный слои не различимы, но при изготовлении они существенно различаются степенью легирования, что позволяет улучшить электрические параметры прибора. Коллекторный слой легируется слабо, что повышает допустимое коллекторное напряжение, эмиттерный слой легируется сильно. Слой базы также легируется слабо, поскольку располагается между эмиттерным и коллекторным слоями и должен иметь большое электрическое сопротивление.

Если применить легирование внешних слоёв и базы обратными видами примесей, транзистор будет иметь структуру n—p—n. Принцип работы прибора и название слоёв не меняются, меняется полярность подключения электродов в схеме. Транзисторы со структурой p—n—p получили название транзисторов прямой проводимости, тогда как транзисторы со структурой n-p-n называются транзисторами обратной проводимости.

Схематичное изображение слоёв в планарных транзисторах типов p-n-p и n-p-n