Физика 20 века: ключевые эксперименты - Тригг Дж.
Скачать (прямая ссылка):
треугольную пластину с небольшим узким и плоским краем и прикрепили к
нему кусочек золотой фольги. После того как фольга бьпа прочно
прикреплена, просушена и к ее концам присоединены контакты, я очень
аккуратно разрезал бритвой золотую
1 Цитируется по Ч. Вайнеру, IEEE Spectrum, 1973, 10, 24.
187
фольгу в вершине треугольника пополам. Я мог точно указать момент, когда
я разделил эту фольгу. Это было все, что я сделал. Я осторожно резал
бритвой до тех пор, пока цепь не разомкнулась. Затем я укрепил все
устройство на пружине и поместил его на тот самый образец германия,
который был заранее анодирован, но находился без употребления примерно в
течение недели. Я обнаружил, что, когда я устанавливаю его правильно, так
что возникает контакт с обеими частями золотой фольги, и если один из
контактов служит эмиттером, а
ГР~~ ve vc Ir ^
Гwepamop ¦сигнала
&пшптвр
Коллектор
V/J Ш////Щ L<
У Л'А -L
\Нагрузка
-L
Рис. 9.6. Схема полупроводникового триода [Phys. Rev., 74 (1948), стр.
230, рис. 1].
другой - коллектором, то я получаю усилитель с коэффициентом усиления
около 100 во всем звуковом диапазоне частот".
Успех был достигнут 23 декабря 1947 г., и об этом Бардин и Браттейн
сообщили в письме в редакцию журнала The Physical Review в июле того же
года. Подробное обсуждение физических принципов и электрических
характеристк устройства было дано ими в статье, опубликованной в The
Physical Review в апреле 1949 г. Ниже мы цитируем их первое письмо.
"Приводится описание трехэлементного электронного устройства,
использующего вновь открытый принцип, который основан на применении
полупроводника в качестве основного элемента. Устройство может быть
использовано как усилитель, генератор и для других целей, для которых
обычно применяются вакуумные электронные лампы. Устройство состоит из
трех электродов, размещенных на германиевом блоке, как показано
схематически на рис. [9.6]. [См. также фотографии на рис. 9.7.] Два из
этих электродов, называемые эмиттером и кол-
188
лектором, являются выпрямителями с точечным контактом и располагаются в
непосредственной близости друг от друга (0,005-0,025 см) на верхней
поверхности. Третий электрод большой площади, имеющий низкое
сопротивление, нанесен на основание ("базу").'
Использовался германий n-чипа с избытком электронов и удельным
сопротивлением порядка 10 Ом-см... То-
Рис. 97. Фотография транзистора (a) [Phys. Teacher, 6 (1968), стр. 112,
рис 5); микрофотография модели транзистора в разрезе (б) [Phys Rev, 75
(1949), стр. 1210, рис. 2].
чечные контакты изготовлялись как из вольфрама, так и из фосфористой
бронзы...
Каждый точечный контакт в отдельности вместе с электродом базы образует
выпрямитель с высоким обратным напряжением1. Важное значение для работы
устройства имеет характер тока в прямом направлении. Мы полагаем, что
непосредственно у поверхности располагается тонкий слой с проводимостью
p-типа, связанной
1 Выпрямителем с высоким обратным напряжением называется выпрямитель,
способный выдержать высокое напряжение, приложенное в направлении,
обратном по отношению к направлению пропускания тока.
189
с наличием дефектов. В результате ток, направление которого по отношению
ко всему объему кристалла является прямым, в большой степени создается
дырками, т. е. носителями, имеющими противоположный знак по отношению к
носителям, обычно присутствующим в избытке внутри объема германия.
Когда два точечных контакта расположены очень близко друг к другу на
поверхности и к ним приложено постоянное питающее напряжение, контакты
оказывают взаимное влияние друг на друга. Именно благодаря ему становится
возможным использовать данное устройство для усиления сигналов
переменного тока. Электрическая цепь, с помощью которой этого можно
добиться, показана на рис. [9.6]. К эмиттеру приложено небольшое
положительное напряжение в прямом направлении, которое вызывает ток в
несколько миллиампер через поверхность. К коллектору прикладывается
обратное (отрицательное) напряжение, достаточно большое для того, чтобы
ток коллектора по порядку величины был равным или больше тока эмиттера.
Знак напряжения на коллекторе таков, что он притягивает дырки, идущие от
эмиттера; в результате большая часть тока эмиттера проходит через
коллектор. Последний создает большое сопротивление для электронов,
текущих в полупроводник, однако он почти не препятствует потоку дырок в
точечный контакт. Если, далее, ток эмиттера модулируется напряжением
сигнала, это приводит к соответствующему изменению тока коллектора. Было
обнаружено, что поток дырок из эмиттера к коллектору может изменить
нормальный ток от базы к коллектору, причем так, что изменение тока
коллектора превышает изменение тока эмиттера. Кроме того, коллектор как
выпрямитель, включенный в обратном направлении, обладает большим
импедансом (104-105 Ом) и может быть согласован с выходной нагрузкой,
имеющей большой импеданс. Была получена большая величина отношения