Comments 26
Вообще толстая черная стрелочка на первых рисунках должна идти от эмиттера к коллектору. Чтобы сразу было понятно. )
Если описывать образно, то толпа электронов из эмиттера стремится попасть в базу по узкой обледенелой горной тропинке. И основная их масса скатывается в пропасть по склону коллекторного перехода.
Возможно Вы и правы, но я нарисовал черной стрелкой ток, т.к. вначале речь идет о рисунках "из вузовского учебника", а там любят рисовать ток (он официально течет от плюса к минусу). И в этом есть некоторый смысл, т.к. направление тока одинаково и для дырок и для электронов, а вот направление движения дырок и электронов встречное и тут всегда нужно уточнять, иначе можно запутаться.
Для справки: в словах, содержащих "ться", ударение покоится на слоге, непосредственно предшествующем "ться". А если ударение стоит на другом слоге, то пишется "тся". Ещё проверочный вариант - сформулировать вопрос, на который отвечает предложение. Если это вопрос "что делает", то "тся", а если "что делать" - то "ться". Напряжение на коллекторе что делает? Становится. Что будет делать в будущем? Увеличиваться, уменьшаться - в общем, изменяться.
Исправил, где нашел.
Признаю, что "ться" - моя болезнь. С другой стороны, я не замечаю этих ошибок и у других, тем более когда читаю технические тексты, где важен не слог а смысл написанного (а зачастую технари еще те грамотеи).
Добавлю, еще что я не графоман, и каждая статья дается довольно тяжело, чтобы она была по возможности достойной.
Обычно, комментарии наподобие Вашего пишут в личку, т.к. они не имеют прямого отношения к смыслу написанного. Если же они выкладываются в общий чат, то больше напоминают "щелчок по носу" - типа "куда ты лезешь! неуч!"
По поводу содержания статьи у Вас есть какие-нибудь мысли?
тся/ться это часто разные формы слова и влияют на смысл. Иногда даже меняет смысл фразы в целом. Меня лично сильно корёжит именно от этих ошибок. Вы их не замечаете потому, что не знаете правило и не различаете формы слов, а определяете их по контексту. Это снижает скорость и качество чтения в частности.
Что касается статьи в целом, я открыл википедию на русскоязычной статье "биполярный транзистор" и там лично для меня написано и полнятнее и значительно короче. Чуть больше подробностей в английской статье.
Что касается статьи в целом, я открыл википедию на русскоязычной статье "биполярный транзистор" и там лично для меня написано и полнятнее и значительно короче. Чуть больше подробностей в английской статье.
Посмотрел википедию:
Биполярный транзистор можно представить как цепь из диода и стабилитрона, расположенных разнонаправленно.
Это представление ложно и вводит в заблуждение.
Про то, что для неосновных носителей обратно включенный переход прозрачен и даже втягивает их - ни слова. А это ключевой момент в работе транзистора в активном режиме.
Про легирование эмиттера написано, что оно нужно для улучшения параметров. На самом деле если эмиттер слабо легировать - то он не будет эмиттером и транзистор не будет транзистором.
Картинки, тоже не прибавляют понимания о принципах работы. Я подобную картинку привел как анти-пример иллюстрации устройства биполярных транзисторов.
Могу предположить, что Вам было все понятно в википедии, после то, как Вы прочитали мою статью.
Хотя, могу ошибаться, возможно Вы великолепно все поняли из википедии без каких либо посторонних источников.
На всякий случай - я не против википедии и активно ей пользуюсь.
Вы их не замечаете потому, что не знаете правило и не различаете формы слов, а определяете их по контексту.
Знать правило и применять его - это две большие разницы.
В советской школе, по русскому языку у меня была твердая "тройка" ))
А в ВУЗе где я учился никто конспекты на ошибки не проверял - это было большое облегчение для меня )))
Меня лично сильно корёжит именно от этих ошибок.
Мне очень жаль, что я причинил Вам душевные страдания.
Про диод и стабилитрон мне тоже немного резануло, в остальном не вижу противоречий.
На самом деле оно есть, только тепловой ток мизерный. Для его увеличения надо или греть образец, или как Вы заметили освещать (каким-либо способом подводить энергию), для увеличения генерации электрон-дырочных пар в районе p-n перехода.
альтернативная энергетика физика?
Фотодиод https://ru.wikipedia.org/wiki/Фотодиод
энергию для генерации пар электрон-дырка можно получать не только от фотонов света, но и от тепловой энергии (в принципе, от любого источника энергии)
На самом деле если эмиттер слабо легировать - то он не будет эмиттером и транзистор не будет транзистором.
Вполне себе будет, но плохим. Убедиться в этом можно, померяв мультиметром бету у инверсно включенного транзистора -- вместо сотен для какого-нить bc547 будут десятки. Но будут. Ну и в некоторых биполярных процессах, заточенных на npn-транзисторы, именно так иногда и делают плохие, но всё же pnp-транзисторы.
По поводу статьи -- без хотя бы рукоразмахивательного и "на пальцах" введения в зонную теорию полупроводников всё равно не сильно лучше чем с мексиканцами получилось.
Вполне себе будет, но плохим. Убедиться в этом можно, померяв мультиметром бету у инверсно включенного транзистора -- вместо сотен для какого-нить bc547 будут десятки. Но будут.
Когда изобретали транзистор, у многих исследователей, в том числе Bell Lab, получались такие "транзисторы" с усилением в 10 единиц, только они это за усиливающий прибор не воспринимали.
не сильно лучше чем с мексиканцами получилось
Когда делаете упоминание некоторого термина, потрудитесь сделать ссылку на него. Если бы не комментарий сделанный раньше, я бы вообще не понял, что за мексиканцы.
Так вот в Мексиканской модели есть существенный недостаток, и если Вы его не замечаете, значит не очень понимаете принцип работы биполярного транзистора.
А именно, в этой модели мексиканцев (неосновных носителей в базе) отлавливают полицейские США (основные носители в базе). Это совершенно подрывает принцип действия транзистора.
Если бы модель говорила, например, об американских Демократах (основных носителях в базе), открывающих границу для мексиканцев (снижающих барьер pn перехода), то модель была бы куда ближе к оригиналу.
Там еще есть упоминание, что в США мексиканцам не рады (рекомбинация дырок и электронов), но и здесь модель страдает ошибочностью. В США (в базе) вполне рады мексиканцем (неосновным носителям) и хотели бы их принять в товарных количествах и сразу отправить во Вьетнам (в источник питания), чтобы Вьетнам отправил их в Мексику (надеюсь здесь понятно).
В том то и дело мексиканцам рады как в США (базе), так и в Канаде (коллекторе), но пунктов отправки во Вьетнам (мест рекомбинации), катастрофически не хватает в США, поэтому мексиканцы ломятся в Канаду (коллектор), где там их пакуют в товарных количествах и отправляют во Вьетнам (источник питания).
Причем, что очень важно, граница США-Канада, для мексиканцев открыта, хотя у них нет американских паспортов (не основные носители в США), но на границе Канады мексиканцев подгоняют, чтоб быстрее пересекали границу (ускоряющее поле pn перехода), а то их "упакуют" в американских пунктах отправки во Вьетнам, а канадцам этого не надо. Канадцы главные коллекторы мексиканцев!
С такой мексиканской моделью, я бы согласился.
только они это за усиливающий прибор не воспринимали.
А вот тут воспринимают, странно https://www.allaboutcircuits.com/textbook/designing-analog-chips/analog-devices/the-case-of-the-lateral-pnp-transistor/
в Мексиканской модели есть существенный недостаток, и если Вы его не замечаете
Я даже и не хочу эту модель разбирать. Я сказал что сказал, причём тут "я не замечаю в мексиканской модели" -- не очень понял.
Для справки:
тоже для справки : CNTRL+Enter :)
Работу транзистора, работающего в режиме лавинного пробоя вы, хомо, можете наблюдать во время грозы:-)
Прекрасная статья!
Вот это место я не понял:
Возникает оно из-за того, что электроны донорной примеси в области n-типа, не закрепленные в ковалентных связях (т.к. кол-во возможных ковалентных связей меньше, чем кол-во электронов), блуждают по кристаллу полупроводника
Разве примеси в n-области не состоят из атомов с 5 валентными электронами (например, фосфора)? Получается валентных связей там больше, чем в кремнии, а не меньше.
Получается валентных связей там больше, чем в кремнии, а не меньше.
Как я понимаю, мы говорим об одном и том же, только путаница возникла из-за того чего там больше или меньше.
Позже попробую переформулировать текст в статье, раз это может вызвать путаницу.
Ну а здесь отвечу так. Атом кремния может предоставить 4 ковалентные связи (4 электрона для связи). А атом донара может предоставить 5 ковалентных связей (5 электронов). Соответственно, один электрон донора оказывается в этой комбинации лишним и "болтается" по кристаллу. Причем, связь его с ядром довольно слабая (по-моему, читал у Шокли, что радиус его орбиты охватывает чуть ли не 15-20 шагов кристаллической решетки), т.е. притяжение к материнскому ядру еле присутствует. Поэтому, даже без каких либо внешних воздействий этот электрон отправляется гулять по кристаллической решетке (летая по такой орбите всегда можно встретиться с препятствием и отскочить куда попало). Эти "неприкаянные" электроны создают очень разряженный "электронный газ" равномерно распределенный по всему кристаллу.
Статья хорошая...даже очень, но очень нехватает визуализации к ней...картинок или гифок. Не всегда люди понимают такой большой поток информации в виде текста особенно новички студенты и школьники (у них сейчас вообще вся информация должна успеть в 15 секундный тикток уложиться). Но по существу 5.
Спасибо за отзыв!
Делать иллюстрации к тексту - самое сложное, тем более хорошие иллюстрации (всегда что-то не нравиться). Занимает 70-80% времени.
Я начал писать эту статью про полупроводники как таковые, даже сделал гифки с кристаллической решеткой. Но потом понял, что это бездонный океан - так писать про полупроводники. Отложил полупроводники в сторону и выбрал, по моему мнению, компромиссное место в этой теме: биполярный транзистор, который включает в себя узкие места для понимания его работы и требует чуть углубленного описания работы полупроводников.
Очень хорошо объяснили, особенно мысль, что неосновным носителям рп-переход не мешает. Даже понятнее, чем про мексиканцев.
Можно ещë добавить, что в полупроводниковой технике почти все важные процессы происходят на очень маленьких дистанциях, сравнимых с длиной свободного пробега. И в огромных электрических полях, сравнимых с полем пробоя.
Но зато стало непонятно: почему в рп-переходе поле есть, а напряжения на контактах нет? Ну, если светом не светить, конечно.
Про мексиканцев - полная шляпа, а здесь как раз таки всё по полочкам.
Но зато стало непонятно: почему в рп-переходе поле есть, а напряжения на контактах нет? Ну, если светом не светить, конечно.
Оно там есть, пока не появляется человек, желающий его померить))
На самом деле оно есть, только тепловой ток мизерный. Для его увеличения надо или греть образец, или как Вы заметили освещать (каким-либо способом подводить энергию), для увеличения генерации электрон-дырочных пар в районе p-n перехода.
ВАХ освещëнного p-n- перехода, да, сдвигается вниз, и проходит через 4 квадрант, откуда можно извлечь энергию.
Но вот по опыту ВАХ горячего перехода точно также проходит через точку 0 V и 0 A, как и холодного. (Строго говоря, комнатная температура 300 К ничем принципиально не отличается от 100 К и 1000 К) И даже при нулевом токе на контактах почему-то не видно барьерного потенциала.
Из теплового шума - да, можно извлечь энергию. А вот из поля горячего p-n- перехода - не получается почему-то.
Вопрос в том о какой ВАХ идет речь. Обычно о ВАХ говорят когда прикладывают напряжение к прибору.
Теоретически я вижу процесс "съема" энергии с pn перехода следующим образом.
В момент замыкания p и n областей проводником, происходит уравнение их потенциалов (из p-области электроны частично перебираются в n-область), соответственно, потенциал p-области повышается, а n-области понижается. Из-за этого нарушается баланс на pn-переходе. Стремиться восстановить баланс будут вновь сгенерированные пары электрон-дырка. Так как количество рекомбинаций при этом уменьшиться образец должен начать остывать. Пополнять энергию он будет из вне (температурой). С другой стороны температура будет выделяться на проводнике. И так по кругу. Вечный двигатель тут не получится.
Так я это вижу. Возможно я и не прав. В эту тему я не погружался.
Вопрос в том о какой ВАХ идет речь. Обычно о ВАХ говорят когда прикладывают напряжение к прибору.
А никто и не мешает приложить напряжение 0,6 В и увидеть нулевой ток. Причём на коллекторном переходе насыщенного транзистора, похоже, именно так и получается. Но вот на голом p-n-переходе - как-то не очень.
Да и напряжение можно вполне измерить, не замыкая цепь. Раз разность потенциалов есть, то есть и поле. А полем можно и MOSFET пооткрывать, например.
Так как количество рекомбинаций при этом уменьшиться образец должен начать остывать. Пополнять энергию он будет из вне (температурой).
Вечный двигатель-то и не ожидается, но такое охлаждение запрещено термодинамикой. Да и я как-то не замечал, чтобы замкнутые диоды в упаковке сами по себе охлаждались, нагревая выводы))
Да и напряжение можно вполне измерить, не замыкая цепь. Раз разность потенциалов есть, то есть и поле. А полем можно и MOSFET пооткрывать, например.
Без тока все равно не обойтись. На MOSFET-е нужно заряжать емкость затвора. Но, если есть разность потенциалов, то технически можно померить даже нано-токи.
Но вообще, Ваши вопросы интересны. Повторю, я не погружался в тему генерации на pn-переходе. Предположения строил исходя из того, что при освещении перехода образец получает энергию в виде фотонов - происходит увеличение генерации пар электрон-дырка. Если переход не замыкать, то настанет момент балансировки между генерацией и рекомбинацией. Если освещенный переход замкнуть, тогда дополнительная генерация частично уходит в ток. Соответственно тепловая энергия, также вызывает увеличение генерации электронно-дырочных пар. По идее замыкание перехода должно также вызвать ток.
Но, чтобы уверено настаивать на этой концепции нужно изучить вопрос. Возможно там есть нюансы, как то частота излучения, особое сочетание материалов и пр.
Что могу сказать уверено, это то, что тепловая энергия вызывает увеличение генерации электронно дырочных пар. Здесь без вариантов.
такое охлаждение запрещено термодинамикой.
Это Вы хорошо меня зацепили, с охлаждением, я лохонулся. Поэтому, полез разбираться с этим вопросом.
И, по-моему, я разобрался. А ответ на Ваш вопрос, однако, оказался с одной стороны простым, но совсем не лежащим на поверхности! Хоть еще одну статью пиши по этому поводу!
Действительно, тепловая генерация практически невозможна, хотя теоретически она ничем не отличается от световой (только частотой фотонов), а это оказывается решающим моментом. Конечно, еще играют роль некоторые конструктивные моменты фотодиодов, но на принцип действия это не оказывает решающего влияния. (Помню раньше вскрывали металлические корпуса транзисторов типа МП40 и освещая их можно было получить ЭДС)
Так вот хитрость заключается в том, что добиться заметной тепловой генерации электрон-дырочных пар можно только при температурах близких к разрушению прибора (начиная от 700К). Тогда можно будет заметить изменение концентрации собственных (не примесных) носителей. Примесные носители при нормальных температурах практически все уже активированы и они определяют поведение pn-перехода. А собственных дырок и электронов проводимости, полученные от материнского материала (например, кремния) в миллиарды раз меньше. Т.к. получаемой от температуры энергии недостаточно для выброса электронов, в заметном количестве, на уровень проводимости. Соответственно, как не меняй температуру, в разумных пределах, на ВАХ ничего не будет видно.
Все меняется, если мы засылаем фотоны. Их энергии становиться уже достаточно, чтобы электроны могли перескочить запретную зону, выпрыгнув из ковалентной связи и оказаться в зоне проводимости.
Дальше включается потенциальный барьер на pn-переходе. Неосновных носителей он перекидывает через себя, а основных не пускает. Так происходит разделение по знаку заряда и накопление одних с одной стороны, других с другой (дырки в p-области, электроны в n-области). Накапливается заряд, который открывает pn-переход и открывается путь для основных носителей – они балансируют накопленный неосновными носителями заряд. Поэтому-то, например для кремния напряжение на концах не может превысить 0,7В (плюс на p, минус на n). Если подать обратное напряжение на pn-переход – оно уменьшит напряжение на концах, но будет помогать переходу сортировать неосновные носители. Так увеличивается чувствительность pn-перехода – это фотодиодный режим (фотодиод включен в обратном направлении). При 0В на ВАХ можно оценить фототок.
Если не давать обратное напряжение, а замкнуть концы перехода нагрузкой – то получается вентильный режим (так работают солнечные батареи, pn-переход включен в прямом направлении). Тогда накопленный заряд будет прикидываться из области где он основной обратно в область, где он неосновной и опять отсортировывается полем на pn-переходе. При 0А на ВАХ можно оценить потенциал на переходе.
Есть еще множество нюансов с величиной легирования и конструктивом, но повторю, что на принцип это оказывает малое влияние. На КПД, чувствительность, да влияет.
Ну, с освещением хотя-бы как-то понятно, откуда берётся энергия, и нет противоречий с термодинамикой. Тут вон испанцы энергосистему целой страны своими p-n-переходами (умными солнечными инверторами) положили недавно)))
При 0В на ВАХ можно оценить фототок
При 0А на ВАХ можно оценить потенциал на переходе.
А на ВАХ без освещения при напряжениях в районе потенциального барьера, и даже шире, от 0,1 до 1 В, обычными измерительными приборами регистрируется строго положительный ток. Даже не прибегая к измерениям пико-амперов и нано-вольтов.
Возможно, какое-то квантовое объяснение есть. А квантовые вещи очень редко получается объяснить на пальцах, мало визуальных аналогий, типа летающих шариков в термодинамике. Когда вы писали про эффект Холла, наверное, в этом сами убедились.
Но в любом случае, за статью - спасибо. В других источниках объяснения работы BJT действительно гораздо хуже, и статья в тему.
Биполярный транзистор. Принцип работы