Биполярный транзистор

Биполярный транзистор представляет собой полупроводниковый прибор, состоящий из трёх областей с чередующимися типами проводимости.^Эти области разделяются электронно-дырочными переходами. Особенность работы транзистора состоит в том, что ток одного изp-n-переходов может управлять током другого.

В зависимости от порядка чередования областей различают n-p-nиp-n-p- транзисторы (рис. ).

Узкую область транзистора, расположенную междуp-n-переходами, называютбазой. Примыкающие к базе области называют эмиттером и коллектором, а соответствующиеp-n-переходы - эмиттерным и коллекторным.

Назначение эмиттера: инжекция носителей заряда в область базы. Назначение коллектора: экстракция носителей из области базы.

Ширина базы в полупроводниковом триоде мала по сравнению с диффузионной длиной неосновных носителей и составляет обычно несколько десятков микрон.

Энергетическая диаграмма p-n-pтранзистора в отсутствие внешнего напряжения представлена на рисунке .

При работе триода в активном режимена эмиттерный переход подаётся небольшое постоянное напряжение (десятые доли вольта) в прямом направлении. На коллекторный переход подаётся постоянное обратное напряжение (от нескольких вольт до десятков вольт).

Различают три схемы включения транзистора:

• с общим эмиттером;

• с общей базой;

• с общим коллектором.

Общий электрод – тот, относительно которого измеряют и задают напряжения.

Рассмотрим физические процессы, протекающие вp-n-p – транзисторе, включённого по схемес общей базой(рис.).

На этом рисунке:

U_вх – входной переменный сигнал; он подаётся на небольшое входное сопротивлениеR_вх.

U_вых–выходной переменный сигнал; он снимается с выходного сопротивленияR_вых.

В статическом режиме, когда входной сигнал не подаётся (U_вх=0), под действием напряженияU_эиз эмиттера в базу устремляется поток дырок (инжекция), В области базы дырки являются неосновными носителями. Так как ширина области базы невелика, то большая часть инжектированных дырок (95 - 98%), диффундируя, доходят до коллекторного перехода. Электрическое поле коллекторного перехода является для них ускоряющим. Дырки проходят через коллекторный переход, образуя коллекторный ток, при этомI_к (0,95 – 0,98 I_э.

Подадим на вход транзистора переменное напряжение U_вх. Изменение тока эмиттера

.

Изменение тока коллектора

.

Так как , то

,.

Так как , то

.

Таким образом, использование транзистора позволяет получить усиление напряжения и мощности.

Состав и характеристики атомного ядра

Ядром называется центральная часть атома, в которой сосредоточена практически вся масса и его положительный заряд.

Атомное ядро было открыто Резерфордом (1911 г.) в экспериментах по рассеиванию - частиц веществом.

В 1932г. Иваненко и Гейзенберг создали протонно-нейтроннуюмодель ядра. Согласно этой модели в состав ядра входятпротоныинейтроны. Протоны и нейтроны считаются двумя различными зарядовыми состояниями одной частицы –нуклона.

В ядерной физике принято выражать массу в единицах энергии (обычно в мегаэлектронвольтах, сокращенно МэВ). В основе этого лежит закон эквивалентности массы и энергии:

E=mc²

Применяется также другая единица – атомная единица массы (сокращенно а.е.м.); 1 а.е.м. эквивалентна 931,5 МэВ.

Характеристики нуклонов

Протон.Обозначается буквойp. Обладает электрическим зарядом+e; масса протонаm_Р = 938,28 МэВ. Масса электрона (для сравнения) равнаm_е = 0,511 МэВ. Таким образом,m_Р= 1836m_e

Протон имеет полуцелый спин S_p =и собственный магнитный момент_р = 2,79_я . Величина_я называется ядерным магнетоном и является единицей измерения магнитных моментов ядер. Значение этой величины равно:

(1)

Единицей измерения магнитных моментов электронов атома является магнетон Бора:

. (2)

Отношение этих величин равно:

= 1836

Магнетон Бора в 1836 раз больше ядерного магнетона. Отсюда следует, что магнитные свойства атома определяются магнитными свойствами его электронов.

Нейтрон(n). Был открыт Чедвиком (1932 г.). Электрический заряд нейтрона равен нулю. Масса нейтронаm_n = 939,57 МэВи превышает массу протона приблизительно на 2,5 массы электрона(m_n – m_р 2,5m_е).Нейтрон имеет полуцелый спинS_n = и собственный магнитный момент_n = 1,91 _я .

В свободном состоянии нейтрон нестабилен и распадается по схеме: ~

(3)

Период полураспада составляет приблизительно 12 минут.