1. Электрический ток в полупроводниках. Полупроводниковый диод. Транзистор.

1. Электрический ток в полупроводниках.

Электрический ток в полупроводниках возникает благодаря движению как свободных электронов (отрицательно заряженных частиц), так и дырок (положительно заряженных квазичастиц). Этот двойной механизм проводимости отличает полупроводники от металлов (где ток переносят только электроны) и диэлектриков (где свободных носителей заряда практически нет).

Полупроводниковый диод

Полупроводниковый диод — это электронный компонент, изготовленный из полупроводникового материала, имеющий два вывода и пропускающий электрический ток преимущественно в одном направлении. Он состоит из p-n перехода — границы между областью полупроводника p-типа (где основными носителями заряда являются дырки) и областью n-типа (где основными носителями являются электроны).

Принцип работы:

• Прямое смещение: Если к p-n переходу приложить напряжение так, что положительный полюс источника будет соединен с p-областью, а отрицательный — с n-областью, то электроны из n-области и дырки из p-области будут двигаться к p-n переходу, рекомбинировать и создавать значительный прямой ток.
• Обратное смещение: Если поменять полярность напряжения, электроны из n-области и дырки из p-области будут двигаться от p-n перехода, создавая лишь небольшой ток утечки.

Транзистор

Транзистор — это полупроводниковый прибор, который используется для усиления или переключения электронных сигналов и электрических колебаний. Он имеет как минимум три вывода (например, база, коллектор, эмиттер для биполярных транзисторов).

Основные типы транзисторов:

• Биполярные транзисторы (BJT): состоят из двух p-n переходов (p-n-p или n-p-n). Ток коллектора управляется током базы.
• Полевые транзисторы (FET): ток управляется напряжением, приложенным к затвору.

Принцип работы (на примере биполярного транзистора): Небольшой ток, протекающий через базу, управляет гораздо большим током, протекающим между коллектором и эмиттером. Это позволяет использовать транзистор как усилитель или как электронный ключ.