Точечный транзистор - Point-contact transistor

Точка контакта транзистор был первый тип транзистора , чтобы быть успешно продемонстрирована. Он был разработан учеными-исследователями Джоном Бардином и Уолтером Браттейном из Bell Laboratories в декабре 1947 года. Они работали в группе под руководством физика Уильяма Шокли . Группа работала вместе над экспериментами и теориями эффектов электрического поля в твердотельных материалах с целью замены электронных ламп меньшими устройствами, потребляющими меньше энергии.

Критический эксперимент, проведенный 16 декабря 1947 года, состоял из блока германия , полупроводника , с двумя очень близко расположенными золотыми контактами, удерживаемыми пружиной. Браттейн прикрепил небольшую полоску золотой фольги к вершине пластикового треугольника - конфигурация, которая по сути представляет собой точечный диод . Затем он осторожно разрезал золото на кончике треугольника. В результате образовались два электрически изолированных золотых контакта, очень близко расположенных друг к другу.

Ранняя модель транзистора

Используемый кусок германия имел поверхностный слой с избытком электронов . Когда электрический сигнал проходил через золотую фольгу, он вводил отверстия (точки, в которых отсутствуют электроны). Это создало тонкий слой с недостатком электронов.

Небольшой положительный ток, приложенный к одному из двух контактов, оказал влияние на ток, протекающий между другим контактом и основанием, на котором был установлен блок германия. Фактически, небольшое изменение тока первого контакта вызвало большее изменение тока второго контакта; таким образом, это был усилитель . Первый контакт - это «эмиттер», а второй - «коллектор». Слаботочная входная клемма точечного транзистора является эмиттером, а сильноточные выходные клеммы - базой и коллектором. Это отличается от более позднего типа биполярного переходного транзистора, изобретенного в 1951 году, который работает так же, как и транзисторы, с малоточной входной клеммой в качестве базы и двумя сильноточными выходными клеммами в качестве эмиттера и коллектора.

Точечный транзистор был коммерциализирован и продан Western Electric и другими, но вскоре был заменен транзистором с биполярным переходом, который был проще в производстве и более прочным.

Формирование

Модель первого коммерчески доступного точечного транзистора.

Хотя точечные транзисторы обычно работали нормально, когда металлические контакты просто помещались близко друг к другу на основном кристалле германия, было желательно получить как можно более высокий коэффициент усиления по току α.

Чтобы получить более высокий коэффициент усиления по току α в точечном транзисторе, был использован короткий сильноточный импульс для изменения свойств точки контакта коллектора, метод, называемый «электрическое формование». Обычно это делалось путем зарядки конденсатора заданного значения до заданного напряжения, а затем его разряда между коллекторным и базовыми электродами. Формование имело значительную частоту отказов, поэтому пришлось отказаться от многих коммерческих герметизированных транзисторов. Хотя эффекты формирования были поняты эмпирически, точная физика процесса никогда не могла быть адекватно изучена, и поэтому не было разработано никакой ясной теории, чтобы объяснить это или дать рекомендации по ее улучшению.

В отличие от более поздних полупроводниковых устройств, любитель мог сделать точечный транзистор, начав с германиевого точечного диода в качестве источника материала (можно было использовать даже перегоревший диод; и транзистор можно было заменить. образуется при повреждении, при необходимости несколько раз).

Характеристики

Некоторые характеристики точечных транзисторов отличаются от более поздних переходных транзисторов:

  • Общий коэффициент усиления по току (или α ) точечного транзистора составляет примерно от 2 до 3, тогда как α биполярного переходного транзистора (BJT) не может превышать 1, а коэффициент усиления по току общего эмиттера (или β) точечного транзистора не может превышает 1, тогда как β BJT обычно составляет от 20 до 200.
  • Дифференциальное отрицательное сопротивление .
  • При использовании в насыщенном режиме в цифровой логике в некоторых схемах (но не во всех) они фиксируются во включенном состоянии, что делает необходимым отключение питания на короткое время в каждом машинном цикле, чтобы вернуть их в выключенное состояние.

Смотрите также

использованная литература

дальнейшее чтение

внешние ссылки