354 (23)

354

Tranzystory połowę

bodajże najprostszego elementu wzmacniającego na ciele stałym nasuwa się sama na podstawie znajomości prawa Ohma i podstawowych praw elektro-statyki. Weźmy płytkę ciała stałego przewodzącego prąd elektronowy (załóżmy chwilowo, że jest to metal lub półprzewodnik typu n), włączoną w obwód pokazany na rys. 6.1.

Przy stałym napięciu U_z można sterować wartość prądu w tym obwodzie przez zmiany rezystancji płytki

qynZa

Teoretycznie rezystancję można zmieniać za pośrednictwem pięciu parametrów, tj. L, Z, a, [x, n (tylko ładunek elektronu q jest stałą fizyczną). Przyjmuje się, że L, Z, fi są wielkościami stałymi. Wówczas

an

Pozostaje odpowiedzieć na pytanie, jakim oddziaływaniem elektrycznym można zmieniać grubość płytki i koncentrację elektronów? Oczywiście grubości płytki w sensie metalurgicznym nie można zmieniać, lecz można spowodować taki stan, w którym gęstość prądu nie będzie jednakowa w całym przekroju płytki. W przy^rpadkn wyidealizowanym można wytworzyć taką sytuację, że płytka będzie się składała z warstw nieprzewodząoej i przewodzącej. Warstwę przewodzącą nazwiemy kanałem i będziemy zmieniać jego grubość. W tym celu należy umieścić nad płytką przewodzącą drugą płytkę metalową, spełniającą funkcję elektrody sterującej. Do tych dwu płytek tworzących kondensator doprowadzamy sygnał napięcia sterującego. Pole elektryczno, istniejąco między elektrodą sterującą a płytką przewodzącą, powoduje zaindukowanie ładunku (przegrupowanie elektronów) w płytce przewodzącej. Niech na przykład potencjał eloktrody sterującej będzie ujemny. Wówczas elektrony'' są wypychane od powierzchni w głąb płytki przewodzącej. Przy powierzchni powstaje warstwa pozbawiona elektronów, a więc nicprzewodząca. Dodatni ładunek tej warstwy (ładunek jonów nieskompensowany^ch przez elektrony) spełnia funkoję ekranu nie przepuszczającego linii sił pola elektiycznego w głąb płytki. Pod warstwą nieprzewodzącą znajduje się warstwa przewodząca (kanał), w której koncentracja elektronów nie zmienia się (pozornie może się wydawać, że elektrony spychane w głąb płytki spowodują wzrost koncentracji w kanale, jednak oznaczałoby to ujemne naładowanie kanału, co byłoby sprzeczne z założeniom braku poprzecznego pola elektrycznego w kanale). Im większy jest ujemny potencjał elektrody sterującej, tym głębiej wnika pole elektryczne do płytki, a więc wzrasta grubość warstwy nieprzewodzącej, a maleje grubość kanału, czyli wzrasta całkowita rezystancja płytki. W przypadku dodatniego potencjału na elektrodzie sterującej elektrony są przyciągane ku powierzchni płytki, czyli powstaje warstwa bardzo silnie przewodząca o dużej koncentracji elektronów. Ponieważ ta warstwa bocznikuje niejako pozostałą część płytki, można ją również nazwać kanałom. W tym przypadku wzrost dodatniego potencjału elektrody sterującej powoduje głównie wzrost koncentracji nośników w kanale (grubość kanału zmienia się nieznacznie), czyli zmniejszenie całkowitej rezystancji płytki.

Wartość prądu w obwodzie zasilanym napięciem U_z jest zatem sterowana wskutek oddziaływania elektrostatycznego polem prostopadłym do płytki przewodzącej.