Радиотехника шагает вперёд семимильными шагами. Сейчас всё ещё очень широко в различной радиоаппаратуре применяются электронные лампы, но на смену им идут полупроводниковые приборы (диоды и триоды), которые с большой эффективностью используются в радиоприёмниках, телевизорах и других устройствах. С каждым днём область применения полупроводников всё более расширяется.
Полупроводниковые диоды и триоды (последние часто называют также транзисторами) в большинстве случаев используются в усилителях промежуточной и низкой частоты, в качестве детекторов и смесителей, в выпрямителях переменного тока, в выходных усилителях небольшой мощности. Наступит время, когда полупроводники смогут заменить любые электронные лампы радиоприёмника и телевизора независимо от вида их работы и мощности.
Полупроводниковые триоды (транзисторы) работают подобно электронным лампам. Они пропускают ток только в одном направлении и обладают способностью усиливать подведённые к ним радиосигналы.
Своё название они получили потому, что изготавливаются из полупроводниковых материаловкоторые по сравнению с проводниками очень плохо проводят электрический ток, но всё же лучше, чем изоляторы. В качестве полупроводниковых материалов чаще всего применяют германий и кремний.
Мы помним, что в электронной лампе накалённый катод испускает электроны. Они имеют отрицательный заряд и поэтому движутся к аноду, заряженному положительно. На своём пути к аноду электроны проходят сквозь управляющую сетку, к которой подводятся напряжения радиосигналов. Изменения потенциала этой сетки вызывают изменения величины потока электронов, и таким образом осуществляется управление анодным током лампы и усиление подведённых к сетке сигналов.
Как известно, электроны являются носителями электрического тока, текущего по проводникам, движущиеся электроны — это и есть электрический ток.
В полупроводниковых приборах ток может протекать только в одном направлении; в другом (обратном) направлении он не может течь, так как встречает очень большое сопротивление. На этом принципе основана работа полупроводникового диода, который действует подобно выпрямительной лампе и содержит два электрода.
В полупроводниковом триоде имеется ещё один дополнительный электрод. Если подвести к электродам опреде-лёлные электрические потенциалы и подать на вход триода переменное напряжение, то окажется возможным усиливать радиосигналы, как это делают электронные лампы.
Представим себе, что к двухэтажному зданию подходит дорога; на первый этаж ведёт достаточно широкая лестница. Этот этаж соединён со вторым этажом большим числом лестниц-стремянок, приставленных к люкам в междуэтажном перекрытии. Люки снабжены крышками, но их можно только приподнять, так как упоры у шарниров не позволяют откинуть их полностью.
Если не придерживать крышек, то они упадут и закроют проходы во второй этаж.
В верхнем помещении установлена ванна, в которую через отверстие в потолке льётся жидкость (электрический ток); она пополняет по :мере расходования жидкость в ванне. Жидкость приносит в ванну положительные заряды, и поэтому ванна находится под положительным потенциалом.
В потолке имеется ещё одно отверстие, через которое можно выйти наружу.
В нижний этаж по лестнице входят гномы; они несут шары, изготовленные из мягкой бумажной массы. Поднявшись на первый этаж здания, гномы бегут к лестницам-стремянкам, взбираются по ним к потолку, приподнимают крышки люков и проникают во второй этаж.
Вернуться вниз они не могут, так как крышки можно поднять только надавливая на них снизу вверх; путь обратно на первый этаж оказывается отрезанным.
На втором этаже гномы бегут к ванне и погружают в неё шары, которые, впитывая в себя жидкость, увеличиваются в объёме. С шарами увеличенного размера гномы выходят из здания по лестнице, приставленной к отверстию в потолке второго этажа.
Бумажные шары представляют собой радиосигналы. Увеличение объёма шаров соответствует усилению принятых радиосигналов.
Этот пример поясняет работу полупроводникового триода.
В электронной лампе электроны движутся в вакууме и только в одном направлении — от катода к аноду. В полупроводниковом триоде ток тоже течёт в одном направлении, но не в вакууме, а через материал полупроводника, например германий (гномы используют все лестницы-стремянки и люки в потолке, крышки которых открываются только в одном направлении).
Дорога, по которой гномы подходят к зданию, — это провода, по которым радиосигналы подводятся к триоду* В электронной лампе радиосигналы поступают на управляющую сетку, а в нашем примере (в транзисторе) — в нижний этаж или так называемую базу (основание). Обозначим её буквой б.
В электронной лампе сетка управляет величиной анодного тока. В транзисторе эту функцию выполняет база; она управляет величиной тока, протекающего через два отверстия в потолке; причём через одно «отверстие» ток течёт в транзистор (в ванну)* через другое «отверстие» ток вытекает из транзистора (через отверстие в потолке второго этажа гномы с усиленными сигналами — шарами выходят наружу).
Электрод, по которому ток течёт в триод, называется эмиттером и обозначается буквой э. Эмиттер соответствует катоду в электронной лампе.
Электрод, по которому усиленный ток вытекает из транзистора, носит название коллектора и обозначается буквой к. Коллектор выполняет функцию анода электронной лампы
Не вникая в детали работы полупроводниковых триодов, можно сказать, что они подобно электронным лампам способны усиливать сигналы, подведённые к его базе.
База управляет током, текущим от эмиттера к коллектору : жидкость (ток) через одно отверстие («эмиттер») поступает в ванну; эту жидкость впитывают шары и с ними она выходит через другое отверстие («коллектор») наружу. Так как выходной ток радиосигнала оказывается больше тока радиосигнала, подведённого к базе, то, например, через телефон, включённый в выходную цепь триода, будет протекать ток с большей амплитудой, чем амплитуда сигнала, подведённого к базе. Происходит усиление сигналов, как и в электронной лампе.
Внешний вид одного из полупроводниковых триодов показан на рисунке.
Транзисторы очень малы по сравнению с электронными лампами они кажутся карликами; большое число их можно поместить в обыкновенной спичечной коробке. Это позволяет монтировать приёмники очень малых размеров.
Следующее преимущество состоит в том, что не нужна батарея накала, так как транзисторы нити накала не имеют. Вместо высоковольтной анодной батареи требуется небольшая батарейка напряжением в 3—9 в. Это также позволяет уменьшить вес и размеры приёмника.
Нужно подчеркнуть, что в нормальных условиях полупроводники служат во много раз дольше электронных ламп.
В зависимости от конструкции полупроводниковые триоды могут быть использованы для работы на различных частотах. Так же как и электронные лампы, есть триоды для усиления высоких частот, усиления низких частот, выпускаются триоды специально для применения в выходных ступенях усиления.
Полупроводниковые диоды и триоды нашли уже широкое применение в туристских и карманных приёмниках и в других радиотехнических, устройствах.
Продолжение https://dzen.ru/a/aclnkBQ4Jy1owRQQ
Предыдущая глава https://dzen.ru/a/abzaa1KnzxSs_nc4
Ролики канала https://dzen.ru/video/watch/69c221512951261a4b68800f