В каком году был изобретен транзистор

Работа

За исключением области высоких мощностей, стало редко иметь только один транзистор в коробке (для высоких мощностей мы выберем узел Дарлингтона , позволяющий получить больший коэффициент усиления по току).

Интегральная схема позволила соединять первые тысячи, потом миллионы. Интеграция более миллиарда транзисторов в одном компоненте была достигнута за счетиюнь 2008 г.от Nvidia с GT200. Чип, используемый в качестве графического процессора (ГП), содержит 1,4 миллиарда электрических компонентов с гравировкой 65 нанометров на поверхности примерно 600  мм 2 .

Эти интегральные схемы используются для изготовления микропроцессоров , запоминающих устройств и большинства активных компонентов .

Радар

В 1901 году компания «Беспроводной телеграф Маркони» успешно передала беспроводное сообщение через Атлантику, из Корнуолла в Ньюфаундленд. Этот факт привёл современную науку в замешательство. Если радиопередачи перемещаются по прямой (как и должно происходить), подобная передача должна быть невозможной. Между Англией и Канадой нет прямой линии видимости, не пересекающей Землю, поэтому сообщение Маркони должно было улететь в космос. Американский инженер Артур Кеннели и британский физик Оливер Хевисайд одновременно и независимо предположили, что объяснение этого феномена должно быть связано со слоем ионизированного газа, находящегося в верхних слоях атмосферы, способного отражать радиоволны обратно к Земле (сам Маркони считал, что радиоволны следуют кривизне поверхности Земли, однако физики его не поддержали).

Одной из основных областей исследований Rad Lab был высокочастотный радар. Ранние радары использовали волны с длинами, измерявшимися метрами. Но лучи более высокой частоты, длины волн которых измерялись сантиметрами – микроволны – позволяли использовать более компактные антенны и меньше рассеивались на больших расстояниях, что обещало большие преимущества в дальности и точности работы. Микроволновые радары могли бы уместиться в носу самолёта и обнаруживать объекты размером с перископ подводной лодки.

Магнетрон в разрезе

Конституция

В качестве подложек используются германий (серия AC, ныне устаревшая), кремний , арсенид галлия , кремний-германий, а в последнее время карбид кремния , нитрид галлия , антимонид индия. В10 мая 1954 г., Texas Instruments выпускает первый в мире кремниевый транзистор.

В подавляющем большинстве применений используется кремний, в то время как более экзотические материалы, такие как арсенид галлия и нитрид галлия, используются, скорее, для изготовления микроволновых и микроволновых транзисторов.

• Биполярный транзистор состоит из двух идентично легированных частей полупроводниковой подложки (P или N), разделенных тонкой пластиной обратно легированного полупроводника; Таким образом, существует два типа: NPN и PNP.
• Полевой транзистор обычно состоит из N (Р) или легированного полупроводникового бара, и окружен в его середине с помощью обратной P (или N) , легированного полупроводникового кольца. Мы говорим о полевых транзисторах с каналом N или P в зависимости от легирования стержня.
• МОП- транзистор состоит из стержня из P- или N-полупроводника, на котором посредством эпитаксии выращивается тонкий слой изолятора ( например, диоксида кремния ), который перекрывается металлическим электродом.

Оне-су-Буа

У группы из Пердью были как технологии, так и теоретические основы для того, чтобы совершить скачок в направлении транзистора. Но наткнуться на него они могли только случайно. Они интересовались физическими свойствами материала, а не поисками устройства нового типа. Совершенно другая ситуация царила в Оне-су-Буа (Франция), где два бывших исследователя радаров из Германии, Генрих Велкер и Герберт Матаре, руководили командой, чьей целью было создание промышленных полупроводниковых устройств.

Велкер сначала изучал, а затем преподавал физику в Мюнхенском университете, управляемом знаменитым теоретиком Арнольдом Зоммерфельдом. С 1940 года он покинул чисто теоретическую стезю и начал работать над радаром для Люфтваффе. Матаре (бельгийского происхождения) рос в Аахене, где изучал физику. Он присоединился к исследовательскому департаменту немецкого радиогиганта Telefunkenв 1939-м. Во время войны он перенёс свою работу из Берлина на восток в аббатство в Силесии, чтобы избежать налётов авиации Антигитлеровской коалиции, а потом обратно на запад, чтобы избежать наступающей Красной армии, и в итоге попал в руки американской армии.

Как и их соперники из Антигитлеровской коалиции, немцы к началу 1940-х знали, что кристаллические детекторы были идеальными приёмниками для радаров, и что кремний и германий были наиболее многообещающими материалами для их создания. Матаре и Велкер во время войны пытались улучшать эффективное использование этих материалов в выпрямителях. После войны оба подвергались периодическим допросам касательно их военной работы, и в итоге получили приглашение от французского разведчика в Париж в 1946.

Compagnie des Freins & Signaux («компания тормозов и сигналов»), французское подразделение Westinghouse, получила контракт от французского телефонного управления на создание твердотельных выпрямителей и искала немецких учёных себе в помощь. Такой союз недавних врагов может показаться странным, однако эта договорённость оказалась довольно благоприятной для обеих сторон. Французы, потерпевшие поражение в 1940, не имели возможности набрать знаний в области полупроводников, и им отчаянно требовались навыки немцев. Немцы не могли вести разработку в любых высокотехнологичных областях в оккупированной и разрушенной войной стране, поэтому ухватились за возможность продолжения работы.

Велкер и Матаре оборудовали штаб в двухэтажном доме в пригороде Парижа, Оне-су-Буа, и с помощью команды техников наладили успешный выпуск германиевых выпрямителей к концу 1947. Затем они обратились к более серьёзным призам: Велкер вернулся к интересовавшим его сверхпроводникам, а Матаре к усилителям.

Герберт Матаре в 1950

Во время войны Матаре экспериментировал с выпрямителями с двумя точечными контактами – «дуодиодами» – в попытке уменьшить шум в контуре. Он возобновил опыты и вскоре обнаружил, что второй «кошачий ус», расположенный в 100 миллионных долей метра от первого , иногда мог модулировать ток, идущий через первый ус. Он создал твердотельный усилитель, хотя и довольно бесполезный. Чтобы достичь более надёжной работы, он обратился к Велкеру, наработавшему большой опыт работы с кристаллами германия во время войны. Команда Велкера выращивала более крупные и чистые образцы германиевых кристаллов, и вместе с улучшением качества материала к июню 1948 года усилители с точечным контактом Матаре стали надёжными.

Рентгеновский снимок «транзистрона» на основе схемы Матаре, который имеет две точки контакта с германием

У Матаре даже была теоретическая модель происходящего: он считал, что второй контакт проделывает в германии дырки, ускоряя прохождение тока через первый контакт, поставляя неосновных носителей заряда. Велкер не был с ним согласен, и считал, что происходящее зависит от некоего полевого эффекта. Однако до того, как они могли бы проработать устройство или теорию, они узнали, что группа американцев разработала ровно такую же концепцию – германиевый усилитель с двумя точечными контактами – на шесть месяцев раньше.

Биполярные транзисторы

Биполярные транзисторы (BJT, Bipolar Junction Transistors) имеют три контакта:

• Коллектор (collector) — на него подаётся высокое напряжение, которым хочется управлять
• База (base) — через неё подаётся небольшой ток, чтобы разблокировать большой; база заземляется, чтобы заблокировать его
• Эмиттер (emitter) — через него проходит ток с коллектора и базы, когда транзистор «открыт»

Основной характеристикой биполярного транзистора является показатель h_fe
также известный, как gain. Он отражает во сколько раз больший ток по участку коллектор–эмиттер
способен пропустить транзистор по отношению к току база–эмиттер.

Например, если h_fe = 100, и через базу проходит 0.1 мА, то транзистор пропустит
через себя как максимум 10 мА. Если в этом случае на участке с большим током находится компонент,
который потребляет, например 8 мА, ему будет предоставлено 8 мА, а у транзистора останется «запас».
Если же имеется компонент, который потребляет 20 мА, ему будут предоставлены только максимальные
10 мА.

Также в документации к каждому транзистору указаны максимально допустимые напряжения и токи на
контактах. Превышение этих величин ведёт к избыточному нагреву
и сокращению службы, а сильное превышение может привести к разрушению.

NPN и PNP

Описанный выше транзистор — это так называемый NPN-транзистор. Называется он так из-за того, что состоит
из трёх слоёв кремния, соединённых в порядке: Negative-Positive-Negative. Где negative — это сплав
кремния, обладающий избытком отрицательных переносчиков заряда (n-doped), а positive —
с избытком положительных (p-doped).

NPN более эффективны и распространены в промышленности.

PNP-транзисторы при обозначении отличаются направлением стрелки. Стрелка всегда указывает от P к N.
PNP-транзисторы отличаются «перевёрнутым» поведением: ток не блокируется, когда база заземлена и блокируется,
когда через неё идёт ток.

Полевые транзисторы с изолированным затвором (МДП-транзисторы)

Термин «МДП-транзистор» используется для обозначения полевых транзисторов, в которых управляющий электрод – затвор – отделен от активной области полевого транзистора диэлектрической прослойкой – изолятором. Основным элементом для этих транзисторов является структура металл-диэлектрик-полупроводник (М-Д-П).

Технология МДП-транзистора с встроенным затвором приведена на рисунке:

Исходный полупроводник, на котором изготовлен МДП-транзистор, называется подложкой (вывод П). Две сильнолегированные области n+ называется истоком (И) и стоком (С). Область подложки под затвором (З) называется встроенным каналом (n-канал).

Физической основой работы полевого транзистора со структурой металл-диэлектрик-полупроводник является эффект поля. Эффект поля состоит в том, что под действием внешнего электрического поля изменяется концентрация свободных носителей заряда в приповерхностной области полупроводника. В полевых приборах со структурой МДП внешнее поле обусловлено приложенным напряжением на металлический электрод-затвор. В зависимости от знака и величины приложенного напряжения могут быть два состояния области пространственного заряда (ОПЗ) в канале – обогащение, обеднение.

Режиму обеднения соответствует отрицательное напряжение Uзи, при котором концентрация электронов в канале уменьшается, что приводит к уменьшению тока стока. Режиму обогащения соответствует положительное напряжение Uзи и увеличение тока стока.

ВАХ представлена на рисунке:

Топология МДП-транзистора с индуцированным (наведенным) каналом р-типа приведена на рисунке:

При Uзи = 0 канал отсутствует и Ic = 0. Транзистор может работать только в режиме обогащения Uзи < 0. Если отрицательное напряжение Uзи превысит пороговое Uзи.пор, то происходит формирование инверсионного канала. Изменяя величину напряжения на затворе Uзи в области выше порогового Uзи.пор, можно менять концентрацию свободных носителей в инверсионном канале и сопротивление канала. Источник напряжения в стоковой цепи Uси вызовет ток стока Iс.

ВАХ представлена на рисунке:

В МДП-транзисторах затвор отделен от полупроводника слоем окисла SiO2. Поэтому входное сопротивление таких транзисторов порядка 1013…1015 Ом.

К основным параметрам полевых транзисторов относятся:

• Крутизна характеристики при Uсп = const, Uпи = const. Типичные значения параметра (0,1…500) мА/В;
• Крутизна характеристики по подложке при Uсп = const, Uзи = const. Типичные значения параметра (0.1…1) мА/В;
• Начальный ток стока Iс.нач. – ток стока при нулевом значении напряжения Uзи. Типичные значения параметра: (0,2…600) мА – для транзисторов с управляющим каналом p-n переходом; (0,1…100) мА – для транзисторов со встроенным каналом; (0,01…0,5) мкА – для транзисторов с индуцированным каналом;
• Напряжение отсечки Uзи.отс.. Типичные значения (0,2…10) В; пороговое напряжение Uп. Типичные значения (1…6) В;
• Сопротивление сток-исток в открытом состоянии. Типичные значения (2..300) Ом
• Дифференциальное сопротивление (внутреннее): при Uзи = const;
• Статистический коэффициент усиления: μ = S · ri

Полевой транзистор

Если в биполярном транзисторе управление происходило с помощью тока, то в полевом – с помощью напряжения. Состоит он из пластинки полупроводника, которую называют каналом. С одной стороны к ней подключен исток – через него в канал входят носители электрического тока, а с другой сток – через него они покидают канал.

Сам канал как бы «зажат» между затвором, который обладает обратной проводимостью, то есть если канал имеет n-проводимость, то затвор – p-проводимость. Затвор электрически отделен от канала. Изменяя напряжение на затворе, можно регулировать зону p-n перехода. Чем она больше, тем меньше электрической энергии проходит через канал. Существует значение напряжения, при котором затвор полностью перекроет канал и ток между истоком и стоком прекратится.

Наиболее наглядная иллюстрация в этом случае – садовый шланг, который проходит через камеру небольшого колеса. В таком случае, даже когда в него подается небольшое давление воздуха (напряжение затвор-исток), оно значительно увеличивается в размерах и начинает пережимать шланг, перекрывается просвет шланга и прекращается подача воды (увеличивается зона p-n перехода и через канал перестает идти электроток).

Другой тип полевого триода имеет небольшое различие в конструкции затвора. На слое кремния с помощью окисления образуется слой диэлектрика оксида кремния. Уже на него методом напыления металла наносят затвор. Получаются чередующиеся слои Металл -Диэлектрик – Полупроводник или МДП-затвор.

Такой полевой транзистор с изолированным затвором обозначается латинскими буквами MOSFET.

Существует два вида МДП-затвора:

1. МДП-затвор с индуцированным (или инверсным) каналом в обычном состоянии закрыт, то есть при отсутствии напряжения на затворе электроток через канал не проходит. Для того, чтобы открыть его, к затвору необходимо приложить напряжение.
2. МДП-затвор со встроенным (или собственным) каналом в обычном состоянии открыт, то есть при отсутствии напряжения на затворе электроток через канал проходит. Для того, чтобы закрыть его, к затвору необходимо приложить напряжение.

Устройство и принцип действия

Транзистор — электронный полупроводник, состоящий из 3 электродов, одним из которых является управляющий. Транзистор биполярного типа отличается от полярного наличием 2 типов носителей заряда (отрицательного и положительного).

Отрицательные заряды представляют собой электроны, которые высвобождаются из внешней оболочки кристаллической решетки. Положительный тип заряда, или дырки, образуются на месте высвобожденного электрона.

Устройство биполярного транзистора (БТ) достаточно простое, несмотря на его универсальность. Он состоит из 3 слоев проводникового типа: эмиттера (Э), базы (Б) и коллектора (К).

Эмиттер (от латинского «выпускать») — тип полупроводникового перехода, основной функцией которого является инжекция зарядов в базу. Коллектор (от латинского «собиратель») служит для получения зарядов эмиттера. База является управляющим электродом.

Слои эмиттерный и коллекторный почти одинаковые, однако отличаются степенью добавления примесей для улучшения характеристик ПП. Добавление примесей называется легированием. Для коллекторного слоя (КС) легирование выражено слабо для повышения коллекторного напряжения (Uк). Эмиттерный полупроводниковый слой легируется сильно для того, чтобы повысить обратное допустимое U пробоя и улучшить инжекцию носителей в базовый слой (увеличивается коэффициент передачи по току — Kт). Слой базы легируется слабо для обеспечения большего сопротивления (R).

Переход между базой и эмиттером меньший по площади, чем К-Б. Благодаря разнице в площадях и происходит улучшение Кт. При работе ПП переход К-Б включается со смещением обратного типа для выделения основной доли количества теплоты Q, которое рассеивается и обеспечивает лучшее охлаждение кристалла.

Быстродействие БТ зависит от толщины базового слоя (БС). Эта зависимость является величиной, изменяющейся по обратно пропорциональному соотношению. При меньшей толщине — большее быстродействие. Эта зависимость связана с временем пролета носителей заряда. Однако при этом снижается Uк.

Между эмиттером и К протекает сильный ток, называемый током К (Iк). Между Э и Б протекает ток маленькой величины — ток Б (Iб), который используется для управления. При изменении Iб произойдет изменение Iк.

У транзистора два p-n перехода: Э-Б и К-Б. При активном режиме Э-Б подключается со смещением прямого типа, а подключение К-Б происходит с обратным смещением. Так как переход Э-Б находится в открытом состоянии, то отрицательные заряды (электроны) перетекают в Б. После этого происходит их частичная рекомбинация с дырками. Однако большая часть электронов достигает К-Б из-за малой легитивности и толщины Б.

В БС электроны являются неосновными носителями заряда, и электромагнитное поле помогает им преодолеть переход К-Б. При увеличении Iб произойдет расширение открытия Э-Б и между Э и К пробежит больше электронов. При этом произойдет существенное усиление сигнала низкой амплитуды, т. к. Iк больше, чем Iб.

Watch this video on YouTube

Для того чтобы проще понять физический смысл работы транзистора биполярного типа, нужно ассоциировать его с наглядным примером. Нужно предположить, что насос для закачки воды является источником питания, водопроводный кран — транзистором, вода — Iк, степень поворота ручки крана — Iб. Для увеличения напора нужно немного повернуть кран — совершить управляющее действие. Исходя из примера можно сделать вывод о простом принципе работы ПП.

Однако при существенном увеличении U на переходе К-Б может произойти ударная ионизация, следствием которой является лавинное размножение заряда. При комбинации с тоннельным эффектом этот процесс дает электрический, а с увеличением времени и тепловой пробой, что выводит ПП из строя. Иногда тепловой пробой наступает без электрического в результате существенного увеличения тока через выход коллектора.

Кроме того, при изменении U на К-Б и Э-Б меняется толщина этих слоев, если Б тонкая, то происходит эффект смыкания (его еще называют проколом Б), при котором происходит соединение переходов К-Б и Э-Б. В результате этого явления ПП перестает выполнять свои функции.

Принцип действия

Анализатор транзисторов.

МОП и биполярные транзисторы работают по-разному:

Биполярный транзистор

В усилителе тока в пространство база / эмиттер вводится ток, чтобы создать ток, умноженный на коэффициент усиления транзистора между эмиттером и коллектором. Эти биполярные транзисторы NPN (отрицательный-положительный-отрицательный) , которые оставляют циркулирующий ток базы (+) к передатчику (-), быстрее и имеют более высокого выдерживаемое напряжение , чем основание PNP транзисторы (-) передатчик (+), но могут быть производимые производителями с дополнительными характеристиками для приложений, требующих этого.

Полевой транзистор

Его управляющий орган — ворота . Для этого требуется только напряжение (или потенциал) между затвором и истоком, чтобы управлять током между истоком и стоком. В статическом режиме ток затвора равен нулю (или незначителен), поскольку затвор ведет себя по отношению к цепи управления как конденсатор малой емкости. Есть несколько типов полевого  транзистора: истощение , обогащение (на сегодняшний день самая многочисленная) и ответвительные (JFET) транзисторов . В каждом семействе можно использовать канал либо N-типа, либо P-типа, что, таким образом, составляет в общей сложности шесть различных типов. — Для истощающих транзисторов, а также для полевых транзисторов, канал сток-исток является проводящим, если потенциал затвора равен нулю. Чтобы заблокировать его, этот потенциал нужно сделать отрицательным (для каналов N) или положительным (для каналов P). — И наоборот, обогащающие транзисторы блокируются, когда затвор имеет нулевой потенциал. Если на затвор транзистора N смещается положительное напряжение, а на затвор транзистора P — отрицательное напряжение, пространство исток-сток транзистора становится проводящим.

Каждый из этих транзисторов характеризуется пороговым напряжением, соответствующим напряжению на затворе, которое обеспечивает переход между заблокированным поведением транзистора и его проводящим поведением. В отличие от биполярных транзисторов, пороговое напряжение которых зависит только от используемого полупроводника (кремний, германий или As-Ga), пороговое напряжение полевых транзисторов сильно зависит от технологии и может значительно меняться даже во времени внутри одной партии. N-канальный обедненный полевой транзистор — это полупроводник, характеристики которого больше всего напоминают старые электронные лампы (триоды). При одинаковой мощности N транзисторов меньше P. При одинаковой геометрии N транзисторов также быстрее, чем P. Действительно, большинство носителей в N-канале — электроны , которые движутся лучше, чем дырки , преимущественно в P-канале. Таким образом, канал N больше, чем канал P того же размера.

В большинстве цифровых интегральных схем (в частности, микропроцессоров ) используется технология CMOS, которая позволяет интегрировать в большом масштабе (несколько миллионов) дополнительные полевые (обогащающие) транзисторы (то есть можно найти N и P). Для той же функции интеграция биполярных транзисторов потребовала бы гораздо больше тока. Действительно, схема CMOS потребляет ток только во время переключений. Потребление CMOS-затвора — это только электрический заряд, необходимый для зарядки его выходной емкости . Поэтому их рассеяние почти равно нулю при умеренной тактовой частоте; это позволяет разрабатывать схемы элементов или батарей (телефоны или ноутбуки, камеры и т. д.).

Другие транзисторы

• • IGBT ( биполярный транзистор с изолированным затвором ): гибрид, который имеет характеристики полевого транзистора на входе и характеристики биполярного транзистора на выходе. Используется только в силовой электронике .
  • Однопереходный транзистор: этот транзистор используется из-за его характеристик отрицательного динамического сопротивления, что позволяет просто реализовать генератор. В настоящее время больше не используется.
  • Фототранзистор: это биполярный транзистор, переход база-коллектор которого чувствителен к свету. По сравнению с фотодиодом , он более чувствителен, поскольку имеет эффект усиления, свойственный транзистору.
  • Оптоизолятор  : фототранзистор устанавливаются в том же блоке, в светоизлучающем диоде . Это свет передает сигналы между фототранзистором и светодиодом. Очень высокая изоляционная мощность (около 5  кВ ) делает его идеальным компонентом для гальванической развязки цепи управления от силовой цепи. Также существуют оптоизоляторы, использующие другие выходные компоненты, такие как тиристор , симистор .

Схема ключа на биполярном транзисторе.

Вот такая вот несложная, но безумно полезная схема! Будем разбираться, как она работает.

Пусть нагрузка у нас потребляет ток 100 мА при 12 В. Если на входе у нас ничего нету, то потенциал базы равен потенциалу эмиттера и равен нулю. При таком раскладе у нас диод база-эмиттер закрыт и, следовательно, тока на выходе тоже нет. Транзистор тут находится в режиме отсечки (это значит, что оба перехода – база-коллектор и база-эмиттер – закрыты).

Подаем на вход положительное напряжение (ну, например, с ножки контроллера) и сразу же начинается движуха Напряжение на базе составит около 0.6 В (диод база-эмиттер открыт) и в схеме начинает протекать ток базы. И к чему же это приведет? А вот к чему. Так как диод база-эмиттер открыт, а диод база-коллектор закрыт, то БТ находится в режиме усиления, а значит, через нагрузку потечет коллекторный ток. Соответственно, на нагрузке появится напряжение.

А это в свою очередь приведет к тому, что напряжение на коллекторе будет уменьшаться (смотрите сами, напряжение коллектора + напряжение на нагрузке в сумме должны составлять 12 В, если увеличивается одно из этих значений, второе уменьшается, чистая математика ). В итоге, когда ток коллектора увеличится до 100 мА, падение напряжения на нагрузке составит около 12 В (таковы параметры нагрузки у нас), и соответственно напряжение на коллекторе станет меньше, чем на базе. А это значит, что диод база-коллектор откроется и биполярный транзистор перейдет в режим насыщения (оба диода открыты), и дальнейшего роста тока не будет происходить.

Короче, пока на входе ничего нет – режим отсечки, подаем сигнал, транзистор, очень быстро минуя режим усиления, переходит в режим насыщения. В этом и заключается принцип работы биполярного транзистора в качестве ключа.

Есть тут, кстати, еще одна важная фишка. Пусть, к примеру, резистор в цепи базы имеет сопротивление 1 КОм. Пусть на базу подается 10 В. Тогда на этом резисторе будет напряжение 9.4 В (10 В минус прямое напряжение диода база-эмиттер). Рассчитаем ток базы – делим 9.4 В на 1 КОм и получаем 9.4 мА. Пусть коэффициент усиления транзистора равен 50. Находим коллекторный ток: 9.4 мА * 50 = 470 мА. Вот такой получили расчет. Вроде бы все верно, но на самом деле все совсем не так и таким образом рассчитывать нельзя! Давайте разбираться, в чем тут ошибка.

Вспоминаем, что при значении тока коллектора 100 мА напряжение на нем становится мало относительно базы и биполярный транзистор насыщается. А значит дальнейшего роста тока быть не может! Таким образом, рассчитанные 470 мА на нагрузке мы не увидим, просто образуется так называемый избыток тока базы.

Итак, сегодня мы обсудили суть работы биполярного транзистора и его схему. Хотел я еще рассказать в этой статье про эмиттерный повторитель, но как то получилось объемно, а про повторитель надо поговорить обстоятельно и обширно, так что через пару дней в новой статье обязательно вернемся к биполярникам. До скорой встречи, следите за новостями

Оксид меди

В различных источниках указываются противоречивые причины, мотивировавшие Грондаля на его исследования, но как бы там ни было, он начал экспериментировать с медными дисками, разогретыми с одной стороны для создания окисленного слоя

Работая с ними, он обратил внимание на асимметричность тока – сопротивление в одну сторону было в три раза больше, чем в другую. Диск из меди и оксида меди выпрямлял ток, прямо как кристалл сульфида

Схема выпрямителя из оксида меди

Следующие шесть лет Грондал разрабатывал на основе этого явления готовый к использованию коммерческий выпрямитель, заручившись помощью другого исследователя из США, Поля Гейгера, а потом отправил заявку на патент и объявил о своём открытии в Американском физическом обществе в 1926. Прибор сразу стал коммерческим хитом. Благодаря отсутствию хрупких нитей он был гораздо надёжнее выпрямителя на электронных лампах, основанного на клапанном принципе Флеминга, и был дёшев в производстве.

В отличии от брауновских кристаллов-выпрямителей, он работал с первой попытки, а благодаря большей площади контакта металла и оксида, он работал с большим диапазоном токов и напряжений. Он мог заряжать аккумуляторы, обнаруживать сигналы в различных электрических системах, работать шунтом безопасности в мощных генераторах. При использовании в качестве фотоэлемента диски могли работать как измерители количества света, и были особенно полезны в фотографии. Другие исследователи примерно в то же время разработали выпрямители из селена, нашедшие сходные варианты применения.

Пачка выпрямителей на основе оксида меди. Сборка из нескольких дисков увеличивала обратное сопротивление, что позволяло использовать их с высоким напряжением.Браттейн в пожилом возрасте – ок. 1950

Похожие записи:

Datasheet microchip attiny13 Программа codevisionavr, описание, скачать бесплатно Типовой проект электрики Что такое активная и реактивная мощность переменного электрического тока? Напряжение электрического тока Ключ на полевых транзисторах: схемы, применение, типы