Перевод текста о полупроводниках
Процессы в полупроводниках чрезвычайно сложны. Интересен полупроводник тем, что на стыках между полупроводниковыми и металлическими проводниками или на границах полупроводников различных типов (p- и n-типа) возникают явления, использование которых оказалось чрезвычайно ценным для техники.
Одним из важнейших свойств полупроводника является выпрямительный эффект. В полупроводнике n-типа (n-отрицательный) германия между полупроводником и металлической иглой непосредственно на стыке образуется промежуточный слой из p-германия (p-положительный), который оказывает высокое сопротивление направлению потока электронов; при изменении полярности сопротивление, однако, уменьшается. В случае p-типа германия условия обратные. Если p-n-переход находится внутри полупроводникового выпрямителя, то его называют плоскостным выпрямителем. p-n-переход также может быть расположен на кристаллической поверхности, которую касается тонкая проволочная игла. Это дает точечный выпрямитель, точечный диод. Он важен для электроники и для высокочастотной техники.
В электронике, однако, в основном используется плоскостной выпрямитель. Он был известен как медно-оксидный и селеновый выпрямитель на протяжении десятилетий, но сегодня (прежде всего в области больших электрических мощностей) он в основном выполняется как кремниевый выпрямитель.
Для этого есть важные технические и экономические причины: КПД кремниевых выпрямителей составляет более 95% и, таким образом, значительно превосходит другие выпрямители. Преимущества полупроводникового диода побудили к аналогичному шагу, как когда-то от выпрямительной ламповой диода к усиленной триоду, то есть к разработке усиливающего полупроводникового элемента: эти соображения привели к транзистору, одному из важнейших элементов современной электроники.
В течение нескольких лет удалось найти "транзисторизованные параллели" для большинства ламповых схем. Кроме того, транзистор открыл новые возможности для электронных устройств и их конструкций. Так, например, благодаря комбинации p-n-p и n-p-n транзисторных схем, которые с лампами невозможны; также было установлено, что транзистор подходит не только для усиления, но и как электронный переключатель.
Электропитание транзистора проще и экономичнее, чем у лампы. Он не нагревается, поэтому всегда готов к работе и требует лишь низкого рабочего напряжения. Нагрев и потребляемая мощность остаются низкими; он менее чувствителен к механическим ударам, чем электронная лампа с вакуумной колбой и многочисленными компонентами, взаимное расположение которых не должно меняться. Но прежде всего подкупают малые размеры транзисторов и других полупроводниковых элементов: для уменьшения электронных ламп несколько кубических сантиметров устанавливают нижний предел; транзисторы размером с булавочную головку, напротив, не редкость.
Сумма этих благоприятных свойств приобрела решающее значение для современной электроники. Без полупроводниковой техники это было бы сейчас вообще немыслимо. Выдающееся, изо дня в день возрастающее значение полупроводниковой техники обусловлено не только выпрямительным диодом и усиливающим транзистором, но и многочисленными новыми направлениями исследований, которые были стимулированы работой с полупроводниками и результаты которых очень быстро нашли применение во многих областях техники.
***