19.7. Две отрицательные обратные связи в уравнении вольт-амперной характеристики вакуумного диода.
В уравнении
(19.35)
Имеется две отрицательная обратная связь, которая определяется выражениями
(19.55)
И
(19.56).
Если подставить TF и UB, то получим выражения для обратных связей:
(19.57)
(19.58)
Полное выражение (19.35) с двумя обратными связями будет выглядеть так:
(19.59)
20. Положительная и отрицательная обратные связи, в работе биполярного транзистора.
20.1. Термоэлектроника – основа работы полупроводниковых приборов .
Биполярный транзистор, это термоэлектронный прибор. Управление выходным током осуществляется через тепловой ток.
Что такое тепловой ток?
В веществе, в кристаллической решётке тепловым током может быть тепловое движение электронов (эстафетное движение), посредством которого осуществляется теплопередача.
Также тепловым током является свет. И некоторые PN-переходы светятся при протекании прямого тока – создают тепловой ток.
Тепловой ток в иерархии энергии является мощностью, и измеряется в Ваттах. Так, как существует две иерархии энергий: тепловая и механическая, то и мощности две: тепловая мощность и механическая мощность. Механическая мощность тепловым током не является.
Основной принцип работы транзистора заключается в том, что в нём имеется две полупроводниковые термопары.
Термопары бывают 3-х типов, в зависимости от физических свойств проводников и полупроводников. В современной физике существует зонная теория, которая тоже не соответствует истине. Но осталась терминология, которая позволяет нам различать вещества как с узкой запретной зоной и с широкой запретной зоной.
Термопары 1 –го типа – это проводники.
Если составить термопару из двух проводящих металлов, то мы получим две среды, между которыми есть малый составной термоэлектрический потенциал T*U. Этот потенциал определяется как тепловыми свойствами металлов, так и электрическими.
Металлы - проводники обладают безусловной термоэлектронной эмиссией, поэтому, когда мы соединим два различных металла в термопару, то электронное облако термоэлектронной эмиссии одного металла перейдёт на территорию другого. Оно как бы вытеснит эмиссию другого металла и на зажимах термопары возникнет термо-ЭДС. В том металле, термоэлектронная эмиссия которого переходит на территорию другого металла, электроны находятся в кристаллической решётке под более высоким давлением. Такой металл называется зоной P.
В зоне N электроны в кристаллической решётке находятся под более низким давлением, чем в зоне P.
Потому, при пропускании через термопару тока в прямом направлении ( электроны движутся из N в P), переход нагревается по законам термодинамики. Каждый электрон отдаёт излишек энергии в окружающую среду, а именно: ядрам атомов зоны N.
Если ток в термопаре сменить на обратный (электроны движутся из P в N), то переход охлаждается, так как каждый электрон забирает тепловую энергию у ядер атомов зоны P. Для того, чтобы существовал обратный ток, необходимо чтобы электронам поставлялась тепловая энергия.
Термопары 2-го типа – это термопары на основе висмута. Висмут обладает средними свойствами между проводниками и полупроводниками. У него узкая запретная зона. У проводников же считается, что запретной зоны нет. И потому у термопары из висмута и меди (или сурьмы) наиболее заметно проявляется эффект охлаждения. Термопары на основе висмута под воздействием разности температур становятся термогенераторами и позволяют получить гораздо большую термо-ЭДС, по сравнению с термопарами 1-го типа.
Термопары 3-го типа – это термопары на основе полупроводников, которые обладают широкой запретной зоной. Эти вещества ближе к изоляторам, потому их термоэлектронная эмиссия зависит от условий. Термоэлектронная эмиссия полупроводников называется условной термоэлектронной эмиссией. К веществам такого типа относятся кремний, германий. Обычно, создавая сплавы этих веществ, задавая примеси, можно получить два разных вещества с различным давлением электронов в кристаллических решётках.
Термопара из N и P полупроводников обычно не создаёт термо-ЭДС, если её переход нагреть. Это свойство возникает из-за широкой запретной зоны. Но если PN – переход осветить светом (т.е. воздействовать тепловым током), то термо-ЭДС возникнет.
При пропускании через PN-переход прямого тока, PN - переход греется, так, как электроны отдают излишек энергии.
При попытке включения обратного тока – обратного тока не будет, так, как электроны не могут забрать энергию у ядер атомов зоны P. Это свойство широкой запретной зоны. Но если электронам доставить тепловую энергию из вне, то обратный ток становится возможным. Именно на таком принципе построена работа биполярного транзистора. В биполярном транзисторе имеется управляемая термопара, которая находится в режиме обратного тока. Другая термопара (управляющая) находится в режиме прямого тока и излучает тепло. Как только тепло достигает запертой термопары, электроны её получают энергию, и протекает обратный ток. Таким образом работает биполярный транзистор.
Несмотря на то, что мы при объяснении применили термин «запретная зона», следует учесть, что никаких запретных зон не существует. Запретные зоны обычно рисуют в привязке к энергии (измеряется: джоуль, эрг, электроновольт) третьего уровня, что лишено всякого смысла. Вероятно, следует более детально разработать модель атома, отказавшись от ложной статистики запретных зон.
Рассмотрим работу биполярного транзистора более подробно.