Юный техник 1972-10, страница 22
1. ЗНАКОМСТВО С ПРОБЛЕМОЙ Чтобы построить даже простенький приемник на полупроводниках, необходимы транзисторы, чутко воспринимающие высокочастотные сигналы радиостанций. Такие транзисторы дороже других, но и они далеко не всесильны: увы, верхние частоты, на которых работают современные полупроводники, ниже, чем у старомодных электронных ламп. Здесь кроется немало проблем для современной радиоэлектронной промышленности. Возьмем радиолокационные станции. Как бы хотелось сделать их компактнее! Но радары работают на таких высоких частотах, которые не встречаются в диапазоне радиовещания, и здесь уж полупроводникам пока совсем делать нечего. Только лампы... А в вычислительной технике от ламп отказались, но те словно отомстили за измену: быстродействие полупроводниковых ЭВМ смогло вырасти лишь до определенного предела, ведь оно теснейшим образом связано с возможной рабочей частотой транзистора. А быстродействие — едва ли не важнейшая характеристика ЭВМ. Словом, нужно заставить транзисторы работать на высоких частотах. Но как? Совершенствуется технология изготовления полупроводников, применяются новые технические принципы. Однако отставание транзисторов от ламп заложено не в технике, а в самой физике явлений. Дело в том, что в вакууме лампы электронам живется куда свободнее, чем в кристалле полупроводника. В лампе ничто не мешает им передвигаться. Подействовало на них электрическое поле, и электроны тотчас срываются с ме ста и устремляются к положительному полюсу. И даже если попытаться «обмануть» электроны — очень быстро поменять полярность, все равно эти крошечные носители электрических зарядов среагируют, помчатся в обратном направлении. Поэтому даже при высоких скоростях изменения сигналов, то есть при высоких частотах, лампы успешно работают. А полупроводники? Там, как и в лампе, электроны принимают участие в создании электрического тока, но передвигаться в твердом теле кристалла им куда труднее, чем в вакууме. С тоской поглядывали разработчики транзисторной аппаратуры в сторону ученых — специалистов по физике полупроводников. Требовалась новая физическая идея... Под действием атомных полей электроны могут «потяжелеть»... 2. ГОРЯЧИЕ ЭЛЕКТРОНЫ Эквивалентом средней кинетической энергии электронного газа является его температура. Чем выше температура, тем больше энергия электронов, тем быстрее они перемещаются в кристалле. Стало быть, надо электроны... разогреть. Но как? Не засовывать же кристалл полупроводника в печку! Оказалось, что если к полупроводнику приложить сильное электрическое поле, то электроны при ускорении получают дополнительную кинетическую энергию, то есть разогреваются. Но только электроны! Ионы самой кристаллической решет- 20 |
