Величину магнитной проницаемости можно изменять подмагничиванием сердечника постоянным током. Если в нашем опыте на сердечник катушки намотать дополнительную обмотку и пропустить по ней постоянный ток, то изменением величины этого тока можно будет регулировать степень накала лампы. При отсутствии в дополнительной обмотке постоянного тока накал лампы будет наименьшим.

Подмагничивая сердечник постоянным током, пропущенным через первичную обмотку, можно изменять величину переменного тока во вторичной обмотке, намотанной на этом сердечнике. При этом замечательни, чш очень малые изменения тока в первичной обмотке вызывают значительные изменения тока во вторичной обмотке. Подобно тому как анодный ток электронной лампы чутко реагирует на изменения напряжения на сетке, так и ток во вторичной обмотке трансформатора чутко реагирует на малейшие изменения тока в подмагничивающей обмотке. Эта особенность трансформаторов позволяет использовать их для усиления, т. е. осуществить магнитные усилители, примешивая к току подмагничивания сигналы, которые надо усилить.

Магнитные усилители дают возможность получать огромные усиления - в десятки и даже сотни тысяч раз; они очень компактны, не боятся толчков и тряски и обладают многими ценными достоинствами. Но у них есть и недостатки. Главнейшим из них является то, что пока они хорошо работают лишь на сравнительно низких звуковых частотах. Однако есть основание полагать, что этот недостаток будет преодолен. Во всяком случае круг тех применений, главным образом в виде очень чувствительных реле, откуда магнитный усилитель вытесняет электронную лампу, все расширяется.

Магнитные усилители потенциально являются опасными соперниками электронных ламп, во всяком случае в отношении усиления колебаний низкой частоты, но, пожалуй, еще большая опасность грозит им со стороны полупроводниковых электронных приборов.

Кристадин О. В. Лосева в свое время не выдержал натиска электронной лампы и сдал свои позиции более удачливому сопернику. Но он не был совершенно забыт. Много непонятного было в работе как генерирующих кристаллов Лосева, так и обыкновенных кристаллических детекторов.

Пытливые исследователи - следопыты науки продолжали изучение их, оказавшееся чрезвычайно плодотворным. Зародилась и развилась новая отрасль науки - наука о полупроводниках.

Полупроводниковые приборы обладают многими ценными свойствами. Виды и области применения их непрерывно множатся. Купроксные и селеновые выпрямители, новейшие термогенераторы - это все полупроводниковые устройства, прочно вошедшие в технику.

Особенно большие успехи сделали за последние годы полупроводниковые приборы - кристаллические диоды и тр йоды (i р анзисторы).

Уже само это название говорит об очень многом. Кристаллические диоды и триоды, являющиеся по существу старыми кристаллическими детекторами, названы, как лампы, диодами и триодами. Эти названия не шутливые, не такие, которые берутся в кавычки. Они действи-1тельно наилучшим образом от- ражают свойства детекторов новейшего типа. Эти кристаллические детекторы теперь уже не только могут в ряде применений заменить электронную лампу, но часто дают даже лучшие результаты, чем она.

У кристаллических диодов все процессы происходят в слое толщиной около 0,0001 мм. Входная емкость кристаллического диода около 0,1 пикофарады, а шумят кристаллические диоды тем меньше, чем выше частота. Силы вакуумного и кристаллического диодов оказались неравными. Кристалл взял реванш и вытеснил лампу с одной из позиций, прекрасно справившись, в частности, с обязанностями смесителя.

Но эта победа не была, выражаясь языком военных, локальной , т. е. ограниченной одним местом, в известной степени случайной и маловажной. Было установлено, что кристаллы могут усиливать электрические колебания (см. стр. 206). Электронной лампе приходится потесниться и в ряде применений уступить место полупроводниковым приборам. *

ШАНВАЕТ^

ТР/1НЗИСТОР!

Наибольшее распространение получили транзисторы плоскостного типа. Они устроены следующим образом: на противоположных боковых сторонах кристалла - пластинки из полупроводника, которая носит название базы, искусственно создают слои с иным видом проводимости, нежели у самой пластинки. Предположим, что у пластинки дырочная проводимость; тогда на ее боковых поверхностях - слева и справа, как показано на рисунке, - создают слои с электронной проводимостью. К базе и поверхностным слоям приварены проводники, образующие выводы. Между поверхностными слоями, которые обозначены буквами Э и К, и базой Б приложено напряжение от батарей Бэ и Б^ с указанной на рисунке полярностью.

Каждый поверхностный слой образует с базой как бы диод, а граница между слоем и базой является внутренним переходом. Таким образом, в транзисторе имеются два внутренних перехода; один - между левым слоем Э и базой Б и другой - между базой Б и слоем К. В каждом из этих переходов имеют место процессы, сущность которых описана в очерке на стр. 198. К чему это приводиг? К левому слою Э приложено отрицательное напряжение относительно базы. Это создает внутри слоя электрическое поле, под действием которого запорный слой на границе между областями Э и Б становится тоньше, и электроны из слоя Э будут легко проникать в базу. Образно это можно представить себе так, будто левый слой создает поток электронов, устремляющихся к основанию, как бы впрыскивает электроны в кристалл. Поэтому его называют эмиттером - испу-скателем и мы обозначили его на рисунке буквой Э.

Переход между эмиттером и базой имеет малое сопротивление, и это приводит к тому, что небольшие изменения напряжения на эмиттере вызывают значительные изменения тока в его цепи через левый переход. 206

Теперь посмотрим, что происходит во втором переходе. К правому слою К, имеющему электронную проводимость, приложено положительное напряжение относительно базы, и поэтому картина здесь имеет характер, обратный рассмотренному выше: внешнее напряжение создает внутри области К электрическое поле, увеличивающее толщину запорного слоя на границе между Б и К. Поскольку своих свободных электронов в основании, имеющем дырочную проводимость, нет, поступления новых электронов из базы в правый слой не будет. Следовательно, и тока во внешней цепи между батареей Б^ и слоем К не должно

.быть. Но зато для продвижения электронов, проникших в базу слева, из эмиттера, создаются

кочень хорошие условия: они по- о

Рпадают под действие поля, ко-

[ торое способствует дальнейшему I продвижению их по направлению к правому поверхностному слою

и легкому переходу в этот слой, а затем и далее - во внешнюю цепь, к батарее. Правый слой К как бы собирает в себя электроны, впрыскиваемые эмиттером. Поэтому ему присвоили название коллектор - собиратель .

Ток в цепи коллектора создается, таким образом, за счет электронов, введенных в базу со стороны эмиттера, и будет тем больше, чем больше он их впрыскивает , или - можно сказать и так - чем больше его эмиссия электронов. Мы пока говорили только отом, что происходит в транзисторе под действием напряжений, создаваемых батареями питания Б, и Б^. Если в цепь эмиттера ввести еще и переменное напряжение, то под его воздействием эмиссия будет увеличиваться и уменьшаться с частотой этого напряжения; следовательно, с такой же частотой будут происходить и колебания тока в цепи коллектора.

Нужно оговориться, что приведенное описание процессов, происходящих внутри транзистора, очень упрощено. В действительности эти процессы неизмеримо сложнее.

Теперь перейдем к внешней, выходной цепи - цепи коллектора. В нее включено нагрузочное сопротивление на котором при прохождении коллекторного тока будет создаваться падение напряжения. Чем сильнее ток, тем больше будет падение напряжения на Но так как ток в цепи коллектора зависит от величины эмиссии электронов

эмиттером Э, можно сказать, что падение напряжения на нагрузочном сопротивлении зависит от величины эмиссии электронов, а последняя в свою очередь определяется введенным в цепь эмиттера переменным напряжением. В такт с этим напряжением будет изменяться и падение напряжения на нагрузке.

Общий механизм усиления транзистора можно представить себе таким же, как у вакуумного триода или вообще у вакуумных электронных ламп (см. стр. 56). При этом, если говорить об аналогии транзистора с электровакуумным триодом, эмиттер можно считать аналогом катода, базу - аналогом сетки, а коллектор - аналогом анода. Триод можно рассматривать для наглядности как переменное сопротивление, величина которого зависит от эмиссии эмиттера, в свою очередь зависящей от приложенного к нему напряжения. Это переменное сопротивление соединено последовательно с сопротивлением нагрузки коллектора и источником его питания. В соответствии с изменениями сопротивления триода будет происходить перераспределение напряжений между этим переменным и нагрузочным сопротивлениями.

В приведенных схемах включения транзистора на его коллектор подан плюс . Это необязательно. Широко распространены конструкции, в которых проводимость основания не дырочная, а электронная. Проводимость поверхностных слоев, наоборот, дырочная. Полярность батарей изменяется: на эмиттер подается положительное, а на коллектор - отрицательное напряжение. Эмиттер в этом случае эмиттирует уже не электроны, а дырки. Сам же принцип работы транзистора от этого не меняется.

В прошлом удалось выявить еще одного потенциального конкурента электронной лампы, причем на первый взгляд трудно даже представить себе, что он способен на это, 208

Таким конкурентом, как ни странно, является конденсатор. Правда, это конденсатор не обычного типа, а с диэлектриком, обладающим особыми свойствами: во-первых, сверхвысокой диэлектрической проницаемостью е и, во-вторых, способностью изменять величину е в довольно значительных пределах под действием приложенного к конденсатору напряжения. Подобными свойствами обладают, в частности, такие диэлектрики, как титанаты бария и бариевострон-циевые титанаты.

Небольшое изменение напряжения, приложенного к конденсатору с таким диэлектриком, влечет за собой резкое изменение его емкости. Для материала, используемого в качестве диэлектрика в обычных конденсаторах, такое непостоянство е является крупным недостатком, так как неустойчивость величины емкости (зависимость ее от напряжения) не позволяет использовать такой конденсатор там, где требуется постоянная емкость. Но это же свойство натолкнуло на мысль о возможности использования конденсаторов с таким диэлектриком для создания усилителей, которые получили название диэлектрических.

Идея, лежащая в основе работы такого усилителя, сходна с принципом работы магнитного усилителя. В магнитном усилителе используется зависимость сопротивления катушки переменному току от величины ее индуктивности, но подобным же свойством обладает и конденсатор: его сопротивление переменному току зависит от величины емкости и будет тем меньше, чем больше емкость. Следовательно, включив конденсатор в цепь с источником переменного тока, можно регулировать величину тока в цепи, изменяя емкость конденсатора. Последовательное конденсатором можно включить нагрузку, например простое сопротивление. Тогда на нагрузке будет падать напряжение, пропорциональное току в цепи: если ток в цепи будет меняться, то в точном соответствии с ним будет изменяться и падение напряжения на нагрузке.

Эта зависимость и используется в диэлектрическом усилителе. Действие

такого усилителя основано на том, что уже самое небольшое уцеличение или уменьшение подводимого на-

КОНДЕНСАТОР СУПРАВЛЯЕМО!! ЕМКОСТЬЮ

НАГРУЗКА