Appunti di Elettronica generale - Parte IX

Appunti Elettronica Generale:

Libro Circuiti per la Microelettronica

di Sedra Smith

Parte IX

Il diodo non ha caratteristico lineare poiche la derivata cambia a seconda della scelta del punto di polarizzazione.

pendenza della retta tg al punto di polarizzazione = 1/r_d

Più si estrae il punto di polarizzazione si sposta verso destra + la |rd| si ripercussione → pendenza aumenta.

i_D = f(v_D) = I_s e^vD/VT → supposto polarizzato in direzione

d f / d v_D |_{vD = VD} = I_s 1/VT e^vD/VT |_{vD = VD} ≈ I_s e^VD/VT/VT ≈ I_D/VT

⇒ r_d = VT / I_D

corrette di polarizzazione: es. che la differenza dipende dalla corrente di polarizzazione (I_D (+ aumento + rd si riduce)).

La condizione da rispettare affinche l'approssimazione e valida se sussiste la discordanza tra il termine eliminato della serie di Taylor e il termine in cui abbiamo fermato lo sviluppo.

d²f/dv_D² |_{vD = VD} (v_D - V_D)² << df/dv_D |_{vD = VD} (v_D - V_D)

I_s 1/VT² e^VD/VT v_d² << I_s 1/VT e^VD/VT v_d

v_d/VT << 1    (⇒) v_d << VT ≈ 25mV

condizione affinche un segnale risulti essere a piccoli segnali

VT = tensione termica

EFFETTI DI ACCUMULO DI CARICA NEL DIODO

In transistor una variazione della tensione sul dispositivo porta ad una variazione della quantita di carica accumulata, tale carica accumulata viene portata da portatori energetici. Nel studio del diodo abbiamo visto due fenomeni di accumulo di carica:

• Accumulo di carica nella regione spaziale
• in prossimita della regione di carica spaziale dei portatori minoritari.

Il primo accumulo risulta essere quello dominante quando si ha una polarizzazione inversa, il secondo in polarizzazione diretta.

1) Carica accumulata nella regione di carica spazialeDiodo polarizzato inversamente

Per la presenza di correnti di diffusione, contrastata da una corrente di deriva generata dalla presenza di svuotamento di carica o scopamento di carica. Ricordiamo che:

Q_j d w d _t V_R + V₀

carica nella regione spazialetensione della carica, di caricacresce al crescere di V_Rtensione di built-in.

si dimostra con la formula di Rusan

(+) Q_jn(-) Q_jpvari in modo di segno opposto

Fenomeno di accumulo non lineare. Per la presenza della radice.

PER RICERCARE AD QUESTA UN MODELLO LINEARE, SEQUENZIALE IN CUI LA TENSIONE RIESCA ESSERE IN FUNZIONE DELLA TENSIONE APPLIED AL VUO

CONDENZATORE.

Cons. Q punto di polarizzazione.

Q_j = f(V_R)

Q_j = Q_j0 + (dQ_j/dV_R)_VR=V0 V_R      SERIE DI TAYLOR

i = d(Q_j)/dt = C_j dV_R/dt

C_j = dQ_j/dV_R |_VR=VR

CAPACITA DI GIUNZIONE: EFFETTO DELLA VARIAZ. DELLA TENSIONE APPLICTE SERIE

QUESTO MODELLO A PICCOLO SEGNALE CORRISPONDE AD UNA CAPACITA DI VALORE C_j PARI ALLA PENDENZA DELLA VG NEL PUNTO DI POLARIZZAZIONE.

POICHE Q_j α √V_R + V₀ => C_j α 1/√V_R + V₀, e calata in V_R = V_R

SI DEDUCE C_j SI PUO SCRIVERE

C_j = ε A/w

COST. DIELETTRICA DEL MEZZO

w

ESTENSIONE DI CARICA SPAZIALE CHE DIPENDE DALLA TENSIONE.

QUESTO EFFETTO NON E' INVECE TOGLIE C_j NON E' SEMPRE LA STESSA AL VARIARE DEL PUNTO DI POLARIZZAZIONE.

C_j α 1/√V_R + V₀ => C_j = K/√V_R + V₀ => C_j0 = C_j |_VR=0 = K/√V₀

=> C_j = C_j0√V₀/√V_R + V₀ => C_j = C_j0/√1 + V_R/V₀

RAPPRESENTA VARIAZIONI

γ TENSIONE NORMALIZZATA V_R/V₀

LA VANTAGGIO DI V_R AUMENTA Cj => C_j DEVE DIMINUIRE.

2) CARICA REGISTRATA NELLA REGOLA-QUASI NEUTRE.

ABBIAMO OSSERVATO CHE NELLA REGIONE DI TIPO n E DI TIPO p PER

AVERE UNA CORRENTE OCCORRE UNA DIFFERENZA DI ELETTRONI IN PIU DI

CARICA IN n, TRALASCIANDO TUTTAVIA PORTATORI MINORITARI E' POSSIBILE

AVERE CORRENTI DI DIFFUSIONE E QUINDI DENSITA' ESSERE TALI DA

DI CONCENTRAZIONE. TALI REGOLI OIL ELETTRONI E LE CARICHE I PORTATORI MINORITARI

IN QUESTE REGIONI, GLI ELETTRONI E LE CARICHE I PORTATORI MINORITARI

ESSI SI PORTERANNO DIETRO UNA CERTA QUANTITA' DI CARICA, E

QUINDI E' UN ACCUMULO DI CARICA DATO APPUNTO DAI MOVIMENTO

DEI PORTATORI MINORITARI NELLE REGIONI PROSSIME ALLA GIUNZIONE.

Q_p = -qA ∫ (P_n(x_n) - P_n0) dx

Q_n = -qA ∫ (n_p(x_p) - n_p0) dx

⇒ Q = Q_n + Q_p e

CARICA TOTALE ACCUMULATA.

QUANTITA DI CARICA DI CARICA E DI ELETTRONI

ESSERE VARIABILE AL VARIARE DELLA TENSIONE V_D DI POLARIZZAZIONE

IN PARTICOLARE, SI OSSERVA CHE LA QUANTITA' DI CARICA E' NON-LINEARE CON V_D

LA QUANTITA' DI CARICA SI RIDUCE AL VARIARE DI V_D POLARIZZAZIONE

SI TENGA IL MOVIMENTO CANCELCAMENTE PER FAR VARIARE LA CORRENTE. CIRCA

LA CORRENTE CUIVA ALL'INT. DEL DISPOSITIVO.

PER RAPPRESENTARE LA TENSIONE OCCORRE MOLTIPLICARE LA QUANTITA' DI CARICA ACCUMULATA DI CORRISP.

E' POSSIBILE SOLO INTRAVERSO UNA CORRENTE CHE SI TRASPORTA TALE QUANTITA' DI CARICA.

QUESTA CORRENTE HA LUOGO AD UN ESEMPIO PARTICOLARE ALL'INT. DEL DISPOSITIVO.

(TRANSITORIO, COSI' UN'ANALISI DEL CORR.

CHE NEI TRASPORTI LA CARICA).

QUINDI POTREBBE IN POLARIZZAZIONE DIRETTA POICHE' V_D > 0 E GLI UOMI ...

IN UN MODELLO A PICCOLO SEGNALE, L'ACCUMULO DI CARICA CORRISP.

AD UNA CAPACITA' DI VALORE PARI A

C_d = dQ/dV_D |_VD = V_D

Q → e^V_D/V_T e i_D → e^V_D/V_T

SI DIMOSTRA CHE:

Q = τ_T i_D

TEMPO DI TRANSITO.