Elettronica di Potenza

Regolatore lineare BJT

C e C_o fungono costante di tensioni.

Il diodo zener fissa una tensione V_z che dipende dal diodo.

R₁ e R₂ fissano la tensione V_o del A.O.

Il BJT si comporta come una resistenza variabile.

V_o = V_z (1 + _R2/_R1) per l'ist.

Le perdite sul BJT sono P_t = (V - V_o)i_o

Perché regolatore lineare?

Lavoro su queste curve "lineari".

C'è il rischio di una dissipazione elevatissima.

È una regolazione dissipativa.

Piccole regolazioni (dissipatori) ma li posso permettere; un treno non può dissipare così tante potenze

Il MOSFET mi permette anche di elevare la tensione usato come interruttore.

Non ho la dissipazione su resistenze

È una elettronica switching

Schematizzazione di un PC

Batterie: sistema di accumulo I blocchi potrebbero diventare due carichi:

Back converter: il microprocessore potrebbe necessitare di una tensione inferiore di quella presente sul BUS

Deve essere costante o mantengo costante il valore V

Se non modifico V (variando A) sostituirò il ferro

fl (- - - V) sovraxciclare - - -

Interruttore ideale: non distingue la direzione delle

correnti. E ideale. Nella realtà sono dispositivi

a giunzione PN: Silicio e tipo P e N affiancato.

(Icsgt)

Può essere 1, 2 o più giunzioni combinando

le funzioni e unidirezionali per la corrente.

Esso prevede giunzioni PN in antiparallelo

RADDRIZZAMENTO

Il diodo è

connesso sulla

rete

Per l'inversore devo decidere dall'esterno

quando aprire gli interruttori. Sono

dispositivi comandabili (GATE, BASE)

È sempre una giunzione PN

Fisica dei materiali

Carburo di Silicio: da silice e carbone scaldando SiC.

Sensibile per fare le moli.

Ottime proprietà per quanto riguarda la dispersione termica.

Produzione SiO₂

Prendo SiO₂ e la scaldo. Aggiungo Carbonio C

SiO₂ + C → polvere di silicio metallurgico (MG) Si + CO₂

Prendo (MG) Si e lo tratto con HCl

(MG) Si + 3HCl → SiHCl₃ + H₂

a gasoso

Tri-cloro-Silano → è un liquido

È pieno di impurità. Devo purificare (max 1 ppm)

es. Ferro Carbonio etc.

Distillazione Frazionata per avere SiHCl₃ altre pure (impurità minori di 0,0001 ppm)

Lo tratto ancora: lo riduco in atmosfera ad idrogeno

→ SiHCl₃ + H₂ → Si + 3HCl

↓

→ Solido (policristallino)

Uso in pannelli non ha molte applicazioni in electronics

Come ci metto il drognate? Come ottengo il cubo?

In base a come taglio il cubo io ottengo proprietà elettriche e meccaniche. I cristalli hanno delle diverse resistenze al taglio in base all'inclinazione del piano.

Indici di Miller

Sono riferimenti ai 3 assi cartesiani su cui pongo lo retto elementare/cubello. h₃ 3 intersez. x,y,z,

A, B, C sono punti equivalenti

• 0, ∞, 1 ➔ (0,0,1)
• 1, 0, ∞ ➔ (1,0,0)
• 0, 1, ∞ ➔ (0,1,0)

Esempio non cubico

• 2, 1, 3 sono le intersez. Si invertono i valori:
• ½ ¼ ⅓ ➔ Si convertono in numeri interi (denominatore comune)
• (3, 6, 2) ➔ sono gli indici di Miller
• (1,2,1) ➔ avrà diverse proprietà elettriche e meccaniche

Invece in un materiale puramente

dobbiamo ⋱

materiale risultante al livello

— energia

⋯

con ⋒

Numero di Elettroni e di Lacune

Formule in funzione della temperatura

n_T = n_T e^{(E_i - E_i) / kT}

p_T = p_T e^{(E_i - E_i) / kT}

(p = n)

Oltre certe temperature non posso

lavorare il silicio estrinseco altrimenti

perde determinate proprietà

concentrazione elettron:

No_D ≈ 10¹⁵ cm⁻³

elett. portatori maggioritari

lacune - portatori minoritari

P ≈ 10₁₆ cm⁻³ costante

E-T

a OK non energia termica come ferm:

(magg. perdere movim.)

Basso Livello di Iniezione

Sono in equilibrio termodinamico:

• (nessun composto/nessuno scambio termico)

Posso definire il numero di elettroni e lacune occupati allo stato di conduzione (n_o e p_o) in eq. termodinamico.

Se applico un campo/luce/… ho una variazione dei portatori:

Δn = n - n_o

Δp = p - p_o

Se Δp << n_o allora n ≃ n_o

Esempio

N: 10¹⁵ cm^-3 n_o ≃ n_m ≃ 10¹⁵ cm³ o sempre;) n_p ≃ n_i²

p_o ≃ 10⁵ cm³

Esco dall'equilibrio: scaldo

ho un Δp ≃ un Δn uguali: di 10¹² cm³

Per le lacune ho un aumento forte, per gli elettroni ho un aumento del 1%.

Obiettivo: Semplificare i conti

(arrivo all'equazione fondamentale dei dd)

Si trovano almeno due livelli di Fermi nella giunzione.

ZONA NEUTRA

ZONA DI SVO{frase da omettere}MENTO

ZONA NEUTRA

V_bi · q = Salto

Del V_be giunzione p_agiunzione p_n

V_bi è negli oppostidel termine:

Entrambi del universo p_a e p_m

Nella zona neutra m _NA = N_D - p

Preso un materiale p = N_D ≠ 0, m ≈ 0, p ≈ N_A

⟹ N_A ≈ p_i e^{(E_F - E_i)/kT}

p_i = m_i

⟹ N_A ≈ e^{(E_i - E_F)/kT}

m ≈ ln N_A ≈ E_i - E_F/p_i     kT

≜ kT ln N_A ≈ E_i = E_F/m_i     kT

Materiale d’op m − p ≈ m ≈ n ≈ N_D

kT ln N_A/m_i ≈ E_F − E_i

in un zonodislocato tra colonneadi di atomo

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IPOTESI: NO RICOMBINAZIONE

dmpo/dx=0

ha un gradiente

ricombinazione

nella regione neutra

USO IPOTESI 2 + equazione di continuita

ε=0

Campo elettrico nullo e dmo/dt=0

0 = Dm dmn/dx + Gm - (mp-mpo/τm)

Nel materiale p ho una tendenza n no d' elettroni -> generazione trascurabile

Per le lacune:

d²pm/dx² pm-pmo/L²p = 0

Condizioni al contorno: pm-pmo = pno (e^qV/kt-1) per x = x_aln x -> o -> pm(x) = pmo

Soluzione:

pm-pmo = pno (e^qV/kt-1) e^{-(x-x_dop/Lp)}

con Lp = sqrt(Dpτp)

lunghezza di

22/3/77

Torniamo a parlare del contatto metallo-silicio

Questo giunzione si comporta come un diodo.

Verso la anni '40 si realizzo la diode in questo principio: in funzionamento. Consideriamo un metallo e un semiconduttore isolati.

Ragioniamo in termini di bande, cioé ragioniamo con le energie.

• Nel caso dei metalli: le bande di conduzione coincidono con quelle di valenza
• Nei semiconduttori (a 0°K) si ha energia pari al livello di Fermi (EF)

Per il silicio non drogato, il livello di Fermi stà a metà tra la banda di conduzione e quella di valenza.

Nel case dei metalli:

e₀------e_c------- E_c=riferimento energetico= stato energetico nel vuoto Φ_term= funzione lavoro nel metallo

Nei semiconduttori:

[diagramma] Φ_s, 1/9x -attiv. te elettronica

Realizzando una giunzione [diagramma]

Dato che sono isolati, il livello di Fermi della giunzione si deve allineare