ELETTRONICA GENERALE 1
SEMICONDUTTORI
• semiconduttore conduttori
Il il materiali
Questi
silicio isolanti
è comportano che
più come
si sia
comune come
. .
delle la continuità
leghe
semiconduttori può certa
variata
essere
I composizione
sono una
cui con .
lavorato usato
certo
deve modo
silicio si
' tecnica
Il il
dobbiamo DROGAGGIO
in per
essere eseguire
essere in
ovvero una
cioe cui
un , ,
materiale
prende periodica
della rispetto silicio
nel al
reticolo cristallino quantità
della tavola
OI in
si minore
aggiunge
☒ colonna e
un .
la
della tavola
materiali II hanno
colonna della
I periodica metà
semiconduttori quali corteccia più esterna riempita a
i
sono , di
elementi elettroni
acquistare
nel
questi liberare
è
( dei
la
questa ) Ciò
semiconduttori preferenze
caratteristica avere
principale permette non o
a .
. negativi
Ù
Se droghi della
materiali I
il colonna di ) questi
cioè
silicio elementi poiché
fosforo
il hanno
amo elettrone
(
con tipo in
come
con un
, ,
di
allora elettroni ed il silicio conduttore
al
rispetto comporta
silicio
più genera
si si
eccesso come un
un
, .
itivi
POI hanno
droghi tipo
di poiché
il
P
elementi
Se materiali questi
silicio della boro
colonna
il
invece II )
cioè come
(
con
amo con ,
, materiali
allora
al buchi
rispetto dei silicio
elettrone reticolo
lasciano visti
del
nel
silicio questi
si
in ( come
meno
un sono
,
portatori di taccone
dette comporta e
isolante
positive silicio
) ed il
cariche si come un . P n
di tipo
droyante destra
ed di
' sinistra
la congiunzione tipo
Il banale inserisce :
si
cui
in a
caso p
p n
e uno n
a
un
- svuotamento
di
Zona più
Poiché hanno abbiamo
sinistra
dei mentre
di abbiamo
portatori
due elettroni
diversa
questi più
concentrazione destra
infatti a
materiali carica ( a
di tendono
allora
lacune elettroni da
liberi
gli che
) squilibrio cui
si sinistra (
migrare fino
crea carica verso )
in verso si
n
a
uno a
p non
, tale
Da
svuotamento)
nella centrale detta di elettrico
(
equilibrio spaziale
di migrazione
regione carica
raggiunge regione crea
si
zona campo
o un
un .
. anodo catodo
À È dall'
si anodo
corrente
la
detto il
(
bipolo dove
sulle DIODO
estremità )
d.
elettrico d. Questo dispositivo è A
perciò scorre verso
una
con
crea un p . . h
p catodo
catodo ( ed
del
l'
di negativa
anodo
collegando
generatore il
KI quella
diodo generatore
al
Se positiva
da parte
tensione alla
applichiamo a
ovvero verso n
p un ,
, . ,
elettroni potenziale barriera
liberi
allora potenziale
il
in di abbatte di
gli la
si
risarcire
sono ovvero
n .
, del droga nte
il che
causata stretta
tipo
drogante di
potenziale il
la
di dalla
drogante
ed
tra
è brusca
v. variazione
La zona
barriera
B crea
compresa n una
p
. , alle
di liberamente tra
Questa
transizione pedn
di
barriera
elettroni facilmente le
muoversi
cariche
che ) impedisce
gli
( regioni
zona riescono superare
a
non . .
E ✓
Q potenziale
campo
carica elettrico tbarrieradipotenzia.ie
Voi
nvt
modello
Il della Iol
corrente Id
semplificato '
diodo
del Id del quando
dove
1) diodo
del
Vd
e nullo nullo
diodo
corrente e- è
) )
(
sara tensione
(
= - .
La
Id del
lineare
della
finale materiale
parte resistività
poiché alla
incontro
è si
curva va .
ward
for Il diodo della )
nel
rappresenta corrente
la tensione
) (
(Id Vd
varia variare
al
grafico come .
ward bias
for
bias
reverse -
- costanti
termica
I Vt ed corrente
)
valori saturazione )
di
tensione (
Io
( sono
inversa .
µ
, rappresenta della ad
corrente
la aumentare
tensione velocemente
il
Il inizia
valore cui
Vd
valore per
qzv
= .
reverse di
dipende dalla
Il coefficiente
breakdown funzionamento
! zona
n .
Nei semiconduttori elettroni di
da
trasportata
la abbondanti lacune drogante
portatori tipo
di
lacune
è le il
carica I
e carica n
meno e
per
ovvero
. ,
, portatori minoritari
detti
di
gli elettroni drogante
il tipo sono
p
per .
, l'
EFFETTO dovrebbe
tensione
verifica elevato
certa poi Quando
che è
elettrico elettrone
TUNNEL è in il
da
si
fenomeno una non
campo
un
: . ,
la lo
quantistico
barriera la
riuscire stesso
motivo
qualche
a passare supera
ma per
, .
diodi
altri
Possiamo di
tipi
avere come : L'elettrone di
LED diodo barriera
alta
particolari di potenziale
elementi
- più
fatto oltrepassando un'emissione
tale
barriera
: genera
una
e
con con . ,
,
lunghezza d'onda proporzionale
inversamente
visibile )
d. d.
alla
d'onda è
lunghezza
dove
( la p .
.
Schottky metallo quando
Perciò
)
diodo metallo conduttore
la
cui sostituisce hanno poiché
(
- parte questo lacune
in è
il
si
: In si
p caso non
con un
un ,
.
.
diodo
si deve cariche
diodo
il immediatamente allo normale
spenge le
togliere
poiché
questo ad
spargimento
reagisce si
rispetto
quasi non
un
, ,
immagazzinate ha tensione gli
Inoltre bassa condurre -0,34
inizia
più ( QZV
una a verso
. .
Es di
(circuito diodo)
un : diodo
delle
dei
il la facendo
circuito circuiti sul
teoria semplici assunzioni
risolvere
per si
☐ 1 usa :
V1 Ra è la
se polarizzato corrente
•
• allora nulla
inversamente è
V
( 10
☐ = • è ✓
diodo
se linearmente si
polarizzato 0,7 V
allora sul
assume = il del
diodo corrente
collegato la al
dice da di
v. polarizzato il
impedire corrente opposto
modo
inversamente ) è
bias
B. ( è
verso
in
si se
reverse passaggio ovvero
un , la
potenziale
il di
la incrementando
diodo di
diodo svuotamento
aumenta barriera
il potenziale
dovrebbe Infatti applicato al
cui attraversare zona
si
verso con ,
,
.
impedendo alla di
corrente abbattersi
cariche !
ad (
incrementa
In
) questo
( )
il breakdown
elettrico
riescono
le fino
passare e
a scorrere caso
non campo
. .
,
linearmente modo
dice
diodo
Un il
polarizzato ward da della
corrente
collegato correttamente
attraversa
corrente
bias il
(
lasciar
) è
si ( verso
in
se
for ovvero
passare
diodo dall' potenziale
catodo cancellando
anodo Infatti
al di
barriera
elettroni da svuotamento
di la
la
lacune
le neutralizzano
da
) gli zona
e
n p
,
. .
,
accumula
minoritari la
(
fluiscono cioè
elettroni
gli
Perciò )
si
portatori carica
in P come .
, 2
)
BJT (
• BIPOLAR TRANSISTOR
JUNCTION la
di di
che corrente
controllare circuito
dispositivo
Il permette
transistor elettronico
è un
un .
BJTO è
Il il
stato
bipolare
transistor di
dispositivo
primo interruttore
che
grado
solido amplificatore
stato in sia
funzionare
a come
come
È
elettrico dispositivo tre detti
terminali tipi
due
di
BJT
LEI
(B)
collettore ed emettitore può
( Il
)
C
un base
a essere :
. , .
l' dalla ed
base
tensione tra emettitore
controllata
dal
la ed è
corrente emettitore
collettore
n scorre
P
• verso
n :
-
- .
dalla tensione
dall' tra
la ed
collettore controllata emettitore
è
al
corrente base
emettitore
p e
n
• scorre
p :
- - .
E C
B
n p n
Consideriamo dispositivo
il )
primo in p n :
- -
la sarà caratteristica
notiamo che di )
(
base corta importante
è
(B) più una
regione
N.B. : .
dispositivo
Possiamo rappresentare modo
del questo
terminali
i 3 in
n :
p n
-
-
÷ sulle
Accorgimenti
Vbc C tensioni :
La base collettore
la
tensione ) base è
(Ubc al
positiva
quando rispetto
positiva
collettore è
- - .
all'
la
La positiva
base emettitore
tensione LVBEI quando
emettitore base rispetto
è
positiva
è
- - .
Is B VCE La all'
tensione emettitore
collettore è
il
quando rispetto
VCE
collettore ( positivo
positiva
emettitore ) è
- - .
correnti
sulle
Accorgimenti :
ad La di entrante
- corrente positiva
(IB)
base è .
La entrante
corrente collettore
di positiva
è
( )
Ic
- .
E
VBE di
corrente
La emettitore uscente
LIEI è positiva
- .
IE interne
dalla
III. delle correnti al transistor
teoria che
abbiamo )
Ie Ib Ic ( equazione
+
= .
Si identificano del transistor
lavoro
di
regioni
4 : ed la
dal
off
• Cut identificata che
la è
( dispositivo fatto
è
il giunzione
) spento
è
la la BC
BE giunzione inversamente regione
polarizzate
giunzione in cui
- e sono : vale
tensione di
la
la sotto
(
la ) spente (che
trova
entrambe funzione
collettore circa
base BE soglia
siano
BE si
BC ovvero
emettitore giunzione
)
( e
base - ,
- VBEL Vth VBCCO
Col
Vtn che
In
V dettaglio significa
negativa
silicio tensione
)
dispositivi BC
giunzione ha
la
i una
0,7 a
per e
= .
.
In ed conduzione)
queste IB
condizioni =D
Io c' è
-0 (
avremo non . l'
Anche corrente corrente poiché
collettore
nella piccola
emettitore
il scorrerà giunzione
base tra in una
scorre e una
se non ,
Io
corrente
polarizzata inversamente scorre una .
Attiva Diretta
• inversamente questa la
( che
abbiamo
polarizzata BE
regione
linearmente
la )
giunzione giunzione
BE la in
mentre
giunzione Bce
è supera
polarizzata
- :
la è
tensione Ven
di polarizzata
mentre inversamente
) poiché VBCCO
VBE BC poichè
giunzione
polarizzata la
è linearmente
soglia )
negativa
cioè (
( > è cioè
, .
IB hfetp
ed Io
In particolare
queste 0
condizioni Ciò dovrebbe
> poiché anche
Ic
indica
avremo situazione scorrere
se non
una per
= ,
. dall' la
Questo
di
corrente troviamo corrente (E)
Ic alcuni
valore perché
in emettitore
elettroni lunghezza
accade
nullo essendo
emessi
non
un ,
, .
base
di di
la ricombinarsi
più BC
della raggiungere giunzione
corta base
in
(B) prima
riescono
regione a
, .
facendo
Tale ) Perciò
elettroni elettroni
gli gli
accade ricombinano rapporto
situazione che
alcuni tra
il
base
si
però tutti (
non passano
per in
, .
, , hfe
GUADAGNO
il del
ricombinano
collettore indica
quelli
nel la
che
transistor rapporto
ottiene )
che ( corrente
tra
si
si
e ed Ipo
Ic
si con
, .
Essendo hfe valore transistor
dice amplifica
che il
positivo allora si
un , .
Saturazione
• linearmente) Vth
( Vth
la in questa
la V
BC ed
BE VBC
giunzione polarizzate
giunzione abbiamo
regione >
e >
sono : BE .
VCE VCE
la di VCELVCE elettroni
)
VCE
S valore
tensione è bassa V
certo
più gli
dove
( considera
'
e sono
0,2 allora
cioe si
in
un genere non
sai sat
sai - ,
-
-
tendono Icchfetb
dal VBE
che
collettore base quindi poiché
richiudersi Si
attratti Veni
Isso (
nella ottiene
più > ma
a
e .
. ,
Questa quindi abbiamo
da
di che
valore
è da le
caratterizzata Uce Perciò
indipendentemente
basso si verificano
regione Irs
un se
, |
.
VCECVCE
Ven la
VBE Icchfetb che
condizioni ed allora è tensione
Vce )
(
conseguenza di uscita
> costante
con Sat
sat
-
, - .
Attiva VBC Vth
Inversa VBECVEH
• ed
inversamente
( linearmente abbiamo
la questa
polarizzata giunzione
la )
mentre
giunzione >
BE Bce regione
in
polarizzata
-
è : .
VBC Vth
Q che
) implica
quadrante tensione
la
poiché
transistor
del
rappresentata III >
nel
trova
quasi
vasta nel (
è grafico si
mai
regione non ,
che
)
ad
IB
Ieri è uguale
di corrente ciò
1 regione
alla
il guadagno questa analogo
comportamento
significa ha
in
( minore si
regione un
o
: ,
- . hfe
Attiva dall' emettitore di
al
Diretta guadagno
collettore considerata
peggiore questa
(
la viene
corrente perciò )
regione
ma scorre poco
con un
, .
transistor
del
nel
queste
Rappresentiamo regioni grafico :
Ic la
quella Attiva
di sta
N.pe che Diretta
la la
sta
sotto Irs
è
La cut 0
saturazione zona
off
zona sopra
curva =
-
. ,
, / IBEIB Ibz
Attiva Diretta >
+ ,
(
" " "
- "" " "
" "
" " "
""
" "
ÉÉÌÉÌIÉ "
± "
" °
° "
°
" e " " °
" "
° " "
° "
" "
" "
" "
" °
" ° "
" s
°
" "
"
attiva Inversa si nel
Zona rappresenta quadrante )
sta
spesso III
IB (
non .
off
ut
( N.pe Vtn
il V
soglia
silicio di
la
- tensione 0,7
per =
Vee
KEI 3
La del
struttura fisica BJT
transistor di tipo è
n p n :
-
-
E B
ht ha da sottile elettroni ed
nt
piccolo ricombinare
far
emettitore base
circondato
si gli )
(
una p
un non
per
,
p collettore
abbiamo drogato
infine n
un .
n dall'
La fortemente facilitati
emettitore
elettroni ad attraversare
gli
struttura è asimmetrica sono
emessi
:
pt la di il contrario
è
base solo
collettore alcuni
(
nel
regione )
ricombinano base
a cascare si
e vero
in ma non
, .
C E C
B p
n
p
Allo costruire
modo transistor
stesso il
possiamo n
p p :
- -
[ E le
Questo
E è ad
transistor
VEB complementare assunte
cambiano
ma
h-p.in convenzioni
,
la
tensione
la corrente
e
per per .
• l'
quelle considerate
particolare queste opposte
convenzioni
In s
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