Formulario di Elettronica

Rettificazione sul carico

Di seguito riportiamo la figura che rappresenta lo schema circuitale, in cui il carico V_L è visto come un generatore ideale di tensione.

Possiamo risolvere il circuito usando sovrapposizione degli effetti. Otteniamo che la tensione sul carico è tale per cui:

R_Z = V_R + V_IL + R_R + R_R + R_R + R_R

Dove il primo termine è costante e vale circa se V_R << R_Z. R_Z + R_R è detto coefficiente di regolazione della linea e R_R + R_R è detto coefficiente di regolazione del carico.

Si osserva che il raddrizzatore lavora solo in determinate condizioni, ovvero quando sono valide entrambe le seguenti condizioni:

|I_i(t)| < I_L,min e |V_v(t)| < V_I,min

Infine si osserva che può rendersi necessaria la progettazione di un regolatore che soddisfi queste proprietà. Fissate le caratteristiche del diodo scelto, è necessario determinare un valore della resistenza di

regolazione tale per cui il sistema funzioni. Imponendo le condizioni sopracitate otteniamo che

V_V R I V_V R II,max Z Z Z,max I,min Z Z Z,min ≤ ≤ R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R Rbase-emettitore che chiamiamo .V IBE EVisto che valgono le leggi di kirchofi, allora sarà equivalente alla somma delle altre due correnti.I EQuella maggiore, detta corrente di diretto trasporto entra dal collettore, attraversa la base ed esceI Fdall’emettitore vale VBEI = I = I e UTC F Sove è la corrente di saturazione (che assume valori molto piccoli) del transistor e è il potenzialekTI U =S T qtermico. La seconda, invece, proviene dalla base ed esce dall’emettitore. E’ proporzionale alla correntee valeI F I I V BEF SI = = e U TB F Fguadagno di corrente diretto ad emettitore comunedove è il (generalmente assume valoriF In conclusione otteniamofi fi10 500).F 1+ FI = I + I = (1 + ) I = IE B C F B CFed essendo un valore piccolo di produce , molto maggiori. Inoltre, si osserva che>> 1, I I IF B E Cessendo il coeficiente 1+ F↵ =F F zona attivamolto vicino al valore e hanno valori quasi uguali. Riassumendo, questo modello di1, Ifunzionamento dei BJT, da cui definiamo dei modelli circuitali equivalenti. Questi valgono, come si evince dal titolo, per transistor PNP.

Modo di funzionamento	Condizioni	Schemi circuitali equivalenti
Regione di saturazione	I > 0
Regione di interdizione	I < IC

Il funzionamento dei BJT, da cui definiamo dei modelli circuitali equivalenti. Rispetto al caso precedente osserviamo pochissime differenze, cambiano le condizioni che distinguono le regioni di funzionamento. Le riportiamo di seguito, anche se si ottengono facilmente per analogia dal caso precedente.

Ci troviamo in zona (a) quando I > 0 e V > VB

Siamo in zona (b) quando I > 0 e V > VB EC EC,SAT

Siamo in zona (c) quando I > 0 e I < I V < V V < VB C F B EB EB,ON CB CB,ON

Osserviamo, infine, che vale la relazione V = V VEC,SAT BE,ON CB,ON

Parte V. Mosfet

L'elettrodo superiore del mos è realizzato in metallo (solitamente alluminio) ed è detto gate. Lo strato opposto, detto substrato o body, che costituisce l'altro elettrodo è realizzato a partire da una regione di semiconduttore di silicio. I due elettrodi sono separati da uno strato di isolante.

Mosfet a canale n o NMOS

Vengono aggiunte alla struttura MOS due diffusioni di

tipo (molto drogate) in grado di fornire elettroninche possono muoversi al di sotto della regione del gate se ai terminale dell’NMOS sono applicate tensioniopportune. Queste due diffusioni sono chiamate source (S, sorgente) e drain (D, pozzo).

Vediamo adesso le caratteristiche del NMOS, in particolare osserviamo che esitono tre zone cheI Vtensione di soglia tensione di overdrivedipendono dalla e della .V V = V VT N OV GS T NZona di interdizione o cut-offCaratterizzata da (equivalentemente per cui si haV < V V < 0),GS T N OVi = 0DRegione di triodoCaratterizzata da (equivalentemente e da per cui si haV > V V > 0) 0 < V < VGS T N OV DS OV✓ ◆2W V0 DSi = k (V V ) VD GS T N DSn L 2Zona di saturazione (attiva)Caratterizzata da (equivalentemente e da per cui si haV > V V > 0) V > VGS T N OV DS OV1 W 20i = k (V V )D GS T Nn2 L 12Caratteristiche I-V di un mosfet idealeNell’osservare il comportamento di un mosfet reale, si osserva un fenomeno analogo

All'effetto Earlingnei BJT. A causa della modulazione della lunghezza del canale, tale per cui nella formula diminuisceLall'aumentare di in zona di saturazione, dobbiamo introdurre un termine correttivo. Pertanto avremoV_DSche in zona di saturazione vale W 20i = k (V_V) (1 + V_DS) T N DSn Ldove rende conto del comportamento lineare nell'aumento della correte e sarà il relativo(1 + V_DS)parametro. Si osserva che questo fenomeno correttivo verrà assunto nell'analisi per piccoli segnali, mentresi trascura nell'analisi in DC (corrente continua).

Mosfet a canale p o PMOSIn analogia ai BJT, esiste il duale dell'NMOS. Sono pertanto invertite pertanto i drogaggi della base edi source e drain. Continuano ad esistere tre regioni di funzionamento, con il medesimo nome, tuttaviarelative ad una diversa tensione di soglia .V_TNinterdizione,In con abbiamoV > V_GST P i = 0Dzona triodoSe e siamo in e valeV < V V V < V < 0GS T P GS T P

DS ✓ ◆2W V0 DSi = k (V V ) VD GS T P DSn L 2saturazioneInfine se e siamo in e valeV < V V < V VGS T P DS GS T P1 W 20 |V |)i = k (V V ) (1 +D GS T N DSn2 LPer ambedui i mosfet vale Inoltre abbiamo che . Si osserva, inoltre,Osservazioni i = i = 0. i = iG B D Sche osservando il diagramma che esprime la transcaratteristica , partendo da piccola sino ali V VD GS GSsuo aumentare, troviamo in ordine la zona di interdizione, quella di saturazione e infine quella di triodo.13Parte VI. Modello di piccoli segnaliPer semplificare l’analisi e il progetto degli amplificatori, utilizzeremo il principio di sovrapposizione.Il punto di lavoro verrà determinato utilizzando il circuito equivalente in DC, ottenuto considerando icondensatori come circuiti aperti e gli induttori come cortocircuiti. Una volta ottenuto il punto di lavoro,calcoleremo la risposta a segnali di ingresso variabili, utilizzando il circuito equivalente in AC. In questocaso, assumeremo che l’impedenza