Lezioni, Elettronica

Diodo

Trasporto di carica nel semiconduttore

Corrente di deriva:

J = q · n · v

E = campo elettrico

F = Q · E

F _⊖ F

la corrente di fatto è all'opposto.

conducibilità: σ = q · n · μ

F = q · E

J = σ · E = q · n · (- VE) = σ · V · A

I = (q · A · V)/L

Legge di Ohm

È logico pensare che più è alta la concentrazione dei portatori, e quindi maggiore

è il numero di cariche libere, più è alta la conducibilità del semiconduttore.

E particelle si muovono tutte alla stessa velocità moto particelle · velocità di deriva.

Problema: la particella perde velocità (q. di m.) ogni qual volta subisce

un urto col reticolo cristallino:

N

mediamente T_med = q · t_med · (Q · t_c · ε)/m²

<|Ʈ_c

Quanto può sapere quanta carica passe in un Δt?

dopo un certo dt le cariche + hanno

ρ = q · p · N_d = q · p · μ · Ε

σ = q (n · μ_n + p · μ_p)

Corrente di diffusione

C = concentrazione

x

        -------

y

J = -D · (dc/dt)

Coèfficiente di Diffusióne

J_P = q · μ · E

J_n = -q · D_n · ^dn/_dx

J_diff = q · μ · E

J_diff = -q [D_P· ^dp/_dx + D_n·^dn/_dx]

quando in due parti di silicio affettivamente drogate... cariche libere si muove...

• ...corrente di diffusione.
• questa si instaura un equilibrio...
• certa differenza di potenziale...

STUDIO DELLA GIUNZIONE PIN

Facile salto di concentrazione... sia per gli elettroni che per le lacune...

EQUATE DIFFUSIONEM→ e

la diffusione lascia carico scoperto...punta sulla giunzione e crea...

grafico V(x)

Bandera E in cui E è grande

tra corrente di diffusione e di ricombinazione si instaura un equilibrio.

J_diff(x) + J_drift(x) =...

E(x) = - [ ^Dn/_n(x) ] ·¹/_(μ(x)) · ^dn(x)/_dx ]

questo termine dipende dalla temperatura (termodinamico)

E(x) = -[ ^{K_B T}/_q ] · [ ^d/_dx log n(x) ]

V_D = V⁺ ⋅ ln (P_m(x_n) / P_m(x_o))

P_m(x_n) = P_m(x_o) ⋅ e^V_D/V_T / pno

J_P(x_n) = q ⋅ φ_n(x) = -q ⋅ D_n

(∂φ(x) / ∂x) = −q ⋅ D_p(p_no − p_m(x_n)) ⋅ (1 − e^V_D/V_T) / L_P

+ J_e + J_N = q ⋅ M_i ⋅ ^{2 D_p} ⋅ (e^V_D/V_T − 1)

L_pN_o L_pN_A

J_S = φ_P(x_n) − q ⋅ (e^V_D/V_T − 1)

V_D > 0 polarizzazione diretta:

P N

φ_p 10¹⁸ J_P 10¹⁴ φ_n

⇐

10⁴ 10⁸

Mp 10² Jn 10⁶ Mn

Applico V_D > 0, riduco la barriera di potenziale ⇒ Diffusione

Se applico 120 mV vedo di aumentare la concentrazione ai fini di una corrente di grandezza 10, i datori di Mp i Tp e Mn

dovrebbero diminuire, ma non se la accorgo perchè sono molto esterni di grandezze più grandi

I_D = I_S ⋅ (e^V_D/V_T − 1) fattore di linearità

ln I_D = V_B

Dal punto di vista circuitale

Polarizzazione diretta

I_D

V_D = 0.7 V

Polarizzazione inversa

I_D = 0

Verificare: I_D > 0

se V_B < 0.7 V

Configurazione a Base Comune

V_CC=10V

β=150

Ipotesi: la retta di funzionamento del transistore e trovo il punto di lavoro statico.

Spegno il generatore di polarizzazione, inserisco il generatore di segnale e sostituisco il modello equivalente.

R_π = V_tβ / I_q = V_tβ / I_c, 3,35kΩ

i_e = i_t + βi_e = i_t(β+1)

a: R_e + Re^*(βR_t)

i_OUT = -βi_t = -β + (a - R_xR_e) / R_π + (β+1)Re^* ≈ a ^quasi

Realizzazione Stadio di Amplificazione

Configurazione E.C. con Carico R_L

A_V = - β (R_c//R_L)

Quando i_c = 0

R_m = R_gen + R_π + R_x + Z_t(β+1)

|β| ≈ 1,5M

Il passaggio dipende da Ri infatti:

Generatore reale di corrente (⟶) ↔ generatore di tensione

L'impedenza di V_out è abbastanza alta, quindi non tutta la potenza del generatore va sul carico.

Questo è un esempio di rete preparata per dare un'impedenza di ingresso che spesso si offre ... utilizzo del transistor come carico attivo delle coppie differenziali; facendo lavorare il transistor in zone opportune si realizzano delle grandi impedenze (altrimenti difficili da fare su integrati).

Stadio differenziale realizzato con pnp

ZONA ATTIVA

V_BE = -0.7V I_C = I_E Da verificare I_L > uscente V_EC > 0.3 V

N_CM + J_EB + N_EC - R_cI_c + 10 V = 0 N_EC = 10 + N_EB - R_cI_C + J_CM > 0.3 V

Condizione su N_cm per rimanere in z.a.

CIRCUITO EQUIVALENTE PER PICCOLI SEGNALI

A_d = ∆b₂ / ∆b₁ = 1/2 β-R_c / R_f

OSS: N₁ e N₂ IN OPPOSIZIONE DI FASE Se N₁ sale e N₂ scende I_SI entra e I_b2 esce; quindi dentro la maglia ho I circola in senso orario C ed Ia corrente circolante è 2 β· ib

CONFIGURAZIONE INVERTENTE

Perché IB cresce, Ic cresce, Ie cresce, caduta su R cresce => N₀ DIMINUISCE

Se ue metto due oh filtro oh fatto lo ritesse un casso con l'ingresso

Oh fatto pes l0 non vedo alcuna differenza tra npn e pnp

occorre iniettare un segnale, visto che ho ipotizzato

un generatore ideale di V posso mettere V-test ideale

GL = _V0test / _V-test devo risolvere la rete

A regime devo aggiungere uno

circuito ma essendo ΔV₀ ideale, non

convertirebbe nulla.

G_L = _R1/ _{R1 + R2}

= ²⁰⁰⁰⁰ / _{10 k} = 2000

la differenza tra quello che vedo e

quello che ottengo è l'errore statico

che vale ¹ / _GL

La V₀ non dipende da R_L ma essa di sicuro dipende da carico che deve

erogare l'amplificatore, e non è detto che riesca a fornirlo.

Nel momento in cui considero anche

lo ricordo fa Vo indipendentemente da

il suo range

Calcolo dell'impedenza d'ingresso e d'uscita:

CALCOLO Z_IN:

posso vederlo come

z_in = R₁ + z'_in

Z_in = ^Nu / _AsVe(s) = ^V(s) / _A(s)

case locale