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Dispositivi a semiconduttore1 x -x E W xCxC pnppnp V EB V BC EmettitoreBaseCollettore.

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Presentazione sul tema: "Dispositivi a semiconduttore1 x -x E W xCxC pnppnp V EB V BC EmettitoreBaseCollettore."— Transcript della presentazione:

1 Dispositivi a semiconduttore1 x -x E W xCxC pnppnp V EB V BC EmettitoreBaseCollettore

2 Dispositivi a semiconduttore2 Transistor

3 Dispositivi a semiconduttore3 Effetto transistor: Amplificazione della corrente nella giunzione contropolarizzata Contributi corrente: I Ep : lacune iniettate emettitore I Cp : lacune al collettore I En : elettroni dalla base verso emettitore ( va ridotta: alto doping emettitore) I BB : elettroni che la base deve rifornire a causa ricombinazione: I BB =I Ep -I cp I Cn : corrente di elettroni generati termicamente che dal collettore si muovono verso la base

4 Dispositivi a semiconduttore4 Configurazioni

5 Dispositivi a semiconduttore5

6 6 Se si esprime I C in funzione del guadagno a base comune:

7 Dispositivi a semiconduttore7 Caratteristiche statiche: Hp: -drogaggio uniforme in ciascuna regione -Basso livello di iniezione -Non c è generazione-ricombinazione nella regione di svuotamento -Non ci sono resistenze in serie nel dispositivo Regime attivo Distribuzione portatori minoritari in base:

8 Dispositivi a semiconduttore8

9 9 Se W/L p >>1 : distribuzione esponenziale di singola giunzione Se W/L p <<1 : distribuzione lineare. In condizioni normali (REGIME ATTIVO)

10 Dispositivi a semiconduttore10 E p+ B n C p WEWE WCWC W E W C >>L E,L C xCxC -x E In base si ha un eccesso di portatori minoritari per una carica totale:

11 Dispositivi a semiconduttore11 Calcolo correnti:

12 Dispositivi a semiconduttore12 Se esplicitiamo le correnti:

13 Dispositivi a semiconduttore13 BJT distribuzione portatori minoritari: controllano tutto i minoritari nella base

14 Dispositivi a semiconduttore14 Distribuzione drogaggio

15 Dispositivi a semiconduttore15 In sintesi -V EB, V CB decidono densità alle giunzioni di Emettitore e Collettore -I E e I C dipendono dai gradienti di concentrazione dei minoritari alle giunzioni -La corrente di base è la differenza fra IE e IC

16 Dispositivi a semiconduttore16 Per avere 1 N B <

17 Dispositivi a semiconduttore17 Operation mode: Modo attivo: E-B: forward B-C reverse Saturazione : E-B: forward B-C forward p n (W)=p no exp(qV CB /k B T) In saturazione per una piccola polarizzazione ho grandi correnti ( stato ON di uno switch) Cutoff: E-B: reverse B-C reverse p n (W)=p n (0)=0- Stato OFF di uno switch Invertito:E-B: reverse B-C forward Modo attivo con efficienza ridotta a causa del basso doping del collettore 4 regioni funzionamento|: 4 distribuzioni portatori

18 Dispositivi a semiconduttore18 Distribuzione portatori minoritari

19 Dispositivi a semiconduttore19

20 Dispositivi a semiconduttore20 Base Comune saturazione attiva Cut Off

21 Dispositivi a semiconduttore21 Configurazione a Emettitore comune: Guadagno ad emettitore comune:

22 Dispositivi a semiconduttore22 Emettitore Comune saturazione attiva Cut Off Nella regione attiva I C sostanzialmente indipendente da V CE

23 Dispositivi a semiconduttore23 Valori tensione V CE (sat)V BE (sat)V BE (att)V BE (soglia)V BE (interdizione) Si0.2V0.8V0.7V0.5V0 Ge

24 Dispositivi a semiconduttore24 V BC crescente: I C cresce a causa breakdown a valanga giunzione B-C In un transistor reale: ricombinazione e generazione nelle regioni di svuotamento alle due giunzioni. I CBO e I CEO crescono Perdita di 0 a basse correnti a causa di ricombinazione nella regione di svuotamento E-B Il plateau nella caratteristica si ottiene se domina corrente diffusione

25 Dispositivi a semiconduttore25 Modello di Ebers-Moll -2 diodi back to back -corrente I E fluisce quasi tutta nel collettore Caratteristiche statiche I F : frazione corrente Emettitore che fluisce in base F I F : frazione che raggiunge il collettore I R : reverse current collettore R I R : reverse common base guadagno in corrente

26 Dispositivi a semiconduttore26

27 Dispositivi a semiconduttore27 Amplificatore di tensione e/o corrente

28 Dispositivi a semiconduttore28 Emettitore Comune

29 Dispositivi a semiconduttore29 Base Comune

30 Dispositivi a semiconduttore30

31 Dispositivi a semiconduttore31 Collettore Comune

32 Dispositivi a semiconduttore32 Emitter-follower

33 Dispositivi a semiconduttore33 Risposta in frequenza: Limite principale tempo di transito minoritari in base

34 Dispositivi a semiconduttore34 Switch OFF ON Per applicazioni digitali conta tempo di uscita dalla saturazione

35 Dispositivi a semiconduttore35 Il transistor ad effetto di campo: JFET (1953) MOSFET (1960) I MOSFEt furono pensati nel 1925 Transistor unipolare in cui il flusso della corrente dal terminale di source al drain è controllato dalla tensione applicata allelettrodo di gate. Controllo della conducibilità di un canale. A differenza di un transistor bipolare dove il parametro di controllo è la corrente di base, qui è la tensione del gate.

36 Dispositivi a semiconduttore36 JFET Si preferisce n per maggiore mobilità portatori

37 Dispositivi a semiconduttore37 JFET Canale conduttivo con 2 contatti ohmici: S e D Il Gate G forma una giunzione con il canale Source a massa: la corrente elettroni verso il drain

38 Dispositivi a semiconduttore38 JFET a canale n

39 Dispositivi a semiconduttore39 saturazione lineare

40 Dispositivi a semiconduttore40 JFET W(x)

41 Dispositivi a semiconduttore41


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