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Il TRANSISTOR Il primo transistor della storia. Inventori del Transistor Il transistor bipolare a giunzione (BJT) è stato inventato nei laboratori BELL.

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Presentazione sul tema: "Il TRANSISTOR Il primo transistor della storia. Inventori del Transistor Il transistor bipolare a giunzione (BJT) è stato inventato nei laboratori BELL."— Transcript della presentazione:

1 Il TRANSISTOR Il primo transistor della storia

2 Inventori del Transistor Il transistor bipolare a giunzione (BJT) è stato inventato nei laboratori BELL nel 1948, da : William Shockley, John Bardeen Walter Brattain.

3 IL TRANSISTOR BASE ( sottile rispetto alla lunghezza di diffusione ) COLLETTORE p n np n p EMETTITORE (fortemente drogato) ICIC IEIE IBIB ICIC IBIB IEIE I E +I B +I C =0 npnpnp

4 Simboli circuitali del transistor npnpnp C E B B E C

5 Funzionamento del transistor Il funzionamento del transistor prevede che le sue due giunzioni siano polarizzate (ing. biased). Ovvero deve essere applicata una opportuna tensione ad ogni terminale: Emettitore, Base e Collettore. Le possibili combinazioni in cui le due giunzioni E-B e B-C possono essere polarizzate, sono mostrate nella seguente tabella:

6 Modi di operazione del BJT (Bipolar Junction Transistor) Giunzione Emettitore Base Giunzione Collettore Base Modalità di funzionamento (zona) DIRETTAINVERSAATTIVA-DIRETTA INVERSA SPENTO DIRETTA SATURAZIONE INVERSADIRETTAATTIVA-INVERSA

7 IL TRANSISTOR POLARIZZATO EMETTITORE BASE COLLETTORE p p n La giunzione EB è polarizzata direttamente le lacune diffondono verso la Base ICIC IBIB IEIE + _ __ _ V EB V CB V EB ICIC

8 IL TRANSISTOR Principio di funzionamento (effetto transistor) EMETTITORE BASE COLLETTORE p+p+ p n La giunzione BC è polarizzata inversamente le lacune diffondono verso il collettore __ _ _ ICIC IBIB IEIE

9 GUADAGNO IN CORRENTE DEL TRANSISTOR Nei transistor reali il 98.0% % della corrente I E raggiunge il collettore. Guadagno di corrente a di corto circuito a emettitore comune (h FE )

10 IL MODELLO DI EBERS-MOLL BJT pnp V EB V CB np p Relazioni approssimate per polarizzazione attiva diretta

11 Polarizzazione del transistor configurazione CE – Retta di carico B E C ICIC RBRB V CC La retta di carico V CE RCICRCIC RCRC V BE ~ 0.7V V CC

12 Le caratteristiche del transistor (di uscita e a emettitore comune) Transistor spento Transistor saturo Transistor in zona attiva Lincrocio della retta di carico con la curva caratteristica con I B =cost. determina il punto di lavoro (la soluzione del circuito). Ad esempio con I B =80µA

13 Amplificatore a transistor Configurazione CE – Progetto del circuito B E C ICIC RBRB =10V RCRC V BE ~ 0.7V Transistor in configurazione a Emettitore Comune CE (Common Emitter) V CC V CE =6V R C =2.2kΩ =1.8mA IBIB =1.0MΩ

14 Amplificatore in configurazione CE B E C ICIC RBRB =10V V BE ~ 0.7V vuvu V CC RCRC IBIB ~ vivi 5mV 2.2V

15 I «Piccoli Segnali» Dispositivi non lineari Polarizzazione Linearizzazione della caratteristica (x: tensione o corrente) totale; continua piccolo segnale

16 Modello a del BJT per piccoli segnali Giunzione di ingresso polarizzata direttamente Generatore controllato di corrente (Effetto Transistor) g m Transconduttanza Resistenza che tiene conto delleffetto Early Resistenza dinamica della giunzione di ingresso ibib

17 Modello di un amplificatore a transistor in configurazione Emettitore Comune (CE) r g m v ibib vivi ~ RCRC iuiu V CC B E C ICIC RBRB V BE ~ 0.7V RCRC IBIB ~ vivi v c =v C -V C e c e

18 Parametri caratterisitici di un amplificatore a bassa frequenza Amplificazione di corrente Amplificazione di tensione Impedenza di ingresso Impedenza di uscita

19 Parametri di un amplificatore a transistor in configurazione CE a bassa frequenza r g m v ibib vivi ~ RCRC iuiu

20 Studio in frequenza di un amplificatore Frequenza di taglio inferiore Frequenza di taglio superiore Larghezza di banda Amplificazione a Mezza Banda (sfasamento) Diagramma di BODE

21 Diagramma di Bode di un BJT frequenza in scala log Amplificazione in dB

22 Capacità delle giunzioni pn Capacità di diffusione se la giunzione è polarizzata in modo diretto Capacità di transizione o giunzione ( C ) se la giunzione è polarizzata in modo inverso

23 Risposta in frequenza di un amplificatore CE (basse frequenze) v g m v ibib vgvg ~ RCRC C RgRg r o =1/(R g +r )C è la frequenza di taglio (se ) Funzione di trasferimento del «passa alto»

24 Il modello completo del transistor per piccoli segnali r rbrb roro g m v ee c b ibib v = r i b r b: Resistenza di contatto di base ~ r π Resistenza di giunzione di B-E ~ g m transconduttanza Ω -1 r o Resistenza effetto Early ~ r c: Resistenza di contatto del collettore ~ r : Resistenza di giunzione (BC) ~ C Capacità di diffusione (B-E) ~ 100pF C Capacità di transizione (B-C) ~ 1pF C C r rcrc

25 Teorema di Miller Se in un circuito i punti A e B sono connessi da unimpedenza Z e se è noto il rapporto =V B /V A (Fig. 1), allora limpedenza Z può essere sostituita da due impedenze Z A e Z B rispettivamente da A e B verso massa (Fig. 2). Dimostrazione: Se I è la corrente in Z diretta da A a B, allora Figura 1 Figura 2

26 r rbrb roro g m v ee cb C C rcrc C p Capacità di diffusione (B-E) ~ 100pF C m Capacità di transizione (B-C) ~ 1pF Applichiamo il teorema di Miller (Z è la capacità di transizione C A B vgvg ~ RCRC RgRg vbvb Risposta in frequenza di un amplificatore CE (alte frequenze)

27 Analisi in frequenza del transistor in conf, CE r roro g m v ee c b C A V ) C rcrc A B ~ RCRC C A V )/A V RgRg rbrb vgvg vbvb

28 v C C A V ) A vgvg ~ R=r b //r //R g Il circuito equivalente di un amplificatore a Transistor in configurazione CE si comporta come un RC Passa Basso con la resistenza data da e con la capacità data Risposta in frequenza di un amplificatore CE (alte frequenze) Esempio C

29 Risposta in frequenza di un amplificatore CE A V (dB) 3 dB 20 dB/decade Mezza banda Frequenza (Hz) Frequenza di taglio alta dovuta alle capacità di diffusione e di transizione Frequenza di taglio bassa dovuta alla capacità di blocco e impedenza di ingresso Diagramma di Bode dellamplificazione


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