Dispositivi a semiconduttore

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p n p VEB VBC Emettitore Base Collettore r -xE xC W x Dispositivi a semiconduttore

Transistor Dispositivi a semiconduttore

Effetto transistor: Amplificazione della corrente nella giunzione contropolarizzata Contributi corrente: IEp: lacune iniettate emettitore ICp: lacune al collettore IEn: elettroni dalla base verso emettitore ( va ridotta: alto doping emettitore) IBB: elettroni che la base deve rifornire a causa ricombinazione: IBB=IEp-Icp ICn: corrente di elettroni generati termicamente che dal collettore si muovono verso la base Dispositivi a semiconduttore

Configurazioni Dispositivi a semiconduttore

Se si esprime IC in funzione del guadagno a base comune: Dispositivi a semiconduttore

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: Dispositivi a semiconduttore

Se W/Lp>>1 : distribuzione esponenziale di singola giunzione Se W/Lp<<1 : distribuzione lineare . In condizioni “ normali” (REGIME ATTIVO) Dispositivi a semiconduttore

-xE xC WE WC E p+ B n C p WE WC>>LE,LC In base si ha un eccesso di portatori minoritari per una carica totale: Dispositivi a semiconduttore

Calcolo correnti: Dispositivi a semiconduttore

Se esplicitiamo le correnti: Dispositivi a semiconduttore

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

Distribuzione drogaggio Dispositivi a semiconduttore

In sintesi -VEB , VCB decidono densità alle giunzioni di Emettitore e Collettore -IE e IC dipendono dai gradienti di concentrazione dei minoritari alle giunzioni -La corrente di base è la differenza fra IE e IC Dispositivi a semiconduttore

Per avere ≈1 NB<<NE: alto drogaggio emettitore Dispositivi a semiconduttore

Operation mode: Modo attivo: E-B: forward B-C reverse Saturazione : E-B: forward B-C forward pn(W)=pnoexp(qVCB/kBT) In saturazione per una piccola polarizzazione ho grandi correnti ( stato ON di uno switch) Cutoff: E-B: reverse pn(W)=pn(0)=0- Stato OFF di uno switch Invertito:E-B: reverse Modo attivo con efficienza ridotta a causa del basso doping del collettore 4 regioni funzionamento|: 4 distribuzioni portatori Dispositivi a semiconduttore

Distribuzione portatori minoritari Dispositivi a semiconduttore

Base Comune attiva saturazione Cut Off Dispositivi a semiconduttore

Configurazione a Emettitore comune: Guadagno ad emettitore comune: Dispositivi a semiconduttore

Emettitore Comune Nella regione attiva IC sostanzialmente indipendente da VCE attiva saturazione Cut Off Dispositivi a semiconduttore

Valori tensione VCE(sat) VBE(sat) VBE(att) VBE(soglia) VBE(interdizione) Si 0.2V 0.8V 0.7V 0.5V Ge 0.1 0.3 0.2 -0.1 Dispositivi a semiconduttore

VBC crescente: IC cresce a causa breakdown a valanga giunzione B-C In un transistor reale: ricombinazione e generazione nelle regioni di svuotamento alle due giunzioni. ICBO e ICEO 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 Dispositivi a semiconduttore

Modello di Ebers-Moll -2 diodi back to back -corrente IE fluisce quasi tutta nel collettore Caratteristiche statiche IF: frazione corrente Emettitore che fluisce in base FIF: frazione che raggiunge il collettore IR: reverse current collettore RIR: reverse common base guadagno in corrente Dispositivi a semiconduttore

Amplificatore di tensione e/o corrente Dispositivi a semiconduttore

Emettitore Comune Dispositivi a semiconduttore

Base Comune Dispositivi a semiconduttore

Collettore Comune Dispositivi a semiconduttore

Emitter-follower Dispositivi a semiconduttore

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

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

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 all’elettrodo 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. Dispositivi a semiconduttore

JFET Si preferisce n per maggiore mobilità portatori Dispositivi a semiconduttore

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 Dispositivi a semiconduttore

JFET a canale n Dispositivi a semiconduttore

saturazione lineare Dispositivi a semiconduttore

JFET W(x) W(x) Dispositivi a semiconduttore

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