Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici Leonello Servoli 1 Il diodo come raddrizzatore (1) 220 V rms 50 Hz Come trasformare una tensione alternata in.

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1 Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici Leonello Servoli 1 Il diodo come raddrizzatore (1) 220 V rms 50 Hz Come trasformare una tensione alternata in una continua?

2 Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici Leonello Servoli 1 Il diodo come raddrizzatore (2) La rettificazione a semionda V 0

3 Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici Leonello Servoli 1 Il diodo come raddrizzatore (3) Semionda positiva Semionda negativa Raddrizzatore a doppia semionda

4 Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici Leonello Servoli 1 Il diodo come raddrizzatore (4) Tensioni sempre positive Correnti in fase con le tensioni Potenza sempre erogata

5 Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici Leonello Servoli 1 Il diodo come raddrizzatore (5) La rettificazione ad onda intera

6 Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici Leonello Servoli 1 Il diodo come raddrizzatore (6) Il filtro: si basa su un circuito RC con un tempo = RC lungo rispetto al periodo del segnale. Tensione Corrente

7 Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici Leonello Servoli 1 Generatore ideale controllato in corrente (1) È un dispositivo con tre terminali (1,2,3) che genera una corrente i 2 controllata da una corrente i 1, isolando la parte in uscita da quella in ingresso. Il rapporto A= i 1 /i 2 è chiamato guadagno di corrente.

8 Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici Leonello Servoli 1 Generatore ideale controllato in corrente (2) Se prendiamo ad esempio un generatore di segnale v s in serie con la resistenza R s che fornisce la corrente di controllo i 1, la corrente generata i 2 provoca una caduta di potenziale v 2 = i 2 R L v 2 = -Ai 1 R L = - AR L v s /R s RLRL RsRs vsvs

9 Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici Leonello Servoli 1 Generatore ideale controllato in corrente (3) È da notare che: A > 1 (di solito) cè amplificazione di corrente. se AR L /R s > 1 cè anche amplificazione di tensione. Quindi la potenza dissipata (i 2 2 R L ) su R L è maggiore di quella dissipata su R s (i 1 2 R s ) ossia cè anche un guadagno di potenza. Da dove viene? Dalla sorgente di alimentazione del generatore.

10 Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici Leonello Servoli 1 I Transistori I transistor sono dispositivi con tre terminali sviluppati dal 1948. I tre terminali si chiamano: Emettitore, Base, Collettore. (oppure: Source, Gate, Drain. )

11 Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici Leonello Servoli 1 Dispositivi Bipolari e Unipolari Definizione: un dispositivo bipolare è quello in cui le correnti sono determinate da tutti e due i tipi di portatori. (es. transistor BJT = Bipolar Junction Transistor o Transistor Bipolare a Giunzione) Un dispositivo unipolare è quello in cui le correnti sono determinate solo da un tipo di portatore di carica. (es. transistor FET = Field Effect Transistor o Transistor ad Effetto di Campo)

12 Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici Leonello Servoli 1 Schema di transistor BJT n-p-n Esistono anche i p-n-p con scambio della sequenza dei tre semiconduttori.

13 Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici Leonello Servoli 1 Esempio di implementazione di transistor n-p-n su wafer di silicio Lunghezza di Canale (nodo tecnologico) 45 nm = 450 diametri atomici

14 Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici Leonello Servoli 1 Transistor p-n-p non polarizzato Concentrazioni Campo Elettrico Livelli Energetici Schema

15 Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici Leonello Servoli 1 ModoEm-BaseCol-Base InterdizioneInversaInversa Zona AttivaDirettaInversa SaturazioneDirettaDiretta Attiva InvertitaInversaDiretta Modi di funzionamento di un BJT

16 Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici Leonello Servoli 1 Transistor p-n-p in regione attiva Concentrazioni Campo Elettrico Livelli Energetici Schema

17 Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici Leonello Servoli 1 Regime attivo di un BJT E

18 Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici Leonello Servoli 1 Montaggio a base comune: v be vcvc Regimi di funzionamento: (1)

19 Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici Leonello Servoli 1 Il transistor come amplificatore (regione attiva): v c = – (R C g m ) v be Il transistor in interdizione: solo correnti di diodo I C 1 nA – 1 A Il transistor in saturazione: Per i casi normali si può dimostrare che: V CE 0.2 V si minimizza la caduta di potenziale ai capi del transistor quando il transistor è in saturazione, ossia linterruttore è chiuso. Regimi di funzionamento: (2)

20 Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici Leonello Servoli 1 Il transistor come interruttore (1) Il transistor T di fig. (a) rimpiazza funzionalmente linterruttore S di fig. (b). Il comportamento di T è definito dalla v be.

21 Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici Leonello Servoli 1 Simulazione del transistor come interruttore Scala: 2 s/div V

22 Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici Leonello Servoli 1 Il transistor come diodo Un transistor può funzionare anche come diodo. Nella costruzione dei circuiti integrati si costruiscono transistor che poi vengono adattati a diodi, per ottimizzare i processi di produzione solo su di un componente, il transistor appunto.

23 Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici Leonello Servoli 1 Simulazione Transistor come Diodo = R 2 C d