Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici Leonello Servoli 1 Il diodo come raddrizzatore (1) 220 V...

Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici Leonello Servoli

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Il diodo come raddrizzatore (1)

220 V rms50 Hz

Come trasformare una tensione alternata in una continua?


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La rettificazione a semionda

V

0


1


Semionda positiva

Semionda negativaRaddrizzatore a doppia semionda


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•Tensioni sempre positive

•Correnti in fase con le tensioni

•Potenza sempre erogata


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La rettificazione ad onda intera


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Il filtro: si basa su un circuito RC con un tempo = RC lungo rispettoal periodo del segnale.

Tensione

Corrente


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Generatore ideale controllato in corrente (1)

È un dispositivocon tre terminali (1,2,3) che generauna corrente i2

controllata da unacorrente i1, isolandola parte in uscita daquella in ingresso. Il rapporto A= i1/i2

è chiamato guadagno di corrente.


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Se prendiamo ad esempio un generatoredi segnale vs in seriecon la resistenza Rs che fornisce la corrente di controlloi1, la corrente generata i2 provoca una cadutadi potenziale v2 = i2 RL

v2 = -Ai1RL = - ARLvs/Rs

RL

Rs

vs


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È da notare che:

A > 1 (di solito) c’è amplificazione di corrente. se ARL/Rs > 1 c’è anche amplificazione di tensione.

Quindi la potenza dissipata (i22RL ) su RL è maggiore di

quella dissipata su Rs (i12Rs ) ossia c’è anche un guadagno

di potenza.

Da dove viene? Dalla sorgente di alimentazione del generatore.


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I Transistori• I transistor sono dispositivi con tre terminali

sviluppati dal 1948.

• I tre terminali si chiamano:

Emettitore, Base, Collettore.

(oppure: Source, Gate, Drain. )


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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)


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Schema di transistor BJT n-p-n

Esistono anche i p-n-p con scambio della sequenza dei tre semiconduttori.


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Esempio diimplementazione di transistor n-p-n su wafer di silicio

Lunghezza di Canale(nodo tecnologico)45 nm = 450 diametri atomici


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Transistor p-n-p non polarizzato

Concentrazioni

Campo Elettrico

Livelli Energetici

Schema


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Modo Em-Base Col-Base

•Interdizione Inversa Inversa

•Zona Attiva Diretta Inversa

•Saturazione Diretta Diretta

•Attiva Invertita Inversa Diretta

Modi di funzionamento di un BJT


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Transistor p-n-p in regione attiva

Concentrazioni

Campo Elettrico

Livelli Energetici

Schema


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Regime attivo di un BJT

E


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Montaggio a base comune:

vbe vc

Regimi di funzionamento: (1)


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Il transistor come amplificatore (regione attiva):

vc = – (RC gm) vbe

Il transistor in interdizione:

solo correnti di diodo IC 1 nA – 1 A

Il transistor in saturazione:

Per i casi normali si può dimostrare che: VCE 0.2 V si minimizza la caduta di potenziale ai capi del transistor quando il transistor è in saturazione, ossia l’interruttore è chiuso.

Regimi di funzionamento: (2)


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Il transistor come interruttore (1)

Il transistor T di fig. (a) rimpiazza funzionalmente l’interruttore S

di fig. (b). Il comportamento di T è definito dalla vbe.


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Simulazione del transistor come interruttore

Vs

Vout

500 R3

Q2N2222Q147k

R2

V1

-3 V2

Scala: 2 s/div

V


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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.


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Simulazione Transistor come Diodo

Vs

Vout

Q2N2222Q147k

R2

V1

= R2 Cd

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