Equazione generalizzata per il transistor. Analogia con il fotodiodo a giunzione pn

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Equazione generalizzata per il transistor. Analogia con il fotodiodo a giunzione pn

sabato, Dicembre 10th, 2022

Riprendiamo l'equazione che restituisce la corrente di collettore in un transistor pnp

da cui vediamo che I_C non dipende da V_CB. Ciò non deve sorprendere perché la giunzione J_C è polarizzata inversamente. Per ricavare un'espressone analitica di I_C indipendentemente dallo stato di polarizzazione di J_C, non dobbiamo fare altro che scrivere al posto di I_C0 l'espressione della caratteristica tensione-corrente di una giunzione pn. Dobbiamo cioè eseguire la sostituzione:

ove il segno (-) si giustifica considerando come abbiamo orientato I_C0, mentre V_C è la d.d.p. tra il collettore C e la giunzione J_C. Ne segue

che si chiama equazione generalizzata per il transistor. Tale equazione esibisce un'analogia rimarchevole con quella che definisce la caratteristica tensione - corrente di un fotodiodo a giunzione . Ricordiamo brevemente che tale device è costituito da una giunzione pn inversamente polarizzata e illuminata da un flusso di fotoni:

Macroscopicamente, ciò si traduce in un incremento della corrente di saturazione inversa I₀

dove I_S misura l'incremento della corrente di saturazione inversa, dovuto al termine di sorgente (fotoni). L'energia di questi ultimi

favorisce la rottura dei legami covalenti. Più precisamente, determina una iniezione di portatori minoritari. Nell'equazione del fotodiodo V > 0 definisce uno stato di polarizzazione diretta e viceversa. Quindi, per polarizzazione inversa è I > I0. L'analogia della caratteristica tensione - corrente del fotodiodo con l'equazione generalizzata del transistor è evidente: nel fotodiodo il termine di eccitazione è la corrente I_S innescata dai fotoni; nel transistor, invece, il termine di eccitazione è la corrente I_E che circola nell'emettitore.

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Introduzione al transistor

giovedì, Dicembre 8th, 2022

transistore npn,pnp,collettore,emettitore — **Fig. 1.**

Un transistor pnp è una configurazione di giunzioni assemblate come in fig.

che danno luogo alle corrispondenti regioni denominate rispettivamente emettitore, base, collettore. In una modalità duale abbiamo un transistor npn, illustrato schematicamente in fig.

Gli schemi circuitali dei transistore pnp e npn sono riportati nelle figg.

dove V_EB e V_CB denotano le cadute di tensione emettitore-base e collettore-base, rispettivamente.

Ciò premesso, consideriamo la configurazione di fig. 1 che rappresenta un transistore pnp in cui la giunzione J_E (emettitore-base) è nello stato di polarizzazione diretta, mentre la giunzione J_C (collettore-base) è nello stato di polarizzazione inversa. Ne consegue una corrente di emettitore

dove I_pE è la corrente dovuta alle lacune che diffondono dall'emettitore alla base, mentre I_nE è la corrente degli elettroni che diffondono dalla base all'emettitore. Il drogaggio del collettore e della base è tale

Denotiamo poi con I_pC1 < I_pE la corrente dovuta alle lacune che diffondono dalla base al collettore. Ne segue che la differenza I_pE-I_pC1 quantifica la concentrazione di lacune che si ricombinano con gli elettroni presenti nella base.

Portiamo ora l'emettitore in condizioni di circuito aperto, conservando la polarizzazione inversa di J_C, per cui I_C=I_C0 essendo quest'ultima la corrente di saturazione inversa di J_C. Tale grandezza si decompone in