Il transistor

IL TRANSISTOR IL TRANSISTOR TRANSISTOR BIPOLARI A GIUNZIONE ( BJT ) Il transistor bipolare a giunzione, noto anche con l'acronimo BJT (Bipolar Junction Transistor), è un dispositivo elettronico a semiconduttore a tre terminali il cui nome evidenzia le caratteristiche fondamentali di quest'elemento: il termine Bipolar indica che la conduzione è dovuta al contributo dei due portatori di carica elettrica (elettroni e lacune), Junction che è realizzato attraverso la connessione in serie di due giunzioni di tipo p-n. All'inizio questi dispositivi erano utilizzati come convertitori d'impedenza da cui il nome transistor (= transfer resister), oggi invece nascono come amplificatori di corrente ma sono più spesso usati, come negli amplificatori operazionali, con la funzione di amplificatori di tensione. I BJT trovano inoltre applicazione nei circuiti sia discreti che integrati, sia analogici che digitali. In quest'ultimo caso essi sono utilizzati come interruttori (switch) impiegati nei modi di funzionamento di saturazione ed interdizione. I BJT possono essere di due tipi: · npn, in cui la conduzione è dovuta soprattutto ad elettroni· pnp, in cui la conduzione è dovuta soprattutto ad elettroni in banda di valenza cioè lacune. REALIZZAZIONE FISICA E ANALISI DEL TRANSITOR NPN Polarizziamo direttamente una giunzione pn in cui la regione negativa è fortemente drogata ed ha dimensioni maggiori rispetto alla zona positiva in modo tale che il flusso di elettroni dalla zona drogata di tipo N a quella di tipo P sarà nettamente prevalente rispetto al flusso di lacune che arriva in senso opposto (fig. 1). Fig.1 - Polarizzazione diretta di una giunzione pn La polarizzazione diretta BE (VBE>0) genera un flusso di elettroni diretto dalla regione N+ alla regione P e le zone di svuotamento assumono dimensioni diverse a causa della differente concentrazione di cariche. Aggiungiamo ora una regione N e polarizziamo inversamente il nuovo diodo, come in fig. 2. Fig.2 - Polarizzazione di una doppia giunzione del tipo npn La funzione della polarizzazione inversa BC (VBC> ICBo (4.5) Dalla (4.4), considerando la (4.5), otteniamo l'espressione di ? già vista nella (4.2); per le considerazioni svolte possiamo schematizzare quindi il transistor come un nodo di Kirchoff (per le correnti continue). Fig. 4 (a) Simbolo del transistor - Fig. 4 (b) Il transistor come nodo di Kirchoff Dalla fig.4 (b), si ha: IE = IC +IB (4.6) IC ? ?*IE = ?*( IC + IB ) (4.7) IC*( 1-? ) = ?*IB (4.8) Dall'ultima equazione, ricordando la (4.1), otteniamo le espressioni che legano ? e ?tra di loro:?= ?/(1-?) (4.9) ?= ?/(1+?) (4.10) CARATTERISTICHE DEI TRANSISTOR BIPOLARI -Caratteristica d'ingresso La caratteristica di ingresso di un transistor npn è la stessa di un diodo polarizzato direttamente in cui sugli assi troviamo in ascissa la tensione VBE e in ordinata la corrente di ingresso Ib. Fig. 5 - Caratteristica di ingresso del transistor (simulazione PSPICE) IB = IcBo*[exp(VBE/VT) - 1] (4.11) dove VT = kT/q