transistore bipolare a giunzione (bjt) · 9 principio di funzionamento base “stretta” effetto...

Transistore bipolarea giunzione (BJT)

www.die.ing.unibo.it/pers/mastri/didattica.htm

(versione del 30-4-2018)

2

Transistore bipolare a giunzione (BJT)

● Il transistore bipolare a giunzione è un dispositivo costituito da un cristallo semiconduttore suddiviso in tre regioni

Il dispositivo è detto bipolare perché il suo funzionamento si basa su portatori di carica di entrambe le polarità, mentre sono detti unipolarii dispositivi nei quali la corrente è dovuta a portatori di carica di un solo tipo

● Nelle due regioni alle estremità opposte del cristallo, dette emettitore(E) e collettore (C), vengono introdotti droganti dello stesso tipo

● Nella regione centrale, detta base (B), vengono introdotti droganti del tipo opposto

● In questo modo si formano due giunzioni pn

base-emettitore (BE)

base-collettore (BC)

3

Transistori npn e pnp

● La struttura può essere realizzata in due modi, che corrispondono ai transistori di tipo npn e di tipo pnp

4

Note

● In seguito si farà riferimento prevalentemente ai transistori di tipo npn, dato che questa è la configurazione utilizzata più frequentemente

● I risultati relativi ai transistori npn possono essere facilmente estesi ai transistori pnp modificando opportunamente i versi di riferimento delle tensioni e delle correnti

● Nella pratica i transistori non hanno una struttura simmetrica come indicato negli schemi di principio

● Attualmente i transistori vengono realizzati prevalentemente in forma planare

Struttura semplificata di un transistore planare

5

Regioni di funzionamento

● In relazione ai possibili stati di conduzione delle due giunzioni si possono distinguere quattro regioni di funzionamento

● La regione inversa, nella quale i ruoli dell’emettitore e del collettore sono scambiati, nella pratica non viene mai utilizzata

Polarizzazioni delle giunzioni Regione difunzionamentoBE BC

Inversa Inversa Interdizione

Diretta Inversa Normale

Diretta Diretta Saturazione

Inversa Diretta Inversa

6

Principio di funzionamento

● Si assegnano versi entranti alle correnti di collettore e di base e verso uscente alla corrente di emettitore

● Si considera il dispositivo polarizzato nella regione normale

tra i terminali B ed E viene applicata una tensione VBE > 0

tra i terminali B e C viene applicata una tensione VBC < 0

● Se lo spessore della regione di base è elevato non si hanno interazioni tra le due giunzioni e il dispositivo si comporta come una coppia di diodi

● In particolare, gli elettroni iniettati dall’emettitore nella regione di base si ricombinano con le lacune, contribuendo alla corrente di base, quindi in prossimità della giunzione BC la concentrazione di elettroni è praticamente nulla

● In queste condizioni, dato che la corrente attraverso la giunzione BC, polarizzata in inversa, è trascurabile, si ha

0C

BE

I

II

7


Base “larga” nessuna interazione tra le giunzioni BE e BC

8


● Riducendo lo spessore della regione di base a valori sufficientemente piccoli (frazioni di µm) aumenta la probabilità che gli elettroni iniettati nella regione di base riescano a portarsi in prossimità della giunzione BC prima di ricombinarsi

● Dato che la giunzione BC è polarizzata in inversa, in prossimità della giunzione è presente un campo elettrico con verso tale da spingere gli elettroni presenti nella regione p (cariche minoritarie) ad attraversare la giunzione

Al diminuire dello spessore della regione di base, una parte sempre più consistente degli elettroni iniettati nella regione di base viene attirata dal collettore, dando origine ad una corrente di collettore progressivamente crescente, mentre si riduce la corrente di base (effetto transistor)

9


Base “stretta” effetto transistorNE NB IB IC

10


● Se lo spessore della regione di base è molto piccolo, la maggior parte degli elettroni iniettati dall’emettitore raggiunge il collettore

● In queste condizioni, la corrente di base è dovuta prevalentemente alle lacune iniettate dalla base verso l’emettitore

● Se le concentrazioni dei droganti nelle regioni di emettitore, NE, e di base, NB, sono uguali anche le correnti dovute agli elettroni e alle lacune che attraversano la giunzione BE sono uguali

La corrente di base e la corrente di collettore sono dello stesso ordine di grandezza

● Se NE >> NB, le lacune iniettate dalla base danno un contributo molto piccolo alla corrente attraverso la giunzione BE

La corrente di collettore assume valori prossimi a quelli della corrente di emettitore

La corrente di base è molto piccola rispetto alla corrente di collettore

11


Base “stretta” effetto transistorNE >> NB IB << IC IC IE

12


● Nelle realizzazioni pratiche la ragione di base ha uno spessore molto piccolo (< 1 µm) la regione di emettitore è fortemente drogata mentre la regione di

base è debolmente drogata, inoltre, per motivi che saranno chiaritiin seguito (effetto Early), la regione di collettore è drogata più debolmente della base

● Nella regione normale, trascurando il contributo della corrente di saturazione della giunzione BC, si ha

● Se si invertono i ruoli dell’emettitore e del collettore si ha ugualmente l’effetto transistor

però, dato che il dispositivo è fortemente asimmetrico, il valore di Rrisulta molto minore di F

EFC II F = guadagno di corrente diretto a base comune(valori tipici 0.99-0.995)

CRE II R =guadagno di corrente inverso a base comune

13

Modello di Ebers e Moll

● In condizioni generali, le relazioni tra le tensioni delle giunzioni e le correnti sono espresse dalle equazioni di Ebers e Moll

dove

● Quindi la corrente di base è

● I parametri F R IES e ICS sono legati dalla relazione

● Queste equazioni possono essere interpretate mediante un circuito equivalente formato da due diodi e due generatori dipendenti

RFFC

RRFE

III

III

1

1TBC

TBE

/CS

/ESF

VV

R

VV

eII

eII

RRFFCEB 11 IIIII

SCSRESF III (IS = corrente di saturazione)

14


● La corrente di base è data dalla somma di in termine dipendente da VBE

e uno dipendente da VBC

● Le espressioni di questi termini si possono porre nella forma

dove

BCBEB III

111

1

111

1

TBCTBC

TBETBE

/

R

S/S

R

RRRBC

/

F

S/S

F

FFFBE

VVVV

VVVV

eI

eIII

eI

eIII

R

RR

F

FF

1

1

guadagno di corrente diretto a emettitore comune(valori tipici dell’ordine di 101-102)

guadagno di corrente inverso a emettitore comune(valori tipici dell’ordine di 10-1-100)

15


● Isolando i termini IBE e IBC nelle espressioni di IE e IC si ottiene

dove

● Queste equazioni possono essere interpretate mediante un circuito equivalente semplificato nel quale compare un unico generatoredipendente

TBCTBE //S

BCRBEFBCR

RBE

F

FRRFFCE 11

VVVV eeI

IIIIIII

CEBCRRFFRRC

CEBERRFFFFE

1

1

IIIIII

IIIIII

16


11

1

1

TBCTBE

TBCTBCTBE

TBETBCTBE

/

R

S/

F

SB

/

R

S//SC

/

F

S//SE

VVVV

VVVVVV

VVVVVV

eI

eI

I

eI

eeII

eI

eeII

17

Regione normale

● Nella regione normale, dato che la giunzione BC è interdetta, le espressioni delle correnti si riducono a

● Queste equazioni possono essere interpretate mediante un circuito equivalente formato da un diodo con corrente di saturazione IS/ e un generatore dipendente pilotato dalla corrente IB (o, in alternativa, un generatore dipendente non lineare pilotato dalla tensione VBE)

TBE /SB

VV

F

eI

I

TBE /SC

F

FBFE

11 VV

F

eI

III

TBE /SBFC

VVeIII

18

Saturazione

● Le relazioni precedenti indicano che nella regione normale la correntedi collettore è determinata unicamente dalla corrente di base (o in modo equivalente dalla tensione VBE) e non dipende dalla tensione VBC

● Quando la giunzione BC entra in conduzione si ha una riduzione della corrente di collettore, che tende ad annullarsi, ed un incremento della corrente di base

Il rapporto tra la corrente di collettore e la corrente di base, che nella regione normale vale F, nella regione di saturazione è minore di F

TBCTBE

TBCTBE

/

R

S/

F

SB

/

RS

/SC

11

VVVV

VVVV

eI

eI

I

eIeII

19

Saturazione

● Per definire convenzionalmente il confine tra la regione di saturazione si può utilizzare il valore del rapporto tra le correnti IC e IB

● Si assume che il dispositivo sia in saturazione quando il rapporto diviene inferiore ad una frazione prefissata, , di F

● Questo comporta che la tensione VCE scenda al di sotto di un valore VCEsat definito dalla relazione

● Per 0.9 con i valori tipici di F e R si ottengono valori di VCEsat tra 0.15 e 0.3 V

RF

/R

/

/

R

S/

F

S

/

RS

/S

B

C

1

11

11

TCE

TCE

TBCTBE

TBCTBE

VV

VV

VVVV

VVVV

e

e

eI

eI

eIeI

I

I

TCE

TBC

TBE/

/

/VV

VV

VV

ee

e

R

RFTCEsatCEF

B

C

)1(

1lnVVV

I

I

20

Curve caratteristiche

● Normalmente le caratteristiche dei transistori sono rappresentate mediante famiglie di curve che riportano gli andamenti di

IB in funzione di VBE con VCE trattato come parametro (caratteristiche di ingresso ad emettitore comune)

IC in funzione di VCE con IB trattato come parametro(caratteristiche di uscita ad emettitore comune)

● Caratteristiche di ingresso:

Nella regione normale sono praticamente indipendenti da VCE e sono simili alla curva caratteristica di un diodo

In saturazione si ha un forte aumento di IB al diminuire di VCE

● Caratteristiche di uscita: Nella regione normale sono rette orizzontali Nella regione di saturazione IC diminuisce rapidamente, mentre si

hanno piccole variazioni di VCE

21

Caratteristiche di ingresso

22

Caratteristiche di uscita

23

Effetto Early

● Nella regione normale le curve caratteristiche di un transistore reale non sono esattamente orizzontali, come previsto dal modello di Ebers e Moll, ma IC aumenta con VCE

● Questo è dovuta al fatto che all’aumentare di VCE (e quindi di VCB) si ha un allargamento della regione svuotata in corrispondenza della giunzio-ne BC e quindi una riduzione della larghezza efficace della regione di base (effetto Early)

● L’entità dell’effetto puòessere ridotta rendendo ilcollettore più debolmentedrogato della base

(In questo modo la regionesvuotata si estende preva-lentemente dal lato del col-lettore)

24

Effetto Early

● Nella regione normale le caratteristiche non sono parallele, ma, se prolungate, convergono in un punto sull’asse delle ascisse corrispon-dente a VCE VA (VA tensione di Early)

● L’effetto Early può essere rappresentato modificando, nella regione normale, l’espressione di IC nel modo seguente

A

CE/SC 1TBE

V

VeII VV

25

Impiego del transistore come amplificatore

● Collegando una resistenza al collettore si ottiene una tensione VCE

dipendente dalla tensione VBE

● Nella regione normale la caratteristica di trasferimento VBE-VCE contiene un tratto con andamento approssimativamente lineare

CCCCCE IRVV

26


● E’ possibile ottenere un amplificatore lineare polarizzando il transistore mediante un generatore costante VBE0

● Il punto Q sulla caratteristica è detto punto di polarizzazione o punto di riposo

27


● Se il punto Q si trova nel tratto lineare, sovrapponendo a VBE0 un piccolo segnale vbe(t), si ottiene in uscita la tensione VCE0 vce(t), con vce(t) praticamente proporzionale a vbe(t)

28

Analisi per piccoli segnali

● La relazione tra vbe(t) e vce(t), può essere ottenuta linearizzando le equazioni del transistore nell’intorno del punto di riposo Q

● Quindi si ottiene

ce

0CE

Cbe

0BE

C0CE0BECce0CEbe0BEC ),(),( v

V

Iv

V

IVVIvVvVI

be

0BE

B0BEBbe0BEB )()( v

V

IVIvVI

cecebemce

0CE

Cbe

0BE

Cc vgvgv

V

Iv

V

Ii

bebebe

0BE

Bb vgv

V

Ii

0 indica che le derivate sonocalcolate nel punto di riposo

29


● L’analisi del circuito può essere svolta in tre fasi

Determinazione del punto di riposo, in assenza del segnale vbe(t) Linearizzazione nell’intorno del punto di riposo

Analisi del circuito linearizzato, in cui è presente il solo generatore vbe(t) e i generatori di polarizzazione sono azzerati(circuito equivalente per piccoli segnali)

30

Modello per piccoli segnali

● Le equazioni linearizzate possonoessere interpretate mediante il seguente circuito equivalente

● Le espressioni dei parametri sono

0CEA

0C/

A0CE

Cce

T0BE

VV

Ie

V

I

V

Ig

VVS

0CEA

A

TF

0C/

TF0BE

Bbe

T0BE

VV

V

V

Ie

V

I

V

Ig

VVS

T

0C

A

0CE/

T0BE

Cm 1T0BE

V

I

V

Ve

V

I

V

Ig

VVS

31

Modello per piccoli segnali

● Il circuito equivalente per piccolisegnali può essere ridisegnatonel modo seguente

● I parametri sono definiti dallerelazioni

A

0CEF

be

mo 1

V

V

g

g

0C

0CEA

cece

1

I

VV

gr

A

0CE

0C

TF

bebe 1

1

V

V

I

V

gr

bobbe

mbem ii

g

gvg

32

Amplificatori ad un transistoreConfigurazioni fondamentali

Emettitore comune

Collettore comune

Base comune

33

Amplificatore ad emettitore comune

● Ingresso tra base e massa

● Uscita tra collettore e massa

● Nel circuito equivalente per piccoli segnali la tensione di uscita coincide con la tensione di RC

)()( sBBS tvVtV

34



bi ii

bbei irv

ceo o b

ce Cc

ri i i

r R

Cce

cebooCo Rr

RriiRv

C

35


● Guadagno di tensione

● Guadagno di corrente

● Resistenza di ingresso

● Valori approssimati per rce

ceCbe

o

i

ov // rR

rv

vA

Cce

ceo

i

oi Rr

r

i

iA

bei

in ri

vR i

be

Cov r

RA

oi A bein rR

ceCbe

o

i

ov // rR

rv

vA

Cce

ceo

i

oi Rr

r

i

iA

bei

in ri

vR i

ceCbe

o

i

ov // rR

rv

vA

Cce

ceo

i

oi Rr

r

i

iA

36


● Calcolo della resistenza di uscita

ceout ri

vR

0b i

37


● Il guadagno di tensione Av è negativo e può essere grande in valore assoluto quindi vo è in opposizione di fase con vi

● Il guadagno di corrente Ai è positivo e può assumere valori elevati

il guadagno di potenza

può assumere valori elevati

● La resistenza di ingresso ha valori medio-bassi (tipicamente dell’ordine del k) è possibile aumentare Rin riducendo la corrente di collettore IC0, ma

questo comporta anche una riduzione del guadagno di tensione

● La resistenza di uscita ha valori medio-alti (tipicamente dell’ordine delle decine di k)

ivii

ooP AA

iv

ivA

38

Amplificatore a collettore comune

● Ingresso tra base e massa

● Uscita tra emettitore e massa

● Nel circuito equivalente per piccoli segnali la tensione di uscita coincide con la tensione di RE

)()( sBBS tvVtV

39



bi ii o ceo e o b

E ce E

1v r

i i iR r R

Ece

Eceboo 1

Rr

Rriv

Ece

Ecebobbeobbe 1

Rr

Rriirvirvi

40






ceEobe

ceEo

i

ov //1

//1

rRr

rR

v

vA

Ece

ceo

i

oi 1

Rr

r

i

iA

ceEobei

in //1 rRri

vR i

Eobein 1 RrR 1oi A Eobe

Eov 1

1

Rr

RA

ceEobe

ceEo

i

ov //1

//1

rRr

rR

v

vA

Ece

ceo

i

oi 1

Rr

r

i

iA

41



● Per rce si ha

beSb rR

vi

ceo

beSout //

1r

rR

i

vR

cebeS

oce

bo 11r

v

rR

v

r

vii

1o

beSout

rRR

42


● Il guadagno di tensione ha tipicamente valori di poco inferiori a 1,dato che rbe in genere è trascurabile rispetto a o1rErce per questo l’amplificatore a collettore comune è detto anche

inseguitore di tensione o inseguitore di emettitore (emitter follower)

● Il guadagno di corrente è negativo e in genere prossimo a o1

● La resistenza di ingresso ha valori elevati (tipicamente dell’ordine delle centinaia di k o dei M)

● La resistenza di uscita ha valori piccoli (tipicamente dell’ordine delle decine di )

● Queste caratteristiche rendono l’amplificatore a collettore comune particolarmente adatto ad essere utilizzato come stadio separatore (buffer)

43

Stadio separatore (Buffer)

● Si considera un generatore con resistenza interna RS collegato a una resistenza di carico RL

● Al diminuire di RL la tensione vo

diviene piccola rispetto a vS

è fortemente dipendente da RL

● Se si introduce un buffer con elevata impedenza di ingresso Rin >> RS

la tensione vi all’ingresso del buffer è circa uguale a vS e praticamente indipendente dalla resistenza di carico

Il generatore è praticamente nella condizione di funzionamento a vuoto

44

Stadio separatore (Buffer)

● Se il buffer ha guadagno circa unitario e resistenza di uscita Rout RL

la tensione vo

è di poco inferiore a vS

è praticamente indipendente da RL

Complessivamente, dal punto di vista del carico, il buffer permette di ridurre la resistenza interna del generatore lasciando praticamente invariata la sua tensione

Circuito equivalente

Si assume che il guadagno a vuoto(cioè per RE ) dell’amplificatoresia praticamente unitario

45

Amplificatore a base comune

● Ingresso tra emettitore e massa

● Uscita tra collettore e massa

● Nel circuito equivalente per piccoli segnali la tensione di uscita coincidecon la tensione di RC

)()( sEES tvVtV

46



bbei irv

be o ce o cebe b ce o o b C o o c b b

C ce C ce

r r rr i r i i R i i i i i

R r R r

C o cei e o b b

C ce

1R ri i i i i

R r

bceC

CceooCo i

rR

RriRv

47






ceCbe

o

i

ov // rR

rv

vA

ceoC

ceo

i

oi 1 rR

r

i

iA

ceoC

ceCbe

iin 1 rR

rRr

i

vR i

be

Cov r

RA

1o

oi

A

1o

bein

rR

48



● Quindi i valori sono compresi tra rce e (1+o)rce

Sbe

Sb Rr

Rii

bbeboce iriirv

SbeceSbe

Soout //1 Rrr

Rr

R

i

vR

49


● Il guadagno di tensione è positivo e uguale, in valore assoluto, al guadagno dell’amplificatore a emettitore comune

● Il guadagno di corrente è negativo e ha modulo quasi unitario Di conseguenza il guadagno di potenza è sensibilmente inferiore a

quello dell’amplificatore a emettitore comune● La resistenza di ingresso è molto piccola (tipicamente dell’ordine delle

decine di )● La resistenza di uscita è molto grande (tipicamente dell’ordine delle

centinaia di k o dei M)

Queste caratteristiche rendono l’amplificatore a base comune adatto ad essere utilizzato come inseguitore di corrente(può fornire una corrente di uscita circa uguale a quella di ingresso, ma associata ad una resistenza più elevata)

● Inoltre la configurazione a base comune è usata come amplificatore di tensione in casi particolari che richiedono adattamento in ingresso con livelli bassi di impedenza (es. cavi a radio frequenza)

50

Confronto tra le configurazioni fondamentali

Emettitorecomune

Collettorecomune

Basecomune

Av

Ai

Rin

Rout

ceCbe

o // rRr

ceoC

ceo

1 rR

r

ceoC

ceCbe

1 rR

rRr

SbeceSbe

So //1 RrrRr

R

ce

o

beS //1

rrR

ceEobe //1 rRr

ceEobe

ceEo

//1

//1

rRr

rR

Ece

ceo 1

Rr

r

ber

ceCbe

o // rRr

Cce

ceo Rr

r

cer

51

Confronto tra le configurazioni fondamentali

Emettitorecomune

Collettorecomune

Basecomune

Avmodulo >> 1

negativopoco < 1positivo

>> 1positivo

Ai>> 1

positivomodulo >> 1

negativomodulo poco < 1

negativo

Rinmedia

(~ 103 )grande

(~ 105-106 )piccola

(~ 10-102 )

Routmedia

(~ 104-105 )piccola

(~ 10-102 )grande

(~ 105-106 )

(valori tipici)

52

Amplificatore ad emettitore comunecon resistenza di emettitore

● Amplificatore ad emettitore comune modificato con l’inserimento di un resistore in serie all’emettitore

)()( sBBS tvVtV

53


● Applicando la LKV si ottiene

● Di regola vale l’approssimazione

● Quindi

● Inoltre si ha

bi ii

bceCE

oceEbeoEbbei i

rRR

rRriRirv

ceCE

boceCoCο rRR

irRiRv

0oCbooceeE iRiiriR

oobe iiii

ceCE

boceo rRR

iri

54





● Valori approssimati per rce (assumendo anche rbe oRE)

EceoceCEbe

Cceo

i

ov RrrRRr

Rr

v

vA

ceCE

oce

i

oi rRR

r

i

iA

ceCE

oceEbe

iin rRR

rRr

i

vR i

oEin RRoi AE

Cv R

RA

55



● Quindi i valori sono compresi tra rce e (1+o)rce

beSE

Eb rRR

Rii

boceE iiriRv

beSE

EceoceEout rRR

RrrR

i

vR

56


● Complessivamente gli effetti dell’introduzione della resistenza di emettitore sono

Aumento della resistenza di ingresso, che è approssimativamente determinata dal prodotto oRE

Diminuzione del guadagno di tensione, che però, dipende in modo meno sensibile da o, ed è praticamente determinato dal rapporto tra RC e RE

Aumento della resistenza di uscita

Polarizzazione del transistor

● In pratica non è conveniente utilizzare un generatore di tensione per fissare il valore di VBE nel punto di lavoro

A causa della relazione esponenziale che lega IB e VBE, piccolierrori su VBE possono dare luogo a grandi variazioni di IB e, di conseguenza, di IC e di VCE

● Quindi è preferibile fissare il valore della corrente di base

57

B

BEBBB R

VVI

Polarizzazione del transistor

● Di solito si utilizza un solo generatore per polarizzare sia il collettore che la base

● Il comportamento di questo circuitonon è soddisfacente perché

● La caratteristica IB-VBE dipendedalla temperatura, quindi ancheIC e VCE variano con la temperatura

● Il valore di IC dipende F, che puòvariare in modo sensibile anche traesemplari diversi di transistor dellostesso tipo

58

Stabilizzazione del punto di lavoro

59

● Per rendere più stabile il punto di lavoro del transistor si può utilizzare il seguente circuito di polarizzazione

La tensione di base è fissata mediante il partitore formato da R1 e R2

Viene inserita la resistenza RE in serie all'emettitore

● Il circuito di polarizzazione di base può essere rappresentato mediante il bipolo equivalente di Thévenin

21

21

21

2BB

RR

RRR

RR

RVV

B

CC


● Facendo uso del circuito equivalente di Thévenin, la corrente di emettitore può essere ottenuta nel modo seguente

● Se sono verificate le condizioni

la corrente IE, e quindi anche IC,risulta praticamente indipendentedalle variazioni di VBE e di F

60

1F

BEEBB

RRVV B

11

F

BE

EBBEEEBE

F

EBBB

RR

VVIIRV

IRV B


● Per scegliere i valori di R1 e R2 si deve tenere conto di due opposte esigenze

Per avere

occorre che R1 e R2 abbiano valori relativamente piccoli

Al diminuire di R1 e R2 aumentano le loro correnti e quindi la potenza dissipata

● In genere si scelgono i valori delle resistenze imponendo che

con a normalmente compreso tra 5 e 10

61

1F

BE

RR

a

III E 21

Configurazioni fondamentali

62

Emettitorecomune

Collettorecomune

Basecomune

Configurazioni fondamentali

● E’ possibile realizzare i tre amplificatori fondamentali come indicato egli schemi della diapositiva precedente

● I valori dei condensatori C1, C2 e C3 sono scelti in modo che la loro impedenza alle frequenze del segnale di ingresso sia trascurabile

● Negli amplificatori a emettitore e base comune il terminale comune è collegato a massa mediante un condensatore, che alle frequenza del segnale agisce come un cortocircuito in parallelo, rispettivamente, a RE

o a RB

● Nell’amplificatore a collettore comune viene eliminata la resistenza RC

● La presenza dei condensatori limita inferiormente la banda passante degli amplificatori

● La banda passante, inoltre, è limitata superiormente dagli effetti reattivi del transistor (quindi complessivamente gli amplificatori hanno un

comportamento di tipo passa-banda)

63


Circuito equivalente per piccoli segnali

● Nel circuito equivalente per piccoli segnali l'emettitore può essere considerato praticamente collegato a massa (quindi non compare RE)

● Si indicano con Av, Ai, Rin, Rout i guadagni e le resistenze di ingresso e di uscita dell’amplificatore completo e con Av, Ai, Rin, Rout, i guadagni e le resistenze di ingresso e di uscita dell’amplificatore elementare (racchiuso dalla linea tratteggiata)

64


● Facendo uso dei risultati ottenuti per l’amplificatore elementare, e tenendo conto del fatto che RC ora è sostituito da RC // RL si ha

65

o ov v C ce

i be

/ / / / L

vA A R r R

v r

o b c o b o ce CBi i o

i i b c i c B be ce C L C L/ /

i i i i i i r RRA A

i i i i i i R r r R R R R

in in B be B/ / / /R R R r R

out out ce/ / / /C CR R R r R



● I guadagni e le resistenze di ingresso e uscita dell’amplificatore possono essere ottenuti a partire da quelli relativi all’amplificatore elementare racchiuso dalla linea tratteggiata, nel quali si deve sostituire RE con RE//RL e RS con RS//RB

66


● Tenendo conto dei risultati ottenuti per l’amplificatore elementare, si ha

dove

67

o E L ceo

v vi be o E L ce

1 / / / /

1 / / / /

R R rvA A

v r R R r

b e o b o ceBi i o

i b e i e in ce E L E L

ce EBo

in ce E L

1/ /

/ /1

/ /

E

B

B

i i i i i rR RA A

i i i i i R R r R R R R

r RR

R R r R R

in in B/ /R R R

in be o ce E1 / / / / LR r r R R S B beout ce

o

/ // /

1

R R rR r

out out E/ /R R R



● I guadagni e le resistenze di ingresso e uscita dell’amplificatore possono essere ottenuti a partire da quelli relativi all’amplificatore elementare racchiuso dalla linea tratteggiata, nel quali si deve sostituire RC con RC//RL e RS con RS//RE

68


● Tenendo conto dei risultati ottenuti per l’amplificatore elementare, si ha

dove

69

o ov v C L ce

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A A R R rv r

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i ii i e c i c E in C L o ce C L/ / 1

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R RR r r R R

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out out C/ /R R R

70

Il transistore come interruttore comandato

● Nell’impiego come amplificatore il transistore viene fatto funzionare nella regione normale

● Nell’impiego come interruttore comandato il transistore lavora nella regione di interdizione e nella regione di saturazione

71

Il transistore come interruttore comandato

● Il transistore è interdizione se

● In queste condizioni si comporta come un interruttore aperto

● Il transistore è in saturazione se

● In queste condizioni si comporta come un interruttore chiuso

● L’uscita è a livello basso quando l’ingresso è a livello alto e viceversa quindi il circuito svolge la funzione di inverter

CCoC 0 VVI

0CEsatC VV

B

iFBF

C

CEsatCCC R

VVI

R

VVI

VVi

transistore bipolare a giunzione (bjt) · 9 principio di funzionamento base “stretta” effetto...

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