Prof. S. Riva Sanseverino

Corso di Dispositivi Elettronici
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A.A. 2005/06
Prof. S. Riva Sanseverino
Sessione autunnale (04/09/2006)
Durata massima della prova: 2h30min (1h15min per Dispositivi I o II)
Gli allievi del corso di Dispositivi Elettronici I svolgano soltanto i quesiti relativi al primo
circuito, mentre quelli di Dispositivi Elettronici II soltanto quelli relativi al secondo.
Candidato:
Cognome
.............................................
Nome
.............................................
Matricola
..........................................…
 Dispositivi Elettronici  Dispositivi Elettr. I
(V.O.)
 Dispositivi Elettr. II
(5 CFU)
(5 CFU)
 Dispositivi Elettronici
(2005/06) (9 CFU)
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Uno studente di Ingegneria Elettronica viene portato davanti al giudice. Deve rispondere
dell’accusa di “tentato attentato dinamitardo ai danni del DIEET di Palermo” (NdR: esempio
da non imitare). Il giudice chiede allo studente cosa lo abbia spinto a compiere questo gesto
assurdo. Lo studente, visibilmente scosso, risponde di avere voluto eliminare fisicamente
questo luogo perverso dove vengono impartiti riti magici e vodoo, mascherati da banali corsi
di elettronica. Il giudice capisce che il ragazzo non ha tutte le rotelle a posto, tuttavia gli
chiede di spiegarsi meglio. Il ragazzo continua: “Ad esempio, l’altro giorno ho realizzato
questo semplice circuito limitatore”.
300 k
R
+
vi
D
vo
R L = 10 M
(sonda
di misura)
“Dato che il silicio può resistere sino a temperature molto elevate, mi sono chiesto che cosa
poteva succedere se lo riscaldavo a 130°C”.
“E cosa è successo?” - chiede il giudice.
“Non ha funzionato più niente! La porzione di segnale che passa viene attenuata più del 50%”
In qualità di esperti, spiegate al povero giudice che l’attenuazione è dovuta alla corrente
inversa del diodo che aumenta con la temperatura. Nella vostra relazione, assumete che il
diodo abbia i seguenti drogaggi: NA = 1015 cm-3, ND = 1017 cm-3, le lunghezze di diffusione
siano Ln = Lp = 10 m e il dispositivo abbia sezione circolare di raggio 1 mm; dopodiché
calcolate:
a) la transcaratteristica del circuito, considerando V = 0,6 V;
b) la tensione di uscita vo applicata alla sonda RL a temperatura ambiente (300 K) e a
130°C, se il segnale d’ingresso è un’onda quadra avente Vmax = +3 V e Vmin = -3 V, Per
la mobilità si consideri che essa vari con la temperatura, nel modo seguente:  ∩ T -1,5.
Dopo alcuni giorni lo studente viene riportato di nuovo davanti al giudice, dovendo
rispondere nuovamente della stessa accusa.
“Ebbene, cosa è successo questa volta?” – tuona il giudice – “C’è stato un sabba di streghe al
Dipartimento? Oppure hai visto volare Harry Potter su una scopa”.
“Peggio, molto peggio… quell’edificio è maledetto. Questa volta ho realizzato il seguente
circuito a transistor”.
+VCC = 20 V
R1 = 58 k
RC = 10 k
R2 = 10 k
“Il potenziometro R2 è regolato in modo che la tensione collettore-emettitore sia pari alla metà
della tensione di alimentazione. Connettendo un multimetro in uscita sul collettore del
transistore, il circuito funziona di notte e si guasta di giorno. Durante la notte il multimetro
misura 10 V, ma di giorno fornisce costantemente una tensione nulla. Il circuito è stregato!”
In qualità di esperti, spiegate al giudice che il circuito progettato dallo studente è
altamente instabile. Lo studente non ha tenuto conto del fatto che la tensione VBE del transistor
diminuisce di circa 2 mV per ogni aumento di un grado di temperatura, cioè VBE/T = -2
mV/°C. Pertanto, durante il giorno la temperatura è più alta di quella notturna e la variazione
di VBE modifica il punto di riposo del transistore. Nella vostra relazione indicate:
a) la posizione del potenziometro R2 affinchè VCE = VCC/2, supponendo  = 100;
b) la variazione di temperatura necessaria affinché la tensione di collettore passi da 10 V
a 0 V (supponendo che la tensione VBE “a freddo” sia pari a 0,7 V);
c) lo stato del transistor dopo l’aumento di temperatura;
d) come verifica, effettuate l’analisi del circuito considerando il nuovo valore di VBE dopo
l’incremento di temperatura;
e) spiegate brevemente come sia possibile che la tensione VBE diminuisca all’aumentare
della temperatura (considerando la corrente di collettore costante). In particolare, VBE
si può considerare approssimativamente proporzionale a 1/T.