I dispositivi a giunzione - Corsi di Laurea a Distanza
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Dispositivi e Circuiti Elettronici La giunzione pn in equilibrio termodinamico I dispositivi a giunzione I dispositivi a giunzione La giunzione pn in equilibrio termodinamico La caratteristica statica Punto di funzionamento a riposo Effetti capacitivi Analisi di piccolo segnale Il transistore bipolare Modelli del transistore bipolare 2 © 2005 Politecnico di Torino 1 Dispositivi e Circuiti Elettronici La giunzione pn in equilibrio termodinamico Obiettivi dell’Unità Studio dei principali dispositivi a giunzione: diodo a giunzione pn transistore bipolare 3 Obiettivi dell’Unità Studio dei principali dispositivi a giunzione: diodo a giunzione pn transistore bipolare Definizione di concetti base importanti per tutti i dispositivi a semiconduttore: diagramma a bande e le regole per la sua costruzione 4 © 2005 Politecnico di Torino 2 Dispositivi e Circuiti Elettronici La giunzione pn in equilibrio termodinamico Obiettivi dell’Unità Studio dei principali dispositivi a giunzione: diodo a giunzione pn transistore bipolare Definizione di concetti base importanti per tutti i dispositivi a semiconduttore: diagramma a bande e le regole per la sua costruzione concetti di caratteristica statica, punto di funzionamento e analisi di piccolo segnale 5 Prerequisiti per l’Unità Conduzione elettrica nei semiconduttori (elettroni e lacune) Modello matematico dei semiconduttori (equazioni di Poisson e di continuità) 6 © 2005 Politecnico di Torino 3 Dispositivi e Circuiti Elettronici La giunzione pn in equilibrio termodinamico Obiettivi della lezione Legame tra carica, potenziale e diagramma a bande di energia 7 Obiettivi della lezione Legame tra carica, potenziale e diagramma a bande di energia Costruzione del diagramma a bande qualitativo in equilibrio termodinamico 8 © 2005 Politecnico di Torino 4 Dispositivi e Circuiti Elettronici La giunzione pn in equilibrio termodinamico Obiettivi della lezione Legame tra carica, potenziale e diagramma a bande di energia Costruzione del diagramma a bande qualitativo in equilibrio termodinamico Con riferimento alla giunzione pn: calcolo del campo elettrico e del potenziale elettrostatico calcolo dell’ampiezza delle regioni svuotate 9 Riferimenti bibliografici per la lezione “Dispositivi per la microelettronica” di Giovanni Ghione McGraw-Hill, 1998 capitolo 6 “Microelettronica”, II ed., vol. 1 di Richard C. Jaeger e Travis N. Blalock McGraw-Hill, 2005 capitolo 3 10 © 2005 Politecnico di Torino 5 Dispositivi e Circuiti Elettronici La giunzione pn in equilibrio termodinamico La giunzione pn in equilibrio termodinamico La giunzione pn in equilibrio termodinamico Diagramma a bande di energia Diagramma qualitativo Elettrostatica di equilibrio Calcolo di xn e xp 12 © 2005 Politecnico di Torino 6 Dispositivi e Circuiti Elettronici La giunzione pn in equilibrio termodinamico Introduzione 13 Introduzione 14 © 2005 Politecnico di Torino 7 Dispositivi e Circuiti Elettronici La giunzione pn in equilibrio termodinamico Diagrammi a bande 15 Diagrammi a bande 16 © 2005 Politecnico di Torino 8 Dispositivi e Circuiti Elettronici La giunzione pn in equilibrio termodinamico Diagrammi a bande 17 Diagrammi a bande 18 © 2005 Politecnico di Torino 9 Dispositivi e Circuiti Elettronici La giunzione pn in equilibrio termodinamico Diagrammi a bande 19 Esempio: la giunzione 20 © 2005 Politecnico di Torino 10 Dispositivi e Circuiti Elettronici La giunzione pn in equilibrio termodinamico Esempio: la giunzione 21 Regole di costruzione 22 © 2005 Politecnico di Torino 11 Dispositivi e Circuiti Elettronici La giunzione pn in equilibrio termodinamico Regole di costruzione 23 Regole di costruzione 24 © 2005 Politecnico di Torino 12 Dispositivi e Circuiti Elettronici La giunzione pn in equilibrio termodinamico Regole di costruzione 25 Regione di svuotamento 26 © 2005 Politecnico di Torino 13 Dispositivi e Circuiti Elettronici La giunzione pn in equilibrio termodinamico Regione di svuotamento 27 Regione di svuotamento 28 © 2005 Politecnico di Torino 14 Dispositivi e Circuiti Elettronici La giunzione pn in equilibrio termodinamico Regione di svuotamento 29 Regione di svuotamento 30 © 2005 Politecnico di Torino 15 Dispositivi e Circuiti Elettronici La giunzione pn in equilibrio termodinamico Regione di svuotamento 31 Relazione ?-bande 32 © 2005 Politecnico di Torino 16 Dispositivi e Circuiti Elettronici La giunzione pn in equilibrio termodinamico Relazione ?-bande 33 Relazione ?-bande 34 © 2005 Politecnico di Torino 17 Dispositivi e Circuiti Elettronici La giunzione pn in equilibrio termodinamico Relazione ?-bande 35 Relazione ?-bande 36 © 2005 Politecnico di Torino 18 Dispositivi e Circuiti Elettronici La giunzione pn in equilibrio termodinamico Relazione ?-bande 37 Relazione ?-bande 38 © 2005 Politecnico di Torino 19 Dispositivi e Circuiti Elettronici La giunzione pn in equilibrio termodinamico Relazione ?-bande 39 La giunzione pn in equilibrio termodinamico © 2005 Politecnico di Torino 20 Dispositivi e Circuiti Elettronici La giunzione pn in equilibrio termodinamico La giunzione pn in equilibrio termodinamico Diagramma a bande di energia Diagramma qualitativo Elettrostatica di equilibrio Calcolo di xn e xp 41 Regioni neutre 42 © 2005 Politecnico di Torino 21 Dispositivi e Circuiti Elettronici La giunzione pn in equilibrio termodinamico Regioni neutre 43 Regione di svuotamento 44 © 2005 Politecnico di Torino 22 Dispositivi e Circuiti Elettronici La giunzione pn in equilibrio termodinamico Regione di svuotamento 45 Andamento qualitativo 46 © 2005 Politecnico di Torino 23 Dispositivi e Circuiti Elettronici La giunzione pn in equilibrio termodinamico Andamento qualitativo 47 Andamento qualitativo 48 © 2005 Politecnico di Torino 24 Dispositivi e Circuiti Elettronici La giunzione pn in equilibrio termodinamico Potenziale di contatto 49 Potenziale di contatto 50 © 2005 Politecnico di Torino 25 Dispositivi e Circuiti Elettronici La giunzione pn in equilibrio termodinamico Potenziale di contatto 51 Potenziale di contatto 52 © 2005 Politecnico di Torino 26 Dispositivi e Circuiti Elettronici La giunzione pn in equilibrio termodinamico La giunzione pn in equilibrio termodinamico La giunzione pn in equilibrio termodinamico Diagramma a bande di energia Diagramma qualitativo Elettrostatica di equilibrio Calcolo di xn e xp 54 © 2005 Politecnico di Torino 27 Dispositivi e Circuiti Elettronici La giunzione pn in equilibrio termodinamico Regione svuotata 55 Regione svuotata 56 © 2005 Politecnico di Torino 28 Dispositivi e Circuiti Elettronici La giunzione pn in equilibrio termodinamico Regione svuotata 57 Regione svuotata 58 © 2005 Politecnico di Torino 29 Dispositivi e Circuiti Elettronici La giunzione pn in equilibrio termodinamico Regione svuotata 59 Condizione di neutralità 60 © 2005 Politecnico di Torino 30 Dispositivi e Circuiti Elettronici La giunzione pn in equilibrio termodinamico Condizione di neutralità 61 Condizione di neutralità 62 © 2005 Politecnico di Torino 31 Dispositivi e Circuiti Elettronici La giunzione pn in equilibrio termodinamico Campo elettrico 63 Campo elettrico 64 © 2005 Politecnico di Torino 32 Dispositivi e Circuiti Elettronici La giunzione pn in equilibrio termodinamico Campo elettrico 65 Campo elettrico 66 © 2005 Politecnico di Torino 33 Dispositivi e Circuiti Elettronici La giunzione pn in equilibrio termodinamico Campo elettrico 67 Campo elettrico 68 © 2005 Politecnico di Torino 34 Dispositivi e Circuiti Elettronici La giunzione pn in equilibrio termodinamico Campo elettrico 69 Potenziale elettrostatico 70 © 2005 Politecnico di Torino 35 Dispositivi e Circuiti Elettronici La giunzione pn in equilibrio termodinamico Potenziale elettrostatico 71 Potenziale elettrostatico 72 © 2005 Politecnico di Torino 36 Dispositivi e Circuiti Elettronici La giunzione pn in equilibrio termodinamico Potenziale elettrostatico 73 Potenziale elettrostatico 74 © 2005 Politecnico di Torino 37 Dispositivi e Circuiti Elettronici La giunzione pn in equilibrio termodinamico Potenziale elettrostatico 75 Potenziale elettrostatico 76 © 2005 Politecnico di Torino 38 Dispositivi e Circuiti Elettronici La giunzione pn in equilibrio termodinamico La giunzione pn in equilibrio termodinamico La giunzione pn in equilibrio termodinamico Diagramma a bande di energia Diagramma qualitativo Elettrostatica di equilibrio Calcolo di xn e xp 78 © 2005 Politecnico di Torino 39 Dispositivi e Circuiti Elettronici La giunzione pn in equilibrio termodinamico Calcolo di x n e x p 79 Calcolo di x n e x p 80 © 2005 Politecnico di Torino 40 Dispositivi e Circuiti Elettronici La giunzione pn in equilibrio termodinamico Sommario della lezione Diagramma a bande di energia Diagramma qualitativo Elettrostatica di equilibrio Calcolo di xn e xp 81 © 2005 Politecnico di Torino 41
