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
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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
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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
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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
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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
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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
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6
Dispositivi e Circuiti Elettronici
La giunzione pn in equilibrio termodinamico
Introduzione
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Introduzione
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7
Dispositivi e Circuiti Elettronici
La giunzione pn in equilibrio termodinamico
Diagrammi a bande
15
Diagrammi a bande
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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
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Dispositivi e Circuiti Elettronici
La giunzione pn in equilibrio termodinamico
Esempio: la giunzione
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Regole di costruzione
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Dispositivi e Circuiti Elettronici
La giunzione pn in equilibrio termodinamico
Regole di costruzione
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Regole di costruzione
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Dispositivi e Circuiti Elettronici
La giunzione pn in equilibrio termodinamico
Regole di costruzione
25
Regione di svuotamento
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Dispositivi e Circuiti Elettronici
La giunzione pn in equilibrio termodinamico
Regione di svuotamento
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Regione di svuotamento
28
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Dispositivi e Circuiti Elettronici
La giunzione pn in equilibrio termodinamico
Regione di svuotamento
29
Regione di svuotamento
30
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15
Dispositivi e Circuiti Elettronici
La giunzione pn in equilibrio termodinamico
Regione di svuotamento
31
Relazione ?-bande
32
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16
Dispositivi e Circuiti Elettronici
La giunzione pn in equilibrio termodinamico
Relazione ?-bande
33
Relazione ?-bande
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Dispositivi e Circuiti Elettronici
La giunzione pn in equilibrio termodinamico
Relazione ?-bande
35
Relazione ?-bande
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Dispositivi e Circuiti Elettronici
La giunzione pn in equilibrio termodinamico
Relazione ?-bande
37
Relazione ?-bande
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Dispositivi e Circuiti Elettronici
La giunzione pn in equilibrio termodinamico
Relazione ?-bande
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La giunzione pn in equilibrio termodinamico
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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
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Dispositivi e Circuiti Elettronici
La giunzione pn in equilibrio termodinamico
Regioni neutre
43
Regione di svuotamento
44
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22
Dispositivi e Circuiti Elettronici
La giunzione pn in equilibrio termodinamico
Regione di svuotamento
45
Andamento qualitativo
46
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Dispositivi e Circuiti Elettronici
La giunzione pn in equilibrio termodinamico
Andamento qualitativo
47
Andamento qualitativo
48
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Dispositivi e Circuiti Elettronici
La giunzione pn in equilibrio termodinamico
Potenziale di contatto
49
Potenziale di contatto
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Dispositivi e Circuiti Elettronici
La giunzione pn in equilibrio termodinamico
Potenziale di contatto
51
Potenziale di contatto
52
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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
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27
Dispositivi e Circuiti Elettronici
La giunzione pn in equilibrio termodinamico
Regione svuotata
55
Regione svuotata
56
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Dispositivi e Circuiti Elettronici
La giunzione pn in equilibrio termodinamico
Regione svuotata
57
Regione svuotata
58
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Dispositivi e Circuiti Elettronici
La giunzione pn in equilibrio termodinamico
Regione svuotata
59
Condizione di neutralità
60
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Dispositivi e Circuiti Elettronici
La giunzione pn in equilibrio termodinamico
Condizione di neutralità
61
Condizione di neutralità
62
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31
Dispositivi e Circuiti Elettronici
La giunzione pn in equilibrio termodinamico
Campo elettrico
63
Campo elettrico
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Dispositivi e Circuiti Elettronici
La giunzione pn in equilibrio termodinamico
Campo elettrico
65
Campo elettrico
66
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Dispositivi e Circuiti Elettronici
La giunzione pn in equilibrio termodinamico
Campo elettrico
67
Campo elettrico
68
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Dispositivi e Circuiti Elettronici
La giunzione pn in equilibrio termodinamico
Campo elettrico
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Potenziale elettrostatico
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Dispositivi e Circuiti Elettronici
La giunzione pn in equilibrio termodinamico
Potenziale elettrostatico
71
Potenziale elettrostatico
72
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Dispositivi e Circuiti Elettronici
La giunzione pn in equilibrio termodinamico
Potenziale elettrostatico
73
Potenziale elettrostatico
74
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Dispositivi e Circuiti Elettronici
La giunzione pn in equilibrio termodinamico
Potenziale elettrostatico
75
Potenziale elettrostatico
76
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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
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Dispositivi e Circuiti Elettronici
La giunzione pn in equilibrio termodinamico
Calcolo di x n e x p
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Calcolo di x n e x p
80
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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
