FONDAMENTI DI ELETTRONICA, 3 CFU Appello del XX/XX/20XX 60 minuti, min.5 punti dei quali almeno 2 nei problemi. -0,5punti se risposta errata Cognome_________________________________ Nome_______________________ Matricola________ DOMANDE A RISPOSTA MULTIPLA 1) Il silicio intrinseco (1 Punto): a) non ha portatori b) ha ni coppie di portatori dove ni dipende dalla temperatura c) ha portatori di tipo n o p a seconda del drogaggio 2) L’equazione caratteristica del diodo è (1 Punto): a) V = Vt (eI/(n∙Io)-1), dove n≈1-2, Vt≈25mV e Io≈nA b) I = Io(eV/(n∙Vt)-1), dove n≈1-2, Vt≈25mV e Io≈nA c) I = Io(eV/(n∙Vt)-1), dove n≈1-2, Vt≈0,7V e Io≈mA 3) In un BJT npn in regione attiva diretta (1 Punto): a) la giunzione JE è polarizzata direttamente e la giunzione JC è polarizzata inversamente b) la giunzione JE è polarizzata inversamente e la giunzione JC è polarizzata direttamente c) entrambe le giunzioni JE e JC sono polarizzate direttamente 4) Un amplificatore operazionale ha (1 Punto): a) guadagno >> 1000 b) bassa impedenza d’ingresso 5) La famiglia logica RTL ha (1 Punto): a) Livello “0” debole b) Livelli “0” e “1” simmetrici c) elevata impedenza di uscita c) Livello “1” debole FONDAMENTI DI ELETTRONICA, 3 CFU Appello del XX/XX/20XX 60 minuti, min.5 punti dei quali almeno 2 nei problemi. -0,5punti se risposta errata Cognome_________________________________ Nome_______________________ Matricola________ PROBLEMI 1) Descrivere perché un transistor bipolare npn si comporta differentemente da due diodi con anodo in comune. 2 Punti 2) Si discuta il seguente problema di polarizzazione trovando il punto di lavoro (2 Punti) Vp = 5V, R = 2000 Ohm, Vtn = 1V, k = 200µA/V2 Vp R Gnd 3) Si discuta il seguente circuito nell’ipotesi Vp=3V, indicando la funzione logica F tale che OUT = F(A,B,C,D) e analizzando la propagazione dell’informazione a “0” e a “1” nei diversi stadi (2 Punti). FONDAMENTI DI ELETTRONICA, 3 CFU Appello del XX/XX/20XX 60 minuti, min.5 punti dei quali almeno 2 nei problemi. -0,5punti se risposta errata Cognome_________________________________ Nome_______________________ Matricola________ SOLUZIONI DOMANDE A RISPOSTA MULTIPLA 1) Il silicio intrinseco (1 Punto): a) non ha portatori b) ha ni coppie di portatori dove ni dipende dalla temperatura c) ha portatori di tipo n o p a seconda del drogaggio b 2) L’equazione caratteristica del diodo è (1 Punto): a) V = Vt (eI/(n∙Io)-1), dove n≈1-2, Vt≈25mV e Io≈nA b) I = Io(eV/(n∙Vt)-1), dove n≈1-2, Vt≈25mV e Io≈nA c) I = Io(eV/(n∙Vt)-1), dove n≈1-2, Vt≈0,7V e Io≈mA b 3) In un BJT npn in regione attiva diretta (1 Punto): a) la giunzione JE è polarizzata direttamente e la giunzione JC è polarizzata inversamente b) la giunzione JE è polarizzata inversamente e la giunzione JC è polarizzata direttamente c) entrambe le giunzioni JE e JC sono polarizzate direttamente a 4) Un amplificatore operazionale ha (1 Punto): a) guadagno >> 1000 b) bassa impedenza d’ingresso a 5) La famiglia logica RTL ha (1 Punto): a) Livello “0” debole b) Livelli “0” e “1” simmetrici c c) elevata impedenza di uscita c) Livello “1” debole FONDAMENTI DI ELETTRONICA, 3 CFU Appello del XX/XX/20XX 60 minuti, min.5 punti dei quali almeno 2 nei problemi. -0,5punti se risposta errata Cognome_________________________________ Nome_______________________ Matricola________ PROBLEMI 1) Descrivere perché un transistor bipolare npn si comporta differentemente da due diodi con anodo in comune (equivalente alla base). 2 Punti Soluzione Nel caso dei diodi, in nessun modo può esservi conduzione tra i due catodi. Nel caso del transistor npn, il collettore ha una bassa concentrazione di drogante e quindi una regione di carica spaziale molto larga; un elettrone che si presenta all’emettitore viene attratto verso la base, ma non si ricombina nella base, che è molto stretta, con larghezza inferiore alla larghezza di diffusione, ma viene catturata dall’ampia regione di carica spaziale del collettore e quindi, dall’emettitore fluisce verso il collettore (la corrente fluisce dal collettore verso l’emettitore). 2) Si discuta il seguente problema di polarizzazione trovando il punto di lavoro (2 Punti) Vp = 5V, R = 2000 Ohm, Vtn = 1V, k = 200µA/V2 Vp R Soluzione Trovare il punto di lavoro significa fare delle ipotesi sulla regione di funzionamento del MOS, calcolare i parametri (IDS, VDS) e verificare la validità delle ipotesi. Ipotesi saturazione. VGS-Vth<VDS>0 e ID=(k/2)(VGS-Vth)2 IG = 0 e VGS = Vp = 5V e ID=(k/2)(VGS-Vth)2 = 1,6mA ma allora VDS = Vp – R*ID = 1,8V. Verifica ipotesi saturazione: VDS>VGS-Vth NO! Ipotesi funzionamento lineare. VGS-Vth>VDS>0 e ID=k(VGS-Vth)VDS ID = k(VGS-Vth)VDS = 0,8*10-3VDS e VDS = Vp – R*ID = 5 - 2000*ID Risolvendo il sistema si ha: ID = 4*10-3 – 1,6*ID da cui ID = (4/2,6) mA = 1,54 mA e VDS = 5-3,08 = 1,92 V Verifica ipotesi funzionamento lineare: VGS-Vth>VDS OK! Gnd 3) Si discuta il seguente circuito nell’ipotesi Vp=3V, indicando la funzione logica F tale che OUT = F(A,B,C,D) e analizzando la propagazione dell’informazione a “0” e a “1” nei diversi stadi (2 Punti). Il circuito rappresenta tre stadi del circuito “vince il minore” che quindi si comporta come una porta AND. Si avrebbe quindi OUT = F(A,B,C,D) = A and B and C and D, ossia un AND a 4 ingressi. La propagazione dell’informazione a “1” non rea problemi ovunque si applichi l’”1”. Infatti, se si pensa di applicare Vp ai quattro ingresso, nessuno dei due diodi direttamente connessi ad A o B conduce e sull’anodo comune ho tensione Vp, ossia l’”1” ideale, che quindi, analogamente, si propaga fino all’uscita (nessuno dei 6 diodi conduce). Se invece si applica “0”=gnd ad uno degli ingressi, vi è conduzione da OUT all’ingresso a “0” attraversando un numero variabile di diodi in conduzione che operano una traslazione di tensione. Se ad esempio applico “0” a D avrò in uscita 0,7V che può ancora essere considerato come uno “0”; se invece applico “0” a B avrò in uscita 3*0,7V =2,1V che può essere interpretato come “1” portando ad un errato trasferimento dell’informazione (nel caso si applichi “0” a B il precorso di conduzione tra OUT e B attraversa tre diodi che traslano verso l’alto il segnale di 0,7V ciascuno)