Il BJT (Bipolar Junction Transistor)

Il BJT (Bipolar Junction Transistor)
Il funzionamento si basa sulla iniezione di cariche minoritarie in una giunzione pn
polarizzata inversamente, l’iniezione di carica è controllata dalla corrente nel terminale
di base.
La terminologia:
∗ npn o pnp sono sigle con cui si identificano le due
possibili strutture del BJT, caratterizzate dalla presenza
di un sottile strato si semiconduttore di tipo diverso fra
due strati di semiconduttore dello stesso tipo. Si
generano così due giunzioni pn in opposizione.
∗ Emettitore è il terminale che identifica il materiale,
fortemente drogato, che inietta i portatori di carica.
∗ Collettore è il terminale che identifica il materiale da
cui vengono raccolti i portatori iniettati.
∗ Base è il terminale la cui corrente controlla la corrente
del dispositivo ma è anche l’area debolmente drogata,
fra i due semiconduttori dello stesso tipo, in cui si
genera l’effetto transistore in quanto comune alle due
giunzioni.
G. Martines
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Struttura e simboli dei BJT
NPN
PNP
G. Martines
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Funzionamento del transistore bipolare
Regione attiva diretta: giunzione di emettitore polarizzata direttamente, di collettore
inversamente.
Corrente di dispersione ICEO : corrente di saturazione di collettore a base aperta.
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Funzionamento del transistore bipolare
G. Martines
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Modello equivalente a largo segnale del BJT
G. Martines
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Caratteristica di ingresso del BJT a emettitore comune
 VVbe

T

I B = I BS e − 1




VT è la tensione equivalente
alla temperatura (≅ 25mV a
17°C, cioè 290°K).
La resistenza di ingresso a
piccolo segnale:
dvBE
rπ =
diB
G. Martines
Q
VT
=
= hie
IB
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Caratteristiche di trasferimento dei BJT
Il BJT in regione attiva funziona come un generatore di corrente controllato in corrente.
L’equazione che descrive la trans-caratteristica:
 VVbe

T

I C = β I B = hFE I B = β I BS e − 1

 a largo segnale


i c = β 0 ib = h fe ib a piccolo segnale
G. Martines
gm =
diC
dv BE
=
Q
IC
VT a piccolo segnale
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Caratteristiche di uscita dei BJT
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Modelli equivalente a piccolo segnale del BJT
Le espressioni dei parametri:
rπ =
VT
= hie
IB
gm =
IC
VT
V A + VCE
ro =
IC
Nota:
g m rπ = β
h fe
gm
G. Martines
= hie
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Modello equivalente a piccolo segnale ad alta frequenza del BJT
G. Martines
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Risposta in frequenza del BJT
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Banda del dispositivo:
2π (Cb ' e + C b ' c )rb ' e
IE
=
≈
f
h
f
fe (0 ) β
Frequenza di transizione: T
VT 2πC b 'e
fβ ≈
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La polarizzazione dei BJT
È un circuito di principio per usare un BJT (npn) come amplificatore di tensione.
Si può analizzare ancora con il metodo della retta di carico.
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Le regioni operative del BJT
A => regione di saturazione (entrambi le giunzioni polarizzate direttamente)
B => corrente massima di collettore
C => regione di break down cioè tensione massima collettore-emettitore
D => massima dissipazione di potenza (dipende dalla temperatura e dalla resistenza
termica verso l’ambiente). È una iperbole P =v CE iC = costante
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La scelta del punto di lavoro
G. Martines
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Il problema del clipping
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Modello equivalente a piccolo segnale dell’amplificatore elementare
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Esempi di circuito per la polarizzazione automatica
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Circuito di polarizzazione a quattro resistenze con capacità di bypass
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Risposta in
frequenza
dello stadio
elementare
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