"Doppio diodo : chi era costui?"

Apr 02, 2005 8 Replies

Un carissimo saluto a tutto il NG !!!



Mi sono avvicinato all'elettronica da poco tempo. Al momento sto studiando giunzioni pn e BJT e c'è una domanda che mi stuzzica la fantasia....credo di aver dato una risposta, ma mi rivolgo a voi, ben più esperti di me, per diradare la nebbia!! La situazione è la seguente: un BJT di tipo npn ha la giunzione EBJ polarizzata direttamente. L'emettitore (di tipo n, quindi silicio drogato con atomi donatori che cedono un elettrone ciascuno) sarà ricco di elettroni; la base (di tipo p, ovvero silicio drogato con atomi accettori che non aspettano altro che "accoppiarsi carnalmente" con elettroni per ricombinarsi) sarà ricca di lacune. Da sola la giunzione non permette il passaggio spontaneo per diffusione dalla zona n alla p, a causa del muro di potenziale che si stabilisce ai capi della giunzione, nella zona svuotata. Ma nel momento in cui la giunzione EBJ viene, appunto, polarizzata direttamente, tale muro viene abbassato, il campo prodotto spinge le cariche dall'emettitore verso la base, determinando un flusso di corrente. Attenzione perchè ora viene il punto.....siccome la base ha un piccolo spessore, gli elettroni che in esso vengono spinti dall'emettitore non hanno possibilità di ricombinarsi....la ricombinazione avviene solo per poche cariche. Se poi al collettore applichiamo una tensione più alta di quella presente sulla base (BJT in zona attiva, ovvero giunzione CBJ polarizzata inversamente) tale campo attira a sè gli elettroni che stanno transitando nella base e quindi il BJT svolge la sua funzione di amplificazione della corrente di base. La domanda è questa.....



"E se collegassi tra loro due diodi anodo - anodo (cioè tipo così ---||--- ) avrei comunque una sorta di giunzione npn....ma perchè non funziona come un transistor?"



La risposta che mi sono dato è che il "segreto" del BJT sta nella base sottile: gli elettroni quindi, provenienti dall'emettitore, non hanno il tempo di ricombinarsi con gli atomi presenti nella base (atomi a cui manca un elettrone esterno per raggiungere la stabilità elettronica, cioè 8 elettroni sull'orbitale esterno). Invece, nel doppio diodo, si avrebbe una base di dimensioni doppie rispetto alla dimensione dell'emettitore e del collettore.



Vi pare giusta come analisi?



Ho scritto troppa roba....vi chiedo scusa.....ma mi serviva per darvi un'idea di ciò che "credo" d'aver capito del funzionamento del BJT...se trovate delle fesserie tra le mie righe, segnalatelo pure....è proprio mia intenzione imparare dai miei errori, come tutti del resto.



Grazie mille.



Daniel C. Kawinsky


anch'io ho pensato a mettere due diodi e formare una giunzione npn, ma era tanto tempo fa

Inti

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(¯`·.¸Kawinsky¸.·´¯) ha scritto:

Anche a te :)

[megacut]

Semplice, hai fenomeni che impediscono questo. Il fenomeno del BJT puoi capirlo se pensi ad un diodo luminoso, ossia c'è una delle due giunzioni drogata più dell'altra (mettiamo che la N sia più drogata della P). Polarizzala direttamente (la giunzione NP) ed emette fotoni solo dalla parte P. Immagina che questi fotoni vanno ad impattare ad su un altra giunzione, questa volta PN (impattano sulla parte P). Questa seconda giunzione è però polarizzata inversamente. La corrente che scorre è quella di saturazione inversa, che però aumenta appena i fotoni impattano sulla zona P.

Allora, perché utilizzare due giunzioni diverse e sfruttare questo fenomeno dei fotoni, quando io posso benissimo creare delle giunzioni NPN dove non c'è perdita per effetto dei fotoni ma tutto funziona direttamente grazie ai portatori? Ecco spiegato perché con due diodi non puoi. Primo perché una regione delle quattro dovrebbe essere più drogata, secondo tu stesso affermi che la base ha un piccolo spessore, mentre con

2 diodi avresti uno spessore più grande. Il tutto funziona con la corrente di saturazione inversa che aumenta grazie al maggior numero di portatori stimolati dalla regione N più drogata.

Si esatto. Non dimenticare l'altro particolare del differente drogaggio.

Ciao

Artemis

Artemis wrote in news:auy3e.726548$ snipped-for-privacy@news3.tin.it:

Curiosità: è un tuo modello di comodo o te l'hanno spiegata cosi? (in altre parole: correnti di drift e di diffusione non si spiegano più?)

AleX

AleX ha scritto:

Certo che si spiegano, solo che per l'accenno del bjt il professore ha fatto questo testuale esempio. Del drift e della diffusione se n'è parlato x tutto il corso nella giunzione PN o nel silicio drogato con profili variabili. Bjt, mosfet, e jfet li hanno trattati solo come accenno.

Ciao

Artemis

Artemis wrote in news:1YS3e.1163371$ snipped-for-privacy@news4.tin.it:

IMHO non mi pare affatto bello come esempio. Al solito è una "banalizzazione per confronto" che è chiara al prof. perchè conosce entrambi gli argomenti, ma che rischia di essere fuorviante per lo studente.

Beh a maggior ragione allora non hai bisogno di quell'esempio. Pensa in termini di lunghezza di diffusione rispetto allo spessore della base, a cosa succede ai portatori minoritari in una giunzione polarizzata inversamente, ai livelli di Fermi ed hai il quadro della situazione. (e si che pure io ho semplificato troppo...)

E questo spiega tutto... :-(

AleX

AleX ha scritto:

Non è detto eh :)

Infatti. Quando ha scritto nel N dell'emettitore, N+, avendo perso le

2-3 parole che spiegavano quel più, mi sono messo a fantasticare:
  • = più drogato?
  • = ioni positivi?
  • = drogato con lacune?

:))) pensa te un più cosa può fare :P

La lunghezza di diffuzione ce l'ha spiegata solo riguardo ai bassi livelli di iniezione, ossia, sempre con i fotoni che lateralmente colpiscono il blocco di silicio. Se la barretta è corta (paragonabile alla lunghezza di diffusione) allora quando la sorgente termina il suo effetto, il transitorio finale (processo di ricombinazione) è lineare, se la lunghezza del blocchetto è molto maggiore di L (lunghezza di diffusione) allora il processo di ricombinazione è esponenziale.

Creano la corrente di drift, ossia, i minoritari sono facilitati dal campo elettrico della giunzione (che si somma a quello della batteria polarizzante) e fluiscono, ma la corrente è piccola perché p data appunto dai minoritari.

Il livello di fermi, deve rimanere costante e uguale per tutte le giunzioni. Solo che nella giunzione P è più prossimo alla banda di valenza, nella giunzione N è più prossimo alla banda di conduzione. Allora in prossimità della giunzione avviene una deflessione delle bande (gap, valenza, conduzione), così che il livello di fermi rimanga costante. In tal caso, essendo la giunzione polarizzata, la deflessione è maggiore, ma questo a causa del campo elettrico indotto dal generatore, che si somma costruttivamente con quello della giunzione. Se le due parti P ed N sono abbastanza drogate, la giunzione risulterà più stretta di quella canonica di un diodo normale e polarizzando il diodo inversamente, sarà possibile vedere l'effetto tunnel (diodo zener) o diodo tunnel se sono molto drogate.

Ciao

Artemis

Pestando alacremente sulla tastiera Artemis ebbe l'ardire di profferire:

Ioni in un semiconduttore drogato?

I haven't lost my mind; it's backed up on tape somewhere. News 2000 [v 2.06] / StopDialer / PopDuster - http://www.socket2000.com Akapulce portal: http://www.akapulce.net

Artemis wrote in news:NHZ3e.731551$ snipped-for-privacy@news3.tin.it:

Beh, dai, sapere e sapere insegnare non è la stessa cosa. Non puoi misurare la competenza del tuo docente solo da come spiega, percui gli concedevo il beneficio del dubbio :-) Magari è un ottimo ricercatore.

Evidentemente il suo settore di ricerca è la fotonica...

Già, questo è quello che avviene in una giunzione polarizzata inversamente quindi anche nella giunzione Base-collettore, quando l'emettitore è "aperto".

Pensa adesso però in un bjt cosa avviene: quelli che portatori minoritari altro non sono che i portatori che hai appena iniettato tramite la giunzione E-B polarizzata direttamente (meno quelli che, ricombinandosi, danno luogo alla corrente di base). Quindi tanto piccola quella corrente non è: è proprio la corrente di collettore.

Stai parlando delle due giunzioni di un bjt o delle regioni P ed N di una singola giunzione? Non vorrei che stessi confondendo il termine "regione" con "giunzione".

Quando consideri un dispositivo a due giunzioni p-n-p, ad esempio, vedi che l'andamento delle bande è tale da avere una barriera di potenziale, tuttavia per quei portatori che, a causa della polarizzazione diretta superano la barriera di potenziale, il percorso verso il collettore è, per cosi dire, "in discesa".

AleX

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