Funzionamento BJT

Ma dove sti studiano queste seghe mentali?

-- La mia tessera elettorale è ufficialmente smarrita e non ho tempo per ritirarne un'altra.

snipped-for-privacy@gmail.com ha scritto:

Qui taccio perché - mannaggia a me - non mi ricordo più quali componenti abbiano luogo e quando...Comunque vada, nella giunzione pn diretta hai un immissione continua di elettroni nella base, il valore di questo "tasso di immissione" dipende esponenzialmente dalla tensione imposta alla giunzione, e da questo poi ti ricaverai la famosa "curva esponenziale" del BJT. Una volta iniettati nella base - di tipo p - gli elettroni diventano minoritari e dunque *si ricombinano* con i maggioritari, le lacune. Questa corrente di ricombinazione da origine alla corrente di base. Siccome il BJT è furbo, la base è stretta, molto minore della lunghezza di diffusione cosicchè quasi tutti gli elettroni ce la fanno ad arrivare all'altro capo della base, dove c'è la giunzione pn polarizzata in inversa, ossia un bel "condensatore" con la regione di carica spaziale bella estesa. Questa viene attraversata in un battibalenGo dai tuoi elettroni, che poi possono uscire "sul metallo" perché, essendo maggioritari, sono delle normali cariche "libere" di muoversi.

Mmmhsì..Cosa importante, non vale più la relazione Ic=Beta*Ib. Seconda cosa, hai due diodi in diretta, ora: uno tra base ed emettitore, l'altro tra base e collettore. La cosa brutta è che in questa situazione la base incomincia a richiamare corrente "a randa", perché du' diodi chi li ferma più? Questo normalmente "tira giù" il resto dei circuiti che stanno a monte, che non sono pensati per fornire tutta quella corrente.

..Non capisco. Quella figura dice che la concentrazione degli elettroni vale n(0) a sinistra. Se il semiconduttore deve risultare neutro, dovranno esserci altre n(0) lacune, a controbilanciare, no? Ndò sta 'R problema?

Prego, spero di esserti stato d'aiuto.

M

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Frustra fit per plura quod potest fieri per pauciora
(Guglielmo Da Ockham)

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un errore abbastanza comune... (ci faccio sempre cadere i miei colleghi che non si ricordano bene la fisica del bjt). La corrente di base e' costituita principalmente dai minoritari iniettati nella giunzione base-emettitore.

Negli attuali bipolari a base molto stretta il contributo della ricombinazione e' praticamente nullo. Il contributo ineliminabile (perché intrinseco nella fisica della giunzione, cioe' non puoi iniettare portatori da emettitore a base senza avere un piccolo contributo da base a emettitore) e' quello di cui sopra.

maitre Aliboron

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Dio ci si arrapa con i marines. Perché noi ammazziamo tutto quello che 
vediamo! Lui fa il suo mestiere, noi facciamo il nostro! E per dimostrargli 
il nostro apprezzamento per averci dato tanto potere, noi gli riempiamo il 
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quindi a Gesù voi potete offrire il cuore, ma il vostro culo appartiene alla 
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Vi ringrazio per le vostre risposte perch=E8 siete stati d'aiuto anche se non ancora le idee chiare...

1)In ZAD per un transistor npn essendo la corrente che attraversa la regione quasi neutra una corrente di elettroni (che sono i portatori di carica magioritari),questi come arrivano al metallo?per diffusione? Inoltre alla domanda

ia

Il problema sta nel fatto che il semiconduttore non deve risultare neutro perch=E8 se alla stessa sezione vi =E8 una variazione identica di elettroni e di lacune il semiconduttore sarebbe neutro,l'elettrone si annullerebbe con la lacuna e quindi non ci sarebbe movimento di cariche (che per diffusione si muovono da una zona a pi=F9 alta concentrazione a una zona a minore concentrazione):se l'elettrone annulla la lacuna non vi =E8 variazione della concentrazione di carica e quindi non si avrebbbe corrente....

maitre Aliboron ha scritto:

Maitre Aliboron..tu as raison! :)

Veramente, ti dò ragione sulla fiducia, perché come detto, non mi ricordo le varie componenti come funzionino, ossia diffusione e ricombinazione. Nella mia testa, mi ricordo il profilo esponenziale con costante caratteristica data proprio dalla "lunghezza di diffusione", però pensavo che l'effetto di decadimento fosse dato dalla ricombinazione. Mi sa che non è così :) Quindi, tu m'insegni che sono semplicemente le lacune che dalla base si riversano nell'emettitore, a formare la corrente di base? Questo vorrebbe dire che il Beta è strettamente legato ai rapporti di drogaggio tra emettitore e base, visto che sono questi a determinare il rapporto tra queste due componenti...giusto?

Grazie per la precisazione...Se avessi voglia di riprendere brevemente il discorso corrente di diffusione (e relativa equazione differenziale, condizioni al contorno ecc) e di ricombinazione, ti starei ad ascoltare più che volentieri.

M

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snipped-for-privacy@gmail.com ha scritto:

Ora che c'è maitre mi sento più sicuro..anche a sparare fesserie tanto lui poi corregge :)

direi che la questione diffusione serve a darti conto di una situazione che - dopo un certo transitorio - porta ad un profilo di concentrazione dei maggioritari attraverso la base. Una volta nota la concentrazione n(xb), all'interfaccia (zona di svuotamento, regione di carica spaziale...capacitoZZo) con il collettore, da essa si ricava una certa densità di corrente. Quindi, per così dire, passando dal "discorso diffusione" hai già bell'e pronta una concentrazione e dunque un'intensità di corrente opportuna. Non ti serve altro, per quanto ne capisco io. Se invece ti chiedi mediante quale meccanismo gli elettroni si spostino in seno al collettore, dove sono maggioritari, lì secondo me hai praticamente un conduttore, quindi cammino libero medio, velocità di drift...Insomma la legge di Ohm. Quel tratto di collettore non è altro che una piccola resistenza. Maitre! Maitre! Aiuto!

[..]

Purtroppo non ho le idee così chiare da poterti essere veramente di aiuto in questo frangente. Dovrei procurarmi un librazzo di dispositivi..Non è detto ci riesca ma ci proverò!

M

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No sono io che lo insegno. E' ben spiegato su un libro scritto da due musi gialli (vedi sotto). Si arriva all'assunto (apparentemente paradossale) che le caratteristiche della corrente di base dipendono dalle caratteristiche fisiche dell'emettitore e la corrente di emettitore (collettore) dipendono dalle caratteristiche fisiche della base.

Il testo di cui sopra e' il seguente (che da quando l'ho conosciuto e' diventato la mia Bibbia sui dispositivi e sulla fisica dei semiconduttori):

Capitolo 6, mi pare (o comunque quello sui BJT).

Didatticamente e' decisamente migliore del sopravvalutato Sze (che comunque rimane ottimo come testo di riferimento, nonostante l'eta' non piu' verde), e anche del Muller Kamins. E' molto aggiornato (c'e' una trattazione ben fatta sui MOS a canale corto) ed ha un taglio decisamente pratico. "Poche" equazioni ma usate bene.

maitre Aliboron

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C'e' un qui quo qua: io non sono affatto un'autorità sui dispositivi semiconduttori. Sono solo un modesto e mediocre progettista con un po' di curiosità e una discreta passione per la fisica dello stato solido e dei s.c..

Comunque, per rispondere alla tua domanda, la transizione verso al zona di collettore avviene per la presenza del campo elettrico. La giunzione base-collettore e' polarizzata in inversa.

Ora, ricorda la teoria della giunzione pn inversa generale. Perché esiste una corrente anche in polarizzazione inversa? Perche' esiste un campo tale da favorire i minoritari a spostarsi verso la zona dove sono maggioritari. I minoritari in questione, nella giunzione pn sono creati per generazione termica (infatti la corrente inversa e' fortemente dipendente dalla temperatura) ed e' debole perche' la concentrazione di portatori generati e' modesta (sono minoritari) e non dipende dal campo almeno fino alla zona di breakdown.

Le cose cambierebbero se ci fosse già un afflusso di minoritari disponibile o, che e' la stessa cosa, se si creano i presupposti per una iniezione di portatori verso il collettore. Tali minoritari sono appunto la corrente di portatori che viene dall'emettitore e poi alla base (elettroni, se si parla di NPN che sono quindi dei minoritari in base). Questi elettroni, arrivati nella zona quasi neutra di collettore vedono questo popo' di campo elettrico e si fiondano oltre. Insomma: trovano una bella discesa (se vedi lo schema a bande, anche solo di una semplice giunzione pn, te ne convinci subito)

Il succo e' che corrente e densità di portatori sono due entità distinte. E' possibile avere una zona dove la concentrazione di portatori e' relativamente modesta, ma la corrente e' relativamente importante. E' una questione di relatività in fondo.

maitre Aliboron

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guarda, grazie ai potenti mezzi offerti da amazon.com, nonche' ad una malcelata vena di fancazzismo mattinale, sono riuscito a trovarti anche la pagina:

vai a pag. 306. (e anche quelle prima e dopo)

Enjoy.

maitre Aliboron

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e pag. 302 soprattutto, che risponde all'assunto iniziale del mio post.

maitre Aliboron

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maitre Aliboron ha scritto:

E' tutto molto bello :)

Questo testo mi pare molto interessante...Marò ma questi di amazon la sanno lunga! Ottimo questo reader online. Grazie ancora della dritta; penso che me lo comprerò, visto che non ho né lo Sze né il Müller Kamins...Sono un rinnegato :)

M

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maitre Aliboron ha scritto:

Apprezzo la sincerità e la modestia, qualità non sempre riscontrabili in chi esercita il nostro mestiere :) Comunque la mia impostazione era ovviamente scherzosa e "grottescheggiante": da una parte infatti non stiamo analizzando se non le cose più semplici del funzionamento dei dispositivi, dall'altra la mia ignoranza è tale che...tu sei diventato già maestro :) Inoltre c'è il tuo nickname che mi ha ispirato! Piuttosto, quando sento la parola "progettista" mi si rizzano sempre le orecchie, vista la penuria di elettronici che poi veramente progettano. Io sono finito in Germania, per inseguire il mio sogno...tu? Di cosa ti occupi?

Perdona il cut brutale, ti garantisco che ho letto con interesse. Volevo solo precisare che quello di cui parlavo io - in risposta al thread principale - era il meccanismo di conduzione proprio *in seno al collettore*. Nel post precedente propendevo per una conduzione ohmica, diciamo dal bordo della zona di svuotamento *lato collettore* sino al contatto metallico. Ora non sono più sicuro se si tratti di questo, o di diffusione. Probabilmente ci sono entranVe le componenti, ma non sono in grado di valutarne la proporzione.

M

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[..]

Non ho resistito...comprato :)

M

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ti avevo risposto in pvt ma la mail e' rimbalzata. Comunque sono in Francia (ancora non per molto) e mi occupo di MRAM e di design microelettronico per conto terzi, soprattutto analogico.

non ho capito bene la questione, ma se ti riferisci alla conduzione nella zona di collettore rifletti un'attimo: la concentrazione e' uniforme (almeno lontano dalla giunzione C-B, diciamo almeno a qualche lunghezza di Debye di distanza), quindi la componente diffusiva non c'e' o e' minima. A naso direi che si tratta solo di drift.

maitre Aliboron

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Non sono convinto che la corrente che attraversa la regione quasi neutra del collettore sia una corrente di drift.....se provo a modellizzare la giunzione base collettore come una giunzione pn polarizzatta in inversa la corrente che attraversa la regione quasi neutra si muove per diffusione,infatti l'equazione della corrente in un diodo =E8 sempre la stessa sia che questo venga polarizzato in diretta che in inversa e tale equazione viene sempre ricavata dal movimento per diffusione nelle regioni quasi neutre dei portatori di carica minoritari...Ci=F2 che varia =E8 il meccanismo che porta i portatori di carica ad attraversare la regione di carica spaziale:nella giunzione pn polarizzata in diretta i portatori di carica maggioritari attraversano la regione di carica spaziale (andando contro il campo elettrico di built-in) per effetto della diffusione,mentre in polarizzazione i portatori di carica minoritari attraversano la giunzione perch=E8 attirati dal campo elettrico di built in,ma una volta arrivati nella regione di carica spaziale questi generano per il principio di quasi neutralit=E0 un variazione uguale di portatori di carica minoritari i quali si propagano per diffusione.... Queste sono le conclusioni alle quali sono arrivato dopo aver letto diversi libri e i vostri post e vorrei che mi correggeste se c'=E8 qualcosa che non va in questa spiegazione....

Inoltre hai nominato un ottimo libro (devo cercare di procurarmelo ), mi consiglieresti altri libri che ritieni ottimi su questo argomento?Sarei interessato anche alla trattazione delle eterostrutture Ciao

In effetti la corrente di collettore, propriamente detta e' una corrente di diffusione ed e' quella fornita dalla diffusione in base (come dicevo qualche post sopra uno degli assunti apparentemente paradossali del bjt e' che le caratteristiche della corrente di collettore dipendono interamente dalle caratteristiche della base).

detto cosi' mi pare sensato, ma c'e' qualcosa che mi perplime: se siamo in regime di debole iniezione (e comunque non e' detto) l'introduzione di portatori nella zona di collettore non dovrebbe perturbare sensibilmente la concentrazione.

Adesso non ho libri sottomano, dovrei controllare meglio. Magari la settimana prossima ti sapro' dire.

Sze, "Physics of Semiconductor Devices". Ci sono molte cose utili, grafici e curve soprattutto, che hanno un notevole interesse pratico. Ci sono descritte molte piu' strutture e anche delle eterostrutture.

Lo svantaggio e' che didatticamente non e' il massimo (non male da chi si era proposto l'intenzione di fare un libro di testo). Non ce la fai a leggerlo di continuo. E poi e' un po' vecchio, certo la fisica e' sempre quella, pero' magari non trovi le ultime applicazioni. Inoltre il capitolo sulle strutture MIS e' obsoleto perche' non tiene bene conto di fenomeni (tipo tunnel diretto) che sono stati parecchio studiati ultimamente. Comunque lo Sze rimane sempre un ottimo libro.

Io ti consiglio di partire sul Taur-Ning, che e' molto piu' discorsivo, aggiornato, e va spesso al nocciolo. Poi approfondire sullo Sze solo la parte che ti interessa. Taur-Ning come testo base e Sze complemento.

Io da studente mi ero formato sul Grove, vecchietto ma anche quello molto buono. Non so se si trova ancora, credo che sia degli anni '60.

maitre Aliboron

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maitre Aliboron ha scritto:

.Ovviamente hai tolto i caratteri in maiuscolo...

Per conto terzi significa come consulente? Molto interessante. Io solo ultimamente - e dopo non pochi passaggi intermedi - sono riuscito a "coronare il sogno" e a trovar posto nell'IC design. Ovviamente analogico :) In particolare, radiofrequenza.

Occhei...Direi che hai capito perfettamente cosa intendevo: in più, direi che hai risolto pure il mio dubbio, in questo senso: la corrente di collettore è dominata dalla componente di diffusione nelle immediate vicinanze della giunzione. Poi dallo stesso profilo di concentrazione si desume che dopo poche lunghezze caratteristiche esso si appiattisce, e poiché la corrente è proporzionale alla derivata di tale profilo, diventa trascurabile. Il resto è conduzione ohmica.

Ancora grazie per questo spunto di ripasso :)

M

P.S. Se ora che hai la mia email, vuoi espandere il discorso lavorativo, io sono pronto ;-D

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No, lavoro per una piccola design house che, oltre ad avere una parte di R&D per lo sviluppo di un prodotto proprio, fa anche del design per conto terzi perche' abbiamo le competenze all'interno e soprattutto perché abbiamo i tool di design (costosi). Niente RF anche se mi piacerebbe metterci le mani. Principalmente low-power, circuitini standard: bandgap, oscillatori, op-amps, qualche convertitore dc-dc integrato, memorie.

Comunque, per diversi motivi, chiudiamo a fine settembre. Data la mia età cerco di riciclarmi come venditore di panini visto che opportunità in zona non ce ne sono parecchie per i dinosauri analogici puri e duri come me.

Leggi anche la considerazione dello studente che mi pare sensata (anche se ho qualche piccolo dubbio e non ho tempo per approfondire ora).

maitre Aliboron

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Questo =E8 giusto, per=F2 vale il principio di quasi neutralit=E0: se inietto una determinata quantit=E0 di portatori di carica (per esempio elettroni) da un lato del semiconduttore, il sistema per tornare all'equilibrio genera dal lato opposto una uguale concentrazione di carica di lacune. In questo modo si crea una corrente di ricombinazione elettrone-lacuna che tende a far tornare il sistema all'equilibrio. Quindi anche se l'iniezione di elettroni non fa variare sensibilmente (per bassi livelli di iniezione) la concentrazione degli stessi nel semiconduttore n (il collettore), per questo pricipio varia sensibilmente la concentrazione di lacune (che sono i portatori di carica minoritari nel collettore);motivo per cui si parla di principio di quasi neutralit=E0 (anche se la variazione di concentrazione di elettroni e lacune =E8 la stessa, gli effetti sono diversi).