Elettronica
Fondamenti dei dispositivi e dei circuiti
Pages: 592
ISBN: 9788846425867
Edition: 1a ristampa 2004, 2a edizione 2002
Publisher code: 740.9
Availability: Discreta
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Questo testo è rivolto agli studenti di ingegneria elettronica e/o informatica che devono affrontare il corso base di elettronica.
La materia è esposta in maniera semplice evitando, tuttavia, di semplificare eccessivamente i problemi come, invero, fanno alcuni testi anglosassoni che, generando negli studenti la convinzione che i problemi tecnici siano semplici, non ne stimolano il loro senso critico.
Nel testo i transistori MOS sono trattati parallelamente ai BJT mettendo in luce le rispettive potenzialità e prestazioni. Si è quindi cercato di superare la classica, ma ormai anacronistica, trattazione che vede i transistori MOS associati alla sola elettronica digitale. Innovativo, dal punto di vista didattico, è l'ampio uso del modello di Ebers-Moll il quale, una volta compreso, permette di spiegare facilmente le tre regioni di funzionamento del BJT. Un accurato confronto tra realizzazione a BJT e MOS è esposto anche per la cellula base dell'elettronica integrata sia analogica che digitale costituita dalla coppia in "cascata" di due transistori.
Sia i dispositivi che i circuiti sono presentati facendo uso di un'ampia descrizione fisico-intuitiva del loro funzionamento a cui segue una descrizione analitica più o meno approfondita. Questa impostazione, seguita anche per argomenti impegnativi quali la stabilità degli amplificatori controreazionati, rende possibile utilizzare il testo sia per gli studenti di laurea (tre anni), per i quali è più che sufficiente una buona comprensione fisico-intuitiva del funzionamento dei dispositivi e dei circuiti, che per quelli che seguono master e/o scuole di specializzazione (due anni) ai quali è richiesto un maggiore approfondimento dagli argomenti trattati.
Massimo Pappalardo è ordinario di Elettronica presso il Dipartimento di ingegneria elettronica dell'Università degli Studi Roma Tre, dove attualmente ricopre l'incarico di direttore. La sua attività scientifica è stata sempre rivolta al settore dell'acustoelettronica privilegiando sia gli aspetti modellistico-tecnologici dei trasduttori piezoelettrici che quelli inerenti la formazione e l'elaborazione dell'immagine acustica. È autore di oltre cento lavori pubblicati su atti di congressi e riviste internazionali ed ha collaborato e collabora con molte aziende operanti nel settore dell'acustoelettronica.
Cenni di fisica dei semiconduttori e modello matematico dei dispositivi
(Barriera di potenziale; L'unità di energia nella scala atomica; Il diodo a vuoto. Una semplice applicazione della barriera di potenziale; I semiconduttori; Semiconduttore intrinseco; Semiconduttore di tipo p e di tipo n; Distribuzione degli elettroni e legge dell'azione di massa; Neutralità della carica; Equazioni del trasporto; Corrente ohmica o di deriva; Corrente di diffusione; Equazione di continuità della carica; Modello matematico dei dispositivi elettronici; Costanti fisiche e parametri del Silicio a 300 K)
Modello della giunzione pn ed applicazioni circuitali
(La giunzione pn; Definizione di contatto ohmico; Il diodo a giunzione; La giunzione pn in equilibrio. Ipotesi di giunzione brusca e completo svuotamento; Modello del diodo a giunzione. Funzione di ricombinazione e relazione di Shockley; Corrente di saturazione inversa; Caratteristica del diodo a giunzione; Fenomeni di rottura della barriera di potenziale; Capacità di barriera e diodo varicap; Modello del diodo a controllo di carica. Capacità di diffusione; Equilibrio della giunzione pn in termini di modello a bande; Diagrammi delle bande curve; Giunzione metallo-semiconduttore; Diodo Schottky; Contatto ohmico; Il diodo a giunzione come elemento circuitale)
Modelli e circuiti di polarizzazione del transistore bipolare in regime stazionario
(Il transistore bipolare; Convenzioni e configurazioni del transistore; Modello fondamentale del BJT in regione attiva e regime stazionario; Modello fondamentale del BJT a controllo di carica; Il modello di Ebers-Moll; Circuito equivalente di Ebers-Moll; Regioni di funzionamento del BJT; Il BJT nella configurazione ad emettitore comune; Caratteristiche del BJT ad emettitore comune; Analisi delle caratteristiche di uscita BJT. Regione di saturazione; Regione attiva; Regione d'interdizione; Effetto Early; Retta di polarizzazione e retta di carico; Caratteristica di trasferimento; Il transistore come amplificatore; Il transistore come interruttore e commutatore logico; Rete di polarizzazione; Effetti della temperatura sul BJT; Stabilità del punto di riposo; Polarizzazione mediante generatore di corrente; Il BJT per elevati valori della tensione base-emettitore e collettore-emettitore; Valori tipici dei parametri del BJT)
Modelli e circuiti di polarizzazione dei dispositivi ad effetto di campo in regime stazionario
(Il transistore JFET; Modello del transistore JFET; Caratteristiche del JFET; Il transistore MOSFET; Il condensatore MOS; Tensione di soglia; Modello del MOSFET; Effetto del substrato (Body effect); Controllo della tensione di soglia e dispositivi a svuotamento; Caratteristiche del MOSFET in accrescimento; Caratteristiche del MOSFET a svuotamento; Caratteristica di trasferimento del MOSFET; Polarizzazione dei dispositivi FET; Reti di polarizzazione del JFET; Reti di polarizzazione del MOSFET)
Modelli lineari per piccoli segnali dei dispositivi in regime dinamico
(Modelli per piccoli segnali in regime dinamico del BJT; Modello fondamentale del BJT per piccoli segnali; Il modello differenziale di ammettenze. Modello di Giacoletto; Elementi reattivi del modello differenziale di ammettenze; Generalizzazione dell'approccio matriciale. Matrice a nove elementi; Altri modelli differenziali del BJT. Parametri h; Equivalenza tra i parametri h ed Y; Modello differenziale del transistore JFET; Modello differenziale del transistore MOSFET; Modellazione dell'effetto substrato; Valori tipici dei parametri dei modelli differenziali dei transistori)
Configurazioni fondamentali dei dispositivi
(Configurazione ad emettitore comune del BJT; Circuito equivalente della configurazione a base comune; Configurazione a base comune; Configurazione a collettore comune; Configurazione ad emettitore comune con degenerazione di emettitore; Riflessione dell'impedenza; Accoppiamento con carico resistivo; Configurazione a source comune; Configurazione a gate comune; Configurazione a drain comune; Riepilogo delle espressioni dei parametri fondamentali delle tre configurazioni)
Dispositivi accoppiati uscita-ingresso
(Stadi accoppiati; Accoppiamento in continua ed in alternata; Polarizzazione dei transistori nell'accoppiamento diretto; Coppia di transistori emettitore comune-emettitore comune; Coppia di transistori emettitore comune-collettore comune; Coppia di transistori emettitore comune-base comune (configurazione cascode); Coppia di transistori collettore comune-emettitore comune (configurazione Darlington); Coppie di transistori MOS; Coppia cascode con dispositivi MOS)
Dispositivi accoppiati di emettitore (source). Coppia differenziale - (L'amplificatore differenziale; Teoria dell'amplificatore differenziale; Coppia differenziale a BJT. Analisi qualitativa in continua; Coppia differenziale a BJT. Analisi in continua; Coppia differenziale a BJT. Amplificazione di modo differenziale e di modo comune; Coppia differenziale a BJT. Tensione e corrente di sbilanciamento; Coppia differenziale con dispositivi MOS)
Dispositivi complementari accoppiati di collettore (drain). Carichi attivi
(Carico attivo e connessione complementare; Connessione a diodo del BJT; Il BJT connesso a diodo come carico attivo; Lo specchio di corrente; Il BJT complementare come carico attivo; Lo specchio di corrente con transistori MOS; NMOS "connesso a diodo" come carico attivo (tecnologia NMOS); NMOS a svuotamento come carico attivo (tecnologia NMOS); Il MOS complementare come carico attivo (tecnologia CMOS); Invertitore a MOS complementari con ingresso parallelo (tecnologia CMOS); Connessione cascode a MOS con carico attivo; Amplificatore differenziale a BJT con carico attivo; Amplificatore differenziale a MOS con carico attivo)
Dispositivi complementari accoppiati in parallelo. Stadi di uscita
(Stadi di uscita ed amplificatori di potenza; Potenza dissipata e rendimento di conversione degli amplificatori in classe A; Classificazione degli amplificatori di potenza; Dispositivi complementari accoppiati in parallelo. Amplificatori in classe B; Potenza dissipata e rendimento di conversione degli amplificatori in classe B; Amplificatori in classe AB; Polarizzazione degli amplificatori in classe AB)
Analisi della controreazione
(L'amplificatore reazionato ideale; Benefici associati alla retroazione; Schemi di reazione ideali; Configurazioni non ideali degli amplificatori reazionati: descrizione dell'amplificatore e della rete di reazione; Valutazione del guadagno per le configurazioni non ideali; Valutazione dell'impedenza d'ingresso dell'amplificatore controreazionato non ideale; Valutazione dell'impedenza di uscita dell'amplificatore retroazionato non ideale; Retroazione locale; Reazione locale corrente-tensione; Reazione locale nel circuito equivalente di Giacoletto; La degenerazione di emettitore come reazione locale di tipo tensione-corrente; La configurazione a collettore comune come reazione locale di tipo tensione-corrente; Esempio di reazione tensione-tensione; Esempio di reazione corrente-corrente; Esempio di reazione tensione-corrente; Analisi di un amplificatore reazionato)
L'amplificatore operazionale
(L'amplificatore operazionale ideale; L'amplificatore operazionale ideale invertente; L'amplificatore operazionale ideale non invertente; L'amplificatore operazionale ideale differenziale; L'amplificatore operazionale invertente non ideale; L'amplificatore operazionale non invertente non ideale; Esempio di architettura di un amplificatore operazionale in tecnologia bipolare; Esempio di architettura di un amplificatore operazionale in tecnologia CMOS; L'amplificatore operazionale a reazione di corrente)
Analisi in frequenza dell'amplificatore
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