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Titolo: come funziona il bjt

Salve,
Ho delle domande da porre sul comportamento di un Bjt. Esse le riferirň al
pnp al germanio (perché devo comprendere questo tipo di Bjt, ma penso che il
caso sia analogo al caso npn  o al caso del silicio.
Le relazioni di ebers moll sono per il Bjt pnp:
Ib = Ieo * (1-aF) (e^(veb/vt)-1) + Ico * (1-aR) * (e^(vcb/vt)-1)
Ie =  Ieo * (e^(veb/vt)-1) + Ico * aR * (e^(vcb/vt)-1)
Ic =  Ieo * aF  * (e^(veb/vt)-1) + Ico * * (e^(vcb/vt)-1)
Con:
aF = bF/(1+Bf)
aR =  bF/(1+Bf)
sia inoltre
ora le domande sono:
1) che cosa legittima il fatto che, se vbc<0, allora sia possibile
considerare la veb circa costante al valore veb=vON=0,14v?
(nel caso del silicio vale vON=0,6v). Come lo si deduce nel livello
matematico dalle equazioni di ebers-moll? Secondo me niente lo legittima.
Secondo me, ciň nasce dalla esistenza anche delle imposizioni topologiche
(la presenza di VCC e di Rc=la resistenza di collettore che solitamente sono
presenti nel 98% delle reti a Bjt) che impediscono alla Ic di crescere oltre
il certo valore di saturazione, infatti se Ic crescesse troppo, allora esse
tenderebbe a creare Vrc=Rc*Ic cosě elevata da creare vce<0, il che non č
possibile, per qualche motivo che ignoro per ora.
2)se la veb>0 allora č possibile che valga anche vec<0? E se la veb=vON
allora č possibile che valga vec<0?
2) nel caso dei Bjt al germanio, in quale intervallo rientrano i valori
possibili per: bR, Bf,Ico ed Ieo?
3) La vecsat esiste solo nel caso del BJT al silicio o anche al germanio? E
come č possibile dedurne nel livello matematico l'esistenza dalle relazioni
costitutive di Ebers- Moll?
4) La possibilitŕ di separare il comportamento del bjt nelle regione di
interdizione, normale diretta e di saturazione, č limitata solo per certe
configurazione de (bF,bR,Ico,Ieo) o č generale e valida per ogni
configurazione diei 4 parametri con i valori realistici?
5) Sia assegnato un sistema elettronico a bJT con un segnale di ingresso
"ving". Il mio fine consiste nel comprendere anche al livello grossolano per
 quali intervalli di ving avvenga che il Bjt pnp al germanio sia a)saturo,
b)interdetto o c)normale diretto.
Mi dite se č corretto agire cosě:
a)per verificare quando č interdetto basta imporre: Ib,Ic,Ie=0 e veb<vON.
Questa disuguaglianza poi mi dice per quali ving č verificata
b) per verificare quando č normale diretto impongo: veb=vON e Ic=Ib e
vec>vecsat. Questa disuguaglianza poi mi dice per quali ving č verificata.
c) per verificare quando č saturo basta imporre: veb=vON, vec=vecsat,
ic<bF*Ib. Questa disuguaglianza poi mi dice per quali ving č verificata.
Oppure, per stabilire quando č saturo,  sarebbe possibile impiegare le
stesse relazioni costitutive della regione normale diretta: Ic=bF*Ib
(anziché "<"), poi stabilire quando č saturo imponendo vec< vecsat anziché:
 vec=vecsat?
 Ma ha senso parlare di vec<vecsat?
6) E' possibile dire che il bjt si comporta in modo tale da impedire in ogni
caso, quando conduce (veb=vON), di fare scendere la vec al di sotto di un
certo valore di poco maggiore a zero?
7) Come si fa a calcolare vON se sia nota la configurazione Ico, Ieo, bF,
bR?
8) Quanto vale la vecsat nel caso del Bjt pnp al germanio (nel caso del
silicio vecsat=0,2 V) ? in ogni caso il suo valore deve essere minore a vON=
0,14 v? come se ne deduce il valore dalla configurazione (Ico,Ieo,bF,bR)?
9) La grandezza vt vale 25mV sia nel caso del npn che pnp che del silicio
che del germanio?
ciao
adriano

adriano meis ha scritto:
Salve,
Ho delle domande da porre sul comportamento di un Bjt. Esse le riferirò al
pnp al germanio (perché devo comprendere questo tipo di Bjt, ma penso che
il
caso sia analogo al caso npn o al caso del silicio.
Le relazioni di ebers moll sono per il Bjt pnp:
Ib = Ieo * (1-aF) (e^(veb/vt)-1) + Ico * (1-aR) * (e^(vcb/vt)-1)
Ie = Ieo * (e^(veb/vt)-1) + Ico * aR * (e^(vcb/vt)-1)
Ic = Ieo * aF * (e^(veb/vt)-1) + Ico * * (e^(vcb/vt)-1)
Con:
aF = bF/(1+Bf)
aR = bF/(1+Bf)
*** Qui hai scritto aF e Af, ma in realtà sono lo stesso numero, la stessa
quantità. Inoltre, in aR compare bR, non bF. 
sia inoltre
ora le domande sono:
1) che cosa legittima il fatto che, se vbc<0, allora sia possibile
considerare la veb circa costante al valore veb=vON=0,14v?
(nel caso del silicio vale vON=0,6v). Come lo si deduce nel livello
matematico dalle equazioni di ebers-moll? Secondo me niente lo legittima.
Secondo me, ciò nasce dalla esistenza anche delle imposizioni topologiche
(la presenza di VCC e di Rc=la resistenza di collettore che solitamente
sono
presenti nel 98% delle reti a Bjt) che impediscono alla Ic di crescere
oltre
il certo valore di saturazione, infatti se Ic crescesse troppo, allora esse
tenderebbe a creare Vrc=Rc*Ic così elevata da creare vce<0, il che non è
possibile, per qualche motivo che ignoro per ora. 
*** Uhm…Ti allego un disegnetto che rappresenta in forma circuitale le
equazioni di E-M, cerco di rispondere in maniera "trasversale", che mi
viene più semplice che non andare punto per punto. [il disegno lo puoi
vedere in fondo al post…c'è un link. Newsland permette di allegare
file…fico eh?!]
Il modello di E-M dunque considera il transistor come due diodi "back to
back", nel caso del pnp con i catodi in comune, ognuno con in parallelo un
generatore di corrente controllato dalla corrente che scorre nell'ALTRO
diodo. Questo modello vale per segnali che variano lentamente (rispetto
alle velocità caratteristiche del dispositivo), e con grandezze piccole
rispetto ai limiti di rottura (tensioni di breakdown dei diodi), che non
facciano entrare altri fenomeni tipo la resistenza serie (cioè elevati
livelli di iniezione), ma altrimenti grandi (rispetto alla tensione
termica, KT/q~26mV a T ambiente). E' il classico modello "statico per
grandi segnali".
Dalla caratteristica esponenziale dei diodi, si evince che la corrente che
li attraversa può variare parecchio, senza che la tensione ai loro capi si
scosti apprezzabilmente dal valore "Von". Come determiniamo Von? Boh!! Non
lo so, però si può pensare di dire: quando I_diodo = 10*I_scala (I_scala è
quella che nelle tue eq. compare col pedice "o"), quella è la tensione
Von. Se ora I_diodo = 20*I_scala, la tensione ai suoi capi è variata di un
fattore
Ln2*Vt, 
Ossia circa 18mV a Tamb (27° C), che può essere considerato "trascurabile"
in prima approssimazione, specialmente perché l'idea dietro l'utilizzo a
mano di questi modelli è di trovare una soluzione approssimata...Quella
precisa la lasciamo al calcolatore ed ai metodi numerici.
*** Il succo del discorso è che i due diodi, in polarizzazione diretta,
non dovrebbero trovarsi molto sopra la rispettiva tensione Von, perché le
correnti che circolano normalmente hanno un effetto controreattivo su
dette tensioni, con il risultato di stabilizzarle. Questo compito è però
affidato alla rete che circonda il tuo bjt, dunque non puoi fare alcuna
asserzione _a priori_ sul valore di quelle tensioni. Se ci metti un
generatore di tensione, puoi portare i terminali ai "potenziali che
vuoi"...
2)se la veb>0 allora è possibile che valga anche vec<0? E se la veb=vON
allora è possibile che valga vec<0?
*** Vedi sopra... 
2) nel caso dei Bjt al germanio, in quale intervallo rientrano i valori
possibili per: bR, Bf,Ico ed Ieo? 
*** Non lo so, ma una rapida gugolata ti aiuterà di sicuro. 
3) La vecsat esiste solo nel caso del BJT al silicio o anche al germanio? E
come è possibile dedurne nel livello matematico l'esistenza dalle relazioni
costitutive di Ebers- Moll? 
*** La vcesat esiste pure per il bjt al germanio, e deriva dalla
differenza tra le Von dei due diodi del modello. 
4) La possibilità di separare il comportamento del bjt nelle regione di
interdizione, normale diretta e di saturazione, è limitata solo per certe
configurazione de (bF,bR,Ico,Ieo) o è generale e valida per ogni
configurazione diei 4 parametri con i valori realistici? 
*** Direi la seconda che hai detto. 
5) Sia assegnato un sistema elettronico a bJT con un segnale di ingresso
"ving". Il mio fine consiste nel comprendere anche al livello grossolano
per
quali intervalli di ving avvenga che il Bjt pnp al germanio sia a)saturo,
b)interdetto o c)normale diretto.
Mi dite se è corretto agire così:
a)per verificare quando è interdetto basta imporre: Ib,Ic,Ie=0 e veb<vON.
Questa disuguaglianza poi mi dice per quali ving è verificata
b) per verificare quando è normale diretto impongo: veb=vON e Ic=Ib e
vec>vecsat. Questa disuguaglianza poi mi dice per quali ving è verificata.
c) per verificare quando è saturo basta imporre: veb=vON, vec=vecsat,
ic<bF*Ib. Questa disuguaglianza poi mi dice per quali ving è verificata.
Oppure, per stabilire quando è saturo, sarebbe possibile impiegare le
stesse relazioni costitutive della regione normale diretta: Ic=bF*Ib
(anziché "<"), poi stabilire quando è saturo imponendo vec< vecsat anziché:
vec=vecsat?
Ma ha senso parlare di vec<vecsat?
*** Ancora una risposta trasversale...Il modello di E-M sono due equazioni
in due incognite, ergo per definire tutto del tuo bjt ti serve IMPORRE due
"condizioni", a scelta tra le tre correnti e le due tensioni. Questo
definisce univocamente il punto di lavoro, ossia in che quadrante si trova
il transistor, ecc.ecc.
Alle brutte, puoi piazzare due generatori di tensione tra base ed
emettitore e tra collettore ed emettitore: a seconda delle varie tensioni
che IMPONI ti beccherai le correnti che rendono valide le equazioni (nel
loro campo di validità), e bon. Puoi pure imporre due correnti, e beccarti
le tensioni che rendono valide..anche una corrente ad un terminale e la
tensione all'altro terminale...
In pratica, il punto dove si porta il tuo bjt dipende dalle sue equazioni
di funzionamento, AGGIUNTE alle condizioni che imoni dall'esterno. Il modo
di porre queste condizioni si chiama "rete di polarizzazione", e ce n'è di
vari tipi, con varie "qualità".
6) E' possibile dire che il bjt si comporta in modo tale da impedire in
ogni
caso, quando conduce (veb=vON), di fare scendere la vec al di sotto di un
certo valore di poco maggiore a zero? 
***...Non direi. Lui si becca quello che gli dai. Se gli tiri il
collettore sopra l'emettitore, non è che "si oppone"...Dovrai
semplicemente far scorrere la corrente necessaria a rispettare le sue
equazioni. Se l'oggetto che usi per portare il collettore sopra
l'emettitore NON è in grado di fornire quella corrente, allora non se ne
fa niente, perché il bjt non può andare "contro la sua fisica".
Ma è la stessa cosa che con tutti i componenti. Prendi una resistenza, da
0.0001 Ohm. E' corretto dire che essa si oppone a che la tensione ai suoi
capi superi "x" Volt? Si e no...Si "oppone" nel senso che, perché la sua
fisica venga rispettata, per 1V di caduta ai suoi capi, vuole 10KA di
corrente!! Se ce li hai a disposizione, lei non ha nulla in contrario a
"portare" la differenza di potenziale ai suoi capi, al valore di 1V. Ma se
non ce li hai nel taschino, i 10KA, allora niente Volt!!
Spero di esserti stato di aiuto, 
M
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Frustra fit per plura quod potest fieri per pauciora
(Guglielmo Da Ockham)
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grazie michele,
mi hai aiutato tanto.