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Titolo: Funzionamento Transistor

Salve a tutto il NG,
sono uno studente del V anno di Liceo Scientifico. A Fisica sto studiando i
diodi e i transistor in questi giorni.
La domanda che pongo è la seguente: dopo aver studiato la "teoria" del
transistor, non capisco come questo possa amplificare l'intensità o il
voltaggio... Sul libro mi dice semplicemente che la corrente emettitore-base
"regola" quella emettitore-collettore, quindi non capisco come possa
amplificarla...
Scusate se la domanda può sembrarebanale...
Grazie.
A Friend.
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 amplificarla...
La corrente di base (Ib) entra nella base ed esce dall'emettitore. La 
corrente di collettore (Ic) entra dal collettore ed esce anche lei 
dall'emettitore. La corrente di emettitore (Ie) e` quindi formata da Ic+Ib.
La corrente di base controlla quella di collettore, e tutte e due escono 
dall'emettitore (oppure per i transistori di polarita` opposta cambia 
entrare con uscire). La corrente di collettore puo` essere decine o 
centinaia di volte piu` grande di quella di base, e quando quella di 
base cambia di un pochino, quella di collettore cambia di decine o 
centinaia di volte di piu`.
Se vuoi un'altra spiegazione (anche questa handwaving) vedila cosi`: 
quando inietti corrente in base, metti nella zona di base dei portatori, 
che richiamano dei portatori di segno opposto (tanti!) dall'emettitore. 
Quando i portatori che arrivano dall'emettitore arrivano in base, si 
guardano attorno e decidono quasi tutti (ad esempio il 99%) di andare 
nel collettore, e solo l'1% si combina con i portatori della base 
"fandoli fuori" (rocombinazione). E quindi dall'esterno si deve 
ripristinare la carica della base, e questa e` la corrente di base che 
pero` e` solo l'1% di quella partita dall'emettitore.
-- 
Franco
Wovon man nicht sprechen kann, darüber muß man schweigen.
(L. Wittgenstein)

 amplificarla...
Così come un rubinetto regola la porteta di acqua in una tubazione.
La corrente di base è dell' ordine del microampere, quella di collettore è
dell' ordine del mA.
Mi sembra che l' amplificazione ci sia...
Forse pensi che dal transistor amplifichi nel senso che "rende più forte" la
corrente in ingesso... non è così.
Più propriamente esso "crea" una corrente che ha la stessa forma di quella
di ingresso, ma è molto più grande.
Forse ho fatto ancora più confusione, perdonami.

 capisco come possa amplificarla...
Intanto tieni presente che il transistor non serve per aumentare il
voltaggio o l'intensità di una corrente continua.
Cioè non serve per fare cose del tipo: "Ho una corrente continua a 10 A, la
voglio portare a 20A".
Il transistor serve per amplificare un segnale cioè una qualche
"oscillazione" del voltaggio o della corrente. Deve quindi "aumentare" le
dimensioni di una forma d'onda senza distorcerla.
Poi considera che il transistor da solo non amplifica niente, quello che
amplifica è un transistor più una "fonte di energia" come una batteria che
da una corrente continua.
Il tuo libro dice che la corrente emettitore-base "regola" quella
emettitore-collettore, quindi la c. emm-col è una funzione di quella
emm-base, giusto?
Se io faccio in modo, che entro certi limiti di validità, questa funzione
sia lineare tipo  Iemm,col = A Iemm,base  ed applico il mio segnale alla
coppia emm-base, avrò il segnale amplificato su emm-col.
E' passato un bel po' di tempo da quando ho studiato queste cose, spero di
non averti detto cavolate.
Ciao.

 amplificarla...
Il funzionamento del transistor bipolare a giunzione lo capisci se hai
studiato le giunzioni (cioe' i diodi).
Per cui sara' bene ricordare che un diodo e' un dispositivo in cui unisco
due materiali semiconduttori con drogaggio diverso. Vicino alla giunzione,
cioe la superficie in cui i due materiali sono uniti, si forma una regione
di svuotamento, cioe' una regione dove ci sono le cosidette cariche
"scoperte". Questo significa che in questa regione di spazio restano solo le
cariche dei droganti, che sono accettori (cioe' cariche -), se il materiale
e' drogato P, e donatori (cioe' cariche +), se il materiale e' drogato N.
Nella regione di svuotamento esiste un campo elettrico, al di fuori no.
Posso aiutare il flusso di corrente "polarizzando la giunzione", cioe'
applicando una differenza di potenziale ai suoi estremi. La giunzione si
dice polarizzata "direttamente" se la ddp e' concorde con il campo elettrico
della regione di svuotamento (cioe' il + della ddp sta dalla stessa parte
del + del campo elettrico). Il fatto di essere polarizzata direttamente
aiuta i portatori maggioritari a passare la barriera di potenziale che gli
impedirebbe di andare dall'altra parte.
Infatti se ho una giunzione PN, con P a sinistra e N a destra, ho come
portatori maggioritari di P le lacune, e di N gli elettroni. Cerco di fare
un disegnino
  |     | regione       | regione     |      |
  |  P |  di              |  di             | N |
  |     | svuot. (-)    | svuot. (+) |      |
Le lacune in P tendono ad andare verso N e gli elettroni in N tendono ad
andare verso P. Gli elettroni che passano in P diventano portatori
minoritari, come pure le lacune che passano in N.
Nel transistor che hai in mente tu, io metto due giunzioni, per cui ho una
situazione di drogaggio del tipo NPN o PNP. La regione in mezzo e' la base,
poi ci sono emettitore e collettore. Il primo e' molto drogato, perche' ha
la funzione di far muovere tanti portatori di carica (elettroni o lacune).
La base e' drogata un po' meno, e meno ancora il collettore, dove io voglio
raccogliere le cariche che arrivano.
Per rispondere alla tua domanda e' importante ricordare il discorso sulla
polarizzazione delle giunzioni. Supponiamo di avere un NPN. Chiamo BC la
giunzione Base-Collettore e BE quella Base-Emettitore.
Polarizzo direttamente BE cosi' ho gli elettroni che passano la giunzione e
diventano portatori minoritari in P.
A questo punto diventa importante la polarizzazione inversa. Se polarizzo un
giunzione inversamente significa che "il + della ddp sta dalla parte dove
c'e' il - del campo elettrico". Tale tipo di polarizzazione fa si' che siano
i portatori *minoritari* a passare la giunzione.
Per cui, come avrai intuito, io polarizzo inversamente la giunzione BC in
modo che gli elettroni che ho mandato nella base siano ora in grado di
finire al collettore.
Ovviamente per farlo staro' attento a certe cose, per esempio la base non
deve essere troppo lunga, altrimenti gli elettroni potrebbero "sparire"
perche' si ricombinano.
Questo e' per sommi capi il discorso. Ho omesso diverse cose, perche' non so
bene cosa tu sappia e cosa no. Pero' il principio fisico alla base di tutto
e' proprio questo.
Se non sono stato chiaro, sono a tua disposizione.
Ciao,
Michele.

 pero` e` solo l'1% di quella partita dall'emettitore.
Non è mica finita. Perché i portatori che si ritrovano in base
"decidono" di andare nel collettore? Cos'ha di così attraente questo
bellimbusto? Continua, continua, altrimenti è come la favola di
Cappuccetto rosso lasciata a metà... Manca il pranzo del lupo! ;-)
Ciao!
Piercarlo

 ha scritto nel messaggio
news:ogsOb.259930$vO5.10...@twister1.libero.it...


Ho letto tutti i post di questo thread, e ne sono rimasto
insoddisfatto.
Mi spiego: anche se nella maggior parte sono cose giuste, mi sembra
siano troppo "in alto" per il richiedente; che ci sia un "gap" (per
restare in tema :) ) tra le conoscenze e soprattutto la "forma mentis"
che possiamo presupporre in uno studente liceale e qello che e' stato
scritto.
Dopo di che, mi sono proposto di fare la mia parte, ci ho pensato su
... e non sono arrivato a niente.
Non sono capace di dare un spiegazione comprensibile e accettabilmente
corretta.
Anche perche' non capisco che cosa possa intendere McGyver quando dice
che ha studiato la "teoria" del transistor... Certo qualcosa di molto
lontano da cio' che intendete voi (e io).
Ora mi direte: beh, allora potevi risparmiarti di scrivere...
Giusto. Quindi, per non essere totalmente inutile, dico due cose che
avevo pensato per un approccio diverso.
1) Ragionare sul circuito base comune, invece che emettitore comune: mi
pare piu' "fisico" e quindi piu' facile da capire.
2) Spiegare prima il funzionamento on-off, come caso estremo di
amplificazione.
Come minimo, McGyver avra' capito che la domanda non era affatto
banale ;-)
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Elio Fabri
Dip. di Fisica - Univ. di Pisa
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 scritto.
Secondo me abbiamo banalmente equivocato la domanda. A parte le
circostanza contingente dello spiegare come un transistor amplifica, a
mio parere (e l'ho capito solo adesso...) la vera domanda di McGyver è:
che relazione esiste tra la capacità di un dispositivo di "regolare" e
la sua capacità di "amplificare"? Com'è possibile ricavare l'una
dall'altra? O all'essenza: cosa significa, fisicamente ed
elettricamente, "amplificare"? Il resto, riguardante il modo in cui un
transistore, un FET, un triodo o, volendo, anche un rubinetto dell'acqua
"amplifica", credo sia tutto sommato abbastanza secondario (e comunque
approfondibile in un secondo momento una volta assimilato il concetto
principale).
L'onore e l'onere di rispondere a questa domanda preferisco però
lasciarli a qualcun altro... Una risposta appena appena esauriente
minaccia di diventare un papiro e una risposta sintetica rischia alla
grande di non rispondere a nulla. Un insegnante sarebbe forse la persona
più adatta a tirare fuori le castagne dal fuoco... Franco dove sei? :-)
Ciao!
Piercarlo

amplificarla...
Ciao.
Forse la confusione nasce dal fatto che non hai ben chiaro che
l'amplificazione va valutata sul segnale in uscita rispetto al segnale di
ingresso e non sulla polarizzazione in continua.
Il transistor può essere usato in modo on/off oppure come amplificatore di
segnale, in ogni caso va inserito in un circuito di polarizzazione dove
saranno presenti una o più batterie di alimentazione che faranno lavorare il
transistor in un dato punto delle sue caratteristiche di ingresso e di
uscita.
Per usarlo come amplificatore devi polarizzarlo in zona attiva diretta, e
cioè con la giunzione base-emettitore polarizzata direttamente e quella
base-collettore polarizzata inversamente.
A questo punto il tuo transistor sarà percorso da corrente continua ed avrà
tensioni continue fra i terminali tali da essere nella zona voluta.
In zona attiva diretta la corrente di base è piccola rispetto a quella di
collettore.
Se a queste correnti continue sovrapponi un segnale variabile nel tempo (es
sinusoidale) di piccola ampiezza rispetto alla continua in modo che il
transistor resti in zona attiva diretta e che le caratteristiche possano
essere considerate lineari (in generale non lo sono) allora se per esempio
metti questo piccolo segnale (di ingresso) sulla Vbe e prendi come segnale
in uscita la Vce (configurazione ad emettitore comune) riscontri che esso
avra lo stesso andamento sinusoidale (a parte uno sfasamento) ma un'ampiezza
maggiore; questo perchè grazie alla polarizzazione in zona attiva diretta
piccole variazioni di Vbe comportano maggiori variazioni di Vce.
Se hai un libro con dei grafici fatti bene dovresti vedere il perchè.
Il segnale sinusoidale di uscita avrà un'ampiezza maggiore rispetto a quello
di ingresso, questo non significa che è stata generata potenza dal nulla,
perchè la potenza in più sul segnale di uscita è fornita dalle batterie di
alimentazione che servono a polarizzare il transistor.
Un errore comune è quello di pensare che basta prendere un transistor
metterci un segnale in ingresso per trovare un segnale a potenza maggiore in
uscita, NON è COSI!
Rileggendo mi rendo conto che avrei potuto spiegare meglio la questione, ma
su un NG è difficile, ci vorrebbero i grafici delle caratteristiche del
transistor con i piccoli segnali sovrapposti alla polarizzazione continua,
in modo da vedere graficamente come il piccolo segnale di ingresso venga
"trasmesso" sull'uscita sfasato e con ampiezza maggiore.
Spero di averti chiarito un po' le cose, mi auguro di non averti confuso
ulteriormente.
Ciao.

 bellimbusto? 
Qui diventa difficile! I portatori che arrivano in base vanno nel 
collettore non perche' sono attratti da lui (anche se avrebbe la 
polarita` giusta per attrarli), ma perche' ne arrivano tanti 
dall'emettitore che spingono. La corrente e` di diffusione, non dovuta 
al campo elettrico, ed e` per questo che al variare della tensione di 
collettore la corrente di collettore cambia di pochissimo.
