Esercizi sui Transistor

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Esercizi sui Transistor

Versione italiana

Esercizi sui Transistor

Concetti Chiave

1. Transistor Bipolare (BJT)

Un transistor bipolare (BJT) è un dispositivo a tre terminali che può essere utilizzato come amplificatore o interruttore. I terminali sono:

• Emitter (E): emette portatori di carica.
• Base (B): controlla il flusso di corrente.
• Collector (C): raccoglie i portatori di carica.

La corrente che fluisce attraverso il transistor è descritta dalle seguenti relazioni:

• Corrente di Emettitore: I_E = I_B + I_C$I_E = I_B + I_C$
• Guadagno di Corrente: \beta = \frac{I_C}{I_B}$\beta = \frac{I_C}{I_B}$

2. Transistor a Effetto di Campo (FET)

Un transistor a effetto di campo (FET) è un dispositivo a tre terminali che utilizza un campo elettrico per controllare il flusso di corrente. I terminali sono:

• Source (S): fonte di portatori di carica.
• Gate (G): controlla il flusso di corrente.
• Drain (D): raccoglie i portatori di carica.

La corrente che fluisce attraverso un FET è descritta dalla seguente equazione:

• Corrente di Drain: I_D = k \left( (V_{GS} - V_{th}) V_{DS} - \frac{V_{DS}^2}{2} \right)$I_D = k \left( (V_{GS} - V_{th}) V_{DS} - \frac{V_{DS}^2}{2} \right)$

dove:

• k$k$ è un parametro del dispositivo,
• V_{GS}$V_{GS}$ è la tensione gate-source,
• V_{th}$V_{th}$ è la tensione di soglia,
• V_{DS}$V_{DS}$ è la tensione drain-source.

Esercizi

Esercizio 1: Calcolo delle Correnti in un BJT

Un BJT ha una corrente di base I_B = 10 \, \text{mA}$I_B = 10 \, \text{mA}$ e un guadagno di corrente \beta = 100$\beta = 100$.

1. Calcola la corrente di collettore I_C$I_C$.
2. Calcola la corrente di emettitore I_E$I_E$.

Soluzione:

1. I_C = \beta \cdot I_B = 100 \cdot 10 \, \text{mA} = 1 \, \text{A}$I_C = \beta \cdot I_B = 100 \cdot 10 \, \text{mA} = 1 \, \text{A}$
2. I_E = I_B + I_C = 10 \, \text{mA} + 1 \, \text{A} = 1.01 \, \text{A}$I_E = I_B + I_C = 10 \, \text{mA} + 1 \, \text{A} = 1.01 \, \text{A}$

Esercizio 2: Calcolo della Corrente in un FET

Un FET ha una tensione gate-source V_{GS} = 5 \, \text{V}$V_{GS} = 5 \, \text{V}$, una tensione di soglia V_{th} = 2 \, \text{V}$V_{th} = 2 \, \text{V}$ e un parametro del dispositivo k = 0.5 \, \text{mA/V}^2$k = 0.5 \, \text{mA/V}^2$.

1. Calcola la corrente di drain I_D$I_D$ per una tensione drain-source V_{DS} = 3 \, \text{V}$V_{DS} = 3 \, \text{V}$.

Soluzione:

I_D = k \left( (V_{GS} - V_{th}) V_{DS} - \frac{V_{DS}^2}{2} \right)$I_D = k \left( (V_{GS} - V_{th}) V_{DS} - \frac{V_{DS}^2}{2} \right)$

Sostituendo i valori:

I_D = 0.5 \left( (5 - 2) \cdot 3 - \frac{3^2}{2} \right)$I_D = 0.5 \left( (5 - 2) \cdot 3 - \frac{3^2}{2} \right)$

I_D = 0.5 \left( 3 \cdot 3 - 4.5 \right) = 0.5 \left( 9 - 4.5 \right) = 0.5 \cdot 4.5 = 2.25 \, \text{mA}$I_D = 0.5 \left( 3 \cdot 3 - 4.5 \right) = 0.5 \left( 9 - 4.5 \right) = 0.5 \cdot 4.5 = 2.25 \, \text{mA}$

English version

Transistor Exercises

Key Concepts

1. Bipolar Transistor (BJT)

A bipolar transistor (BJT) is a three-terminal device that can be used as an amplifier or a switch. The terminals are:

• Emitter (E): emits charge carriers.
• Base (B): controls the flow of current.
• Collector (C): collects the charge carriers.

The current flowing through the transistor is described by the following relations:

• Emitter Current: I_E = I_B + I_C$I_E = I_B + I_C$
• Current Gain: \beta = \frac{I_C}{I_B}$\beta = \frac{I_C}{I_B}$

2. Field Effect Transistor (FET)

A field effect transistor (FET) is a three-terminal device that uses an electric field to control the flow of current. The terminals are:

• Source (S): source of charge carriers.
• Gate (G): controls the current flow.
• Drain (D): collects the charge carriers.

The current flowing through a FET is described by the following equation:

• Drain Current: I_D = k \left( (V_{GS} - V_{th}) V_{DS} - \frac{V_{DS}^2}{2} \right)$I_D = k \left( (V_{GS} - V_{th}) V_{DS} - \frac{V_{DS}^2}{2} \right)$

where:

• k$k$ is a device parameter,
• V_{GS}$V_{GS}$ is the gate-source voltage,
• V_{th}$V_{th}$ is the threshold voltage,
• V_{DS}$V_{DS}$ is the drain-source voltage.

Exercises

Exercise 1: Calculating Currents in a BJT

A BJT has a base current I_B = 10 \, \text{mA}$I_B = 10 \, \text{mA}$ and a current gain \beta = 100$\beta = 100$.

1. Calculate the collector current I_C$I_C$.
2. Calculate the emitter current I_E$I_E$.

Solution:

1. I_C = \beta \cdot I_B = 100 \cdot 10 \, \text{mA} = 1 \, \text{A}$I_C = \beta \cdot I_B = 100 \cdot 10 \, \text{mA} = 1 \, \text{A}$
2. I_E = I_B + I_C = 10 \, \text{mA} + 1 \, \text{A} = 1.01 \, \text{A}$I_E = I_B + I_C = 10 \, \text{mA} + 1 \, \text{A} = 1.01 \, \text{A}$

Exercise 2: Calculating the Current in a FET

A FET has a gate-source voltage V_{GS} = 5 \, \text{V}$V_{GS} = 5 \, \text{V}$, a threshold voltage V_{th} = 2 \, \text{V}$V_{th} = 2 \, \text{V}$ and a device parameter k = 0.5 \, \text{mA/V}^2$k = 0.5 \, \text{mA/V}^2$.

1. Calculate the drain current I_D$I_D$ for a drain-source voltage V_{DS} = 3 \, \text{V}$V_{DS} = 3 \, \text{V}$.

Solution:
I_D = k \left( (V_{GS} - V_{th}) V_{DS} - \frac{V_{DS}^2}{2} \right)$I_D = k \left( (V_{GS} - V_{th}) V_{DS} - \frac{V_{DS}^2}{2} \right)$
Substituting the values:
I_D = 0.5 \left( (5 - 2) \cdot 3 - \frac{3^2}{2} \right)$I_D = 0.5 \left( (5 - 2) \cdot 3 - \frac{3^2}{2} \right)$ I_D = 0.5 \left( 3 \cdot 3 - 4.5 \right) = 0 .5 \left( 9 - 4.5 \right) = 0.5 \cdot 4.5 = 2.25 \, \text{mA}$I_D = 0.5 \left( 3 \cdot 3 - 4.5 \right) = 0 .5 \left( 9 - 4.5 \right) = 0.5 \cdot 4.5 = 2.25 \, \text{mA}$