Corso di elettronica

Queste lezioni sono volutamente private di difficili trattazioni matematiche che potrebbero scoraggiare il principiante dall'intraprenderne la lettura. Per cominciare questo affascinante hobby non è necessario sapere a menadito le formule o i calcoli, ma è necessaria la conoscenza dei principi di base sulla quale la materia si basa e si evolve. Questo corso vuole essere un primo approccio all'elettronica che dia sufficiente 'cultura' in tal senso senza però entrare in particolari di difficile ricezione. Una conoscenza più approfondita della materia potrà venire in seguito, dopo prove pratiche e dopo aver letto libri più 'scientifici'.

Come visto nel caso del diodo anche il transistor, ovviamente, sfrutta le particolari caratteristiche della giunzione a semiconduttore. Nel transistor, però, le giunzioni diventano due e sono ottenute accostando materiale N ad due P oppure materiale P a due N. Le tipologie di transistor sono dunque due: N-P-N e P-N-P.
Il funzionamento delle due tipologie di transistor è pressochè identico, semplicemente nel primo si parla di circolazione di elettroni e nel secondo di lacune.

Per spiegare il funzionamento del transistor occorre prima fare qualche precisazione. In particolare è necessario che lo spessore del materiale che sta in mezzo agli altri due (il materiale P nel caso dell'NPN e N nel caso del PNP) abbia particolari caratteristiche. Più precisamente il suo spessore deve essere minore della 'distanza media di diffusione' delle cariche presenti nel semiconduttore, ovvero quella distanza media entro la quale una carica libera si ricombinerà con una di carica opposta. Per semplificare di molto potremmo concepire questa distanza come lo spostamento MINIMO che una carica in movimento nel semiconduttore DEVE ESEGUIRE ogni volta che si sposta. Il materiale posto al centro della giunzione prende il nome di BASE. Uno degli altri due materiali agli estremi verrà drogato in maniera molto più massiccia dell'altro e prenderà il nome di EMITTORE. Il restante materiale prenderà il nome di COLLETTORE.

Per poter funzionare il transistor deve venir polarizzato in maniera univoca. Più precisamente dovremo polarizzare direttamente la giunzione Base-Emittore ed inversamente la giunzione Base-Collettore. E' altresì necessario che la giunzione Base-Collettore sia polarizzata ad un livello di tensione molto più elevato (almento 3..4 volte) di quella Base-Emittore. Analizziamo ora il comportamento del transistor in queste condizioni. Dal momento che la giunzione B-E è polarizzata direttamente avremo che un notevole flusso di cariche cercherà di ricongiungersi in base, partendo dall'emittore che, fortemente drogato, può fornirne in discreto numero. Dal momento che, però, lo spessore della base è inferiore alla distanza media di percorrenza delle cariche, molte di queste cariche tenderanno a 'saltare' letteralmente la base per ricongiungersi direttamente nel collettore, polarizzato oltretutto ad un livello maggiore della base e, dunque, in grado di attirarle con maggior efficacia. In termini pratici otteniamo che solo una piccola percentuale delle cariche 'espulse' dall'emittore riusciranno a ricombinarsi in base, mentre la maggiorparte di esse lo farà nel collettore. Il rapporto tra le due correnti (la corrente tra emittore e collettore e quella tra emittore e base) prende il nome di guadagno in corrente del transistor o beta. Questo numero si mantiene 'abbastanza' lineare entro una discreta gamma di correnti e indica in ultima analisi il fattore di amplificazione di corrente del transistor. Già, perchè la forza del transistor è proprio quella di 'amplificare' la corrente di base x beta volte nel collettore. Con una piccola variazione della corrente di base otteniamo dunque una grande variazione di quella di collettore.