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SEMICONDUTTORI Silicio Numero atomico 14 Numeri quantici 1s 2 2 s 2 2 p 6 3s 2 3 p 1x 3 p 1y Elettroni di valenza 4 (corrispondenti al livello energetico 3) Struttura cristallina del silicio Ogni atomo è legato ad altri quattro...

SEMICONDUTTORI Silicio Numero atomico 14 Numeri quantici 1s 2 2 s 2 2 p 6 3s 2 3 p 1x 3 p 1y Elettroni di valenza 4 (corrispondenti al livello energetico 3) Struttura cristallina del silicio Ogni atomo è legato ad altri quattro mediante legami covalenti. 1 Bande di energia 2 Il passaggio di un elettrone dalla banda di valenza alla banda di conduzione produce: un elettrone libero; una lacuna (legame privo di un elettrone). Elettrone libero = carica negativa. Lacuna = carica positiva. Entrambe sono libere di muoversi e produrre corrente elettrica. Movimento di una lacuna (pallino vuoto) verso destra e di un elettrone (pallino pieno) verso sinistra = corrente elettrica verso destra. E = campo elettrico, forza che spinge gli elettroni in nel verso contrario. 3 Drogaggio di tipo N: con atomi donatori (pentavalenti) con 5 elettroni di valenza; 4 elettroni formano legami covalenti il quinto è libero. Produce un aumento di elettroni liberi ed una diminuzione di lacune. Gli atomi droganti diventano ioni positivi. Drogaggio di tipo P: con atomi accettori (trivalenti) che catturano elettroni liberi per formare il quarto legame. Produce aumento delle lacune e diminuzione degli elettroni liberi. Gli atomi droganti diventano ioni negativi. © Tramontana - G. Portaluri, E. Bove 4  Giunzione PN Zona P: molte lacune, pochi elettroni liberi. Zona N: poche lacune, molti elettroni liberi. Diffusione di elettroni liberi dalla zona N dove sono maggioritari alla P dove sono minoritari. Diffusione di lacune dalla zona P dove sono molte alla N dove sono poche. © Tramontana - G. Portaluri, E. Bove 5 M1-4 Semiconduttori e giunzione PN Formazione della barriera di potenziale Diffusione di un elettrone Formazione della zona di svuotamento o zona di carica spaziale © Tramontana - G. Portaluri, E. Bove 6  Diodi e transistor Polarizzazione diretta della giunzione PN La spinta Eg del generatore si oppone alla barriera di potenziale favorendo la diffusione. Elevata corrente diretta di diffusione Polarizzazione inversa della giunzione PN La spinta del generatore Eg concorda con la barriera di potenziale E0. Piccola corrente inversa di deriva 7 Diodo a giunzione Circuito di polarizzazione Simbolo elettrico: A = anodo (zona P) K = catodo (zona N) Per VAK>0 corrente diretta elevata, quasi corto circuito Per VAK potenza massima dissipabile Caratteristica I-V 8 Caratteristica I-V approssimata di un diodo Polarizzazione diretta = corto circuito (VAK=0) Polarizzazione inversa = circuito aperto (ID=0) Comportamento come interruttore : ON - OFF 9 Retta di carico di un diodo Diodo LED (light emitting diode). Ecco la tipica caratteristica di un LED. Esso presenta una Vg intorno ai 2Volt e le correnti massime che può sostenere sono 0, 7 V; I B > 0; I C = hFE × I B ; VCE > 0, 2 V Saturazione = corto circuito = interruttore chiuso V - 0,7 V - 0,2 I B = BB ; I C = CC > hFE × I B RB RC Interdizione = circuito aperto = interruttore aperto VBB £ 0, 6 V; I B = 0; IC = 0 18