Qualcuno potrebbe aiutarmi, non so veramente più come fare per risolvere questo dubbio. La domanda è questa: quando unisco un pezzo di materiale drogato P e uno drogato N ho un passaggio di elettroni dalla zona N alla zona P e uno di lacune in senso opposto. Quello che non capisco è perchè si forma la zona di svuotamento, perchè gli elettroni che non ?hanno varcato il confine? non si diradano riempiendo tutta la zona N, e dall'altra parte non succede la stessa cosa per le lacune? Gli elettroni sono liberi, specialmente a temperatura ambiente sono in balia dell'agitazione termica, ciononstante non entrano nella zona di svuotamento, cosa li ferma? Le lacune, da parte loro, perchè non possono entrare nella zona di svuotamento, i cristalli che sono riusciti ad accaparrarsi un elettrone, diventano indistruttibili? Capisco che la quantità di lacune diminuisca con gli elettroni acquistati, ma non vedo perchè non possano romprere uno ione precedentemente formatosi! Illuminami, ti prego???
da quello che ricordo (quindi correggetemi se dico cavolate...) detto in maniera mooooolto grezza ma intuitiva, gli elettroni - e di riflesso le lacune - possono spostarsi se trovano un altro atomo a cui far visita temporaneamente. cioè in condizioni normali c'è un continuo combinarsi e ricombinarsi di elettroni e lacune che provoca lo spostamento complessivo dei portatori di carica. immagina un tavolo pieno di buchi (lacune) gli elettroni passando cadono in un buco, ci stanno per un po' e poi di nuovo via. nella zona di giunzione succede che sia da una parte che dall'altra tutti i "buchi" vengono riempiti, in altre parole si combinano elettroni e lacune, in questo modo chi sta indietro non può attraversare la zona di svuotamento proprio perchè non ha modo di passarci. ricordiamoci che siamo in un semiconduttore e non in un conduttore dove gli elettroni sono liberi di andare a spasso.
scusate il post non tecnico, ma spero di aver reso l'idea.... :)
Marco Trapanese ha scritto: [CUTT] nella zona di giunzione succede che sia da una parte che dall'altra
Il mio problema è proprio che non mi convince il fatto che tutti i buchi vengano riempiti, nella parte P della zona di svuotamento, posso capirlo, ma nella parte N non c'erano buchi, qiundi, perchè gli elettroni se ne stanno in disparte lasciando libera questa zona, cosa li ostacola?
c'è un principio riguardo le giunzioni che mi pare si chiami principio della neutralità di carica. dice che la carica positiva da un lato deve necessariamente uguagliare la carica negativa dall'altra. quindi se hai che da una parte si combinano elettroni e lacune devi aspettarti che succeda l'opposto (per simmetria se vuoi) dall'altra. come dire che se nella zona N come dici tu non c'erano "buchi" devi fare lo stesso ragionamento invertendo i soggetti. puoi invece dire che la profondità della zona di svuotamento può essere diversa tra la zona N e P e questo dipende da quanto sono drogati le due zone.
La spiegazione che cerchi sta nella forza di attrazione tra gli elettroni e le lacune. Prendi due calamite, più le avvicini più tendono ad avvicinarsi. Prova a fare l'inverso, troverai una distanza per cui non si riescono + ad attirare. Lo stesso accade con gli elettroni. Ciao!!! Homer!!!
"Homer J. Simpson" ha scritto nel messaggio news:pJRub.128208$ snipped-for-privacy@twister1.libero.it... [TAGLIO]
Capisco che elettroni e lacune si attaggono reciprocamente, ma quello che non riesco proprio a capire è: perchè gli elettroni non si muovono liberamente nella zona N, che cosa li tiene lontani dalla zona di svuotamento? L'unica cosa che mi viene in mente è che siano respinti dagli ioni negativi che si sono formati nella zona P, ma dato che è una mia deduzione non ne sono certo! Anzi!!! E le lacune prossime alla zona di svuotamento, perchè non rompono i legami degli ioni negativi?
Come vedete sono piuttosto confuso, help me please!
Il punto chiave da comprendere è che, anche se i semiconduttori sono drogati "N" o "P" la neutralità elettrica esiste comunque, ovvero esistono tante cariche positive quante sono quelle negative. Ciò che cambia sono il tipo di cariche LIBERE di andarsene a spasso per il semiconduttore.
Ora quando formi una giunzione succede che, mentre una parte delle cariche libere di entrambi i semiconduttori (quelli a ridosso della giunzione) se ne filano ("diffondono") dall'altra parte, lasciano a casa delle cariche "vedove" (cioè degli ioni). Queste cariche creano naturalmente un campo elettrico per cercare di riprendersi i "fuggitivi" e ristabilire la neutralità elettrica. Questo campo elettrico è orientato in modo tale che, per superare la giunzione, le cariche sono costrette a spendere energia. Non avendola, la maggioranza di esse se ne rimane nella sua zona "n" o "p" a seconda della polarità. Il campo elettrico è foggiato a mo di "fossato di castello" da entrambe le parti: le cariche prima trovano una "buca" di potenziale dove cadono e poi si trovano la stessa "buca" dall'altra parte ma a rovescio che, per loro, appare come un "muro". Se l'elettrone o la lacuna hanno abbastanza energia possono anche penetrare la barriera di potenziale ma, se non dispongono di sufficiente energia da attraversarla tutta d'un fiato, si ritrovano a fare i conti con una sorta di combinazione tra un "respingente" e un "guinzaglio" elettrostatico che li riporta sui loro passi.
Va notato peraltro che ciò è vero fintanto che il materiale è al di sotto di una certa temperatura (al di sotto dei 600 gradi se non ricordo male): al di sopra di essa i portatori di carica hanno sufficiente energia termica (cioè cinetica) da andarsene dove gli pare. E infatti al di sopra di una certa temperatura critica la "giunzione" cessa praticamente di esistere e si comporta come un cortocircuito.
Comunque, giunzione o no, la neutralità elettrica dell'intero componente è sempre preservata. Ciò che costituisce la barriera di potenziale non è una violazione della neutralità ma soltanto una diversa distribuzione dei portatori di carica che genera un campo elettrico alla giunzione (e ne genera uno identico ma di polarità opposta dall'altro lato della "buca" che dicevo prima: ai capi di una giunzione, non puoi misurare alcuna tensione e quindi non puoi (normalmente) usare un diodo come una "batteria". Certo che se inondi la giunzione di luce allora è un altro paio di maniche... hai inventato la batteria solare! :-)
Il campo elettrico orientanto in modo da respingerli. Il fatto che gli elettroni siano "liberi" non significa che essi, su grande scala, siano soggetti ad un campo elettrico. Nel caso della giunzione invece lo sono e questo fa la differenza. Hai presente la serie elettrochimica dei metalli su cui si basa il funzionamento delle termocoppie? Il meccanismo è diverso ma la logica è la stessa. Tra l'atro con i semiconduttori puoi anche fare dei termocoppioni (celle di Peltier e simili se non ricordo male).
Piccola dritta: gli ioni nel senso "solito" (cioè cariche elettriche negative e cariche elettriche positive nettamente separate come nelle batterie elettrochimiche) nei semiconduttori in effetti non esistono (o meglio esistono soltanto nella zona di giunzione vera e propria ma riguarda proprio una manciata di atomi rispetto al totale). Quando si parla di "lacune" in realtà non si intende alcuna "lacuna" in senso "aritmetico" (al conto non manca nessun elettrone) ma soltanto in un senso "geometrico": sebbene le cariche elettriche si bilancino sempre esattamente non altrettanto fanno i campi elettrici che generano che possono assumere, nello spazio interatomico del cristallo, una disposizione squilibrata che polarizza lo spazio stesso e genera degli sforzi nella struttura. Questa polarizzazione obbliga gli elettroni degli atomi che si trovano nelle vicinanze a muoversi in modo tale da compensarla (e ridurre lo stress del cristallo). Nel caso delle lacune il movimento può essere ampio abbastanza da "slegare" un elettrone che va a riempire la buca "positiva" (lasciandone però in giro un'altra che richiamerà a sua volta qualche altro elettrone, che lascerà a sua volta un'altra buca ecc. l'impressione esterna è che una "carica positiva" si muova quando in effetti ciò che si muove sono gli elettroni che "inseguono" una distorsione spaziale del campo elettrico. Ma poiché questa distorsione si comporta giusto come il sapone nella vasca da bagno (non lo prendi mai!) ecco che appare come una "bolla" o carica elettrica positiva. Esiste soltanto nel cristallo del semiconduttore; fuori di esso non c'è nulla. Nel caso dell'elettrone in eccesso per l'atomo donatore è tutt'altro che in eccesso. Ma anche qui lo è rispetto alla distribuzione del campo elettrico interatomico che, rispetto agli assi di simmetria del cristallo, lo fa apparire come un "bernoccolo" generando sforzo nella struttura che anche qui cerca di riequilibrarsi tentando di cacciarlo fuori dai piedi - senza però riuscirci. Il risultato è che tu ottieni un elettrone "randagio" che, pur girando più o meno "attorno a casa" è molto più sensibile degli altri ai campi elettrici esterni (in altre parole è meno legato al suo atomo "padrone") al punto da comportarsi "quasi" come un elettrone libero (lo è comunque di meno di quelli dei metalli ad esempio: se congeli un semiconduttore a temperature abbastanza basse questo tende a diventare un isolante mentre solitamente un metallo non lo fa e anzi, a temperature molto basse, cambia stato e diventa un superconduttore - che è tutta un'altra bestia!).
Bho, spero di aver fatto meglio di Nuova Elettronica...
ci vuole energia! infatti se applichi una differenza di potenziale vedi se non conduce la giunzione! ma in condizioni di riposo come fanno a rompere i legami ?
allora, ho fatto propio ieri l'esame di dispositivi elettronici, il motivo per cui si viene a creare la zona di svuotamento è che dopo che tu fai la giunzione, come hai detto, gli elettroni e le lacune tendono a diffondere dalla parte opposta, quindi elettroni da N a P e viceversa per le lacune. però ogni elettrone che passa nel lato P lascia nel lato N una carica + che nn è una lacuna, ma uno ione donatore a cui è mancato un elettrone, e in quanto ione è vincolato al reticolo e privo di muoversi. Lo stesso accade nella zona P ma qui gli ioni sono negativi. Tra queste due zone + e - si crea un campo elettrico diretto in verso opposto a quello della diffusione delle cariche, che, oltre ad ostacolare la diffusione (si raggiunge un equilibrio tra la forza di diffusione e quella del campo) agisce su tutte le cariche mobili presenti all'interno della zona di svuotamento appunto allontanandole. spero di essere stato chiaro. se hai altri dubbi sono qui Ludo "Francesco" ha scritto nel messaggio news:HTPub.132021$ snipped-for-privacy@twister2.libero.it...
In data Wed, 19 Nov 2003 19:54:15 GMT, Francesco ha scritto:
Caro Francesco, sarà che son stanco, ma proprio non mi riesce di risolvere il tuo rompicapo. Sicuro, quando metti a contatto le due giunzioni, visto che nell'una ci sono elettroni e nell'altra no, si ha un movimento di diffusione, che a sua volta lascia scoperta della carica "spaziale", fissa, che crea un campo elettrico che tende a contrastare la diffusione. Ma perché questo campo richiama gli elettroni (per fissare le idee) dalla giunzione p, e non in equal misura, quelli "suoi", nella parte N?
/mode forse ho capito ON
Mi è venuto in mente un particolare...quello che *ostacola* la diffusione, poniamo di elettroni nel lato P è la carica lasciata scoperta *nel lato P stesso!*, per il fatto che anche le lacune, nel frattempo, stanno diffondendo. Proviamo ad analizzare la cosa in tempi discreti:
1 - Portiamo le giunzioni a contatto. C'è un travaso di elettroni da N a P e di lacune da P a N. Questo genera uno straterello di cariche *fisse* positive in N, negative in P.
2 - Gli elettroni (lacune) diffuse all'istante 1 ora sono di colpo maggioritari e si ricombinano senza indugio. Ciò fa diminuire *il gradiente* di concentrazione tra le due giunzioni. Ora, la N è "un po' meno N", e così la P. Focalizziamoci sulla N: la carica positiva richiama un pochino di elettroni a sé, non tanti perché c'è anche la carica sul lato P, che invece li allontana. Ma c'è un'altra forza che spinge gli elettroni verso il P, il gradiente di concentrazione. Che è un po' minore che nell'istante 1. A conti fatti, ancora un po' di elettroni passano, e l'area di cariche fisse si estende.
3 - Dopo un po' di rimbalzi, la situazione si stabilizza, quando il gradiente di concentrazione e il campo elettrico si equilibrano. Ma non è un equilibrio, come dire, netto. La regione di svuotamento non è "un rettangolo". Questa è un'ottima approssimazione, viste le grandezze in gioco, ma in realtà la transizione è relativamente graduale. C'è un tanto di formulazzo così da risolvere, per trovare l'esatto profilo, ma "non serve".
/mode forse ho capito OFF
Senza un testo di elettronica dello stato solido a confortarmi, potrei averne dette delle belle...ma mi sembra che il discorso fili...famme sapé!
Anche senza testo di elettronica ci si può fare un'idea qualitativa di cosa succede. Occorre però lasciare da parte per un attimo il modello "buche-elettroni" e vedere sia il "campo di gioco" sia i "giocatori".
Il primo intoppo da superare è comprendere cosa veramente sia una "buca": contrariamente all'impressione "grezza" che può dare il modello "buche-elettroni" NON E' un elettrone mancante ma soltanto un qualcosa che si comporta "come se" fosse un elettrone mancante. Sembra un sofisma ma non lo è: se mancasse veramente un elettrone avremmo una violazione "dura" della neutralità elettrica che in realtà non esiste.
Ciò che invece esiste è una violazione "soft" di tale neutralità non dovuta ad una disparità numerica tra le cariche elettriche di entrambi i segni presenti, ma dovuta ad una ASIMMETRIA DI DISTRIBUZIONE DEI LORO CAMPI ELETTRICI all'interno del reticolo cristallino.
In un semiconduttore "neutro", una carica che vi si trovi a transitare in un punto qualsiasi "sente" un campo elettrico mediamente nullo; a parte le interazioni con gli atomi del cristallo che ne rallentano i movimenti facendolo apparire "più pesante" di quello che è realmente, la sua condizione è per il resto piuttosto simile a quella di cui godrebbe se si trovasse libera nel vuoto.
In proposito, la differenza sostanziale tra la conduzione di cariche nel vuoto e quella all'interno di un semiconduttore o di un conduttore è che mentre nel vuoto i portatori di carica devi andarli a "tirare fuori" da qualche parte (ad esempio, nei tubi elettronici, attraverso l'emissione termoionica), all'interno di un solido conduttore la conduzione avviene come una sorta di "staffetta" tra portatori di carica forniti dal generatore di tensione esterno al conduttore che, scontrandosi con quelli liberi all'interno di esso (se non vi sono portatori liberi non vi è conduzione, punto), si passano, sotto forma di quantità moto, l'energia che ricevono dal generatore esterno o dalla semplice agitazione termica - Nel qual caso però, pur potendo generare "rumore" (che altri non è che la faccia "elettrica" del calore) non può solitamente generare alcun campo elettrico netto in alcuna direzione (a meno che, come nelle termocoppie, non vi sia una diversa concentrazione di cariche dovute in questo caso alla giunzione di due metalli diversi; ma questa è un'altra storia).
Il campo elettrico all'interno di un reticolo cristallino è mantenuto nullo dal fatto che i "bracci" che legano gli atomi del reticolo tra loro sono disposti spazialmente in modo tale che la somma vettoriale delle forze che mediamente esercitano in un punto qualsiasi del solido sia, in assenza di sollecitazioni meccaniche, sempre nulla (quando non è nulla si possono avere conseguenze interessanti, tra cui l'effetto piezoelettrico). In questa situazione, all'interno del solido cristallino, una carica in transito non "sente" alcuna speciale preferenza per un luogo o per un altro: dal suo punto di vista sono tutti elettricamente equilenti, quindi indifferenti.
Le cose cambiano quando una parte degli atomi (tetravalenti) del semiconduttore viene sostituita da atomi trivalenti che, proprio perché tali, non possono completare tutti i "bracci" che servono a garantire una distribuzione isotropa dei campi elettrici. La conseguenza è che all'interno del cristallo si forma un dipolo, ovvero una distribuzione del campo elettrico che non viene più "sentita" dalle cariche elettriche circostanti come "neutra" e indifferente ma esibisce invece un gradiente di potenziale (nella fattispecie il braccio mancante del reticolo cristallino viene percepito dagli elettroni circostanti come uno spazio "meno negativo" - e quindi, RELATIVAMENTE AL CONTESTO CIRCOSTANTE, "più positivo" ovvero come uno spazio in cui la condizione più stabile di minor energia più non coincidere più con quella che vede l'elettrone ruotare bravo e buono attorno al suo "atomo-padrone". Detto in altro modo, l'elettrone ha spazio sufficiente ad "allargare il giro" e, se dispone di energia cinetica sufficiente (e, a temperatura ambiente, lo è praticamente sempre) sufficiente anche a "scappare di casa" in una "fuga" che però, ionizzando un atomo, non fa altro che riproporre il problema da un'altra parte. In realtà le cose sono un pochino più complesse e dipendono sia dalla temperatura del semicondutore sia dall'esistenza o meno di una tensione esterna applicata ad esso. In assenza di tensione esterna e a bassa temperatura gli elettroni più che "scappare" si limitano ad alternarsi sul "braccio mancante" facendolo ruotare caoticamente intorno all'atomo trivalente. A temperature più alte in cui una parte degli atomi viene ionizzata dall'agitazione termica, o in presenza di un generatore di tensione esterno al semiconduttore in grado di fornire un surplus di cariche "supplenti" (che realizzano la "staffetta" di cui dicevamo sopra) gli elettroni "scappano" sul serio facendo sì che il "braccio mancante" (che detta anche "vacanza" altri non è che la famosa "buca" di cui parlavamo sopra) se ne vada a spasso per tutto il semiconduttore. Se il drogaggio di elementi trivalenti è abbastanza consistente, ecco che il conseguente semiconduttore di tipo "p" diviene di fatto un buon conduttore di corrente.
Il discorso appena fatto vale anche per il semiconduttore di tipo "n" con la notevole differenza che, nell'atomo pentavalente, bastando la sola ionizzazione dell'elettrone eccedente i richiesti dai "bracci" per rendere disponibile un portatore di carica, questi tende ad andarsene fuori dai piedi prima e con minor disturbo per chi gli sta attorno. Il segreto della differente mobilità di buche ed elettroni è tutto qui: mentre le "buche" si spostano soltanto in virtù della "mediazione" messa in atto dagli elettroni di valenza (quelli che fisicamente costituiscono i "bracci") che si alternano a saturare i bracci mancanti, gli elettroni sono veri e propri elettroni di conduzione, liberi, nei limiti consentiti dall'energia di cui dispongono, di andarsene dove più gli piace.
Siamo ora arrivati al "clou": prendiamo i due semiconduttori "n" e "p che presi isolatamente si comportano in modo "abbastanza" simile e li mettiamo in contatto tra loro, "faccia a faccia" e vediamo che succede. Innanzitutto precisiamo cosa NON succede: non succede alcuna calca e nessuno si precipita da nessuna parte; gli elettroni da una parte e le "buche" dall'altra si limitano semplicemente a fare quello che già facevano prima: vanno in giro e "diffondono" all'interno del semiconduttore. Solo che stavolta, oltre a "diffondere", "sconfinano" anche ed è proprio in virtù di questo "sconfinamento" che succedono le cose più interessanti.
Al riguardo è importante notare che le cose "interessanti" succedono soprattutto perché atomi "donatori" ed atomi "accettori" del cristallo, quando si forma la giunzione, cominciano a "vedersi". Ed è questa la ragione sostanziale per cui il "quanto è interessante" dipende dall'entità del drogaggio del semiconduttore. Cominciamo dalla zona "p"
Gli elettroni che diffondono dalla zona "n" alla zona "p" non fanno altro che andare a saturare i "bracci vuoti" del reticolo cristallino della zona "p" immediatamente a ridosso della giunzione e ciò che fa sì che lo stress complessivo a cui è soggetto il reticolo stesso diminuisca. Il risultato netto è che questa zona di semiconduttore "p" ritorna al suo stato originario di SEMICONDUTTORE NEUTRO. Lo stesso succede per le lacune che sconfinano nella zona "n" che vengono immediatamente saturate dagli elettroni liberi presenti in zona "n". Anche qui la zona di semiconduttore a ridosso della giunzione ritorna ad essere un SEMICONDUTTORE NEUTRO. Le due zone contigue di semiconduttore riportate allo stato neutro formano la cosiddetta "zona di svuotamento". Essa è vuota di portatori di carica proprio perché questi portatori sono andati a completare i bracci del reticolo cristallino per riportarlo al suo stato neutro. Dal punto di vista della struttura del cristallo, questa zona è una vera e propria zona di "pace dei sensi": non è più ne "p" ne "n" e ciò corrisponde, per la struttura cristallina, ad uno stato in cui gli stress e le tensioni interne sono ridotte al minimo.
Se tutto finisse qui, pace e bene a tutti: il semiconduttore sarebbe ritornato al suo stato intrinseco primitivo divenendo con ciò perfettamente inutile: l'unica cosa di rilievo (che però può avere le sue applicazioni) è che avremmo un conduttore in cui esistono esistono due zone in cui i portatori di carica diffondono a velocità differente ma questo sarebbe tutto.
Fortunatamente però succede anche dell'altro: la "pace dei sensi" di quella limitata zona di semiconduttore che diviene "zona di svuotamento" è ottenuta a spese di una violazione LOCALE della neutralità elettrica. Se infatti è vero che gli elettroni che hanno invaso la zona "p" a ridosso della giunzione hanno saturato i bracci vuoti del reticolo cristallino, è anche vero che, nel bilancio delle cariche, essi rappresentano localmente un "in più" che contribuisce a generare un campo elettrico negativo che, via via che si consolida la zona di svuotamento, tendono a respingere indietro ogni ulteriore elettrone "benintenzionato" proveniente dalla zona "n". Nella zona "n" d'altronde succede specularmente la stessa cosa: le lacune che la invadono "svuotano" dei bracci reticolari che, per essere reintegrati, richiamano una parte degli elettroni liberi che però a loro volta lasciano "scoperti" gli atomi del reticolo da cui provengono: il risultano netto è che se in zona "p" abbiamo nella zona di svuotamento un eccesso di elettroni che crea un campo elettrico negativo, nella zona "n" abbiamo invece una PENURIA di elettroni che crea un campo elettrico positivo. I due campi elettrici sono orientati in modo da sommare i loro effetti e da ostacolare ogni ulteriore sconfinamento di cariche.
L'equilibrio del tutto, che si configura come un confronto energetico tra le necessità del cristallo di minimizzare gli stress a carico della sua struttura e la necessità da parte dei suoi atomi di mantenere la neutralità elettrica, viene raggiunto quando gli stress della struttura cristallina nei dintorni della giunzione non hanno più energia sufficiente a contrastare l'azione del campo elettrico che viene generato dalla violazione locale della neutralità elettrica. L'indice di tale equilibrio è dato dall'estensione della zona di svuotamento che dipende da un insieme di cose tra cui rapporti tra i drogaggi delle zone "n" e "p" (che ne determina anche l'asimmetria da una parte o dall'altra: più estesa nella zona meno drogata e più corta nella zona più drogata in modo da garantire così una violazione "simmetrica" della neutralità elettrica), la loro intensità assoluta, la temperatura, l'eventuale tensione applicata esternamente alla giunzione, più un saccp di altra roba che non so! :-)
Al momento è tutto. Non so quanto alla fine sia chiara tutta questa "pisciata" ma spero che possa essere di aiuto a qualcuno.
In data Fri, 21 Nov 2003 01:13:10 +0100, Piercarlo ha scritto:
[Stratasnip]
Piercarlo, leggerò stasera ciò che hai scritto, insieme a quello di ieri che credevo di aver stampato e invece no... Dimmi piuttosto, pensi che ci sia qualcosa di sbagliato nel ragionamento che ho proposto?
Sostanzialmente è soltanto un modo diverso di dire le stesse cose. L'unico errore è all'inizio quando affermi che le sono le lacune anziché gli elettroni a lasciare scoperto qualcosa (come già detto nello "stratasnip" nella zona "p" a ridosso della giunzione hai un eccesso di elettroni - che essendo "rubati" dalla sua struttura cristallina alla zona "n" qui si che lasciano degli atomi scoperti che "reclamano". Non vi fosse questo "furto" gli elettroni della zona "n" tenderebbero a diffondersi più in profondità nella zona "p" facendo in pratica sì che la zona in cui il semiconduttore ritorna ad essere neutro (zona di svuotamento) sarebbe presente nella sola zona "p".
Del resto se vuoi puoi vedere l'operazione di polarizzare direttamente una giunzione per fargli condurre corrente come un'operazione di "soccorso esterno" agli ioni che, reintegrati da elettroni provenienti da una fonte esterna al semiconduttore (batteria, generatore o quello che vuoi) permette di annullare il campo elettrico generato dagli ioni stessi. A questo punto gli elettroni che si avvicinano alla giunzione non vengono più intrappolati e, se la tensione applicata alla giunzione è di entità sufficiente a energizzarli, gli elettroni che dalla zona "n" invadono la zona "p" anziché essere respinti dall'eccesso di elettroni presenti nella zona di svuotamento li allontanano dalla zona "p" a ridosso della giunzione, sostiuendoli e anzi estendendo la zona di neutralizzazione del semiconduttore fino a che tutto il semiconduttore diviene temporaneamente, durante la conduzione, di un tipo solo, cioè "n". In un diodo in conduzione diretta i portatori di carica che conducono sono di un tipo solo, cioè elettroni.
Si potrebbe continuare a lungo perché il funzionamento della giunzione è un po' un "argomento cipolla": non finisci più di "pelarla".
Una dritta per continuare le riflessioni per conto tuo: capire come la dinamica di diffusione degli elettroni, una volta neutralizzato il campo elettrico egli ioni, concorra a far sì la relazione tra variazioni di corrente condotta nel diodo polarizzato direttamente e le variazioni della tensione di giunzione segua una legge logaritmica...E' interessante, te l'assicuro.
Ciao! Piercarlo
--
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In data Fri, 21 Nov 2003 13:12:45 +0100, Piercarlo ha scritto:
Mah...io affermavo semplicemente che le lacune diffondono da P a N, lasciando della carica *negativa* e *fissa* sul lato P. Mi sbaglio? E' questa carica che frena la diffusione degli elettroni, da N a P. Lo stesso discorso si può fare dall'altra parte. Quello che al momento non avevo realizzato è che (per fissarci su un tipo solo ma il discorso è duale) gli elettroni sentono una forza che li attrae verso il lato P, gradiente di concentrazione, e un'altra forza che li respinge, dovuta alla carica spaziale *del lato P medesimo*. Io vedevo solo la carica spaziale di un lato, per cui i conti non mi tornavano...io vedevo solo gli elettroni diffondere e lasciare una carica positiva sul loro lato. Ora, questa carica positiva può solo attrarre altri elettroni, non certo frenarli. Ciò che li frena è, appunto, la carica che si forma dall'altra parte. O no?
Eh già..
Beh, dovrebbe essere ciò che qualche anno fa studiai in Elettronica dello Stato Solido, no? L'equazione di Shockley è un effetto diretto della distribuzione dei livelli, o ricordo male? Quella è un esponenziale, per cui le concentrazioni ai bordi della giunzione variano bla bla...
Preso alla lettera sì; se le lacune abbandonano un semiconduttore "p" il semiconduttore tende a diventare "neutro" (e infatti si forma una zona priva di cariche). La carica negativa "fissa" proviene in realtà dagli elettroni che, provenendo dalla zona "n", li sì che lasciano veramente scoperti degli atomi.
Esattamente. Ciò che attrae gli elettroni sono i legami mancanti nel reticolo cristallino. Ciò che li respinge sono proprio gli elettroni che li hanno preceduti ed occupati per primi perché, all'interno della zona "p" sono IN PIU. Alrimenti i legami "vuoti" del reticolo cristallino della zona "p" continuerebbero a "catturare" elettroni finché il semiconduttore non ritorna allo stato neutro - in pratica la regione di svuotamento che è ANCHE una regione di carica spaziale (le due definizioni non sono sinonime) si estenderebbe per l'intera zona "p" che cesserebbe pertanto di essere "p".
Esatto anche se la faccenda è un po' più ampia: gli elettroni vengono attirati *e* respinti dalla giunzione; precisamente vengono attirati dagli ioni rimasti scoperti e respinti dalla concentrazione di elettroni finiti dall'altra parte cosa. La giunzione si comporta come un dipolo il cui campo elettrico, da una certa distanza in poi, si chiude su se stesso. Ecco perché, se non inietti nella giunzione energia dall'esterno, non ai alcun modo di usarla come una batteria.
la
campo
interessante,
dello
per
Bhe se hai studiato 'sta roba in università il mio aiuto è praticamente superfluo. Comunque la "dritta era più per me che per te.... :-).
Ciao! Piercarlo
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