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sui semiconduttori

Ciao,

ho alcuni dubbi sulla fisica dei semiconduttori, spero di riuscire a formulare domande comprensibili.. :-)

  1. Tra la banda di valenza e quella di conduzione è presente un gap di energia denominato banda proibita. L'energia di un elettrone non può assumere valori compresi in tale banda. Non capisco (nel senso fisico) questa affermazione: se fornisco energia - ad esempio - termica ad un semiconduttore (supponiamo intrinseco per comodità) prima di raggiungere la banda di conduzione dove "finisce" l'energia fornita, se gli elettroni non la possono assumere ?

  1. velocità di deriva: nei conduttori è inversamente proporzionale all'area del conduttore e alla densità di carica. Nei semiconduttori è proporzionale al campo elettrico applicato. Ci sono inoltre parecchi ordini di grandezza in più nel caso dei semiconduttori. Quale è il motivo per cui nei semiconduttori il processo generazione/ricombinazione elettrone/lacuna (che se ho capito è proprio il modo con cui si manifesta la corrente di deriva nei s.c.) è così rapido? si parla di oltre 10^3 cm/s con un campo di 10 V/cm.

  2. differenza tra corrente di deriva e di diffusione: anzitutto hanno versi opposti. inoltre la seconda è causata da gradienti del drogaggio: i portatori maggioritari si spostano spontaneamente dalle zone fortemente drogate a quelle drogate debolmente. Se fin qui è corretto, è giusto dire che in polarizzazione diretta il contributo principale è dovuto ai portatori minoritari (c. di deriva causata dal campo elettrico)? nel caso di polarizzazione inversa, la c. di saturazione a chi è dovuta?

  1. per realizzare i contatti metallici alle zone n si interpone una zona n+ in modo da realizzare un contatti ohmico anzichè una barriera Schottky. Il libro non spiega però cosa significa zona n+! Poi dice che il contatto tra un metallo e una zona fortemente drogata realizza un contatto ohmico e in un altro paragrafo sostiene che generalmente il drogaggio è più forte nella zona n. Ma non dovrebbe essere il contrario? altrimenti la zona n+ non avrebbe senso. Dove sbaglio?

Grazie mille, Marco / iw2nzm

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Marco Trapanese
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è un risultato di meccanica quantistica, il modello su cui si basa è quello di una buca di potenziale di altezza finita, la cui soluzione non è un continuo di livelli energetici, ma un insieme discreto di livelli (questo per un singolo atomo). la vicinanza poi con altri atomi in un solido fa in modo che ogni atomo non è più isolato ma vede altri atomi che interferiscono con i livelli possibili. ogni livello si splitta in n livelli (dove n sono gli atomi che interagiscono) a causa del principio di esclusione di pauli, al crescere del numero di atomi si originano le bande

non si spostano spontaneamente ma è un risultato statistico,

è giusto dire che in polarizzazione diretta il contributo principale è

no il contributo in diretta è dovuto ai portatori maggioritari, si abbassa la barriera di potenziale

nel caso di polarizzazione inversa, la c. di saturazione a

ai portatori minoritari

n+ significa molto drogata. un modo di ragionare è il seguente: materiali di drogaggio opposto si comportano come una giunzione (np, pn) materiali dello stesso tipo invece si comportano come contatto ohmico e questo lo vedi ragionando sul diagramma a bande

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GaLoIs

GaLoIs ha scritto:

ok, questo per una giunzione senza polarizzazione. se polarizzo in diretta riduco la zona di svuotamento e favorisco la diffusione, è così?

vero, avevo fatto la solita confusione con la convenzione della corrente, chiedo venia... :)

ok, ma in un diodo normale, quale zona è più drogata la p o la n?

--
aggiungo altre due domande sperando di non approfittare troppo, ma le 
risposte mi sono state molto utili per sciogliere i dubbi!

5. da un punto di vista fisico, cosa rappresenta la Vt (V termica)?

6. zona di svuotamento o regione di carica spaziale: mi hanno spiegato 
"le lacune mobili che diffondono dalla zona p verso la n lasciano nella 
regione p degli atomi accettori carichi negativamente, e viceversa la 
diffusione degli elettroni verso p lascia dei donatori carichi 
positivamente". Perchè c'è questa "inversione" di carica? se un 
elettrone di un atomo donatore diffonde verso la zona p non dovrebbe 
lasciare il "suo" atomo neutro?

grazie ancora,
Marco / iw2nzm
Reply to
Marco Trapanese

no per tutte le giunzioni, è la corrente di diffusione

riduci la zona di svuotamento perchè abbassi la barriera di potenziale data la polarità della batteria,quindi servono meno cariche per "ottenere" la caduta ai capi della zona di svuotamento. la deriva è favorita, cioè la corrente di deriva o trascinamento

abbassa

materiali di

dello

dipende posso avere o n+p o p+n dipende dal costruttore, ma puoi avere anche drogaggi simili

intendi l'equivalente termico? è un parametro che viene fuori dalle distribuzioni e serve per calcolare la concentrazione di portatori in base alla temperatura

eh no, se ho un atomo neutro come è l'atomo drogante, se parte un elettrone (oppure acquista un elettrone) non è più neutro

Reply to
GaLoIs

Credo che dovresti tenere conto degli altri fenomeni che richiedono energia, come i moti vibrazionali dei nuclei ad esempio : probabilmente riscaldando un semiconduttore aumenti l'ampiezza di queste oscillazioni e questo potrebbe essere un fenomeno di conversione dell'energia termica in meccanica che non coinvolge necessariamente gli elettroni.

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IW6DFW

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