Diodo

Un medesimo cristallo semiconduttore può essere drogato in modo da avere una parte di tipo-n e l’altra di tipo-p. In questo modo si ottiene un dispositivo detto diodo a giunzione o diodo a semiconduttore. Da una parte i portatori di carica sono prevalentemente elettroni, dall’altra lacune. A causa dell’agitazione termica, alcuni elettroni di conduzione passano dalla parte n alla parte p, attraversando la superficie di contatto; contemporaneamente alcune lacune si spostano in senso contrario.

Un elettrone che passa nel semiconduttore di tipo- p trova presto una lacuna con cui combinarsi e lo stesso accade a una lacuna che passa nel semiconduttore di tipo-n: il processo per il quale un elettrone di conduzione occupa la posizione vacante corrispondente a una buca è detto ricombinazione.

La ricombinazione degli elettroni e delle lacune forma sui due lati della giunzione un sottile strato privo di portatori mobili, detto strato di svuotamento.

Nello strato di svuotamento di un diodo non vi sono portatori di carica mobili.

Nello stesso tempo, la diffusione delle lacune dal semiconduttore di tipo-p a quello di tipo-n lascia alle proprie spalle delle cariche negative fisse (gli ioni dell’accettore); analogamente, nel cristallo di tipo-n restano cariche positive fisse sugli ioni del donatore.

Si crea una separazione di carica che, nello strato di svuotamento, genera un campo elettrico diretto dal cristallo n (ora positivo) al cristallo p.

Al campo elettrico corrisponde una differenza di potenziale di barriera, che si oppone a ogni ulteriore diffusione dei portatori di carica: il valore tipico di questa differenza di potenziale è 0,6-0,7 V per il silicio e circa la metà per il germanio.

La polarizzazione del diodo

Il diodo a giunzione agisce da raddrizzatore, consentendo il passaggio della corrente elettrica in un verso, ma non nel verso opposto.

Connettendo il polo positivo di un generatore di tensione alla regione n e quello negativo alla regione p , si applica una polarizzazione inversa. Il campo elettrico esterno estrae altre lacune dalla regione p e altri elettroni dalla regione n, per cui lo strato di svuotamento si estende e attraverso la giunzione può passare soltanto una corrente molto debole (corrente di saturazione inversa).

Se si applica una polarizzazione diretta, collegando il cristallo $n$ al polo negativo del generatore e il cristallo $p$ a quello positivo, nel circuito fluisce corrente elettrica.
Il generatore crea un campo elettrico diretto in verso opposto a quello preesistente nella giunzione, fornendo elettroni alla regione $n$ e formando lacune nella zona di tipo-p.

Mentre gli elettroni risalgono la differenza di potenziale, incontrano le lacune che la discendono e può avvenire la ricombinazione dei portatori. Ma questa perdita è compensata dall’ afflusso di nuovi elettroni e nuove lacune forniti dal generatore, per cui la corrente fluisce nel circuito con continuità.

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