SEMICONDUTTORI

I semiconduttori sono elementi che hanno una resistività intermedia tra i conduttori e gli isolanti.

I semiconduttori sono elementi in cui la banda di valenza è completamente occupata, ma a differenza degli isolanti, il gap di energia tra questa banda e quella di conduzione è molto più piccolo, dell'ordine o minore di 1eV. Ciò rende più facile eccitare gli elettroni di valenza e portarli alla banda di conduzione.

In tabella sono indicati esempi di semiconduttori e i corrispondenti gap espressi in eV:

SEMICONDUTTORI GAP (eV)
SILICIO 1.14
GERMANIO 0.67
INDIO 0.23

La resistività dipende oltre che dalla temperatura, dal grado di purezza del materiale in questione. Facciamo così la distinzione tra

I semiconduttori estrinseci a seconda dell'impurità prcsente nel reticolo cristallino vengono chiamati:

I semiconduttori di tipo n si ottengono in questo modo: per esempio se al Silicio ( che presenta quattro elettroni di valenza ) aggiungiamo atomi di Fosforo (che hanno 5 elettroni di valenza), si ha un elettrone in più per ogni atomo di impurità introdotto, rispetto a quanto si avrebbe se il Silicio fosse puro. questi elettroni aggiunti sono molto legati agli ioni degli eletroni del Silicio e la loro energia è molto prossima a quella degli elettroni nella banda di conduzione. Da questo livello è molto più facile saltare dalla banda di conduzione e quindi si viene a creare una certa concentrazione di elettroni nella banda di conduzione indipendentemente dalla temperatura e dalla presenza di lacune nella banda di valenza: abbiamo dunque, in questo caso, un numero maggiore di elettroni nella banda di conduzione, che di lacune nella banda di valenza, cosa che non avveniva in un semiconduttore intrinseco, in cui elettroni e lacune sono in parità. abbiamo dunque una distribuzione di elettroni che è spostata verso gli stati di maggiore energia, rispetto al Silicio puro. Il livello di Fermi non è più situato a metà del gap di energie proibite, ma è spostato verso l'alto, cioè verso la banda di conduzione. Un semiconduttore di questo tipo si dice di tipo n in quanto i portatori maggioritari di carica sono quelli negativi (elettroni).

Nello stesso modo, si può pensare di aggiungere al Silicio atomi di Alluminio (che presentano 3 elettroni di valenza). In questo caso l'impurità genera livelli energetici vuoti nelle banda di valenza, cioè si ha un certo numero di lacune in assenza di eccitazionetermica. Si ha dunque un eccesso di portatori di carica positivi (per questo il semiconduttore si dice "di tipo p") e il livello di Fermi si sposta verso il basso.

Se si mettono a contatto, garantendo la continuità cristallina un semiconduttore drogato di tipo p ed uno di tipo n si realzza una giunzione p-n.


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