Struttura e comportamento dei semiconduttori

Ogni atomo mette in comune un elettrone con l'atomo più vicino per formare un legame stabile.

Però già alla temperatura di 25°C qualche elettrone può abbandonare il legame ed essere disponibile per una corrente di conduzione.

Basta applicare una piccola tensione al semiconduttore per rilevare una piccola corrente, comunque trascurabile.

La resistenza di un semiconduttore diminuisce all'aumentare della temperatura, comportamento inverso a quello dei materiali conduttori.

Drogaggio

Nell'uso dei semiconduttori si pongono 2 problemi:

• Migliorare la conduzione;

• Rendere le caratteristiche elettriche meno dipendenti dalla temperatura.

Questi problemi vengono risolti introducendo atomi diversi nella struttura del semiconduttore (drogaggio)

Drogaggio di tipo N

Al semiconduttore, ad es. silicio, si aggiungono impurità costituite da atomi pentavalenti, cioè con 5 elettroni nello strato esterno ( es. arsenico)

Si trova così un elettrone in più che è libero di muoversi e in grado di dar vita ad una corrente elettrica.

Drogaggio di tipo P

Al semiconduttore si aggiungono impurità costituite da atomi con 3 elettroni nello strato esterno (es. boro). Il boro non può combinarsi in modo perfetto con il silicio, perché ha un elettrone in meno nello strato esterno.

In questo caso si determina una mancanza di elettroni, detta lacuna, in grado di catturare elettroni e per questo si assimila ad una carica positiva. Un elettrone catturato da una lacuna determina un'altra lacuna perché lascia vuoto il posto occupato in precedenza. E' come se la lacuna si spostasse in direzione opposta al movimento dell'elettrone.

Roberto Iuppariello