SEMICONDUTTORI

Come indica il suo nome è l'unione tra due semiconduttori,uno di tipo p e l'altro di tipo n. Quando in una zona del semiconduttore si introducono donatori e nell'altra accettori, si ottiene una giunzione P-N. L’ atomo donatore si rappresenta con il segno +, poiché dopo aver ceduto un elettrone si trasforma in positivo. L'atomo accettare è indicato con un segno - dovuto al fatto che, dopo aver accettato un elettrone, si trasforma in negativo.
In conseguenza di questa giunzione gli elettroni viaggeranno dalla regione di tipo n alla regione di tipo p, mentre le lacune viaggeranno in senso opposto. In questo modo gli atomi più vicini alla giunzione rimarranno caricati, quelli della regione p negativamente e quelli della regione n positivamente.
A seguito di cio’ compare un campo elettrico, diretto dalla zona caricata positivamente a quella caricata negativamente. Questo campo elettrico origina una corrente di elettroni dalla regione di tipo p alla regione di tipo n e, per le lacune, in senso opposto. Alla fine si raggiungerà uno stato di equilibrio in cui la corrente totale attraverso la giunzione p-n diventa uguale a zero.
La conseguenza ultima di questo contatto tra i due semiconduttori, è la comparsa di una differenza di potenziale di contatto tra le due regioni.
La caratteristica essenziale della giunzione p-n è quella di costituire un raddrizzatore che permette il passaggio di corrente in un senso, ma si oppone a questa se diretta in senso opposto.
Perché la giunzione p-n non permetta la circolazione di corrente, deve essere polarizzata in senso inverso, cioè se alla giunzione p-n si collega una batteria con il terminale negativo collegato al lato p della giunzione, mentre il positivo della batteria al lato n della giunzione. In questo modo la polarità è tale, che tende ad allontanare le lacune del tipo p e gli elettroni del tipo n dalla zona di giunzione evitando pertanto la possibile conduzione.
Nel caso in cui la polarizzazione applicata sia diretta, cioè con il terminale negativo della batteria collegata alla parte n della giunzione e il terminale positivo alla parte p, le lacune attraverseranno la giunzione dall aregione di tipo p fino a quella n. In modo simile gli elettroni viaggeranno dalla regione n a quella p.

Fig.5.- a) Giunzione PN polarizzata inversamente. b) Giunzione PN polarizzata direttamente

Pertanto esisterà una corrente reale che attraverserà il semiconduttore completamente. Nella figura 5 è stata usata l'espressione contatti metallici. Come si può osservare, esistono due contatti metallo-semiconduttore, uno per ciascun lato del diodo, e, allo stesso modo in cui accade con la giunzione tra due semiconduttori, può comparire un potenziale di contatto su questi collegamenti addizionali.
Nonostante tutto, si suppone che i contatti metallo.semiconduttore siano stati costruiti in modo tale che non siano raddrizzatori. A un contatto di questo tipo si dà il nome di contatto metallico.
Un'altra delle proprietà più significative dei semiconduttori, è che la loro conducibilità aumenta con la temperatura. Un semiconduttore impiegato in questo modo possiede estese applicazioni in termometria, nella misura di potenza in microonde, come relè termico, e nei dispositivi di controllo il cui funzionamento è basato su di una variazione di temperatura. Qualsiasi semiconduttore che lavori in queste condizioni viene detto termistore.
Le caratteristiche che presenta la giunzione p-n quando è polarizzata inversamente si possono utilizzare anche in pratica.
E' già stato detto che dal punto di vista della circolazione di corrente il loro comportamento è simile a quello di un interruttore aperto, ma, nella pratica, il fenomeno è più simile a quello di una capacità, sottoposta ad una tensione continua.
In effetti, su entrambi i lati della giunzione si produce un accumulo di cariche elettriche, come avviene sulle armature di un condensatore e, la giunzione vera e propria si comporta come un dielettrico che impedisce il passaggio di corrente da un lato all'altro. Tuttavia la capacità risultante non ha un valore costante come nel caso dei condensatori, ma dipenderà dal valore della tensione inversa applicata.Benché in generale qualsiasi giunzione semiconduttrice presenti questo tipo di funzionamento, si possono accentuare queste proprietà capacitive impiegando determinate tecniche di fabbricazione. In questo modo si ottengono i diodi varicap, molto impiegati nei circuiti ad alta frequenza per applicazioni come la modulazione o la sintonia.
Infine parleremo di un altro degli effetti ottenuti nelle giunzioni p-n che haun gran numero di applicazioni nell'elettronica moderna. La sua descrizione è semplice, poiché basta immaginare una giunzione polarizzata direttamente con elettroni e lacune che circolano tra ambedue le parti del semiconduttore.
Logicamente quando la traiettoria delle lacune e degli elettroni coincide, si produce quella che si dice ricombinazione, con la scomparsa di entrambi e la liberazione di una certa quantità di energia sotto forma di onda elettromagnetica. Impiegando cefi materiali, come impurezze nel semiconduttore base, si può ottenere che detta radiazione sia di tipo luminoso, ottenendo un diodo luminescente o LED. uno dei materiali più impiegati a questo scopo è I'arseniuro di gallio (GaAs).