Dispositivi a semiconduttori

Il diodo a semiconduttore

Un dispositivo di questo tipo è formato da due parti, delle quali una è un semiconduttore di tipo “n”, mentre l’altra è di tipo “p”.

A causa dell’agitazione termica, il movimento delle lacune e degli elettroni fa si che si crei una corrente di elettroni e di lacune che si muovono in sensi opposti.

Quando un elettrone di conduzione si sposta dal semiconduttore di tipo “p” per andare in quello di tipo “n”, occupando una lacuna, si ha nello stesso tempo lo spostamento di una lacuna dal conduttore di tipo “n” a quello di tipo “p”. Questo tipo di movimento è detto ricombinazione.

Questo continuo movimento fa si che tra le due zone si crei una parte definita “di svuotamento”, in cui non vi sono portatori di cariche; inoltre, lo spostamento delle lacune e degli elettroni in versi opposto crea una divisione di cariche all’interno del dispositivo, il che genera a sua volta un campo elettrico diretto dal semiconduttore di tipo “n” a quello di tipo “p”.

Schema diodo a semiconduttore

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

La separazione delle cariche, e la formazione del campo elettrico  inoltre, generano una differenza di potenziale, che può essere sfruttata all’interno di un circuito.

Tuttavia, il diodo a semiconduttore funzione in maniera particolare se inserito in un circuito, in quanto permette il passaggio di corrente solo in un verso, e non nel verso opposto.

 

Polarizzazione diretta e inversa

In un diodo a semiconduttore si può applicare una polarizzazione diretta o inversa.

Nel caso in cui si collega alla regione “n” il polo positivo di un generatore, e alla regione “p” quello negativo, si ha una polarizzazione inversa.

In questo caso, tra le due zone può passare solo una corrente molto debole, perché la presenza del campo elettrico esterno fa si che vengano estratte delle lacune dalla regione “p” e elettroni dalla regione “n”.

Quando invece si collegano le due zone in modo opposto, cioè alla regione “n” si collega il polo negativo, mentre alla regione “p” quello positivo, si ha una polarizzazione diretta, con conseguente circolazione di corrente.

 

Il transistor

Il transistore è un dispositivo che permette di controllare l’intensità di corrente elettrica.

Esistono due tipi di transistori, che si differenziano per il modo in cui è suddivisa la regione centrale di cui è costituito il cristallo.

Tale regione, infatti, è costituita da tre zone, in cui possono alternarsi i semiconduttori di tipo “n” e “p”: in un caso, un semiconduttore di tipo “p” è inserito tra due di tipo “n”, mentre nell’altro un semiconduttore di tipo “n” è inserito tra due di tipo “p”.

Questo tipo di dispositivo viene utilizzato inserito in un circuito come quello in figura, in cui si utilizzano due generatori di tensione:

 

transistor

 

La parte centrale, detta base, deve avere un potenziale elettrico intermedio tra quello delle due regioni laterali, dette emettitore e collettore.

Se il potenziale della base fosse maggiore o minore di quello delle zone limitrofe, non circolerebbe corrente; infatti, gli elettroni dell’emettitore passerebbero alla base (oltrepassando la giuntura che è polarizzata direttamente), ma qui si fermerebbero, ricombinandosi con le lacune (e non oltrepassano la giunzione tra base e collettore, che è polarizzata inversamente).

Con una giusta differenza di potenziale tra le zone, invece, gli elettroni giunti nell’emettitore passerebbero nella base che, essendo costituita da una regione molto sottile, consente ad una frazione degli elettroni di passare al collettore; da qui, poi, gli elettroni possono fluire nel circuito esterno.

Abbiamo detto inizialmente che il transistore è un dispositivo che permette di controllare l’intensità di corrente; in effetti, è possibile modificare l’intensità di corrente variando la tensione tra la base e l’emettitore; quando il potenziale viene abbassato, la corrente tra base ed emettitore diventa più piccola; aumentando il potenziale, invece, anche la corrente aumenta.

Come nel caso del diodo a semiconduttore, anche per il transistore vi è un caso particolare in cui non fluisce corrente, e cioè quando anche la giunzione tra base ed emettitore è polarizzata inversamente; in questo caso si dice che il transistore si trova in regime di interdizione.

In questo stato, il dispositivo può fungere da interruttore, permettendo o meno il passaggio della corrente in base al valore della tensione tra base ed emettitore.

 

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