Giunzione P-N

Salve a tutti. Sto studiano ultimamente i semiconduttori, specialmente le giunzioni P-N. Come tutti quelli che si avventurano nello studio di un nuovo argomento, non riesco a capire alcune particolarità. Chiedo con gentilezza a qualcuno se può risolvere questi miei dubbi.

Diciamo che ho capito il comportamento generale della giunzione, la sua conduttività asimmetrica, utilizzata ad esempio nei diodi. La parte che mi risulta più difficile da comprendere è quella della Zona di Svuotamento o di Carica Spaziale. Non capisco molto in cosa consiste (atomi stabili non conduttori, o ioni positivi e negativi), e come faccia a formarsi.

Sto leggendo parecchi documenti a riguardo ma nessuno va veramente a centrare il segno.

Questo è uno di quelli che ho trovato: http://www.die.ing.unibo.it/pers/mastri/didattica/fo_d2_14/08-giunzione-pn.pdf . C'è un paragrafo che mi ha un po' scombussolato le idee, ovvero il primo della slide 24, che dice testualmente:

Nella regione svuotata sono presenti cariche fisse non bilanciate da cariche mobili

  • atomi donatori che hanno ceduto un elettrone
  • atomi accettori che hanno acquistato un elettrone

(Per questo la regione svuotata è detta anche regione di carica spaziale)

Ora la mia domanda è: Se un atomo accettore acquista elettroni, ed uno donatore ne cede uno, non diventano atomi stabili, elettricamente neutri? Come è possibile allora che siano cariche fisse non bilanciate?

Potrà sembrare una domanda stupida, ma non riesco a capire molto...

Sarò lieto di ringraziare colui che condividerà il suo sapere.

Per ultimo vorrei chiedere questa cosa: Non è che qualcuno sappia spiegarmi in breve, con parole pratiche ed esempi pratici, il comportamento di questa zona di svuotamento? Forse chiedo troppo, ma sto avendo non poche difficoltà.

Grazie a tutti! :)

fa conto di avere due stanze comunicanti, una piena di donne l'altra piena di uomini, appena si apre la porta che li divide, i primi li vicino, si mettono assieme e fanno cio che devono fare sulla porta, formando una specie di sbarramento per gli altri. ora se gli altri volgiono vagare nella stanza, devono ricevere un elergia sufficiente per saltare quello sbarramento sulla portacreando cosi una sorat di correne :). I, problema però è che la stessa energia che li fa saltare lo sbarramento riprende gli umini entrarti nella stanza delle donne (e viceversa) e li riporta nella loro stanza..e cosi fin quando ce l'energia. ]:) ]:) ]:) ]:)

Ovviamente è uan spiegazione un pò cosi, magari altri meno infoiati ti aiuteranno meglio ]:D ]:D ]:D

Non ho capito l'ultima parte:

Martinix: I, problema però è che la stessa energia che li fa saltare lo sbarramento riprende gli umini entrarti nella stanza delle donne (e viceversa) e li riporta nella loro stanza..e cosi fin quando ce l'energia. ]:) ]:) ]:) ]:)

Ma resta la spiegazione più epica di sempre hahahahahahahha :D :D :D :D :D

Nel monocristallo di silicio tutti Gli atomi di silico sono legati con i loro 4 elettroni piú esterni a 4 altri atomi. In qesto modo gli atomi di silico si condicidono gli elettroni e ognuno ha il suo orbitale esterno completo come il piú vicino gas nobile. Tutti Gli elettrodi sono legati e percui non disponibili per la conduzione elettrica.

De il cristallo di silicio viene dotato con un elemento che ne ha 5 nel orbitale esterno alcuni atomi del silicio vengono sostituiti con questi elementi. (tipicamente fosforo o arsene) 4 dei elettroci del fosforo vengono condivisi con i 4 atomi di silicio circostanti. Il quinto é libero e puó girare all interno del cristallo perché non é vincolato al atomo di fosforo. Il materiale diventa N perché ha elettroci vaganti in piú di quello del cristallo di silicio non dotato.

Stessa cosa quando si usa un elemento con 3 elettroni nell' orbitale esterno. Manca un elettrodo per completare le 4 condivisioni del Silicio e l'elettrone mancante (chiamato anche buco o lacune) puó muoversi nel cristallo dotato P perché un altro elettroco si sposta per riempire il buco. Questo materale si chiama P- Dotato.

Gli elettrodi e i buchi si possono muovere liberamente nel materiale semiconduttore dotato percui ammassarsi anche in certe parti del cristallo.

Se uniamo un cristallo dotato n con uno dotato p abbiamo un diodo.

Se appliciamo una differenza di potenziale ai 2 cristalli possono succedere 2 cose: ( una differenza di potenzial é una tensione)

Il potenziale positivo al cristallo N e un potenziale negativo al cristallo P. Il potenziale positivo nel materiale N attira gli elettroni ( visto che hanno una carica negativa) e gli elettroni si ammassano dalla parte di contatto tra collegamento del filo del diodo e visto che il loro numero é dato dalla quantitá di atomi del materiale di drogaggio nel cristallo semiconduttore spariscono dalla parte di contatto col materiale P. La stessa cosa succede dalla parte del collegamento materiale P e cavo. I buchi vengono atratti verso il piedino e spariscono dalla parte di contatto col materiale N. Cosí si ha una parte di materiale vicino alla giunzione P-N dove non ci sono ne elettrodi ne elettroni. Il materiale é diventato un isolante. Questa zona si chiama anche "Zona di Svuotamento".

Se si applica un potenziale positivo al cristallo P e un potenziale negativo al cristallo N gli elettrodi nel materiale N vengono respinti e si muovono verso la giunzione e il potenziale nel meteriale P fa spostare i buchi in direzione della giunzione P-N. Nella giunzione un elettrone che arriva dal materiale N riempirá un buco nel materiale P. C'é un transito di carica e percui una corrente; il diodo conduce. Dal filo del diodo un elettrodo rimpiazzerá l' elettrodo ceduto dal materiale N al materiael P e dall'altra parte un elettrodo uscirá nel filo lasciando un buco nel materiale P. Il numero di Elettroni liberi nel materiale N e i buchi ( mancanza di elettrondi nel materiale P) resta costante. Abbiamo un flusso di elettrodi nel filo. È indipendente per il flusso di corrente se si spostano degli elettrodi in una direzione o buchi nell altra.

http://it.wikipedia.org/wiki/Drogaggio http://it.wikipedia.org/wiki/Configurazione_elettronica

Ritornado al esempio M e F

Immaginati una antisala da ballo con uomini e donne che ha una certa capienta (per esempio 100 persone in questo esempio 50 e 50 F ). Fuori dalla finestra da una parte c'é Mister Muscolo e tutte le donne si avvicinano alle finestre per vederlo. Dall altra parte c'é Miss Italia e tutti gli uomini guardono fuori dalle finestre. Hai le donne ammassate da una parte e i masschi dalla ltra con uno spazio libero in mezzo non c'é contatto tra maschi e femmine. Miss Italia e Mister Muscolo spariscono. Gli uomini invitano delle donne per il ballo e si spostamo nella sala da ballo vicina. Visto che si é creato spazio nella stanza dalle porte entrano uomini e donne da riempire i posti liberati. Ci hai un flusso.

Ciao Uwe

Wow :astonished:
Non ho ancora letto e non penso la potrò leggere fino a domani (sapete com’è sabato sera) , ma già penso sia una risposta meravigliosa e che mi aiuterà molto.
Grazie mille per l’impegno, l’interesse e la pazienza Uwe :open_mouth:

Una cosa da capire bene è lo spostamento delle cariche. Nel drogaggio di tipo N hai un eccesso di cariche negative (i quinti elettroni non legati ad altri atomi) che possono vagare come ti ha spiegato Uwe. Nel drogaggio di tipo P si ha una mancanza di elettroni (che viene chiamata “lacuna”) che viene per convenzione definita come carica positiva. In realtà tale carica non si sposta, crea invece un “buco” (come indicato da Uwe) che altro non è se non la possibilità di ricevere l’elettrone in eccesso della zona N. Mentre l’elettrone, responsabile della carica negativa, può lasciare l’atomo, la carica positiva in un atomo è rappresentata da un protone, ed il protone non può lasciare il nucleo. Quindi arbitrariamente si parla di spostamento di cariche positive e negative, ma in realtà sono solo gli elettroni in eccesso che creano cariche negative e la mancanza di elettroni che creano cariche positive. Quando si dice che le cariche positive si spostano da una parte, in realtà sono gli elettroni che compiono lo spostamento inverso e che danno come effetto quello di dare un riposizionamento della carica positiva e negativa