Semiconduttori di tipo p e di tipo n

I semiconduttori costituiscono un materiale di fondamentale importanza nel campo dell’elettronica e sono usati in dispositivi come transistor, diodi, circuiti integrati, celle solari, LED, fotocellule, telefoni satellitari.

I semiconduttori sono caratterizzati dal fatto che mostrano una conducibilità intermedia tra i conduttori e gli isolanti ed inoltre la conducibilità dipende in modo diretto dalla temperatura

La teoria delle bande fornisce una esauriente interpretazione delle proprietà elettriche dei conduttori, degli isolanti e dei semiconduttori.  A tal fine rivestono notevole importanza due bande di energia: la banda di valenza e la banda di conduzione. La banda di valenza è quella che prende origine dall’interazione degli orbitali atomici di valenza degli atomi che costituiscono il materiale: metallo, isolante, semiconduttore.

Essa, in dipendenza dalla natura del materiale, può essere completamente oppure parzialmente riempita di elettroni. La banda di conduzione è quella che prende origine dall’interazione degli orbitali atomici caratterizzati da energia più elevata di quella degli orbitali atomici di valenza degli atomi che costituiscono il cristallo, e pertanto l’energia di questa banda è maggiore dell’energia della banda di valenza. 

La banda di conduzione, a differenza della banda di valenza, è normalmente vuota in quanto essa prende origine da orbitali atomici che di norma non ospitano elettroni.

Queste due bande di energia, in dipendenza della reciproca posizione degli atomi che costituiscono il cristallo possono:

–          essere adiacenti o addirittura parzialmente sovrapposte; in questo caso è molto facile lo scorrimento degli elettroni da una banda all’altra

–          essere separate da una zona proibita di energia denominata gap di energia: in questo caso è molto difficile lo scorrimento degli elettroni da una banda all’altra.

Il primo caso, indipendentemente dal non completo o completo riempimento della banda di valenza, è tipico dei materiali conduttori in cui la banda di valenza è adiacente o addirittura parzialmente sovrapposta a quella di conduzione.

Il secondo caso, in cui le due bande, quella di valenza completamente piena di elettroni e quella di conduzione (vuota) sono separate da un gap di energia, è invece quello tipico degli isolanti e dei semiconduttori. Tuttavia  mentre negli isolanti la banda di valenza è separata da quella di conduzione da un gap di energia il cui ammontare è di qualche elettronvolt per mole di elettroni, nei semiconduttori il gap di energia fra le due bande è minore di un elettronvolt per mole di elettroni.

I semiconduttori vengono classificati come semiconduttori intrinseci ed estrinseci.

Nei semiconduttori intrinseci quando un elettrone salta dalla banda di valenza a quella di conduzione si verifica una lacuna elettronica con conseguente formazione di un buco positivo che può essere riempito da un elettrone di un atomo adiacente. In questo modo i buchi si spostano all’interno della banda di valenza e contribuiscono, unitamente all’elettrone presente nella banda di conduzione, contribuendo al passaggio di corrente.

In un semiconduttore puro il numero di elettroni presenti nella banda di conduzione è pari al numero di lacune elettroniche.

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Author: Chimicamo

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