Diodi
Ciao a tutti! Sapete spiegarmi perché nela giunzione PN si crea una zona di svuotamento? Grazie mille ciau
Risposte
Qua mi tocca rispolverare concetti sepolti ormai da svariati decenni nella mia mente... 
Allora, vediamo...
In una giunzione P-N si mettono a contatto un materiale costituito da cristalli di silicio drogato N, cioè con atomi estranei inseriti nel reticolo che mettono a disposizione elettroni liberi, con un materiale drogato P, cioè con atomi che mettono a disposizione lacune libere, ovvero ioni positivi mobili.
Però per ragioni statistiche succede che nella zona N esista sempre anche un piccolo numero di lacune libere, e nella zona P un piccolo numero di elettroni liberi. Questa cariche di segno opposto al drogaggio si chiamano cariche minoritarie, mentre le altre si chiamano cariche maggioritarie.
Quando si crea una giunzione P-N si mettono a contatto zone molto diverse tra loro, che hanno reciproco eccesso di cariche maggioritarie di segno opposto. Allore le cariche maggioritarie iniziano a migrare per diffusione nella zona vicina (la diffusione è un fenomeno analogo a quando un gas lasciato libero in uno spazio vuoto tende a occupare l'intero spazio). Come dire che in prossimità della giunzione le lacune fuggono dalla zona P verso la zona N per diffusione, e l'inverso accade per gli elettroni che della zona N diffondono nella zona P. Naturalmente appena cambiano zona le cariche si ricombinano con le cariche di segno opposto, dunque in prossimità della giunzione si forma una zona povera di cariche libere detta zona di svuotamento. Questa zona di svuotamento non è però neutra perché ad esempio gli elettroni fuggiti dalla zona N lasciano liberi sul posto ioni cristallini carichi di segno +, e viceversa accade nella zona P. Allora la zona di svuotamento sviluppa un campo elettrico diretto dal materiale N verso il materiale P, e quindi si crea una differenza di potenziale col + sul materiale N. Questo potenziale man mano che si forma e che cresce tende a opporsi alla ulteriore diffusione delle cariche maggioritarie e intanto la zona di svuotamento si allarga finché il potenziale cresce al punto da creare una corrente di cariche minoritarie (che come ho detto esistono sempre) detta anche corrente inversa e prodotta dal potenziale della zona di svuotamento, la quale compensa del tutto la corrente diretta di diffusione. Insomma la zona di svuotamento si stabilizza a una dimensione di equilibrio come conseguenza di un equilibrio dinamico tra corrente diretta (di diffusione) e corrente inversa (di conduzione).
Allora, vediamo...
In una giunzione P-N si mettono a contatto un materiale costituito da cristalli di silicio drogato N, cioè con atomi estranei inseriti nel reticolo che mettono a disposizione elettroni liberi, con un materiale drogato P, cioè con atomi che mettono a disposizione lacune libere, ovvero ioni positivi mobili.
Però per ragioni statistiche succede che nella zona N esista sempre anche un piccolo numero di lacune libere, e nella zona P un piccolo numero di elettroni liberi. Questa cariche di segno opposto al drogaggio si chiamano cariche minoritarie, mentre le altre si chiamano cariche maggioritarie.
Quando si crea una giunzione P-N si mettono a contatto zone molto diverse tra loro, che hanno reciproco eccesso di cariche maggioritarie di segno opposto. Allore le cariche maggioritarie iniziano a migrare per diffusione nella zona vicina (la diffusione è un fenomeno analogo a quando un gas lasciato libero in uno spazio vuoto tende a occupare l'intero spazio). Come dire che in prossimità della giunzione le lacune fuggono dalla zona P verso la zona N per diffusione, e l'inverso accade per gli elettroni che della zona N diffondono nella zona P. Naturalmente appena cambiano zona le cariche si ricombinano con le cariche di segno opposto, dunque in prossimità della giunzione si forma una zona povera di cariche libere detta zona di svuotamento. Questa zona di svuotamento non è però neutra perché ad esempio gli elettroni fuggiti dalla zona N lasciano liberi sul posto ioni cristallini carichi di segno +, e viceversa accade nella zona P. Allora la zona di svuotamento sviluppa un campo elettrico diretto dal materiale N verso il materiale P, e quindi si crea una differenza di potenziale col + sul materiale N. Questo potenziale man mano che si forma e che cresce tende a opporsi alla ulteriore diffusione delle cariche maggioritarie e intanto la zona di svuotamento si allarga finché il potenziale cresce al punto da creare una corrente di cariche minoritarie (che come ho detto esistono sempre) detta anche corrente inversa e prodotta dal potenziale della zona di svuotamento, la quale compensa del tutto la corrente diretta di diffusione. Insomma la zona di svuotamento si stabilizza a una dimensione di equilibrio come conseguenza di un equilibrio dinamico tra corrente diretta (di diffusione) e corrente inversa (di conduzione).
Thanks!
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