Giunzione pn
Ciao tutti riguardo questo argomento ci sono alcune questione che non mi sono chiarissimo.
Ho dunque due semiconduttori ,uno di tipo p e un'altro di tipo n, e li unisco.
Al momento dell'unione che accade di preciso?intendo dire a livello di correnti di trascinamento e diffusione?
Di sicuro si verificano correnti di diffusione e in entrambi i versi a causa della differenza di concentrazione sia delle buche che delle lacune . Ma per quanto riguarda le correnti di trascinamento?
In caso poi di polarizzazione inversa (ad esempio) idem:alcune cose non mi sono chiarissime.
Mi verrebbe da pensare immediatamente che le lacune della zona p si muovano verso il contatto negativo mentre gli elettroni della zona n verso il contatto positivo .In questo modo si allarga la zona di svuotamento e così il campo elettrico aumenta leggermente. In ogni caso il testo dice che si verifica una corrente di trascinamento e anche una di diffusione anche se inversa e minore in modulo di quella di trascinamento.
qualcuno potrebbe spiegarmi meglio?
Ho dunque due semiconduttori ,uno di tipo p e un'altro di tipo n, e li unisco.
Al momento dell'unione che accade di preciso?intendo dire a livello di correnti di trascinamento e diffusione?
Di sicuro si verificano correnti di diffusione e in entrambi i versi a causa della differenza di concentrazione sia delle buche che delle lacune . Ma per quanto riguarda le correnti di trascinamento?
In caso poi di polarizzazione inversa (ad esempio) idem:alcune cose non mi sono chiarissime.
Mi verrebbe da pensare immediatamente che le lacune della zona p si muovano verso il contatto negativo mentre gli elettroni della zona n verso il contatto positivo .In questo modo si allarga la zona di svuotamento e così il campo elettrico aumenta leggermente. In ogni caso il testo dice che si verifica una corrente di trascinamento e anche una di diffusione anche se inversa e minore in modulo di quella di trascinamento.
qualcuno potrebbe spiegarmi meglio?
Risposte
Da una parte il semiconduttore è di tipo p-type quindi i portatori di carica sono i buchi. Dall'altra parte invece abbiamo in conduttore n-type quindi i portatori di carica sono gli elettroni. Quando i due semiconduttori vengono messi a contatto esiste un gradiente a causa delle differenti concentrazioni e si creano correnti di diffusione. In un conduttore isolato (siamo in condizioni stazionarie, nessuna corrente o campo elettrico esterno è applicato) non ci sono correnti nette in un verso o nell'altro, quindi in qualche modo le correnti di diffusione si devono annullare. Nel mio libro parla solamente delle correnti di diffusione quindi ho pensato che se le concentrazioni dei portatori di carica dalle due parti sono le stesse
\[
\begin{split}
j_{p}=-qD_{p}\frac{dp}{dx} \\
j_{n}=+qD_{n}\frac{dn}{dx} \\
j_{n}=-j_{p} \\
j_{n}+j_{p}=0 \\
\end{split}
\]
e quindi la corrente si annulla, ma non ne sono sicuro. Se le concentrazioni di portatori di carica a destra e a sinistra non sono le stesse probabilmente bisogna considerare anche le correnti che vengono generate dal campo elettrico affinché la corrente totale sia nulla, quindi le espressioni totali con cui aggiustare i conti sarebbero
\[
\begin{split}
j_{p}=q\mu_{p}pE-qD_{p}\frac{dp}{dx} \\
j_{n}=q\mu_{n}nE+qD_{n}\frac{dn}{dx} \\
\end{split}
\]
Le impurità del materiale p-type sono rappresentate da un nucleo negativo con accanto un buco positivo. Le impurità del materiale n-type sono rappresentate da un nucleo positivo con accanto un elettrone negativo. Così infatti nei due casi la somma di cariche positive e negative da carica nulla, infatti abbiamo materiali neutri. Per diffusione i buchi che si spostano da una parte si prendono gli elettroni del materiale n-type, viceversa gli elettroni occupano i buchi del materiale p-type. Questo effetto combinato crea nella regione di contatto una zona priva di portatori di carica. Ora abbiamo infatti sul materiale p-type dei nuclei negativi, nel materiale n-type invece dei nuclei positivi. Si crea allora un campo elettrico confinato in questa regione e da origine ad un potenziale a scala che cresce spostandosi verso il materiale n-type. I majority carriers che sono gli elettroni in n-type e i buchi in p-type sono allora inibiti a spostarsi da una parte all'altra a causa della presenza di questo potenziale (perché?).
Nel caso che conosco come reverse bias la corrente è diretta nel materiale n-type. Essendo il verso della corrente contrario a quello degli elettroni questi si accumulano nel materiale p-type. Aumenta allora il potenziale a gradino descritto precedentemente e la corrente si blocca. I minority carriers che sono i buchi in n-type e gli elettroni in p-type non sono soggetti al vincolo di questo potenziale perché si trovano nelle regioni giuste per spostarsi da una parte all'altra. I buchi in n-type si spostano così nel verso della corrente. Gli elettroni in p-type si spostano nel verso contrario alla corrente applicata aumentandone l'intensità. La corrente generata e così una corrente di saturazione perché in un certo intervallo di tensione dipende solamente dai minority carriers e non dall'intensità del campo esterno.
\[
\begin{split}
j_{p}=-qD_{p}\frac{dp}{dx} \\
j_{n}=+qD_{n}\frac{dn}{dx} \\
j_{n}=-j_{p} \\
j_{n}+j_{p}=0 \\
\end{split}
\]
e quindi la corrente si annulla, ma non ne sono sicuro. Se le concentrazioni di portatori di carica a destra e a sinistra non sono le stesse probabilmente bisogna considerare anche le correnti che vengono generate dal campo elettrico affinché la corrente totale sia nulla, quindi le espressioni totali con cui aggiustare i conti sarebbero
\[
\begin{split}
j_{p}=q\mu_{p}pE-qD_{p}\frac{dp}{dx} \\
j_{n}=q\mu_{n}nE+qD_{n}\frac{dn}{dx} \\
\end{split}
\]
Le impurità del materiale p-type sono rappresentate da un nucleo negativo con accanto un buco positivo. Le impurità del materiale n-type sono rappresentate da un nucleo positivo con accanto un elettrone negativo. Così infatti nei due casi la somma di cariche positive e negative da carica nulla, infatti abbiamo materiali neutri. Per diffusione i buchi che si spostano da una parte si prendono gli elettroni del materiale n-type, viceversa gli elettroni occupano i buchi del materiale p-type. Questo effetto combinato crea nella regione di contatto una zona priva di portatori di carica. Ora abbiamo infatti sul materiale p-type dei nuclei negativi, nel materiale n-type invece dei nuclei positivi. Si crea allora un campo elettrico confinato in questa regione e da origine ad un potenziale a scala che cresce spostandosi verso il materiale n-type. I majority carriers che sono gli elettroni in n-type e i buchi in p-type sono allora inibiti a spostarsi da una parte all'altra a causa della presenza di questo potenziale (perché?).
Nel caso che conosco come reverse bias la corrente è diretta nel materiale n-type. Essendo il verso della corrente contrario a quello degli elettroni questi si accumulano nel materiale p-type. Aumenta allora il potenziale a gradino descritto precedentemente e la corrente si blocca. I minority carriers che sono i buchi in n-type e gli elettroni in p-type non sono soggetti al vincolo di questo potenziale perché si trovano nelle regioni giuste per spostarsi da una parte all'altra. I buchi in n-type si spostano così nel verso della corrente. Gli elettroni in p-type si spostano nel verso contrario alla corrente applicata aumentandone l'intensità. La corrente generata e così una corrente di saturazione perché in un certo intervallo di tensione dipende solamente dai minority carriers e non dall'intensità del campo esterno.
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