[Elettronica] Diodo e drogaggio: dubbi
Una saluto a tutti ...visto che sono nuovo del forum vorrei ringraziarvi per le informazioni che date.
Sto approfondendo la teoria sul funzionamento del diodo e non mi sono chiare 2 cose.
1) Quando si polarizza inversamente la giunzione, la corrente è dovuta alle cariche minoritarie (elettroni liberi grazie all'agitazione nella zona p e lacune libere, per lo stesso motivo, nella zona n).
Vi chiedo: qualcuno può descrivermi il percorso chiuso intrapreso da ognuna di queste cariche considerando che ognuna di queste cariche deve passare attraverso il generatore di tensione esterno?
2) Il Millman-Grabel afferma che per un semiconduttore estrinseco (cioè drogato) la conducibilità diminuisce con l'aumento della temperatura (poiché a causa dell'agitazione termica diminuisce la mobilità delle cariche libere). Successivamente il testo afferma che per un diodo polarizzato direttamente, fissando un valore di corrente di conduzione, all'aumentare della temperatura si può avere lo stesso valore di corrente con una tensione più bassa. Ma non è una contraddizione?
Vi ringrazio e vi saluto.
Sto approfondendo la teoria sul funzionamento del diodo e non mi sono chiare 2 cose.
1) Quando si polarizza inversamente la giunzione, la corrente è dovuta alle cariche minoritarie (elettroni liberi grazie all'agitazione nella zona p e lacune libere, per lo stesso motivo, nella zona n).
Vi chiedo: qualcuno può descrivermi il percorso chiuso intrapreso da ognuna di queste cariche considerando che ognuna di queste cariche deve passare attraverso il generatore di tensione esterno?
2) Il Millman-Grabel afferma che per un semiconduttore estrinseco (cioè drogato) la conducibilità diminuisce con l'aumento della temperatura (poiché a causa dell'agitazione termica diminuisce la mobilità delle cariche libere). Successivamente il testo afferma che per un diodo polarizzato direttamente, fissando un valore di corrente di conduzione, all'aumentare della temperatura si può avere lo stesso valore di corrente con una tensione più bassa. Ma non è una contraddizione?
Vi ringrazio e vi saluto.
Risposte
Ciao e benvenuto. Secondo il regolamento, il titolo va scritto in minuscolo (puoi modificarlo cliccando sul tasto MODIFICA in alto a destra), inoltre è consigliabile inserire fra parentesi quadre la materia di riferimento.
Riguardo alla seconda domanda: ci sono molti fattori che determinano la corrente oltre alla mobilità, e molti di questi (praticamente tutti) dipendono dalla temperatura. Per un diodo $p^+ -n$ a base lunga (dove la corrente è principalmente di lacune), ad esempio
\(\displaystyle I_D = I_0 \exp\left(\frac{q V_D}{k_B T}\right) \) (*)
dove
\(\displaystyle I_0 = q \sqrt{\frac{D_p}{\tau_p}} \frac{n_i^2}{N_D}\)
essendo $\tau_p$ il tempo di vita delle lacune, $D_p$ il coefficiente di diffusione, $n_i$ la concentrazione intrinseca, $N_D$ il valore del drogaggio di tipo $n$. Va poi considerato che (relazione di Einstein)
\(\displaystyle D_p =\frac{k_B T}{q} \mu_p\) (**)
La $T$ quindi è già comparsa due volte, nella (*) e nella (**). Ora, come dici tu, $\mu_n$ dipende dalla $T$. Tra l'altro non è detto che diminuisca con $T$, dipende piuttosto dal meccanismo di scattering dei portatori. Anche $\tau_p$ dipende da $T$, in maniera tutt'altro che banale. La macro-dipendenza però di solito è quella racchiusa in $n_i$, che puoi descrivere ad esempio come in questo sito e che ti porta di solito a valori di $I_0$ più elevati all'aumentare di $T$, ovvero a una minore $V_D$ a pari $I_D$.
\(\displaystyle I_D = I_0 \exp\left(\frac{q V_D}{k_B T}\right) \) (*)
dove
\(\displaystyle I_0 = q \sqrt{\frac{D_p}{\tau_p}} \frac{n_i^2}{N_D}\)
essendo $\tau_p$ il tempo di vita delle lacune, $D_p$ il coefficiente di diffusione, $n_i$ la concentrazione intrinseca, $N_D$ il valore del drogaggio di tipo $n$. Va poi considerato che (relazione di Einstein)
\(\displaystyle D_p =\frac{k_B T}{q} \mu_p\) (**)
La $T$ quindi è già comparsa due volte, nella (*) e nella (**). Ora, come dici tu, $\mu_n$ dipende dalla $T$. Tra l'altro non è detto che diminuisca con $T$, dipende piuttosto dal meccanismo di scattering dei portatori. Anche $\tau_p$ dipende da $T$, in maniera tutt'altro che banale. La macro-dipendenza però di solito è quella racchiusa in $n_i$, che puoi descrivere ad esempio come in questo sito e che ti porta di solito a valori di $I_0$ più elevati all'aumentare di $T$, ovvero a una minore $V_D$ a pari $I_D$.
Accedi a tutti gli appunti
Tutor AI: studia meglio e in meno tempo