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PILLOLE DI ELETTRONICA: I SEMICONDUTTORI
I semiconduttori sono la base dell’Elettronica.
Un semiconduttore è un materiale con caratteristiche intermedie tra un conduttore ed un isolante. Il Silicio ed il Germanio, sono due semiconduttori. Il Silicio si trova nella sabbia, ed è molto diffuso sulla crosta terrestre. Ovviamente deve essere purificato, e tolte tutte le impurità presenti nel materiale, in modo da ottenere Silicio puro al 99%.
Dobbiamo pensare ad un semiconduttore come ad un parcheggio di automobili. Le automobili sono gli ELETTRONI, che occupano i posti nel parcheggio. I posti vuoti sono invece le LACUNE. Possiamo pensare al semiconduttore sia in termini di elettroni con cariche negative, e sia in termini di lacune con cariche positive.
Le automobili nel parcheggio possono lasciare il parcheggio e creare un posto vuoto, cioè una lacuna, oppure possono entrare nel parcheggio e posizionarsi nel posto vuoto che trovano. Questo movimento di automobili nel semiconduttore puro è molto limitato.
Per poter utilizzare il semiconduttore in elettronica, occorre DROGARLO, cioè aggiungere un materiale che faccia aumentare il numero di automobili, cioè DROGAGGIO di tipo N, oppure un materiale che aumenti il numero dei posti vuoti, cioè di lacune, cioè DROGAGGIO di tipo P.
Nel semiconduttore di tipo N, ci sono molti elettroni che escono dal parcheggio e si spostano verso altri posti vuoti. Si dice che lacune ed elettroni si ricombinano quando un elettrone trova un posto vuoto, cioè quando una automobile che circola nel parcheggio trova un posto vuoto.
Il movimento delle automobili nel parcheggio determina la corrente dei portatori di maggioranza, mentre le lacune, che sono poche, determinano un movimento di portatori di carica di minoranza.
Viceversa nel semiconduttore di tipo P, ci sono molti posti liberi ed i pochi elettroni si muovono facilmente da un posto vuoto ad un altro trovando molti posti vuoti. In questo caso sono le lacune i portatori di carica di maggioranza, mentre gli elettroni sono i portatori di carica di minoranza.
Se mettiamo a contatto un semiconduttore drogato di tipo P, con uno drogato di tipo N, otteniamo un DIODO, che ha la caratteristica di lasciar passare le cariche elettriche sono in una direzione, dopo un opportuno sforzo minimo. Infatti se si applica una tensione superiore a Vt, detta tensione di soglia, le cariche elettriche iniziano a fluire. Quello che succede è che i portatori di carica di maggioranza iniziano a muoversi. Applicando una tensione contraria, sono possibili solo il movimento delle cariche elettriche di minoranza, che sono molto poche e quindi la corrente è limitata, quasi nulla. Aumentando la tensione si crea il fenomeno del break down che distrugge il componente, causando l’afflusso di molta corrente elettrica. Alcuni DIODI ZENER consentono di funzionare nella zona di break down mantenendo costante la tensione al variare della corrente.
Se mettiamo insieme un semiconduttore drogato di tipo N, poi P, e di nuovo N, otteniamo un TRANSISTOR di tipo NPN, mentre se mettiamo accanto un semiconduttore drogato di tipo P, poi N, e poi di nuovo P, otteniamo un TRANSISTOR di tipo PNP. Le giunzioni vengono chiamate COLLETTORE, BASE, EMETTITORE. C, B, E.
Il transistor ha la caratteristica di lasciar passare la corrente tra collettore ed emettitore, quando si applica una tensione sufficiente tra base ed emettitore. Il transistor è la base per gli AMPLIFICATORI..
