Cosa sono i semiconduttori di tipo n e tipo p? Una guida semplice sui semiconduttori, i loro tipi e il loro ruolo nei dispositivi elettronici moderni.
Cosa sono i semiconduttori di tipo n e tipo p?
I semiconduttori sono materiali fondamentali nell’elettronica moderna e sono alla base di dispositivi come diodi, transistor e circuiti integrati. Esistono due principali tipi di semiconduttori: il tipo n e il tipo p. Comprendere la differenza tra questi due tipi è essenziale per capire il funzionamento di molti componenti elettronici.
Il semiconduttore di tipo n
- Definizione: Un semiconduttore di tipo n è un materiale che è stato drogato con impurità che aggiungono elettroni extra al reticolo cristallino del semiconduttore.
- Droganti: Gli atomi che forniscono elettroni extra sono chiamati droganti di tipo n. Un esempio comune è il fosforo (P), che ha un elettrone in più rispetto al silicio (Si) nel suo strato di valenza.
- Portatori di carica: Nel semiconduttore di tipo n, i portatori di carica maggioritari sono gli elettroni. Gli elettroni sono portatori di carica negativa, da cui il nome “tipo n” (n per “negative”).
- Energia: Gli elettroni extra si trovano appena sotto la banda di conduzione, pronti a muoversi quando viene applicata una tensione elettrica.
Un esempio di creazione di un semiconduttore di tipo n è l’aggiunta di atomi di fosforo (P) a un cristallo di silicio (Si) puro. Il fosforo ha cinque elettroni di valenza, uno in più rispetto ai quattro del silicio. Questo elettrone extra diventa un portatore di carica libero.
Il semiconduttore di tipo p
- Definizione: Un semiconduttore di tipo p è un materiale che è stato drogato con impurità che generano “lacune” nel reticolo cristallino del semiconduttore.
- Droganti: Gli atomi che creano lacune sono chiamati droganti di tipo p. Un esempio comune è il boro (B), che ha un elettrone di valenza in meno rispetto al silicio.
- Portatori di carica: Nel semiconduttore di tipo p, i portatori di carica maggioritari sono le lacune. Le lacune agiscono come se fossero cariche positive, da cui il nome “tipo p” (p per “positive”).
- Energia: Le lacune si creano appena sopra la banda di valenza e possono accettare elettroni vicini, permettendo il movimento delle cariche.
Un esempio di creazione di un semiconduttore di tipo p è l’aggiunta di atomi di boro (B) a un cristallo di silicio (Si) puro. Il boro ha tre elettroni di valenza, uno in meno rispetto ai quattro del silicio. Questo crea una “lacuna” che può essere riempita da un elettrone vicino, creando un moto apparente di carica positiva.
Applicazioni dei semiconduttori di tipo n e tipo p
I semiconduttori di tipo n e tipo p sono usati insieme per costruire giunzioni P-N, che sono la base di molti dispositivi elettronici:
- Diodi: Un diodo è un dispositivo che consente il passaggio della corrente elettrica in una sola direzione. È costruito con una giunzione P-N, dove un lato è un semiconduttore di tipo p e l’altro lato è di tipo n.
- Transistor: I transistor, che possono essere utilizzati come amplificatori o interruttori, sono realizzati combinando tre strati di semiconduttori (P-N-P o N-P-N).
- Fotovoltaico: Le celle solari utilizzano giunzioni P-N per convertire la luce solare in energia elettrica.
In conclusione, i semiconduttori di tipo n e tipo p sono componenti essenziali dell’elettronica moderna. La comprensione di come funzionano è cruciale per l’innovazione e lo sviluppo di nuove tecnologie nel campo dell’ingegneria elettronica.
