Semiconduttore intrinseco vs estrinseco
È notevole che l'elettronica moderna sia basata su un tipo di materiale, i semiconduttori. I semiconduttori sono materiali che hanno una conduttività intermedia tra conduttori e isolanti. I materiali semiconduttori sono stati utilizzati nell'elettronica anche prima dell'invenzione del diodo semiconduttore e del transistor negli anni '40, ma in seguito i semiconduttori hanno trovato vasta applicazione nel campo dell'elettronica. Nel 1958, l'invenzione del circuito integrato da parte di Jack Kilby della Texas Instruments elevò l'uso dei semiconduttori nel campo dell'elettronica a un livello senza precedenti.
Naturalmente i semiconduttori hanno la loro proprietà di conduttività grazie ai portatori di carica gratuiti. Un tale semiconduttore, un materiale che mostra naturalmente le proprietà del semiconduttore, è noto come semiconduttore intrinseco. Per lo sviluppo di componenti elettronici avanzati, i semiconduttori sono stati migliorati per funzionare con maggiore conduttività aggiungendo materiali o elementi, che aumentano il numero di portatori di carica nel materiale semiconduttore. Un tale semiconduttore è noto come semiconduttore estrinseco.
Ulteriori informazioni sui semiconduttori intrinseci
La conduttività di qualsiasi materiale è dovuta agli elettroni rilasciati alla banda di conduzione dall'agitazione termica. Nel caso dei semiconduttori intrinseci, il numero di elettroni rilasciati è relativamente inferiore rispetto ai metalli, ma maggiore rispetto agli isolanti. Ciò consente una conduttività molto limitata della corrente attraverso il materiale. Quando la temperatura del materiale viene aumentata, più elettroni entrano nella banda di conduzione e quindi aumenta anche la conduttività del semiconduttore. Esistono due tipi di portatori di carica in un semiconduttore, gli elettroni rilasciati nella banda di valenza e gli orbitali vuoti, più comunemente noti come i buchi. Il numero di buchi ed elettroni in un semiconduttore intrinseco è uguale. Sia i buchi che gli elettroni contribuiscono al flusso di corrente. Quando viene applicata una differenza di potenziale, gli elettroni si muovono verso il potenziale più alto e le lacune si muovono verso il potenziale inferiore.
Ci sono molti materiali che agiscono come semiconduttori e alcuni sono elementi e altri sono composti. Il silicio e il germanio sono elementi con proprietà semiconduttrici, mentre l'arseniuro di gallio è un composto. Generalmente gli elementi del gruppo IV e i composti degli elementi dei gruppi III e V, come l'arseniuro di gallio, il fosfuro di alluminio e il nitruro di gallio mostrano proprietà semiconduttrici intrinseche.
Ulteriori informazioni sui semiconduttori estrinseci
Aggiungendo diversi elementi, le proprietà del semiconduttore possono essere perfezionate per condurre più corrente. Il processo di aggiunta è noto come drogaggio, mentre il materiale aggiunto è noto come impurità. Le impurità aumentano il numero di portatori di carica all'interno del materiale, consentendo una migliore conduttività. In base al vettore fornito, le impurità sono classificate come accettori e donatori. I donatori sono materiali che hanno elettroni non legati all'interno del reticolo e gli accettori sono materiali che lasciano buchi nel reticolo. Per i semiconduttori del gruppo IV, gli elementi del gruppo III boro, alluminio fungono da accettori, mentre gli elementi del gruppo V fosforo e arsenico agiscono come donatori. Per i semiconduttori composti del gruppo II-V, selenio, tellurio agiscono come donatori, mentre berillio, zinco e cadmio agiscono come accettori.
Se un numero di atomi accettori viene aggiunto come impurità, il numero dei fori aumenta e il materiale ha un eccesso di portatori di carica positivi rispetto a prima. Pertanto, il semiconduttore drogato con impurità accettrice è chiamato semiconduttore di tipo positivo o di tipo P. Allo stesso modo un semiconduttore drogato con impurità del donatore, che lascia il materiale in eccesso di elettroni, è chiamato semiconduttore di tipo negativo o di tipo N.
I semiconduttori vengono utilizzati per produrre diversi tipi di diodi, transistor e componenti correlati. Anche laser, celle fotovoltaiche (celle solari) e rilevatori fotografici utilizzano semiconduttori.
Qual è la differenza tra semiconduttori intrinseci ed estrinseci?
