Appunti e dimostrazioni di Elettronica generale

Isolanti e Conduttori

Gli isolanti hanno una conducibilità tra 10^-20 e 10^-2 cm^-1; i conduttori " " " 10⁴ ÷ 10⁵ cm^-1; i semiconduttori " " " a cavallo tra i due.

Nota Bene: Nel Si puro la cond è 10^-6 .cm^-1.

In un materiale isolante gli atomi sono legati da legami covalenti e formano un reticolo cristallino. A temperatura ambiente gli atomi vibrano urtandosi e scambiandosi energia che è bassa per rompere i legami; ma in uno stato eccitato questa può essere abbastanza e liberano un e^-, l’energia per liberare un e^- è molto alta quindi più e^- a cambio e^- liberi sono molto pochi e la corrente si considera nulla. Con T↑ aumenta il # di e^- molto di più di quanto la mobilità diminuisca quindi la conducibilità ↑

In un metallo gli atomi si legano l’uno con l’altro formando un reticolo immerso in un mare di e^- liberi e mobili e per questo che la conducibilità è elevata. Analogo più nello specifico, quando più energia legano gli e^- esterni hanno bassa energia di ionizzazione quindi ↑T, tutto gli elettroni esterni sono liberi. Il # di e^- è costante con T, la mobilità↓ con T ↑ ⇒ conducibilità ↓ con T ↑

Semiconduttori

I semiconduttori hanno conducibilità maggiore degli isolanti ma minore dei conduttori. Gli atomi sono fermi da legami covalenti come negli isolanti e la conducibilità ↑ con T ↑.

Si utilizzano semic. con elementi della IV colonna ma anche con colonne a Dx e Sx, esistono anche composti quaternari; sono composti estremamente puroreticolo legai. Elementi come il Sil hanno a otto elettroni quindi non hanno particolari da donare o fare legami covalenti dedicare o acquistare e^-.

Mobilità:

μ = q τ / 2m

q = carica elementare dell’elettrone

τ = t. medio tra un urto e l’altro

m = massa elettrone

μ α 1 / T 1 / T

Dipendente da T!

Isolanti e Conduttori

Gli isolanti hanno una conducibilità tra 10^-20 e 10^-8 Ω^-1 cm^-1.

I conduttori " " " 10⁴ e 10⁵ Ω^-1 cm^-1.

I semiconduttori " " " a cavallo tra i due.

N.B. nel Si puro la σ est 10^-6 Ω^-1.

In un materiale isolante gli atomi sono legati da legami covalenti e formano un reticolo cristallino. A temperatura ambiente gli atomi vibrano sfaldandosi e combinandosi tra loro per formare i legami, ma in un dato istante questo può essere abbastanza da liberare un e^-; l'energia per liberare un e^- è molto alta quindi più e^- a camb (e^- liberi) sono molto pochi e la corrente si considera nulla. Con T⁺ aumenta il # di e^- molto di più di quanto la mobilità diminuisca quindi la conducibilità ↑.

In un metallo gli atomi si legano l'uno con l'altro formando un reticolo immerso in un mare di e^- liberi e mobili e per questo che la conducibilità è elevata. Andando più nello specifico, quando più atomi si legano gli e^- esterni hanno bassa energia di ionizzazione quindi ↑. Anche tutti gli elettroni esterni sono liberi. Il # di e^- è costante con T, la mobilità ↓ con T ⇒ conducibilità ↓ con T ↑.

Semiconduttori

I semiconduttori hanno conducibilità maggiore degli isolanti ma minore dei conduttori. Gli atomi sono legati da legami covalenti come negli isolanti e la conducibilità ↑ con T⁺.

Si realizzano semic. su elementi della IV colonna ma anche su colonne a Dx e Sx, esistono anche composti quaternari, non sono composti estremamente ma piuttosto leg. Elementi come il Si hanno 4 e^- esterni quindi non hanno preferenza a donare o fare legami covalenti (donare o acquistare e^-).

Mobilità

μ = qτ_t/2m

q = carica elementare dell'elettrone

τ_t = t. medio tra un urto e l'altro

m = massa elettronica

μ ∝ ¹/_τt ¹/_T

Dipendente da T!

CONDUTTIVITÀ:

σ = 9 n l

• q: carica elementare
• n: carica q per unità di volume
• μ: mobilità di q

ELETTRONI NEI SEMICONDUTTORI:

Come per gli isolanti a T. amb ci sarà una certa quantità di (e) mobile. Nel Si a T. amb (T = 300 K) la concentrazione di elettroni liberi è circa 10¹⁰ cm^-3 e la concentrazione di atomi è ca. 10²² cm^-3. Quindi a T. amb un legame ogni mille milioni è spezzato dall'agitazione termica.

LACUNE:

Nei s.c. conduttori come negli isolanti la corrente è data solo da elettroni liberi e gli ioni positivi rimangono fissi. Nei semiconduttori quanto applichiamo una tensione si sviluppa una corrente di cariche negative e di cariche positive "virtuali".

EFFETTO TUNNEL:

Un elettrone legato ad un atomo può essere visto come in una buca di potenziale. Un elettrone libero quando trova una buca di potenziale ci casca den