Cosa è la fisica dei semiconduttori

Cos'è la Fisica dei Semiconduttori?

Definizione di Fisica dei Semiconduttori

La fisica dei semiconduttori è definita come lo studio di materiali con una conduttività elettrica intermedia tra i conduttori e gli isolanti, principalmente coinvolgendo elementi come silicio e germanio.

Proprietà dei Semiconduttori

I semiconduttori hanno una resistività moderata e un coefficiente di resistenza negativo con la temperatura, il che significa che la loro resistenza diminuisce con l'aumento della temperatura.

Legame Covalente

Gli elettroni di valenza negli atomi dei semiconduttori svolgono un ruolo vitale nel legame tra gli atomi nel cristallo del semiconduttore. Il legame tra gli atomi avviene perché ogni atomo ha la tendenza a riempire la sua cella più esterna con otto elettroni.

Ogni atomo di semiconduttore ha quattro elettroni di valenza e può condividere quattro elettroni da atomi vicini per completare otto elettroni nella sua guscia più esterna. Questa condivisione di elettroni crea legami covalenti.

Ogni atomo di semiconduttore crea quattro legami covalenti con quattro atomi vicini nel cristallo. Ciò significa che viene creato un legame covalente con ciascuno dei quattro atomi di semiconduttore vicini. La figura sottostante mostra i legami covalenti formati in un cristallo di germanio.

Nel cristallo di germanio, ogni atomo ha otto elettroni nell'ultima orbita. Ma in un atomo singolo di germanio isolato, ci sono 32 elettroni. La prima orbita consiste di 2 elettroni. La seconda orbita consiste di 8 elettroni. La terza orbita consiste di 18 elettroni e i restanti 4 elettroni sono nella quarta o ultima orbita.

Ma nel cristallo di germanio, ogni atomo condivide 4 elettroni di valenza da quattro atomi vicini per riempire la sua orbita più esterna con otto elettroni. In questo modo, ciascuno di essi nel cristallo avrà otto elettroni nella sua orbita più esterna.

Formando legami covalenti, ogni elettrone di valenza è associato a un atomo, lasciando nessun elettrone libero in un cristallo di semiconduttore ideale. Gli atomi sono ordinatamente disposti grazie a questi legami, creando la struttura cristallina del semiconduttore.

Teoria delle Bande di Energia

I semiconduttori hanno un piccolo gap energetico tra le bande di valenza e conduzione, permettendo agli elettroni di muoversi e condurre elettricità quando viene applicata energia.

Tipi di Semiconduttori

• Semiconduttore Intrinseco

• Semiconduttore Estrinseco

• Semiconduttore N e P