Fenomene electrice in interiorul diodei semiconductoare. Cunostinte preliminare.

Fenomenul circulatiei curentului electric prin jonctiunea p-n trebuie analizat cu multa atentie deoarece el nu are voie sa fie explicat - asa cum am vazut in multe lucrari - prin mecanisme si legi care nu se imbina cu insasi fenomenul curentului electric standard, din materialele conductoare alaturi de care dioda participa intr-un circuit electric. Mai exact, nu putem explica un curent de semiconductor facand abstractie de ceea ce stim despre curentul electric in cazul conductorilor, adica de fenomenele electrice din piesele de metal prin care trece curent electric de conductie si care sunt parte integranta a circuitului care include piesa semiconductoare. Fluxul electronilor de conductie si al electronilor de valenta (adica al golurilor) din interiorul jonctiunii p-n este intotdeauna sincronizat cu fluxul electronilor de conductie care traverseaza intreg circuitul.

In multe prezentari se spune ca prin jonctiunea p-n circula curent electric sub forma de electroni si goluri, ne facandu-se o diferentiere clara a celor doua tipuri de purtatori de sarcina mobili intr-o logica menita sa ateste cum anume un curent de electroni din afara jonctiunii se transforma intr-un curent de electroni si goluri in interiorul ei.

As dori sa precizez ca in toate tratatele unde se vorbeste despre faptul ca electronii si golurile se misca in interiorul semiconductorului, de fapt:
- miscarea electronilor face referire la miscarea electronilor de conductie (deci la curentul de conductie)
- miscarea golurilor face referire la miscarea electronilor de valenta (deci la curentul de valenta)

Asadar, pentru o mai mare claritate, vom denumi electronii care se misca in stare conductie prin structura semiconductorului: (-e_c). Vom denumi electronii care se misca in stare de valenta prin structura semiconductorului (-e_v). Echivalentul (-e_v) de care ne vom folosi adesea pentru mai multa claritate in explicitarea fenomenelor este curentul atribuit golurilor, (+g_v).

Cand se spune ca electronii se recombina cu golurile, acest lucru face referire la faptul ca electronii de conductie (-e_c) recad in starea (-e_v) si ocupa pe primul (+g_v) cu care se intersecteaza, structura materialului in zona respectiva devenind din ionizata pozitiv (cu deficit de electroni) o structura atomica neutra (echilibru protoni-electroni) sau din neutra va deveni ionizata negativ (surplus de electroni).

Datorita faptului ca exista aparitie-disparitie sporadica de ioni in interiorul regiunilor p si n, acest fapt creeaza campuri electrice aleatoare, sporadice, de mica intensitate si de scurta durata, care adesea se anuleaza ca efect unele pe altele, fiind asadar neglijabile. Acestea au fost denumite campuri electrice de tip bulk.

Intr-un curent electric normal de semiconductor, frecventa GENERARE (a perechii electron_de_conductie - gol_de_valenta) - CADERE (adica recombinarea electronului de conductie cu un gol de valenta existent in zona) este foarte mare atunci cand semiconductorul este conectat la tensiune electrica in polarizare directa, starea de conductie a unui electron fiind de scurta durata datorita ciocnirii cu structurile atomice si electronice invecinate care ii modifica energia si il fac sa recada din conductie in valenta unde se cupleaza cu primul gol intalnit.

In multe tratate este se face referire la curentul de difuzie si curentul de drift ca fenomene electrodinamice din interiorul diodei.

- Curentul de difuzie este acea deplasare a electronilor de valenta intr-o structura cu goluri datorata tendintei de uniformizare a concentratiei de goluri in structura materialului.

- Curentul de drift este un curent de electroni comandat de existenta unui camp electric in interiorul materialului conductor sau semiconductor.

PE DE ALTA PARTE..

Curentul de valenta din semiconductoare se poate datora atat fenomenului de difuzie cat si fenomenului de drift, asadar poate fi un curent dirijat atat de tendinta de redistribuire uniforma a concentratiei de goluri in structura materialului cat si de existenta unui camp electric.

Curentul de conductie - atat din conductoare cat si din semiconductoare - este influentat doar de fenomenul de drift (este un curent comandat doar de aplicarea sau existenta unui camp electric).

Deoarece in conductoare (in piesele sau cablurile metalice) nu avem decat curent de conductie, putem spune ca in conductoare nu avem decat curent de drift. In semiconductoare insa, unde avem atat curent de conductie cat si curent de valenta, putem spune ca asistam la existenta ambelor tipuri de fenomene: difuzie si drift.

Mai mult decat atat, felul in care se deruleaza fenomenul curentului de conductie in conductoare difera de felul in care acesta se intampla in semiconductoare. In ambele materiale electronii de conductie se ciocnesc de structura atomica fixa si de ceilalti electroni din material, inaintand lent, insa, in conductoare, electronii nu decad dintr-o stare de conductie intr-o stare de valenta, asa cum se intampla in semiconductoare. Electronii din conductoare sunt tot timpul in banda de conductie, electronii din semiconductoare sunt preponderent in banda de valenta, de unde urca in conductie si recad inapoi in valenta de nenumarate ori. In plus, in semiconductoare, intre doua astfel de salturi (care se intampla pentru multi electroni odata in diferite zone ale materialului), electronii de valenta migreaza printre goluri impulsionati de campul electric extern (fenomen de drift) si totodata manifesta o tendinta naturala de a uniformiza prin deplasarea lor distributia concentratiei de goluri (fenomen de difuzie).

Vom avea nevoie de asemenea sa intelegem cat mai bine sensul liniilor de forta ale campurilor electrice. Pentru aceasta este de-ajuns sa ne aducem aminte felul in care sunt dispuse liniile de forta ale campului electric in raport cu una sau mai multe sarcini electrice punctiforme in diferite configuratii spatiale:




Liniile de camp ne indica sensul de miscare a unui electron (sarcina electrica negativa) plasat in diferite pozitii din spatiu in preajma sarcinilor electrice reprezentate.

Si o ultima specificatie: tensiunea de prag sau tensiunea minima care trebuie aplicata la bornele diodei pentru a declansa in interiorul diodei fenomene electrodinamice, este de 0,3 V la diodele semiconductoare de Germaniu si respectiv 0,7 V la diodele semiconductoare de Siliciu. Aceasta diferenta de potential la bornele piesei (de putin peste 0,3V, respectiv 0,7V) este necesara pentru a surclasa diferenta de potential din bariera ionica si a putea sa creeze astfel conductie si/sau difuzie de electroni scotand dioda din starea de echilibru.



 


Comentarii (0)

Nume

E-mail (nu se publica online)

Comentariu
Pentru a preveni subscrierea automata de comentarii de catre programe-robot, te rugam sa introduci textul din imagine in caseta alaturata. Comentariul va fi trimis doar daca textul corespunde imaginii.
»

 

Contribuie financiar..

Existenta unei astfel de lucrari presupune o investitie continua de timp, inspiratie si energie in cercetare si dezvoltare. Sustinerea financiara a proiectului poate asigura consacrarea deplina a eforturilor depuse inspre aducerea in manifestare a unei noi cunoasteri, capabila sa interconecteze in mod optim fiecare domeniu al vietii noastre cu fortele spirituale care ne guverneaza existenta.

 


Experiente de cunoastere..



 


Pentru cel care citeste..


Menirea acestui proiect este sa inspire si sa trezeasca setea de adevar si de cunoastere. Sa motiveze pe fiecare in parte sa cerceteze mai departe acele aspecte ale existentei care il preocupa cu adevarat. Sa trezeasca dorinte si initiative de sustinere a libertatii, dreptatii si calitatii vietii pe planeta. Sa ofere directii potentiale de progres pline de scop si sens.

Indiferent cine esti tu, cel care citeste, nu prelua implicit ce scrie aici sau in oricare alta parte. Confrunta aceste informatii cu bunul tau simt interior. Experimenteaza aceste lucruri in viata ta, adopta-le, ajusteaza-le sau renunta la ele pe masura ce iti largesti orizonturile. Poate ca te-ai nascut si ai fost educat in tot felul de dogme pe care le exersezi de zeci de ani. Dar pe drumul acela ai tot fost. Stii unde duce, stii unde se opreste, stii foarte bine ca nu-ti mai ofera de o buna perioada de vreme nimic nou care sa-ti satisfaca aspiratia spre mai mult, mult mai mult.

Opreste-te acum si schimba. Ia-ti ce ai tu nevoie de aici si intra pe o noua cale a ta, inca o data si de la inceput. Fa cativa pasi pe acest nou drum. Vezi cum te simti. Confrunta provocarea. Permite povestii sa se deruleze. Urmareste fiecare pas facut si alege-l curajos pe urmatorul. Interiorizeaza experienta. Te simti mai viu? Misterul te incita? Perspectiva te invioreaza? Daca da, atunci da-ti voie sa vezi cat de adanca este vizuina iepurelui!

 

 

Contact..

Eduard IrimiaAutor: Eduard Irimia
Locatie: Bucuresti, Romania
E-mail: contact@fortasigratie.ro
Mai multe informatii: Despre Autor

 

Din invataturile altora..


- "A te educa pe tine nu inseamna ca esti prost intr-o prima faza. Inseamna ca esti suficient de inteligent incat sa iti dai seama ca sunt teribil de multe lucruri de invatat." ~ Melanie Joy

- "Libertatea este responsabilitate. Daca tu nu-ti asumi responsabilitatea, o va face altcineva pentru tine. Atunci devii sclav." ~ OSHO

- "Lucrurile de care esti cu adevarat pasionat nu sunt intamplatoare, ele sunt chemarea ta."
~ Fabienne Frederickson

- "Adevarata ignoranta nu este absenta cunoasterii ci refuzul de a o dobandi."
~ Karl Popper

- "Viata ta este mesajul tau catre lume. Ai grija sa fie unul inspirat." ~ Lorrin L. Lee

- "Adevarul este rezervat acelora care au curajul sa puna la indoiala toate lucrurile despre care au fost invatati." ~ intelepciune contemporana

- "Uita-te in oglinda. Aceasta este singura ta concurenta." ~ intelepciune contemporana

 

 

Inscrie-te in comunitatea noastra..

Adresa ta de e-mail:


Adaugare e-mail  Stergere e-mail


Pentru a evita ca mesajele sa ajunga in SPAM,
iti recomand sa adaugi la contactele din contul tau de e-mail adresa info@fortasigratie.ro