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Semiconduttori

I semiconduttori sono sostanze di natura cristallina con una conduttività elettrica intermedia tra quella degli isolanti e quella dei conduttori metallici. La conduttibilità elettrica dei semiconduttori aumenta con la temperatura e con l'aggiunta di sostanze estranee. Per questa caratteristica i semiconduttori possono modificare la conduttibilità elettrica e indirettamente anche la resistività elettrica. La conduttività dei semiconduttori è determinata dalla struttura a bande degli stati energetici degli elettroni. I principali materiali semiconduttori sono il silicio, il selenio, il germanio, il fosfuro di indio e l'arseniuro di gallio. Gli atomi hanno una struttura atomica in configurazione cristallina con elettroni esterni caratterizzati da scarsa mobilità. Questa caratteristica rende gli atomi dei semiconduttori fortemente vincolati. Nei conduttori, invece, gli elettroni sono liberi di muoversi nel reticolo cristallino degli atomi. Nel momento in cui gli elettroni degli atomi dei semiconduttori acquistano sufficiente energia riescono a passare dalla banda di valenza alla banda di conduzione. Questo salto di energia consente ad un elettrone (carica elettrica negativa) di abbandonare il reticolo cristallino lasciando dietro di sé una lacuna (uno spazio vuoto con carica elettrica positiva) che a sua volta tende ad essere occupata da un altro elettrone e così via. L'aumento della conduttibilità in un semiconduttori può essere generato da un effetto termico, dall'esposizione a fonti luminose e dall'introduzione di sostanze esterne (elementi droganti o impurità). I semiconduttori intrinseci (o semiconduttori puri) hanno una banda di conduzione separata da un elettrone di valenza che può passare alla fase di conduzione lasciando dietro di sé una lacuna. I semiconduttori estrinseci (o semiconduttori drogati) hanno subito un drogaggio ossia l'introduzione di impurezze costituite da atomi aventi un elettrone in eccesso o in difetto nella banda di valenza rispetto alla sostanza base. I semiconduttori sono alla base di molti componenti elettrici ed elettronici come i diodi e i transistor.

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