11 Fatti sul transistor: Caratteristiche, BandGap

Contenuti

In questo articolo discuteremo dei concetti di base relativi al transistor e alle sue caratteristiche. 

Definizione di un transistor:

“Il transistor è un dispositivo semiconduttore con tre parti di connessione. Questo dispositivo è utilizzato principalmente per l'amplificazione per l'applicazione di segnali elettronici di commutazione ”.

Transistor Caratteristiche:

  • Un transistor rappresenta la relazione tra corrente e tensioni.
    • È una rete a due porte in generale
    • Ciascuna delle modalità transistor ha caratteristiche di ingresso, caratteristiche di uscita e caratteristiche di trasferimento di corrente diverse.
    • Un transistor ha tre poli e ciascuno dei poli è costituito principalmente da substrato di tipo N e tipo P.

Un transistor è costituito da tre terminali

  • Emettitore
  • Tavola XY
  • Collettore

Transistor si è diviso in due categorie chiave

  • Transistor a giunzione bipolare (BJT)
  • Transistor ad effetto di campo (FET)

Esistono anche tre modalità in un transistor

  • Emettitore comune o modalità CE
  • Base comune o modalità CB
  • Common Collector o modalità CC

Schema di transistor PNP e NPN

Transistor PNP e NPN
Transistor PNP e NPN

Per saperne di più PNP e transistor NPN, in primo luogo, dobbiamo conoscere i semiconduttori di tipo P e di tipo N.

Cos'è un semiconduttore di tipo P?

Un semiconduttore di tipo P. (Link) è un tipo di semiconduttore quando una certa impurità (principalmente trivalente) viene aggiunta al semiconduttore intrinseco o puro. In questi tipi, i buchi sono maggioritari e l'elettronica è portatrice di minoranza. Le impurità trivalenti possono essere Boro (B), Gallio (Ga), ecc.

Cos'è il semiconduttore di tipo N?

Un semiconduttore di tipo N è un tipo di semiconduttore quando alcune impurità (principalmente pentavalenti) vengono drogate su un semiconduttore estrinseco. In questo, gli elettroni sono portatori maggioritari o primari e i buchi sono portatori minoritari o secondari.

Alcuni degli esempi sono fosforo (P), arsenico (As) ecc.

Nei semiconduttori di tipo N e di tipo P, osserviamo diversi tipi di "bande di energia" che giocano un ruolo importante nella funzione di un transistor; loro sono:-

Immagine di credito: Tem5psuDoping N e pCC BY-SA 4.0

Divario di banda

"Il Band Gap si riferisce alla differenza di energia tra la parte superiore della fascia di valance e la parte inferiore della fascia di conduzione in un isolante e semiconduttore."

- Questa è una gamma di energia per il solido fondamentalmente dove non possono esistere stati elettronici.

Diagramma Band Gap

Divario Proibito

- In un solido, la gamma di energie di un elettrone all'interno di un solido può avere una banda di energia e una gamma di energia che potrebbe non avere è chiamata gap proibito.

Diagramma di gap proibito
Immagine di credito: S-keiBandGap-Confronto-confermi-ECC BY-SA 2.5

Mantovana e banda di conduzione

Negli stati solidi, la banda di valance e le bande di conduzione sono le bande più vicine al livello di Fermi (una quantità termodinamica indicata con µ) e determinano la conducibilità elettrica dei solidi.

Mantovana e fascia di conduzione

Per costruire un transistor, abbiamo bisogno di due tipi di semiconduttori, che sono:

1. Semiconduttore intrinseco

Semiconduttore intrinseco
  • - I materiali sono in forma pura
  • - Bassa conducibilità elettrica
  • - N ° di elettroni liberi nella banda di conduzione = N ° dei buchi nella banda di mantovana
  • - La conducibilità elettrica può essere influenzata dalla temperatura.

2. Semiconduttore estrinseco

Semiconduttore estrinseco

I semiconduttori estrinseci si dividono in ulteriori due tipi

  • tipo n
  • tipo p
  • - Materiale impuro drogato con droganti di tipo p e di tipo n
  • - Il numero di buchi ed elettroni non è uguale
  • - Elevata conducibilità elettrica
  • - Impurità come Sb, P, ln, Bi sono drogate con atomi di silicio e germanio.

Bandgap diretto e indiretto

Nell'elettronica dei semiconduttori, il bandgap di un semiconduttore può essere classificato nelle forme di base come segue:

  • Bandgap diretto
  • Bandgap indiretto.
Bandgap diretto

Bandgap indiretto

A seconda delle strutture delle bande, le sostanze hanno un bandgap diretto o un bandgap indiretto.

  • Il band-gap diretto si verifica quando la quantità di moto del livello di bassa energia dalla regione conduttiva e il livello di alta energia dalla regione di valenza sono simili.
  • Il band-gap in-direct si verifica quando la quantità di moto del livello di bassa energia dalla regione conduttiva e il livello di alta energia dalla regione di valenza non sono simili.
  • Quando un elettrone ha energia sufficiente, può raggiungere la banda conduttiva. In questo processo vengono emessi fotoni.  
  • Per un materiale bandgap indiretto, sia il fotone che il fonone devono essere inclusi in una transizione dalla banda di valenza superiore superiore alla banda di conduzione inferiore.

Lo stato di massima energia nella banda di valenza e lo stato di minima energia nella banda di conduzione sono distinti dal vettore k delle zone di Brillouin o da un particolare momento cristallino. Nel caso in cui i k-vettori siano distinti, la sostanza ha un "gap indiretto". Il bandgap è noto come diretto se il movimento cristallino di buchi ed elettroni è uguale nelle bande di conduzione e di valenza; un e- potrebbe emettere un fotone. Un fotone non può essere emesso all'interno di un gap "indiretto" poiché l'elettrone deve passare attraverso uno intermedio e trasferire la quantità di moto nel reticolo cristallino.

Cos'è il materiale semimetallico?

In alcune sostanze con un gap diretto, il valore della differenza è negativo. Tali sostanze sono chiamate semimetalli.

Effetto muschio-Burstein

L'effetto Moss-Burstein o spostamento Burstein-Moss è il prodigio in cui il bandgap di un semiconduttore può aumentare.

  • Ciò è testimoniato da una distribuzione di elettroni degenerata o in qualche variante di semiconduttori.  
  • Secondo lo spostamento di Moss-Burstein, il Band Gap è
Effetto muschio-Burstein

Banda gap apparente = Banda gap effettiva + Spostamento Moss-Burstein

In un semiconduttore apparentemente drogato, il livello di Fermi si trova tra le bande di valenza e di conduzione.

Ad esempio, in un semiconduttore di tipo n, all'aumentare della concentrazione di drogaggio, gli elettroni si popolano nelle regioni di conduzione che obbligano il livello di Fermi a un'etichetta energetica più alta.

Il livello di Fermi si trova nella banda di conduzione per la quantità degenerata di drogaggio. Il principio di esclusione di Pauli proibisce l'eccitazione per questi stati occupati. Quindi un aumento s osservato apparentemente nel bandgap.

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