Corso di elettronica

Queste lezioni sono volutamente private di difficili trattazioni matematiche che potrebbero scoraggiare il principiante dall'intraprenderne la lettura. Per cominciare questo affascinante hobby non è necessario sapere a menadito le formule o i calcoli, ma è necessaria la conoscenza dei principi di base sulla quale la materia si basa e si evolve. Questo corso vuole essere un primo approccio all'elettronica che dia sufficiente 'cultura' in tal senso senza però entrare in particolari di difficile ricezione. Una conoscenza più approfondita della materia potrà venire in seguito, dopo prove pratiche e dopo aver letto libri più 'scientifici'.

Accostando del materiale N a del materiale P (o meglio drogando una barretta di semiconduttore con drogante pentavalente su un lato e trivalente sull'altro) possiamo assistere ad un fenomeno particolare. Gli elettroni liberi del materiale N tenderanno in prossimità del punto di contatto (la giunzione) a trasferirsi dalla parte del materiale P, dove ci sono le lacune che reclamano un elettrone sul legame covalente. Identicamente si può affermare che siano le lacune a spostarsi verso il materiale N. tale movimento di cariche si chiama corrente di diffusione e ha una durata infinitesima. Infatti l'accumularsi di elettroni verso la zona P e conseguentemente di lacune nella zona N causa uno svuotamento di cariche nei pressi della giunzione con la conseguente creazione di un campo elettrico che si oppone ad ulteriori movimenti di cariche. Ricordiamo che sia il materiale N che il materiale P sono elettricamente neutri. Se un elettrone quindi riempie una lacuna si creerà un legame covalente 'stabile' ma altresì si creerà uno squilibrio elettrico negli atomi che hanno accettato tale elettrone, essendo ora presente una carica negativa in più nella struttura. Viceversa l'atomo del materiale N che ha donato l'elettrone che ha riempito la lacuna nel materiale P rimane 'orfano' di una carica elettrica negativa aquistando quindi potenziale positivo.

E' chiaro che ad un certo momento non potrà più avvenire il passaggio di elettroni dalla zona N a quella P o di lacuna da quella P alla zona N a causa della barriera di potenziale che si è venuta a creare a cavallo della giunzione stessa causa lo squilibrio di cariche verificatosi con l'interscambio di portatori (lacune ed elettroni). Proviamo ora a polarizzare la giunzione così realizzata. Porremo il terminale negativo di un generatore sull'estremità del materiale P e il positivo sull'estremità del materiale N. Questa polarizzazione si chiama POLARIZZAZIONE INVERSA. Gli elettroni forniti dal negativo del generatore che si avvicinano alla zona di svuotamento della giunzione troveranno la barriera di potenziale che ferma il loro avanzamento. Infatti sul materiale P è presente la fascia di atomi che hanno accettato un elettrone e sono quindi elettricamente negativi. Lo squilibrio elettrico quindi tra zona P e zona N tende ad elevarsi con l'apporto di ulteriori cariche negative sulla zona P (ricordiamo che il generatore è connesso con il negativo alla zona P). In questa situazione non può circolare nessuna corrente attraverso la giunzione se si esclude quella di perdita dovuta allo spostamento di qualche carica che riesce ad attraversare la giunzione stessa. Polarizziamo ora il materiale con il positivo del generatore sul materiale P ed il negativo su quello N. tale polarizzazione prende il nome di POLARIZZAZIONE DIRETTA. In questo caso gli elettroni presenti nella barriera vengono attirati dal positivo del generatore così come le lacune bengono 'attirate' dal negativo del generatore (posto su N) 'smaterializzando' virtualmente il campo elettrico della zona di svuotamento e creando così la circolazione della corrente apportata dal generatore attraverso il materiale. Abbiamo quindi ottenuto un particolare componente dotato di una straordinaria capacità: quella di condurre corrente se polarizzato direttamente e di non condurla se polarizzato invece inversamente. Questo componente prende il nome di DIODO A SEMICONDUTTORE. In pratica la corrente in questo componente scorre solo e sempre in un senso solo, ovvero dalla zona N alla zona P a condizione che la zona N sia collegata ad un potenziale negativo rispetto alla zona P.