La giunzione pn. Dispositivi elettronici: La giunzione pn all equilibrio. La giunzione pn ( )

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1 (.4.1-4) otv lttroc: rgomt dlla zo al dlla guzo - camo lttrco otzal d cotatto Polarzzazo vra caactà d trazo fomo dl brakdow Polarzzazo drtta quazo dl dodo Carattrtca -v dl dodo Suoamo d avr a dozo du blocchtt d lco, uo drogato d to uo drogato to. Coa uccd (dalmt) l mttamo cotatto? S mttamo a cotatto Slco drogato d to co Slco drogato to, a caua dgl lvat gradt d coctrazo avrmo : lacu da a d lttro da a Ma l roco o uò rocdr all fto altrmt la guzo arrbb Coa fra la? a d ortator mobl laca atom ozzat ch dao luogo ad u CMPO RICO, Iot d vuotamto comlto a grado : l trfacca dlla guzo rulta comltamt vuotata d ortator mobl. all qulbro I I dff S raggug ua codzo d qulbro damco lla qual l du comot d corrt blacao qud rulta: I dff I

2 () B ρ() -q ρ()q Rgo Qua utr Rgo d Carca Sazal o d Svuotamto Carca tta ulla (B). Uado l q. d Poo: d ρ d ε tgrado: q () ε q ε () l camo lttrco () è aocata ua barrra d otzal : () d d -() ara otta dal camo lttrco ( )( + ) Calcolo dl otzal d cotatto P 1 P Codramo du ut P 1 P quala all tro dll rgo qua utr. coctrazo d lttro du ut valgoo: P 1 : 1 P : ll qulbro, la corrt total d lttro è ulla (coì com qulla d lacu): d ( ) ( ) ( ) ( ) J qµ Ε + q d da cu: ( ) d d ( ) d( ) µ d Itgrado ambo mmbr ottamo: d 1 Calcolo dl otzal d cotatto 1 1 d qud: alogamt, r l carch uò rcavar: 1 d d - 1 l 1-1 l 1 Potzal d cotatto all qulbro ll qulbro, l coctrazo P 1 P oo qull ch hao ll zo, coè 1 /. Prcò, ottudo: - 1 l l 1 Ch rm la to d cotatto codzo d qulbro, fuzo dll coctrazo lla zoa lla zoa. o to rultato ott ragoado ull carch azchè ull carch. Guzo, rgo d vuotamto -S W d -S W + ε d q ε F/cm.1µ m W 1µ m d

3 Guzo rgo d vuotamto Wd Wd lctro a guzo all qulbro C S >>, allora << (la rgo d vuotamto td qua tramt lla rgo ) F S <<, allora >> (la rgo d vuotamto td qua tramt lla rgo ) hol Guzo olarzzata W Iot mlfcatv: romazo d vuotamto Cadut d to tracurabl u cotatt bol corrt (baa zo) a to alcata cad tutta alla guzo. a to ulla guzo dvta -. - ota: otvo a gatvo a - () () ( ) W d W + ε ( d ) q S aumta: W d cala () cala otzal alla guzo cala vcvra a guz. olarzzata vra ( <) a guz. olarzzata vra ( <) movmto d ortator lbr () lctro C F ( ) hol QUIIBRIO PORIZZ.IRS

4 Caacta arat dod (Polarzzazo vra) ε 1 1 R Wd + + ( ) q R ε 1 1 R Wd + Wd Wd q Q q q q Wd + R Q qwd + Caacta arat dod (Polarzzazo vra) R R Q Q qwd + R Q Cj Co alcu aagg algbrc ott: C ε q 1 C j ; C j S j R + εs S otva ottr artdo dalla: Cj W d Brakdow ZR Brakdow a alaga I guzo atmt drogat, la rulta ottl d l camo lttrco alla guzo coì lvato da rucr a romr lgam covalt a crar co lttrolacua co cogut aumto dlla corrt vra. a vloctà mda d d ortator lla è l rultato d cotu urt co l rtcolo crtallo ( cu v cduta rga) movmto acclrato dal camo lttrco tra u urto l altro. S l rga ctca acquta durat la fa d acclrazo cduta al rtcolo crtallo durat u urto è tal da romr u lgam covalt, ha u fftto moltlcatvo ( a valaga ) cauato da uov ortator coì rodott ch, a loro volta vgoo acclrat dal camo lttrco ooo rovocar la rottura d altr lgam covalt a guzo olarzzata drtta ( >) a guz. olarzzata drtta ( >) movmto d ortator lbr - () lctro C F ( ) hol QUIIBRIO PORIZZ.IR

5 a guzo olarzzata Coctrazo a bord dlla S la to alcata, cambao l coctrazo a bord dlla (Rgo d Carca Sazal). Pr l ot d dbol corrt (baa zo), oo acora vald l rlazo tra otzal d cotatto coctrazo: - 1 l 1-1 l 1 a guzo olarzzata Coctrazo a bord dlla d., r l carch, r la rza dgl accttor lla zoa è 1, lla zoa, all aca, la coctrazo d ortator mortar ( ) è data dalla rlazo col otzal d cotatto - : 1 l da cu ( ) ov è la coctrazo d lacu lla zoa all qulbro, quado. alogamt lla zoa, a, ha: 1 ( ) a guzo olarzzata ortator mortar a guzo olarzzata ortator mortar lla zoa, dfdo: odo: > ( ) () () Rulta: odo - Catodo - ( ) 1 > () Pr > ( ) la () dtrbuzo () rcava dall q. d () cotutà: () ( ) < τ ughzza d odo: > all quazo d cotutà, avdo tracurato l camo odo - > lttrco ll rgo qua utr, l cco d carch mortar () td ozalmt a. ( ) aloga dtrbuzo ha r l cco d carch () mortar () lla zoa. < Catodo - () () ( ) a guzo olarzzata ortator mortar I olarzzazo drtta cra u cco d ortator mortar ( ) (rtto alla codzo d qulbro), romtà dlla, ch crc ozalmt co la to alcata : - cco d lacu lla rgo - d cco d lttro lla rgo. a guzo olarzzata ortator mortar ( > ) Polarzzazo drtta, > odo: > odo - Catodo - () l cotraro, olarzzazo vra, rtto alla codzo d qulbro, cra u dftto d ortator mortar romtà dlla. () qulbro

6 () a guzo olarzzata ortator mortar ( > ) Polarzzazo vra, < odo: < odo - Catodo - () qulbro a guzo olarzzata Corrt lla guzo ( ) ( ) r > Corrt d : () J() q dall rlazo rcdt: J() q 1 r > () ta d lacu FUSSO Corrt d lacu J mama o dcad modo ozal co lughzza d. a guzo olarzzata Corrt lla guzo (1) lacu vgoo cotuamt ttat l Slco to ; () I rza dl gra umro d lttro rcombao (lotao dalla guzo o c oo lacu cco, () ; J dff (3) goo rchamat lttro ch rcombao co l lacu ttat (dado ua corrt vro dtra); (4) I rgm tazoaro, la corrt lugo l dodo è cotat. h J +J J cot J J a guzo olarzzata Corrt lla guzo Codramo gl adamt dlla corrt lla zoa J() q 1 r > J dff dff J J () q 1 h J +J J cot J () J () a guzo olarzzata Corrt lla guzo a guzo olarzzata Corrt d lttro dff J J () q 1 J () I MOO OGO ZO P: J +J J cot dff J J ( ) q 1 J () h J () J dff J () lttro ch Rcombao co l acu ttat lttro ch vgoo ttat lla rgo r -

7 a guzo olarzzata > ac. ch Rcomb. ac. Ij. J CORR O J +J cot J J J lttr. ch Rcomb. lttr. Ij. otao dalla guzo, lla rgo, ho corrt d ol lacu a guzo olarzzata ac. ch Rcomb. ac. Ij. J > J +J cot J J J lttr. ch Rcomb. lttr. Ij. alla guzo J >J rché è > otao dalla guzo, lla rgo, ho corrt d ol lttro lacu a guzo olarzzata CORR O S > : + acu ttat ac. Rc. Corrt total l. Rc. l. Ij. lttro ac.. Ittat > l.. Ittat. ac. Rc < l. Rc. rcordado ch a guzo olarzzata CORR O I J () + J ( ) q q I + 1 o I q + 1 IS 1 o Carattrtca I- dlla guzo P I I S IS q + Brakdow / ( ) I I 1 Q Caactà d dod (Polarzzazo drtta) ()d q 1 Iτ alogamt: Q Iτ Qud: Q Iτ+ Iτ Iτ () () o C Q τ I d Q Caactà d IFFUSIO