1. Transistor e circuiti integrati Lo stato solido 1. Transistor e circuiti integrati

Dispositivi ottici Fotodiodi e celle fotovoltaiche: Se l’energia dei fotoni incidenti su un diodo semiconduttore è uguale o superiore al gap, il suo assorbimento può liberare uno degli elettroni della banda di valenza nella banda di conduzione, generando una coppia elettrone-lacuna: aumenta il numero dei portatori liberi, quindi la conducibilità elettrica. Collegando i terminali del diodo a un conduttore esterno, compare una corrente fotovoltaica proporzionale al flusso raggiante che incide sul diodo Led (diodi luminosi) e diodi laser: Diodi semiconduttori nei quali l’energia liberata dalla ricombinazione di elettroni e lacune è emessa sotto forma di fotoni

3.5 Il transistor E’ costituito da tre regioni di semiconduttore (n-p-n oppure p-n-p): base (regione centrale), emettitore e collettore (regioni terminali). Se colleghiamo il transistor a due generatori, facendo variare la tensione tra base ed emettitore Vbe (corrente di base ib) è possibile controllare la corrente di collettore ic entro limiti piuttosto ampi.

3.5 Proprietà del transistor Curve caratteristiche: descrivono il comportamento del transistor Per i diversi valori di ib, come varia ic al variare di Vbe Il transistor puo’ funzionare da Amplificatore di corrente Amplificatore di potenza Interruttore Il comportamento non lineare dei transistor è sfruttato nei calcolatori per realizzare circuiti di tipo binario (o digitali, segnali 0 e 1)

3.6 I circuiti integrati Tutti gli elementi di un circuito complesso possono essere realizzati direttamente su un’unica piastra di silicio Da un wafer si possono ottenere centinaia di chip, ciascuno contenente milioni di transistor (miniaturizzazione e aumento prestazioni) Transistor a elettrone singolo: la tensione applicata alla base permette di far passare dall’emettitore al collettore un elettrone alla volta (per effetto tunnel) Nanotecnologie e circuiti molecolari

3.6 I circuiti integrati Trattamento di un wafer (lastrina sottile larga pochi centimetri) di silicio: strato superficiale di ossido di silicio, strato di fotoresist, maschera che riproduce il circuito da realizzare e protegge dai raggi ultravioletti il fotoresist esposto indurisce, mentre le parti non esposte rimangono molli e sono facilmente eliminate con l’acido si rimuove l’ossido dalle parti che si vogliono drogare si toglie il fotoresist e si fanno diffondere le impurità nelle zone non protette dall’ossido Si ripete il processo per tutti i componenti e le connessioni elettriche