Lo stato solido
1. Transistor e circuiti integrati
Dispositivi ottici
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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).
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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
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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
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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
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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)
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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:
1.
strato superficiale di ossido di silicio, strato di fotoresist, maschera che
riproduce il circuito da realizzare e protegge dai raggi ultravioletti
4.
il fotoresist esposto indurisce, mentre le parti non esposte rimangono molli
e sono facilmente eliminate
5.
con l’acido si rimuove l’ossido dalle parti che si vogliono drogare
6.
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
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