semiconduttività

La semiconduttività è la proprietà di alcuni materiali di condurre l'elettricità in modo intermedio tra i conduttori e gli isolanti. La conduttività elettrica di questi materiali dipende notevolmente da temperatura, impurità e da stimoli esterni come la luce o i campi elettrici.

I portatori di carica principali sono elettroni e lacune. La conduttività è data da σ = q(n μn + p μp), dove n è la densità di elettroni, p la densità di lacune, μn e μp le rispettive mobilità degli elettroni e delle lacune, e q è la carica elementare.

In assenza di drogaggio, il semiconduttore è intrinseco, con n = p = ni. La conduttività intrinseca è tipicamente bassa e aumenta con la temperatura. Se si introducono impurità donatrici o accettatrici, si ottengono semiconduttori estrinseci: dopanti di tipo n (eccesso di elettroni) o di tipo p (eccesso di lacune).

A livello dei livelli energetici, i semiconduttori hanno una banda di valenza piena e una banda di conduzione vuota, separate dal gap energetico. L'eccitazione termica o la luminescenza (fotoconduttività) possono promuovere elettroni nella banda di conduzione, consentendo la conduzione.

La mobilità e la concentrazione di portatori determinano la conduttività. La mobilità è influenzata da scattering da fononi e impurità e tende a diminuire con la temperatura, mentre la densità di portatori può aumentare con il riscaldamento o con l'attivazione degli impurità. In generale, la conduttività dei semiconduttori è molto sensibile a dopaggio, temperatura e illuminazione.

I semiconduttori sono fondamentali per dispositivi elettronici quali diodi, transistor e celle solari, nonché per sensori e fotodiodi. I materiali comuni includono silicio e germanio, oltre a semiconduttori compound come GaAs e SiC.