DIODELE

         Diodele semiconductoare sunt dispozitive electronice cu doua terminale, care au īn structura lor o jonctiune pn, o regiune de tip p si una de tip n, realizate īn aceeasi retea cristalina continua, si doua contacte ohmice (terminale).
         Valoarea conductivitatii electrice depinde de sensul tensiunii aplicate: pentru sensul direct, care micsoreaza bariera energetica de echilibru, conductivitatea are o valoare ridicata, iar pentru sensul invers, care mareste bariera energetica, conductivitatea devine redusa.
         Exista multe tipuri de diode: redresoare, stabilizatoare, de detectie, de comutatie, VARACTOR, tunel, IMPATT, PIN, GUNN s.a. Īn continuare se vor analiza procesele fizice din jonctiunea pn, modul de polarizare al acesteia, o serie de tipuri de diode cu aplicatiile principale si exemple concrete de dispozitive.
         La contactul dintre doua solide cu nivele Fermi diferite, se formeaza o bariera energetica Wb datorita difuziei purtatorilor de sarcina dintr-un mediu īn altul. Se opereaza cu potentialul de difuzie definit ca Vb=Wb/q. (La metale, acest potential se numeste potential de contact si este localizat pe un spatiu foarte īngust la suprafata de contact). Se considera un material semiconductor īn care se realizeaza o regiune de tip n si una de tip p.
          La suprafata de separatie a celor doua regiuni se formeaza o jonctiune pn caracterizata prin: largime, sarcina spatiala, cāmp electric, potential de difuzie si capacitate electrica. Jonctiunea pn este elementul de baza īn majoritatea dispozitivelor electronice. Daca prin dopare se realizeaza conditia ca valorile concentratiilor NA si ND īn cele doua regiuni sa fie constante iar variatia acestora sa aiba loc numai la suprafata de separatie, jonctiunea se numeste abrupta si ideala. De obicei, īn practica NA ? ND. Īn regiunile p si n īndepartate de jonctiune, concentratiile purtatorilor de sarcina sunt determinate de dopare si de temperatura (īn regiunea p: pp » np si pp ? NA, iar īn regiunea n: nn » pn si nn ? ND).
         Trecānd de la o regiune la alta concentratiile electronilor si golurilor variaza brusc. Purtatorii majoritari difuzeaza dintr-o regiune īn cealalta: golurile difuzeaza din regiunea p īn regiunea n, iar electronii din regiunea n īn regiunea p. Pe o portiune din imediata vecinatate a suprafetei de separatie nu mai este satisfacuta conditia de neutralitate electrica: īn regiunea p apare o sarcina electrica negativa formata din ioni acceptori imobili, iar īn regiunea n apare o sarcina spatiala pozitiva formata īn principal din ionii donori imobili.

         Spatiul īn care se īntinde sarcina spatiala se numeste regiune de trecere si este definit longitudinal prin:Prezenta sarcinii spatiale da nastere unui cāmp electric E avānd sensul de la n la p. Acesta se opune deplasarii īn continuare prin difuzie a purtatorilor majoritari dintr-o regiune īn alta. Existenta cāmpului electric duce la aparitia unui potential Vb numit potential de bariera sau de difuzie. Prin acumularea unei sarcini electrice regiunea de trecere prezinta o capacitate electrica.
         Dupa realizarea jonctiunii, īn sistem se stabileste echilibrul termodinamic caracterizat prin aceea ca nivelul Fermi are aceeasi valoare īn toate mediile ce compun sistemul. Stabilirea echilibrului se face īntr-un timp foarte scurt īn urmatorul mod: deoarece nn » np si pp » pn electronii din regiunea n vor trece īn regiunea p, iar golurile din regiunea p vor trece īn regiunea n.