perché il BJT è bipolare ed il mosfet no?

[Dar89]

Provo a dirti quel poco che so io circa la differenza tra elettrone e lacuna:
l'elettrone è ovviamente una "particella" realmente esistente,altrettanto non si può dire della lacuna che invece è un qualcosa di fittizio,introdotta per modellare il meccanismo di conduzione della corrente elettrica al livello di legame covalente.
Prendi ad esempio una barretta di silicio,il legame tra i vari atomi di silicio è di tipo covalente,se supponiamo di stare ad una temperatura superiore allo zero assoluto un certo numero di elettroni si liberano,vale a dire che un certo numero di legami covalenti si rompono,e quindi si crea un elettrone libero ed un legame covalente "non saturato" che presenterà una mancanza di carica negativa e quindi una carica positiva proprio pari a quella dell'elettrone (in valore assoluto).Nel momento in cui si va ad avere un campo elettrico nel silicio oppure un gradiente di concentrazione (es. zona in cui c'è un accumulo di carico positive ed un'altra zona in cui vi è un accumulo di cariche negative) gli elettroni e i legami covalenti non saturati si mettono in moto...mi riferisco,per semplicità,solo al caso in cui è presente un campo elettrico,quel che accade è che ovviamente l'elettrone libero si muove sotto l'azione della forza di -qE in direzione opposta al campo elettrico,se ci andiamo a riferire al legame covalente non saturato quel che accade è che,ad esempio,un elettrone di un altro legame covalente (saturato) sotto la presenza del campo elettrico e sotto l'esigenza naturale di andare a neutralizzare il legame covalente non saturato fa un "salto quantico" ovvero passa da un legame covalente saturato ad uno non saturato andandolo dunque a saturare ("salto quantico" nel senso che l'elettrone nel "passaggio" da un legame all'altro non è di fatto mai libero),tutto ciò (in una visione estremamente modellizzata e deterministica) avviene ancora nel verso opposto al campo elettrico (poiché l'elettrone fa il salto quantico proprio in virtù della presenza del campo elettrico),invertendo la visione delle cose è come se il legame covalente non saturato si fosse spostato nella stessa direzione del campo elettrico!Quindi per modellizzare questo tipo di meccanismo di conduzione si va ad associare ad ogni legame covalente non saturato una lacuna.

[IsidoroKZ]

...Sono queste alcune tra le tante questioni a cui finora non ho trovato risposta

E sono anche di quelle difficili!

Non so darti una risposta che sia comprensibile e corretta allo stesso tempo.
Ad esempio Shockley per spiegare la livello divulgativo la conduzione dei semiconduttori usava l'esempio del garage che pero` non e` completamente corretto. Se si analizza lo spostamento delle lacune si puo` dire "si`, certo, ma in realta` sono gli elettroni che si spostano in verso opposto".

Se si analizza il segno della tensione di Hall nel silicio di tipo P, si vede che non possono essere degli elettroni che vanno "verso destra" ma devono essere delle cariche positive che vanno "verso sinistra", mentre se ci si basa solo sull'esempio del garage, il segno della tensione di Hall viene sbagliato.

Che cosa si muove allora? Non di certo i protoni, ma delle particelle quantistiche (o quasiparticelle) che sono appunto le lacune, dotate di massa efficace, carica e mobilita`.

La spiegazione che segue lascia un po' il tempo che trova, ma e` tutto quello che so dire.

Gli elettroni che si spostano "contromano" quando si spostano le lacune non sono elettroni liberi, in banda di conduzione, sono elettroni legati in banda di valenza.

Quello che si sposta e` un legame covalente "magro", con un solo elettrone, quello mancante e` stato fregato dall'atomo vicino. Un legame covalente con un solo elettrone non compensa tutta la carica positiva del nucleo, e quello che si vede e` una carica positiva che si sposta. L'elettrone e` legato, e` come se si spostasse per tunneling, senza farsi vedere. Vedi ad esempio la figura nel file linkato prima.

Quello che succede in realta` e` che quando applichi un campo elettrico anche gli elettroni di valenza si muovono, in certe condizioni si puo` dire che sono delocalizzati, non sono legati a uno specifico atomo. L'insieme degli elettroni di valenza si comportano come una particella positiva dotata di massa positiva. Il fatto di comportarsi come una particella, d avere una massa dipende dalla condizione di essere in un sistema fisico con tante particelle, distribuzioni periodiche... Ad esempio gli elettroni gli elettroni in cima alla banda di valenza hanno massa negativa: non vuol dire che "cadono in su" vuol dire che se applichi loro una forza, accelerano nella direzione opposta, ma solo a causa della presenza di tutti gli altri elettroni e dei nuclei.

Sorry, e` un casino e di fisica dello stato solido non ne so un accidente. Sono andato a rivedermi il Kittel e l'Ashcroft, ma niente da fare, non riesco a rispondere in modo comprensibile e giusto.

[BrunoValente]

Grazie lo stesso Isidoro, torno ai miei transistor che sono molto più comprensibili da fuori che da dentro .
Comunque sono sicuro che, anche se dici di non capire un accidente di fisica dello stato solido, ne capisci cento volte più di me e questo in qualche modo mi rassicura.

[Lelettrico]

Ad esempio gli elettroni gli elettroni in cima alla banda di valenza hanno massa negativa: non vuol dire che "cadono in su" vuol dire che se applichi loro una forza, accelerano nella direzione opposta, ma solo a causa della presenza di tutti gli altri elettroni e dei nuclei.

Uh? Come massa negativa? Violerebbe il principio di conservazione della quantità di moto (per quell'elettrone o sistema di elettroni ...) Spiegami meglio come interpretare una massa negativa ...
La fonte wiki assegna una massa effettiva tramite una forza immaginaria su una carica immaginaria ... tutto astrazione matematica, niente di reale

[IsidoroKZ]

Anche l'elettrone nel reticolo cristallino e` una quasiparticella, la cui massa dipende da dove si trova, ed e` legata alla derivata seconda dell'energia rispetto al momento.


Questo lungo una direzione. L'espressione generale richiede l'uso di tensori, ma di solito i dispositivi elettronici sono ricavati nel semiconduttore orientato opportunamente lungo un particolare asse, quindi la relazione di dispersione e` scalare.

La mia preferenza e` di interpretare le quasiparticelle come particelle vere e proprie, con una loro "massa vera" che e` quella efficace. La ragione e` che in questo modo diventa piu` facile capire come si comportano alcuni materiali. Ad esempio nel GaAs quando applichi energia agli elettroni di conduzione, questi passano nella seconda banda (transizione non diretta, serve anche un fonone) dove hanno una massa efficace minore e quindi vanno piu` in fretta, generando l'effetto Gunn.

La massa negativa a cui mi riferivo e` per gli elettroni di valenza. La quantita` di moto viene rispettata, perche' bisogna considerare tutto il reticolo (almeno credo, come dicevo prima di fisica dello stato solido non ne so quasi nulla)

[RenzoDF]

Ad esempio gli elettroni gli elettroni in cima alla banda di valenza hanno massa negativa:

Uh? Come massa negativa? Violerebbe il principio di conservazione della quantità di moto

E invece è proprio così !

ricordo che all'interno del reticolo la forza alla quale è soggetto l'elettrone è la risultante delle forze "esterne" ed "interne" ed è quindi conveniente esprimere la sua massa con una massa "equivalente" ricavabile dalla relazione postata da Isidoro in modo che si possa ancora scrivere



e quindi, una particella di carica negativa con massa negativa sarà accelerata come una particella positiva con massa positiva (che sia forse una lacuna?)

In sostanza senza reticolo cristallino e potenziale periodico relativo niente lacune!

[tarmax]

pensavo ad una risposta un po più semplice...grazie a tutti

[RenzoDF]

Nei semiconduttori hai due tipi di portatori diversi. Una lacuna e` un "oggetto" che esiste come tale, non e` solo la mancanza di un elettrone. Ha una sua massa equivalente, mobilita`... e se si fa una misura di effetto Hall, si vede che e` proprio una carica positiva a muoversi in una direzione non una negativa ad andare nella direzione opposta.

... per un approfondimento "Holes in Hall effect" di Lianxi Ma et al.
http://www.journal.lapen.org.mx/jan09/L ... nt%20f.pdf