impurézza
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Lessico
sf. [sec. XIX; da impuro]. Lo stesso che impurità, considerata per lo più nel significato concr. con riferimento a quegli elementi che alterano la purezza di una sostanza. In particolare: A) in fisica dello stato solido con il termine impurezza (o a volte anche impurità) di un materiale, si indicano tutte le differenze tra la struttura cristallina reale e quella ideale. Il termine include quindi difetti cristallini (ioni mancanti o in posizione errata), sostituzioni di ioni con ioni di altro tipo, ecc. Le impurezze possono essere di due tipi: naturali cioè dovute a imperfezioni nella crescita del materiale (impurità intrinseche) e artificiali cioè provocate intenzionalmente durante la fabbricazione (impurità estrinseche). L'importanza delle impurezze è legata alla fabbricazione di materiali semiconduttori con caratteristiche particolari; infatti, la presenza delle impurezze, oltre una certa quantità, può alterare il numero dei portatori di carica del materiale (sia positivi sia negativi) cambiando le proprietà elettriche del materiale stesso. Nel caso che il drogaggio determini un aumento delle cariche positive si parlerà di drogaggio con atomi accettori, mentre, nel caso opposto, si parlerà di drogaggio con atomi donori (o donatori). Questo effetto è particolarmente usato nell'industria elettronica: drogando, cioè inserendo artificialmente atomi di tipo diverso all'interno di un materiale, si ottengono delle proprietà elettriche che sono alla base dei moderni componenti elettronici (diodi, transistor, microprocessori, ecc.). B) In metallurgia, elemento che si trova in un metallo o in una lega senza esservi stato introdotto di proposito. La presenza di impurezze può essere dovuta a materiali caricati al forno (per esempio lo zolfo presente negli acciai deriva dal coke caricato all'altoforno), a elementi chimici simili al metallo considerato che sono presenti nel minerale, a inclusioni non metalliche che si formano durante l'elaborazione, ecc. Per diminuire il tenore delle impurezze, secondo il metallo o la lega che si considera, si usano metodi elettrolitici, distillazione frazionata, sublimazione in vuoto, raffinazione per fusione a zone, ecc.
Elettronica
Elemento con cui si effettua il drogaggio dei semiconduttori per controllarne le proprietà elettriche . Nel caso del silicio, per esempio, la presenza di altri elementi nel reticolo cristallino costituenti l'impurezza determina le proprietà di semiconduttore. Il silicio, che è tetravalente e ha una struttura reticolare, drogato con impurità sostituzionali pentavalenti, come il fosforo (P) o l'arsenico (As), avrà una densità di elettroni (n) nella banda di conduzione superiore a quella intrinseca a causa della facilità con cui il quinto elettrone dell'impurità si ionizza. La concentrazione di questa impurità altera quindi in modo controllato le proprietà elettriche del silicio. Inoltre la concentrazione delle lacune (p) (portatori di carica positiva) è ridotta poiché la legge dell'azione di massa specifica che il prodotto elettroni-lacune (n p) deve rimanere costante. Le impurezze che accrescono la densità degli elettroni vengono chiamate donori e i materiali drogati con impurezze donori sono dettidi tipo n in quanto la maggioranza dei portatori sono elettroni. L'aggiunta di un'impurezza trivalente, come il boro (B), l'alluminio (Al), il gallio (Ga) attrarrà elettroni dalla banda di conduzione e ridurrà la loro concentrazione. Di nuovo, dato che il prodotto elettroni-lacune n p dovrà rimanere costante, aumenterà la densità delle lacune. Le impurezze che riducono la densità degli elettroni sono chiamati accettori e i materiali drogati sono detti di tipo p in quanto la maggioranza dei portatori sono le lacune (positive). Nel semiconduttore si avranno quindi portatori di cariche di maggioranza (elettroni in quelli di tipo n e lacune in quelli di tipo p) e portatori di cariche di minoranza.