Diodi e transistor

Un diodo (v. fig.) è un componente elettronico che permette il passaggio della corrente in una sola direzione. Poiché il diodo lascia passare la corrente che circola in un senso, viene usato per raddrizzare la corrente alternata degli impianti elettrici (che scorre periodicamente in un senso e nell'altro del circuito) e trasformarla in corrente continua (che scorre invece in un solo senso). I primi tipi di diodi sono stati i diodi a vuoto, o a gas, il tipo più semplice di tubo elettronico, mentre oggi sono diffusi i diodi a giunzione, costituiti da materiali semiconduttori .

I diodi a semiconduttore sono costituiti in genere da una piastrina di germanio o di silicio in forma cristallina. Durante la lavorazione vengono introdotte delle impurità nel cristallo di una parte della piastrina, secondo un procedimento chiamato drogaggio, in modo che alcuni elettroni possano muoversi con facilità. Questa parte viene chiamata regione n; un'altra parte viene drogata con sostanze diverse, che creano nel cristallo delle lacune positive, cioè spazi che possono essere occupati da un elettrone; questa regione viene chiamata p. La zona di separazione tra le due parti è detta giunzione p-n. Quando la regione di tipo p viene collegata con il polo positivo di un generatore, e la regione di tipo n con il polo negativo (polarizzazione diretta), gli elettroni possono passare dalla parte n a quella p e quindi la corrente circola. Se i collegamenti sono invertiti (polarizzazione inversa), la corrente non passa.

Il transistor è essenzialmente costituito da una doppia giunzione p-n-p o n-p-n (v. fig.) e viene usato come amplificatore del segnale elettrico. Il tipo più tradizionale di transistor è quello bipolare, nel quale partecipano alla conduzione sia gli elettroni sia le lacune. È costituito da una piastrina di germanio o di silicio, che presenta zone di drogaggio p o n distribuite alternativamente in tre strati. La regione mediana, più sottile, è detta base e le regioni da essa separate prendono il nome di emettitore e di collettore. L'emettitore può inviare cariche al collettore attraverso la base e il collettore invia la corrente al terminale in uscita. Collegando un transistor n-p-n a due alimentatori, in modo che tra l'emettitore e il collettore sia mantenuta una tensione di polarizzazione inversa e tra la base e l'emettitore una tensione di polarizzazione diretta e di valore inferiore, si determina un flusso di elettroni, di intensità Ie dall'emettitore alla base. Poiché la base è molto sottile, la maggior parte degli elettroni giungerà al collettore. In pratica tra collettore ed emettitore circola una corrente Ic molto più intensa della corrente Ib che fluisce tra base ed emettitore. In ogni caso si ha che Ic + Ib = Ie. Inoltre il rapporto Ib/Ic è praticamente costante e viene definito guadagno di corrente. Ciò significa che una piccola variazione della tensione di base, dovuta per esempio a un segnale in ingresso, provoca un'ampia variazione della corrente Ic del collettore e quindi un'ampia variazione del segnale d'uscita. In questo senso il transistor funziona come amplificatore di corrente. Un transistor p-n-p funziona in modo analogo, ma il trasporto di corrente è opera delle lacune invece che degli elettroni.

Circuito con diodo a semiconduttore. In A passa corrente, in B non passa corrente.

Struttura e simboli di transistor di tipo n-p-n e p-n-p (A). Sotto (B), schema del circuito in cui un transistor n-p-n viene usato come amplificatore.