STEP #26 - La chimica e gli strumenti scientifici

Nonostante il nostro strumento venga utilizzato principalmente in campo elettronico possiamo riscontrare fenomeni appartenenti anche ad altre branche della scienza. In particolare, dal punto di vista chimico, andremo ad analizzare un componente molto importante: il diodo;

Il diodo ideale è un bipolo, cioè un componente elettronico passivo non lineare a due terminali, che permette al flusso di corrente elettrica di scorrere in una direzione e di bloccarla nell'altra. 

I principali elementi chimici usati per i diodi sono il silicio ed il germanio i cui atomi hanno 4 elettroni nell'orbita più esterna e cristallizzando si dispongono in una struttura cubica o tetraedica. Questa struttura è  tale che ogni atomo componente il cristallo "vede" altri quattro atomi e ciascuno di questi, condividendo un elettrone, si comportano come se avessero nell'ultima orbita un ottetto di elettroni; 

Se il cristallo viene successivamente drogato con atomi aventi 3 elettroni nell'ultima orbita si avrà una mancanza di un elettrone per completare l'ottetto cioè si avrà una lacuna, o buco di carica, che si sposta nel cristallo: un cristallo di silicio o germanio drogato con atomi pentavalenti sarà definito semiconduttore di tipo n, mentre se drogato con atomi trivalenti di tipo p.

 Nel diodo troviamo un cristallo di tipo p ed uno di tipo n uniti assieme a formare una giunzione. I due cristalli n e p sono elettricamente neutri, ma formando la giunzione gli elettroni in eccesso dovuto agli atomi pentavalenti diffondono nel cristallo p e le lacune o buchi diffondono da p ad n. Questo processo rapidissimo si ferma quando si crea fra due cristalli un campo elettrico da opporsi ad un ulteriore diffusione, cioè si è stabilita una differenza di potenziale fra i due cristalli. In particolare se i cristalli n e p si trovano a temperature diverse, il diodo funziona da generatore (effetto Seebek) e il fenomeno è reversibile: facendo passare corrente nella giunzione una parte si riscalda e l'altra di raffredda (effetto Peltier).