Tensione di built-in e tensione ai capi di un diodo

[gill90]

Tralasciamo per un attimo i discorsi di generazione fotovoltaica altrimenti aggiungiamo troppa carne al fuoco.

Intuisco, perché ho dato uno sguardo, che di questo si può tener conto anche attraverso cose come il livello di Fermi e via discorrendo ma la mancanza della considerazione diretta di queste tensioni laterali non mi fa capire bene alcuni fenomeni.

Le interfacce non vengono considerate perché (se le tratti come contatti) non cambiano la sostanza delle cose, introducono semplicemente uno "shift" dei potenziali praticamente fisso perché altrimenti si genererebbe lavoro gratis.
Non sono un esperto del settore e spero che qualcuno più esperto di me mi corregga se dico castronerie, ma il livello di Fermi puoi vederlo come un rifermimento medio di energia in cui all'equilibrio hai idealmente 50% di possibilità di trovare un elettrone; è un valore statistico e non un livello reale di energia, ma in equilibrio termodinamico e in assenza di forzanti esterne deve essere uguale in tutta la struttura: da qui il gap che si forma quando metto in contatto uno stesso metallo con la regione p e la n.
Le due regioni metalliche alle estremità avranno lo stesso livello di Fermi, pertanto i due gap di potenziale che si formano saranno tali da equilibrare quello di built-in interno: da adesso in poi qualunque forzante esterna non farà altri che shiftare concordemente i due potenziali e potrai trattare il tuo diodo "dall'interno" fregandotene dei potenziali di interfaccia che si alzeranno o si abbasseranno seguendo semplicemente l'andamento della tua forzante esterna.

All'interfaccia metallo-semiconduttore possono avvenire due cose a seconda dei parametri intrinseci della struttura:
- Contatto ohmico: la corrente è libera di scorrere in ambo le direzioni.
- Contatto rettificante: si forma una barriera simile a quella della giunzione pn che impedisce il passaggio dei portatori.

Quest'ultimo poi può essere scomposto in 2 ulteriori categorie:
- Contatto rettificante a basso (medio) drogaggio: la barriera è "tarata" per comportarsi da diodo (diodo Schottky).
- Contatto rettificante ad altissimo drogaggio: la barriera è così sottile che gli elettroni passano per effetto tunnel indipendentemente da quanto alta sia.

Siccome realizzare contatti ohmici non è sempre possibile perché i materiali non sono tutti modellabili a piacimento, praticamente tutti i contatti di interfaccia esterna sono realizzati con metallo-semiconduttore altamente drogato e il meccanismo di passaggio per "entrare/uscire" dal semiconduttore è l'effetto tunnel. Ma quanto detto sopra sullo shift delle bande e sul loro equilibrio continua a valere.
Spero di aver centrato la questione.

[jaelec]

Spero di aver centrato la questione.

Al di là della tecnologia, dei materiali e dei drogaggi che possono essere usati per avere un tipo di differenza di potenziale alle giunzioni (con o senza svuotamento o effetto diodo) è vero che concentrata nei contatti o distribuita in qualche modo, all'equilibrio termodinamico ci deve comunque essere, oltre a quella interna della giunzione P-N, complessivamente un'altra ddp che sommata a quella interna fa in modo che Vak sia uguale a zero? Secondo me sì ma vorrei una conferma.

Mi pare di aver visto che sei un ricercatore. Se non lo sai tu, puoi chiedere a qualche tuo collega più del campo specifico?

[gill90]

complessivamente un'altra ddp che sommata a quella interna fa in modo che Vak sia uguale a zero?

Si, è esattamente quello che intendevo sopra (ovviamente se il materiale alle due interfacce è lo stesso).