Introduzione ai Dispositivi Elettronici - Solidi e Conduzione

Flashcard di vocabolario basate sulla prima lezione di Dispositivi Elettronici del Prof. Andrea L. Lacaita, riguardanti le strutture cristalline, la mobilità dei portatori e i principi della conduzione nei metalli.

Solido cristallino

Stato solido caratterizzato da una struttura microscopica con disposizione periodica di atomi o molecole ottenuta dalla traslazione regolare di una cella elementare.

Solido amorfo

Solido che non presenta alcuna distribuzione geometrica regolare nello spazio (es. vetri) e si trova spesso in uno stato metastabile.

Cella elementare (o primitiva)

La disposizione minima di atomi che, traslata nelle tre dimensioni dello spazio con passo fissato, genera l'intero reticolo cristallino.

Reticoli di Bravais

Le 14 possibili disposizioni regolari di punti nello spazio a tre dimensioni, suddivise in 7 gruppi primitivi di base con varianti a corpo centrato o facce centrate.

Grafene

Esempio di reticolo regolare bidimensionale citato nel testo.

Notazione di Miller

Sistema di tre indici $[x,y,z]$ utilizzato per identificare i piani cristallini in base alle loro intercette con gli assi naturali del reticolo.

Passo reticolare ($a$)

Distanza caratteristica tra gli atomi lungo gli assi della cella; per il tungsteno (W) è pari a circa $3.2 \times 10^{-8} cm$ ($3.2 \, \text{\AA}$).

Densità atomica

Numero di atomi per unità di volume; per il tungsteno è pari a $6.3 \times 10^{22} \, at/cm^3$.

Velocità termica ($v_t$)

Velocità media associata al moto caotico e casuale dei portatori di carica dovuto alla temperatura; a $300 \, K$ è circa $10^7 \, cm/s$.

Principio di equipartizione di Boltzmann

Principio che assegna un'energia media di $\frac{kT}{2}$ per ogni grado di libertà che compare quadraticamente nell'espressione dell'energia.

Energia cinetica media dei portatori

Valore medio dell'energia di un portatore libero con tre gradi di libertà, pari a $\frac{3kT}{2}$.

Velocità di deriva ($v_d$)

Componente sistematica e ordinata della velocità dei portatori indotta dall'applicazione di un campo elettrico, responsabile della corrente netta.

Mobilità ($\mu$)

Costante di proporzionalità che lega la velocità media di deriva al campo elettrico applicato ($v_d = \mu F$).

Tempo di rilassamento ($\tau$)

Intervallo di tempo medio necessario affinché la velocità di deriva si annulli nuovamente a causa degli urti con il reticolo; nei metalli è circa $10 \, fs$ ($10 \times 10^{-15} \, s$).

Massa efficace

Parametro introdotto dalla fisica quantistica che sostituisce la massa dell'elettrone libero per tenere conto delle interazioni nel reticolo cristallino.

Equazione di Drude

Equazione differenziale che descrive il bilancio medio della quantità di moto del portatore tra forza accelerante e forza resistente (attrito) degli urti.

Resistività ($\rho$)

Parametro fisico caratteristico del materiale, inverso della conducibilità, che dipende dalla mobilità e dalla densità delle cariche libere.