La définition la plus basique d’un semi-conducteur serait un composant électrique qui conduit l’électricité une partie du temps. L’électricité est un élément essentiel de notre vie quotidienne et elle est présente pratiquement partout. Dans chaque foyer, on trouve des appareils électroménagers, des téléviseurs, des systèmes satellites et une grande variété de petits objets qui fonctionnent à l’électricité. Pour que ces objets fonctionnent, l’électricité doit leur parvenir par des fils qui permettent à l’électricité de circuler à travers eux. Un conducteur est simplement un matériau qui a la capacité de conduire l’électricité nécessaire. Les semi-conducteurs conduisent également l’électricité, mais dans une mesure moindre que les conducteurs ordinaires. La quantité d’électricité qui est conduite dépend du type de matériau utilisé ainsi que de son mélange et de sa taille. Les semi-conducteurs sont constitués de matériaux spéciaux qui permettent une conductivité intermédiaire entre un isolant et un conducteur. Cela signifie simplement qu’ils possèdent des propriétés physiques très particulières qui se situent quelque part entre les isolants comme le verre et l’aluminium comme les conducteurs. Un processus appelé « dopage » est utilisé pour ajouter des impuretés aux semi-conducteurs purs, ce qui modifie littéralement la conductivité du matériau.
.
Qu’est-ce qui rend les semi-conducteurs importants ?
Pour comprendre l’importance du travail des semi-conducteurs, il est important de comprendre la différence fondamentale entre l’électronique et l’électricité. Les deux sont en quelque sorte affiliés à l’énergie électrique et ils peuvent la générer, la transférer et l’utiliser. La principale différence entre les deux est que l’électricité concerne essentiellement l’utilisation de l’énergie électrique dans des applications de la vie réelle telles que l’éclairage, le chauffage ou les moteurs. L’électronique, quant à elle, s’intéresse principalement à des applications telles que le contrôle de l’énergie ou la communication. Les thermostats, les radios ou les commandes de vitesse des moteurs électriques sont des exemples de dispositifs électroniques. La véritable importance d’un semi-conducteur est qu’il peut être à la fois isolant et conducteur. Un semi-conducteur peut être utilisé en tant que conducteur ou isolant. Des conditions variables peuvent affecter la conductivité d’un semi-conducteur. Lorsque plusieurs types différents de semi-conducteurs sont combinés, ils peuvent générer des propriétés électriques spéciales dans divers dispositifs en permettant le contrôle de signaux électriques spécifiques. Les semi-conducteurs sont fréquemment utilisés lors de la fabrication de dispositifs électroniques ainsi que de circuits intégrés.
Divers types de semi-conducteurs
Il existe deux catégories de base de semi-conducteurs : Extrinsèque et Intrinsèque. Les semi-conducteurs intrinsèques sont constitués de matériaux très purs et font donc de très mauvais conducteurs. Les semi-conducteurs intrinsèques ont un nombre égal de porteurs négatifs et positifs appelés respectivement électrons et trous. Un semi-conducteur extrinsèque est un semi-conducteur dont la conductivité est améliorée par l’ajout d’impuretés, le processus de dopage. Le dopage peut produire deux catégories différentes de semi-conducteurs : à charge négative (type n) ou à charge positive (type p). Les semi-conducteurs sont disponibles sous forme de composés ou d’éléments. Les semi-conducteurs les plus courants et les plus fondamentaux sont le silicium et le germanium. Les semi-conducteurs en silicium et en germanium ont une structure cristalline appelée « réseau en diamant ». Cela signifie que l’atome se trouve au centre et que tous ses voisins sont situés dans les coins du tétraèdre. Il existe de nombreux semi-conducteurs d’éléments purs différents, ainsi que des alliages et des composés. Les semi-conducteurs composés présentent un certain avantage dans la mesure où ils peuvent offrir une très large gamme de mobilités et d’écarts énergétiques. Cela signifie simplement que les matériaux ont des qualités et des propriétés qui répondent à des exigences très spécifiques. Pour cette raison, il existe certains semi-conducteurs qui sont considérés comme des semi-conducteurs à large bande interdite.
Pourquoi les propriétés d’un semi-conducteur sont-elles importantes ?
Les semi-conducteurs ont de nombreuses propriétés que les conducteurs et les isolants n’ont pas. Ces propriétés sont définies par les électrons qui sont capables de passer de la bande de valence à la bande de conduction ou vice versa. La température est l’un des facteurs qui peuvent affecter un électron et lui donner l’énergie supplémentaire nécessaire pour faire le saut vers la bande de conduction. Cela laisse bien sûr un trou dans la bande de valence où l’électron se trouvait auparavant. La lumière peut également être un élément qui fournit un supplément d’énergie pour créer une paire « électron-trou ». Ce processus est appelé absorption. Lorsque le courant dans un semi-conducteur augmente en raison de l’absorption de photons, on parle de photoconductivité. Les photons ont des énergies variables. Le photon est une particule associée à la lumière qui peut se comporter comme une onde ou une particule.

Laisser un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée.