Que sont les semi-conducteurs intrinsèques?
Les semi-conducteurs intrinsèques sont une forme pure d'éléments qui ont généralement quatre électrons de valence. Un processus spécial peut être utilisé pour transformer les semi-conducteurs intrinsèques en semi-conducteurs de type (N) ou positifs (P). Les semi-conducteurs de type P et de type N sont notamment utilisés dans les transistors à jonction bipolaire (BJT), les transistors à effet de champ (FET) et les redresseurs à contrôle de silicium (SCR).
Les bons conducteurs électriques, comme le cuivre, perdent facilement des électrons au profit d'autres atomes à l'intérieur du matériau, tandis que les semi-conducteurs sont partiellement conducteurs et partiellement isolants. Le silicium et le germanium sont des éléments à quatre valences. Le silicium est un matériau commun pour les semi-conducteurs, bien que le germanium soit également utilisé pour les applications haute fréquence. La différence entre le silicium et le germanium est que la chute de tension directe du germanium est d'environ 0,2 volt (V), comparée à 0,7 V pour le silicium.
Lors de la fabrication de semi-conducteurs intrinsèques, le silicium est fondu à très haute température dans un gaz inerte ou sous vide. Le matériau en fusion qui en résulte ressemble beaucoup à un verre en fusion. Grâce à un processus appelé "croissance", un producteur en rotation extrait lentement le silicium fondu en un matériau intrinsèque du silicium sous la forme d'une tige d'environ quelques centimètres de diamètre.
Les matériaux silicium intrinsèques, appelés semi-conducteurs non dopés, semi-conducteurs de type (i) intrinsèques, ou semi-conducteurs intrinsèques, ont peu d’utilité pour l’industrie électronique. La forme utile du silicium résulte de l’addition d’éléments spéciaux, appelés dopants, dans un processus appelé dopage, dans lequel des dopants, tels que le phosphore ou le bore, sont ajoutés pendant que le silicium est encore fondu. Lorsque du phosphore est ajouté au silicium, un électron supplémentaire fait du silicium un semi-conducteur de type N. L'étape suivante après la croissance d'une tige de silicium de type N est le découpage en tranches, dans lequel le matériau en forme de tige ressemblant à du verre sera coupé en tranches afin de produire des plaquettes de silicium minces. Des techniques spéciales, telles que l'onde acoustique de surface (SAW), sont utilisées pour trancher un matériau très dur, tel que le silicium dopé au phosphore.
Les tranches de silicium générées par le découpage en tranches peuvent être gravées sur l’axe des x, puis sur l’axe des y, ce qui donne une quantité énorme de semi-conducteurs de type N. Plus tard, des semi-conducteurs de type P sont également produits et préparés pour le processus d’assemblage. À ce stade, les semi-conducteurs intrinsèques ont été transformés en semi-conducteurs extrinsèques. L’assemblage le plus simple d’un semi-conducteur de type N et d’un semi-conducteur de type P est une jonction positive-négative (PN) connue sous le nom de diode, qui ressemble à une soupape à une voie. La jonction PN générée par le contact des semi-conducteurs de type N et P présente maintenant une caractéristique spéciale appelée conductivité unidirectionnelle.