Que sont les semi-conducteurs de type N?
Les semi-conducteurs de type négatif (N) sont des matériaux partiellement conducteurs et partiellement isolants qui donnent des électrons dans des dispositifs électroniques. Les semi-conducteurs de type N, comme leur homologue positif (P), sont fabriqués à partir d'éléments tels que le silicium et le germanium. Ensemble, les semi-conducteurs de type N et les semi-conducteurs de type P constituent les éléments de base des dispositifs à semi-conducteurs modernes.
Les électrons de valence dans le modèle atomique sont des électrons dans la coque extérieure de l'orbite. Le silicium, par exemple, a quatre électrons dans la couche de valence. Cela fait du silicium un semi-conducteur, ou un conducteur partiel et un isolant partiel. Les conducteurs complets, tels que le cuivre et l'aluminium, ont plus d'électrons sur la couche de valence, ce qui facilite la mobilité des électrons et conduit à une conductivité élevée.
Lors de la préparation du silicium pour la production de semi-conducteurs, le dioxyde de silicium est chauffé à des températures très élevées en l'absence d'oxygène. Le dioxyde de silicium est le sable commun que l'on trouve presque partout. Les équipements spéciaux qui produisent du silicium pur et ses formes extrinsèques constituent la majeure partie des investissements dans la production de semi-conducteurs.
Les semi-conducteurs extrinsèques sont des semi-conducteurs purs qui ont été dopés avec des éléments d'impureté, tels que le phosphore ou le bronze, pour avoir la caractéristique du donneur d'électrons ou de l'accepteur d'électrons. Lorsqu'un élément électronique à quatre valences est dopé avec un élément électronique à cinq valences, il en résulte des semi-conducteurs de type N. L'utilisation d'un élément à trois valences donne un semi-conducteur de type P. La quantité d'impureté est d'environ 1 atome d'impureté pour 100 millions d'atomes de silicium.
Le phosphore a cinq électrons de valence. Si 100 millions d'atomes de silicium sont dopés avec un atome de phosphore, il en résulte des semi-conducteurs de type N. Le matériau de type N, associé à un matériau de type P, devient un bloc de construction pour le semi-conducteur le plus simple, appelé diode. Pour construire une diode, une jonction est faite entre un semi-conducteur de type N et un semi-conducteur de type P. Sur les côtés opposés à la jonction, des conducteurs métalliques sont reliés à l'extrémité libre des semi-conducteurs.
Le courant circule librement dans une diode dans un sens, mais presque aucun courant ne circule dans le sens opposé, ce qui fait de la diode un dispositif standard de redressement ou de conversion du courant alternatif (AC) en direct (DC). Une diode est également utilisée pour la détection d’enveloppe, où les niveaux de crête d’un signal radiofréquence (RF) sont extraits à l’aide d’un circuit détecteur de diode. Ce concept suggère le processus d'extraction audio en modulation d'amplitude (AM). Une diode associée à un circuit à résistance-condensateur (RC) de la constante de temps correcte génère un son à partir d’une enveloppe RF AM.