Quels sont les différents types de semi-conducteurs?
Il existe deux types de base de semi-conducteurs; l'intrinsèque et l'extrinsèque. Le matériau comprenant un semi-conducteur intrinsèque est dans un état généralement pur. Le semi-conducteur extrinsèque peut en outre être classé en tant que type n ou type p. C'est un élément auquel des impuretés ont été ajoutées pour produire un état souhaité. Les semi-conducteurs de type N et de type p sont des semi-conducteurs extrinsèques auxquels différentes impuretés ont été ajoutées et, par conséquent, ont des propriétés conductrices différentes.
Un semi-conducteur est généralement un solide cristallin dans lequel la conductivité due au flux d'électrons est comprise entre celle d'un métal et d'un isolant. Les semi-conducteurs intrinsèques sont de tels matériaux avec peu ou pas d'impuretés, le silicium étant le plus utilisé. La structure du réseau atomique des cristaux de silicium est composée de liaisons covalentes parfaites, ce qui signifie qu'il y a peu d'électrons libres à déplacer. Le cristal est presque un isolant. Lorsque les températures dépassent le zéro absolu, la probabilité d'induire un flux d'électrons dans le matériau augmente.
Cet effet peut être grandement accru en introduisant dans la structure du réseau des impuretés qui permettent d'obtenir un plus grand nombre d'électrons libres. Le processus d'addition de certaines impuretés aux semi-conducteurs est appelé dopage. L'impureté ajoutée est appelée dopant. La quantité de dopant ajoutée à un semi-conducteur intrinsèque modifie proportionnellement son niveau de conductivité. Les semi-conducteurs extrinsèques sont les produits du processus de dopage.
Les dopants sont appelés accepteurs ou donneurs et modifient les concentrations de porteurs de charge d'un semi-conducteur. Il existe deux types de porteurs de charge dans les semi-conducteurs; un électron libre et le trou où l'électron se trouvait dans la bande de valence d'un atome. L'électron est un porteur de charge négatif et le trou est considéré comme un porteur de charge positif de même ampleur. Les dopants donneurs ont plus d'électrons de bande de valence que le matériau qu'ils remplacent, ce qui permet plus d'électrons libres. Les dopants accepteurs ont moins d'électrons en bande de valence que le matériau qu'ils remplacent, ce qui crée plus de trous.
Les semi-conducteurs de type N sont des semi-conducteurs extrinsèques dans lesquels des dopants donneurs ont été utilisés. Il en résulte une augmentation des porteurs de charge d'électrons négatifs. Les porteurs de charge négatifs sont appelés porteurs majoritaires dans le type n, tandis que les porteurs de charges positifs sont appelés minoritaires.
Les semi-conducteurs de type P résultent de l’utilisation de dopants accepteurs. En tant que liaisons covalentes de la réforme du réseau, des trous sont laissés dans les bandes de valence du matériau environnant. L'augmentation des trous augmente la concentration de porteurs de charge positifs. Le porteur majoritaire pour le type p serait positif et le minoritaire négatif.
Par dopage, des semi-conducteurs peuvent être produits avec des propriétés conductrices différentes et complémentaires. Une application importante de ceci est la jonction pn, où les semi-conducteurs de type p et de type n sont mis en contact étroit. L'un des effets de la jonction est de permettre aux trous et aux électrons de se combiner pour produire de la lumière. C'est une diode électroluminescente (LED). La jonction pn forme également une diode dans laquelle l’électricité peut circuler dans un sens, mais pas dans l’autre, ce qui est une nécessité pour l’électronique numérique.