Semi-conducteurs sont généralement constitués d'éléments du groupe IV du tableau périodique, tels que le silicium, le germanium et le carbone. Ces éléments ont quatre électrons de valence, ce qui signifie que chaque atome possède quatre électrons qui peuvent être partagés avec les atomes voisins. Lorsque deux atomes partagent un électron, ils forment une liaison covalente.
Dans un semi-conducteur pur, tous les électrons de valence sont impliqués dans des liaisons covalentes; il n’y a donc pas d’électrons libres pour transporter le courant. Cependant, si un atome d’impureté est ajouté au semi-conducteur, il peut donner ou accepter un électron, créant ainsi un porteur de charge libre.
Donateurs sont des impuretés qui donnent des électrons, comme le phosphore et l'arsenic. Accepteurs sont des impuretés qui acceptent les électrons, comme le bore et le gallium. Le type d'impureté détermine le type de semi-conducteur :
* Semi-conducteurs de type N sont des semi-conducteurs dopés avec des impuretés donneuses, ils ont donc une forte concentration d'électrons libres.
* Semi-conducteurs de type P sont des semi-conducteurs dopés avec des impuretés accepteurs, ils ont donc une forte concentration de trous libres (positions électroniques vacantes).
Lorsqu'un semi-conducteur de type N et un semi-conducteur de type P sont réunis, une jonction PN est créé. Les jonctions PN sont les éléments de base des transistors et des diodes.
Transistors sont des commutateurs électroniques qui peuvent être utilisés pour amplifier ou commuter des signaux électroniques. Diodes sont des appareils électroniques qui permettent au courant de circuler dans une seule direction.
Les semi-conducteurs sont essentiels à l'électronique moderne. Ils sont utilisés dans une grande variété d’appareils, depuis les simples interrupteurs jusqu’aux ordinateurs complexes.
