Comprendre les semi-conducteurs
Les semi-conducteurs sont des matériaux avec conductivité entre celle d'un conducteur (comme le cuivre) et un isolant (comme le verre). Leur conductivité dépend fortement de:
* Température: Le chauffage d'un semi-conducteur augmente sa conductivité.
* impuretés: L'ajout d'impuretés spécifiques, un processus appelé doping, est le principal moyen de contrôler la conductivité d'un semi-conducteur.
Méthodes pour augmenter la conductivité des semi-conducteurs
1. Doping:
* Doping de type N: Ajout d'impuretés avec des électrons supplémentaires (comme le phosphore ou l'arsenic) au semi-conducteur. Ces électrons supplémentaires deviennent des transporteurs de charge gratuits, augmentant la conductivité.
* doping de type p: Ajout d'impuretés avec moins d'électrons (comme le bore ou le gallium) au semi-conducteur. Cela crée des «trous» (l'absence d'un électron), qui agissent comme des porteurs de charge positifs, augmentant à nouveau la conductivité.
2. Température:
* Température accrue: La chaleur fournit plus d'énergie aux électrons, leur permettant de se libérer de leurs liaisons et de devenir des porteurs de charge mobiles, augmentant la conductivité.
3. Lumière:
* Photoconductivité: Certains semi-conducteurs absorbent des électrons légers et passionnants et augmentant leur conductivité. C'est la base des photodiodes et des cellules solaires.
4. champ électrique:
* Transistors à effet de champ (FET): L'application d'une tension à une borne de porte dans un FET peut contrôler la conductivité du canal semi-conducteur.
5. Déformation mécanique:
* piézorésistivité: L'application d'une contrainte mécanique à certains semi-conducteurs peut changer leur résistance et donc leur conductivité.
points importants à considérer
* Semi-conducteurs intrinsèques: Les semi-conducteurs purs sans dopage intentionnel ont une conductivité relativement faible.
* Semi-conducteurs extrinsèques: Les semi-conducteurs dopés ont une conductivité significativement plus élevée, ce qui les rend utiles pour les appareils électroniques.
* Dépendance à la température: La conductivité des semi-conducteurs augmente généralement avec la température.
* Concentration de dopage: Le niveau de dopage affecte directement la conductivité. Des niveaux de dopage plus élevés entraînent généralement une conductivité plus élevée.
* Applications spécifiques: Le choix du matériau semi-conducteur et de la méthode de dopage dépend de l'application spécifique (par exemple, transistors, cellules solaires, diodes).
Exemple:
* Une tranche de silicium (semi-conducteur intrinsèque) a une conductivité relativement faible. En ajoutant une petite quantité de phosphore (dopage de type N), nous créons des électrons libres, augmentant considérablement la conductivité.
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