Qu'est-ce que la physique des semi-conducteurs
Qu'est-ce que la physique des semi-conducteurs?
Définition de la physique des semi-conducteurs
La physique des semi-conducteurs est définie comme l'étude des matériaux dont la conductivité électrique se situe entre celle des conducteurs et des isolants, impliquant principalement des éléments tels que le silicium et le germanium.
Propriétés des semi-conducteurs
Les semi-conducteurs ont une résistivité modérée et un coefficient de résistance négatif en fonction de la température, ce qui signifie que leur résistance diminue lorsque la température augmente.
Liaison covalente
Les électrons de valence dans les atomes de semi-conducteur jouent un rôle crucial dans la liaison entre les atomes du cristal de semi-conducteur. La liaison entre les atomes se produit car chaque atome a tendance à remplir sa couche externe avec huit électrons.
Chaque atome de semi-conducteur a quatre électrons de valence et peut partager quatre électrons provenant d'atomes voisins pour compléter huit électrons dans sa couche externe. Ce partage d'électrons crée des liaisons covalentes.
Chaque atome de semi-conducteur crée quatre liaisons covalentes avec quatre atomes voisins dans le cristal. Cela signifie qu'une liaison covalente est créée avec chacun des quatre atomes voisins de semi-conducteur. La figure ci-dessous montre les liaisons covalentes formées dans un cristal de germanium.
Dans un cristal de germanium, chaque atome a huit électrons dans son dernier orbite. Mais dans un atome de germanium isolé, il y a 32 électrons. La première orbite contient 2 électrons. La deuxième orbite contient 8 électrons. La troisième orbite contient 18 électrons et les 4 électrons restants sont dans la quatrième ou dernière orbite.
Mais dans un cristal de germanium, chaque atome partage 4 électrons de valence provenant de quatre atomes voisins pour remplir sa dernière orbite avec huit électrons. De cette manière, chacun d'eux dans le cristal aura huit électrons dans sa dernière orbite.
La formation de liaisons covalentes associe chaque électron de valence à un atome, ne laissant aucun électron libre dans un cristal de semi-conducteur idéal. Les atomes sont ordonnés de manière régulière en raison de ces liaisons, créant la structure cristalline du semi-conducteur.
Théorie des bandes d'énergie
Les semi-conducteurs ont un petit écart d'énergie entre les bandes de valence et de conduction, permettant aux électrons de se déplacer et de conduire l'électricité lorsqu'une énergie est appliquée.
Types de semi-conducteurs
Semi-conducteur intrinsèque
Semi-conducteur extrinsèque
Semi-conducteur de type N et P
