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Rapport étude des propriétés physiques des semi-conducteurs, tutoriel semi-conducteurs en pdf.
Les Semiconducteurs – Silicium et composés III-V
Isolant, semi-conducteur et conducteur
• Isolant : Un isolant est un matériau qui limite les échanges d’énergie entre deux systèmes. On distingue: les isolants électriques, les isolants thermiques, les isolants phoniques, les isolants mécaniques. Le contraire d’un isolant est un conducteur (électricité et chaleur), ou transmetteur (mécanique et son).
En électricité comme en électronique, un isolant, aussi appelé matériau diélectrique, est une partie d’un composant ou un organe ayant pour fonction d’interdire le passage de tout courant électrique entre deux parties conductrices. Un isolant possède peu de charges libres, elles y sont piégées, contrairement à un matériau conducteur où les charges sont nombreuses et libres de se déplacer sous l’action d’un champ électromagnétique.
La faculté d’un matériau à être isolant peut aussi être expliquée par la notion de bandes d’énergie: les bandes d’énergie les plus faibles (bande de valence) sont entièrement pleines.
La hauteur de la bande interdite est grande (≥ 5eV). il n’y a pas de niveaux d’énergie accessibles et pas de conduction (bandes de conduction vides).
• Conducteurs : la dernière bande occupée est partiellement remplie, il existe beaucoup de niveaux disponibles et la conduction est grande.
• Semi-conducteurs : le taux de remplissage de la dernière bande occupée est soit très faible soit très important. La hauteur de la bande interdite est faible. La conduction est faible est varie beaucoup avec la température.
Différents types de dopage
• Semi- conducteur dopé n
Matériau dopé n est un semi-conducteur dont la concentration en électrons est largement supérieure à la concentration en trous. On y a introduit généralement du phosphore, de l’Arsenic ou encore de l’Antimoine. Par exemple le cas du Silicium dans lequel on introduit de l’Arsenic (possède 5 électrons sur la couche extérieure). On associe à l’Arsenic un niveau donneur Ed dans la bande interdite très proche de la bande de conduction. L’intérêt est que pour les températures supérieure à 0°K, les atomes d’arsenic sont ionisés ce qui revient à faire passer l’électron du niveau donneur à la bande de conduction. La concentration de donneurs sera donc supérieure à la concentration d’accepteurs (N d -N>0) ce qui correspond à la définition d’un semi-conducteur dopé n.
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