A4.1 Théorie des atomes
A4.2 Semi-conducteur pur
A4.3 Dopage d’un semi-conducteur
A4.4 Effet diode, la jonction P – N
A4.5 Mécanisme de conduction d’une diode
A4.5.1 Le plus à la zone P
A4.5.2 Le plus à la zone N
A4.6 Effet Zener, une jonction fortement dopée
A4.7 Effet transistor, du microscope à l’ohmmètre
A4.8 Effet transistor, du microscope à l’ampèremètre
A4.9 Effet transistor, du microscope à l’effet transistor
A4.10 Effet de champ
A4.11 Bibliographie
A4.1 Théorie des atomes
Pour comprendre quelque peu le fonctionnement des composants électroniques réalisés à l’aide des matériaux ou alliages semi-conducteurs, il nous faut avoir en tête la théorie des atomes. L’explication actuelle que nous donne les physiciens sur la matière met en jeux la composition de celle-ci.
Il est admis que les particules qui composent l’atome sont organisées avec un noyau, dont le diamètre est d’environ 1 ⋅10-14 mètre, qui contient des protons et des neutrons accompagné autour d’un nuage de petits électrons qui gravitent au loin, à des distances bien définies appelées couches électroniques. Chaque proton ou neutron, appelés tous deux nucléons, est d’un diamètre et d’une masse environ 2000x supérieure à un électron.
A4.2 Semi-conducteur pur
Il est facile de simplifier au maximum la représentation de Niels Bohr en ne laissant apparaître que le noyau avec les couches électronique interne et la dernière couche électronique, appelée couche périphérique ou couche de valence.
Un matériaux semi-conducteur à la particularité de posséder 4 électrons périphériques, soit exactement la moitié d’une couche complètement saturée.
Pour illustrer non seulement un seul atome de silicium mais une plaquette entière, nous simplifions la représentation en ne faisant apparaître que les noyaux avec les couches atomiques intérieures par les cercles comme ci-dessus et avec des traits doubles pour illustrer les électrons périphériques entre chaque atomes.
A4.3 Dopage d’un semi-conducteur
Afin d’améliorer la conduction d’un semi-conducteur, les fabricants injectent dans une plaquette semi-conductrice des matériaux étrangers, ou impuretés, qui possèdent un nombre d’électrons périphériques juste inférieur ou juste supérieur aux 4 électrons du semi-conducteur.
A4.4 Effet diode, la jonction P – N
Il est aisé de s’imaginer ce qui se passe lorsque deux zones de dopage P et N sont réalisées sur une même plaquette. A la jonction (réunion) des deux zones, les porteurs de charges mobiles se combinent et il apparaît une zone d’espace vide de porteurs de charges mobiles, donc une zone isolante.
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