semi-conducteur.

semi-conducteur. 1 PRÉSENTATION semi-conducteur, matériau à l'état solide ou liquide, qui conduit l'électricité à température ambiante, mais moins aisément qu'un métal conducteur. La conductivité électrique désigne la capacité d'un corps à conduire un courant électrique lorsqu'une tension lui est appliquée. C'est l'une des propriétés physiques qui varie le plus d'un corps à l'autre. Des métaux, tels que le cuivre, l'argent et l'aluminium, sont d'excellents conducteurs. Au contraire, des isolants tels que le diamant et le verre sont de mauvais conducteurs. Aux basses températures, les semi-conducteurs purs se conduisent comme des isolants. À des températures élevées, ou en présence d'impuretés ou de lumière, la conductivité des semi-conducteurs s'accroît fortement, pouvant même devenir comparable à celle des métaux. Les propriétés physiques des semi-conducteurs sont étudiées à l'état physique solide. 2 ÉLECTRONS PÉRIPHÉRIQUES ET TROUS Les principaux semi-conducteurs sont le silicium, le germanium, le sélénium, l'arséniure de gallium et le séléniure de zinc. L'accroissement de la conductivité en fonction de la température, de la lumière ou des impuretés s'explique par une augmentation du nombre des électrons de conduction, qui transportent le courant électrique. Dans un semi-conducteur pur tel que le silicium, les électrons périphériques d'un atome sont mis en commun avec les atomes voisins pour établir des liaisons covalentes qui assurent la cohésion du cristal. Ces électrons périphériques, dits électrons de valence, ne sont pas libres de transporter le courant électrique. Pour produire des électrons de conduction, on expose à la température ou à la lumière les électrons périphériques, afin de rompre les liaisons covalentes : les électrons sont alors mobiles. Les défauts ainsi créés, appelés « trous « ou « lacunes «, participent au flux électrique. On dit que ces trous sont porteurs d'électricité positive. Ces lacunes expliquent l'augmentation de la conductivité électrique des semi-conducteurs avec la température. 3 DOPAGE L'ajout d'impuretés au semi-conducteur, ou dopage, est un autre moyen d'augmenter la conductivité électrique du corps. Les atomes du matériau de dopage, ou dopant (donneurs ou accepteurs d'électrons), et ceux de l'hôte ont un nombre différent d'électrons périphériques. Le dopage produit ainsi des particules électriques chargées positivement (type P) ou négativement (type N). Ce concept est illustré par le schéma, qui représente un cristal de silicium (Si) dopé au phosphore et à l'aluminium. Chaque atome de silicium dispose de quatre électrons périphériques (représentés par des points). Deux électrons (un par atome) sont nécessaires pour former une liaison covalente entre deux atomes. Dans le silicium de type N, des atomes de phosphore (P) à cinq électrons périphériques remplacent des atomes de silicium : ils offrent donc des électrons (des charges négatives) supplémentaires (un par atome de phosphore). Dans le silicium de type P, des atomes d'aluminium (Al) avec trois électrons périphériques entraînent un défaut d'électrons (création de charges positives) et engendrent la formation de trous (un par atome d'aluminium). Les électrons en excès ou les trous conduisent l'électricité. Lorsque des zones de semi-conducteurs de type P et de type N sont adjacentes, elles forment une diode ; la zone de contact est appelée jonction N-P. Une diode est un dispositif de résistance élevée au courant électrique dans un sens et de faible résistance dans l'autre sens : elle ne laisse donc passer le courant que dans un seul sens. Les propriétés de conductance de la jonction N-P dépendent du sens de la tension appliquée, qui peut donc être utilisée pour contrôler la nature électrique du dispositif. Des séries de jonctions de ce type sont utilisées pour fabriquer des transistors et d'autres dispositifs semi-conducteurs, comme les cellules solaires ( voir solaire, énergie), les lasers à jonction N-P, les démodulateurs ou les redresseurs. 4 APPLICATIONS Les dispositifs semi-conducteurs ont de nombreuses applications en ingénierie électrique. De récents développements ont permis d'obtenir de petites puces semi-conductrices contenant des centaines de milliers de transistors. Ces puces ont contribué au niveau élevé de miniaturisation des dispositifs électroniques. Le développement des circuits semi-conducteurs à oxyde métallique permet une utilisation plus efficace de ces puces. Voir aussi circuit intégré ;microprocesseur ;ordinateur. Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation. Tous droits réservés.