Semi-conducteur
Un semi-conducteur est un matériau qui, dans certains cas, conduit l'électricité, mais pas dans d'autres. Les bons conducteurs électriques, comme le cuivre ou l'argent, permettent facilement à l'électricité de circuler à travers eux. Les matériaux qui bloquent le flux d'électricité, comme le caoutchouc ou le plastique, sont appelés des isolants. Les isolants sont souvent utilisés pour protéger les personnes contre les chocs électriques. Comme leur nom l'indique, un semi-conducteur n'est pas aussi bon conducteur qu'un conducteur. Le silicium est le semi-conducteur le plus utilisé, mais on utilise aussi l'arséniure de gallium.
En ajoutant différents atomes dans le réseau cristallin (grille) du semi-conducteur, il modifie sa conductivité en fabriquant des semi-conducteurs de type n et de type p. Le silicium est le plus important semi-conducteur commercial, bien que de nombreux autres soient utilisés. Ils peuvent être transformés en transistors, qui sont de petits amplificateurs. Les transistors sont utilisés dans les ordinateurs, les téléphones portables, les lecteurs audio numériques et de nombreux autres appareils électroniques.
Comme d'autres solides, les électrons des semi-conducteurs ne peuvent avoir d'énergie que dans certaines bandes (c'est-à-dire des gammes de niveaux d'énergie) entre l'énergie de l'état fondamental, correspondant aux électrons étroitement liés aux noyaux atomiques du matériau, et l'énergie de l'électron libre, qui est l'énergie requise pour qu'un électron s'échappe entièrement du matériau.
Composants électroniques à base de semi-conducteurs
Histoire
Dès les années 1830, les semi-conducteurs étaient étudiés en laboratoire. En 1833, Michael Faraday expérimentait le sulfure d'argent. Il découvrit qu'en chauffant le matériau, il conduisait mieux l'électricité. C'était le contraire de la façon dont le cuivre agissait. Lorsque le cuivre est chauffé, il conduit moins d'électricité. Plusieurs autres expérimentateurs ont découvert d'autres propriétés des semi-conducteurs. En 1947, aux Bell Labs du New Jersey, le transistor a été inventé. Cela a conduit au développement des circuits intégrés, qui alimentent aujourd'hui presque tous les appareils électroniques.
Dopage de semi-conducteurs
Dopage
Le dopage est le processus qui consiste à ajouter une petite impureté à un semi-conducteur pur afin de modifier ses propriétés électriques. Les semi-conducteurs légèrement et modérément dopés sont appelés extrinsèques. Un semi-conducteur dopé à un niveau si élevé qu'il agit davantage comme un conducteur que comme un semi-conducteur est qualifié de dégénéré. La plupart des semi-conducteurs sont fabriqués à partir de cristaux de silicium. Le silicium pur est peu utilisé, mais le silicium dopé est à la base de la plupart des semi-conducteurs. La Silicon Valley a été nommée ainsi en raison du grand nombre de jeunes entreprises de semi-conducteurs qui s'y sont installées.
Les semi-conducteurs aujourd'hui
Aujourd'hui, les semi-conducteurs sont utilisés à grande échelle. On trouve des semi-conducteurs dans presque tous les appareils électroniques. Les ordinateurs de bureau, l'internet, les tablettes électroniques, les téléphones intelligents ne seraient pas possibles sans les semi-conducteurs. Les semi-conducteurs peuvent être transformés en interrupteurs très précis avec une faible tension. La tension dont le semi-conducteur n'a pas besoin peut être envoyée à d'autres composants électriques de l'appareil. Les semi-conducteurs peuvent également être fabriqués de façon très minuscule et beaucoup d'entre eux peuvent tenir dans un circuit assez petit. Grâce à leur petite taille, les dispositifs électriques actuels peuvent être minces et légers sans compromettre la puissance de traitement. Parmi les entreprises qui dominent le marché des semi-conducteurs, on trouve Intel Corporation, Samsung Electronics, TSMC, Qualcomm et Micron Technology.
Pages connexes
- Diode
- Transistor
- Diode électroluminescente
- Semi-conducteur de type N
- Circuit intégré
Questions et réponses
Q : Qu'est-ce qu'un semi-conducteur ?
R : Un semi-conducteur est un matériau qui, dans certains cas, conduit l'électricité, mais pas dans d'autres. Il n'est pas aussi conducteur que les bons conducteurs électriques tels que le cuivre ou l'argent, et il ne bloque pas le flux d'électricité comme les isolants tels que le caoutchouc ou le plastique.
Q : Que sont les semi-conducteurs de type n et de type p ?
R : Les semi-conducteurs de type N et de type p sont créés en ajoutant différents atomes au réseau cristallin (grille) du semi-conducteur, ce qui modifie sa conductivité.
Q : À quoi sert le silicium ?
R : Le silicium est le semi-conducteur commercial le plus important et il peut être transformé en transistors, qui sont de petits amplificateurs utilisés dans les ordinateurs, les téléphones portables, les lecteurs audio numériques et de nombreux autres appareils électroniques.
Q : Quels sont les autres matériaux utilisés comme semi-conducteurs ?
R : Outre le silicium, l'arséniure de gallium est également utilisé comme semi-conducteur.
Q : Comment les électrons se comportent-ils dans un matériau solide ?
R : Dans les matériaux solides, les électrons ne peuvent avoir d'énergie que dans certaines bandes (c'est-à-dire des plages de niveaux d'énergie) entre l'énergie de l'état fondamental, qui correspond aux électrons étroitement liés aux noyaux atomiques du matériau, et l'énergie des électrons libres, qui est l'énergie nécessaire pour qu'un électron s'échappe entièrement du matériau.
Q : Pourquoi les isolateurs sont-ils souvent utilisés pour protéger les personnes contre les chocs électriques ?
R : Les isolateurs bloquent le flux d'électricité et peuvent donc être utilisés pour protéger les personnes contre les chocs électriques en empêchant le courant électrique de les traverser.
Q : Comment fonctionnent les transistors ?
R : Les transistors agissent comme de petits amplificateurs qui prennent un signal d'entrée et l'amplifient avant de le restituer à un niveau plus élevé que celui qui a été introduit à l'origine.
