10.3
Une plaquette de silicium pur utilisée dans les circuits intégrés est un semi-conducteur intrinsèque qui manque d’impuretés et présente une faible conductivité électrique.
À zéro kelvin, sa bande de conduction est vide. La probabilité d’occupation des électrons à différents niveaux d’énergie est donnée par le niveau de Fermi. Ici, il se trouve au milieu de la bande interdite.
Lorsque la température augmente, plusieurs électrons se déplacent vers la bande de conduction, ce qui entraîne une concentration égale d’électrons et de trous dans leurs bandes respectives.
La conductivité du silicium intrinsèque peut être adaptée en introduisant des impuretés par dopage, ce qui le convertit en un semi-conducteur extrinsèque.
Le silicium a quatre électrons de valence. Lorsqu’il est dopé avec une impureté pentavalente, il remplace un atome de silicium et donne un électron en excès, qui agit comme le porteur majoritaire. Ces semi-conducteurs sont appelés semi-conducteurs de type N. Ici, le niveau de Fermi est décalé près de la bande de conduction.
À l’inverse, les impuretés trivalentes créent des sites vacants appelés trous, formant la majorité des porteurs de charge. Ces semi-conducteurs sont appelés semi-conducteurs de type p. Ici, le niveau de Fermi est décalé vers la bande de valence.
Les semi-conducteurs intrinsèques sont des matériaux très purs, sans impuretés. Au zéro absolu, ces semi-conducteurs se comportent comme de parfaits i…
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