ÉLectronique: Doping Semiconductors - dukes

Les diodes et les transistors sont fabriqués à partir de semi-conducteurs tels que le silicium et le germanium. Les semiconducteurs purs ne conduiront pas de courant électrique, mais si vous dopez un semiconducteur en ajoutant certains types d'impuretés, connus sous le nom de dopants , vous changerez les caractéristiques électriques du semi-conducteur. conduire quand une tension est appliquée dans le bon sens.

Les atomes d'un semi-conducteur pur, tel que le silicium, sont maintenus ensemble par de fortes liaisons covalentes dans une structure cristalline tridimensionnelle. Chaque atome de silicium partage ses 8 électrons de valence (externes) avec des atomes voisins. En dopant un matériau semiconducteur pur, vous dérangez ses liaisons et libérez des porteurs de charge .

Les dopants ne sont pas des drogues; ils essaient de se faire passer pour l'un des atomes du cristal, essayant de se lier avec les autres atomes, mais ils sont juste assez différents pour faire bouger les choses un peu. Par exemple, un atome d'arsenic a un électron externe de plus qu'un atome de silicium. Lorsque vous ajoutez une petite quantité d'arsenic à un tas d'atomes de silicium, chaque atome d'arsenic s'incruste, se liant aux atomes de silicium, mais laissant son électron supplémentaire dériver à travers le cristal. Même si le matériau dopé est électriquement neutre, il contient maintenant un tas d'électrons libres qui errent sans but, le rendant beaucoup plus conducteur. En dopant le silicium, vous changez ses propriétés électriques: partout où le dopant est ajouté, le silicium devient plus conducteur.

moins qu'un atome de silicium. Pour chaque atome de bore que vous ajoutez à un cristal de silicium, vous obtenez ce que l'on appelle un trou dans la structure cristalline où un électron externe devrait être. Partout où il y a un trou dans la structure, la liaison qui maintient les atomes ensemble est si forte qu'elle volera un électron d'un autre atome pour remplir le trou, laissant un trou ailleurs, qui sera rempli par un autre électron, etc.

Vous pouvez considérer ce processus comme le trou qui se déplace dans le cristal. (Eh bien, les électrons se déplacent, mais il semble que la position du trou continue à bouger.) Parce que chaque trou représente un électron manquant, le mouvement des trous a le même effet qu'un flux de charges positives.

Les impuretés qui libèrent des électrons (charges négatives) pour se déplacer dans un semi-conducteur sont appelées

dopants donneurs , et le semi-conducteur dopé est un semi-conducteur . L'arsenic est un dopant donneur typique. Les impuretés (telles que le bore) qui libèrent des trous (comme les charges positives) à travers un semiconducteur sont appelées

dopants accepteurs , et le semiconducteur dopé est appelé P- type semi-conducteur . Le bore est un dopant accepteur typique. Si vous appliquez une source de tension sur un semi-conducteur de type N ou de type P, le semi-conducteur dopé agit comme un conducteur et laisse passer le courant. Mais si vous combinez un semi-conducteur de type N et de type P, le courant circulera dans une seule direction à travers la jonction pn - et seulement dans certaines conditions de tension. En créant différentes combinaisons de types P et N, vous créez différents types de diodes et de transistors.