Différence entre semi-conducteur intrinsèque et extrinsèque

Intrinsic vs Extrinsic Semiconductor

Il est remarquable que l’électronique moderne repose sur un type de matériau, les semi-conducteurs. Les semi-conducteurs sont des matériaux ayant une conductivité intermédiaire entre les conducteurs et les isolants. Les matériaux semi-conducteurs étaient utilisés en électronique avant même l'invention des diodes et des transistors à semi-conducteurs dans les années 1940, mais après cela, les semi-conducteurs ont trouvé une vaste application dans le domaine de l'électronique. En 1958, l'invention du circuit intégré par Jack Kilby de Texas Instruments a élevé l'utilisation des semi-conducteurs dans le domaine de l'électronique à un niveau sans précédent.

Naturellement, les semi-conducteurs ont leur propriété de conductivité due à des porteurs de charge libres. Un tel semi-conducteur, un matériau qui présente naturellement des propriétés semi-conductrices, est appelé semi-conducteur intrinsèque. Pour le développement de composants électroniques avancés, les semi-conducteurs ont été améliorés pour offrir une conductivité supérieure en ajoutant des matériaux ou des éléments, ce qui augmente le nombre de porteurs de charge dans le matériau semi-conducteur. Un tel semi-conducteur est appelé semi-conducteur extrinsèque.

En savoir plus sur les semi-conducteurs intrinsèques

La conductivité de tout matériau est due aux électrons libérés dans la bande de conduction par l'agitation thermique. Dans le cas des semi-conducteurs intrinsèques, le nombre d'électrons libérés est relativement inférieur à celui des métaux, mais supérieur à celui des isolants. Cela permet une conductivité très limitée du courant à travers le matériau. Lorsque la température du matériau augmente, davantage d'électrons pénètrent dans la bande de conduction et, par conséquent, la conductivité du semi-conducteur augmente également. Il existe deux types de porteurs de charge dans un semi-conducteur, les électrons libérés dans la bande de valence et les orbitales vacantes, plus communément appelées les trous. Le nombre de trous et d'électrons dans un semi-conducteur intrinsèque est égal. Les trous et les électrons contribuent à la circulation du courant. Lorsqu'une différence de potentiel est appliquée, les électrons se déplacent vers le potentiel le plus élevé et les trous se déplacent vers le potentiel le plus bas..

Il existe de nombreux matériaux qui agissent comme des semi-conducteurs, et certains sont des éléments et d'autres des composés. Le silicium et le germanium sont des éléments ayant des propriétés semi-conductrices, tandis que l'arséniure de gallium est un composé. Généralement, les éléments du groupe IV et les composés des éléments des groupes III et V, tels que l'arséniure de gallium, le phosphure d'aluminium et le nitrure de gallium, présentent des propriétés intrinsèques de semi-conducteur.

En savoir plus sur Extrinsic Semiconductors

En ajoutant différents éléments, les propriétés du semi-conducteur peuvent être affinées pour conduire plus de courant. Le processus d’addition est appelé dopage, tandis que le matériau ajouté est appelé impuretés. Les impuretés augmentent le nombre de porteurs de charge dans le matériau, permettant une meilleure conductivité. Sur la base du support fourni, les impuretés sont classées comme accepteurs et donneurs. Les donneurs sont des matériaux qui ont des électrons non liés dans le réseau et les accepteurs sont des matériaux qui laissent des trous dans le réseau. Pour les semi-conducteurs du groupe IV, le bore III, les éléments du groupe III, l’aluminium agissent en tant qu’accepteurs, tandis que le phosphore et l’arsenic sont des donneurs. Pour les semi-conducteurs composés du groupe II-V, le sélénium et le tellure agissent en tant que donneurs, tandis que le béryllium, le zinc et le cadmium agissent en tant qu'accepteurs.

Si un certain nombre d'atomes accepteurs sont ajoutés en tant qu'impureté, le nombre de trous augmente et le matériau présente un excès de porteurs de charge positifs. Par conséquent, le semi-conducteur dopé avec une impureté d'accepteur est appelé semi-conducteur de type positif ou de type P. De la même manière, un semi-conducteur dopé avec une impureté donneuse, laissant le matériau en excès d'électrons, est appelé semi-conducteur de type négatif ou de type N.

Les semi-conducteurs sont utilisés pour fabriquer différents types de diodes, transistors et composants associés. Les lasers, les cellules photovoltaïques (cellules solaires) et les photodétecteurs utilisent également des semi-conducteurs.

Quelle est la différence entre les semi-conducteurs intrinsèques et extrinsèques??

• Les semi-conducteurs non dopés sont appelés semi-conducteurs intrinsèques, tandis qu'un matériau semi-conducteur dopé avec des impuretés est appelé semi-conducteur extrinsèque..

• Le nombre de porteurs de charge positifs (trous) et les porteurs de charge négatifs sont égaux dans les semi-conducteurs intrinsèques, tandis qu'en ajoutant des impuretés, le nombre de porteurs de charge change. donc inégale en semi-conducteurs extrinsèques.

• Les semi-conducteurs intrinsèques ont une conductivité relativement inférieure à celle des semi-conducteurs extrinsèques.