Différence entre semi-conducteur intrinsèque et extrinsèque

Semi-conducteur intrinsèque vs extrinsèque

Il est remarquable que l'électronique moderne soit basée sur un type de matériau, semi-conducteurs. Les semi-conducteurs sont des matériaux qui ont une conductivité intermédiaire entre les conducteurs et les isolateurs. Des matériaux semi-conducteurs ont été utilisés en électronique avant même l'invention de la diode et du transistor semi-conducteur dans les années 40, 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 de semi-conducteurs dans le domaine de l'électronique à un niveau sans précédent.

Naturellement, les semi-conducteurs ont leur propriété de conductivité en raison de transporteurs de frais gratuits. Un tel semi-conducteur, un matériau, qui présente naturellement des propriétés semi-conducteurs, est connue sous le nom de semi-conducteur intrinsèque. Pour le développement de composants électroniques avancés, les semi-conducteurs ont été améliorés pour effectuer une plus grande conductivité 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 connu comme un 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 plus élevé que dans les isolateurs. Cela permet une conductivité très limitée de courant à travers le matériau. Lorsque la température du matériau augmente, plus d'électrons entrent dans la bande de conduction, et donc la conductivité du semi-conducteur augmente également. Il existe deux types de porteurs de charge dans un semi-conducteur, les électrons sont sortis dans la bande de valence et les orbitales vacantes, plus communément appelées trous. Le nombre de trous et d'électrons dans un semi-conducteur intrinsèque est égal. Les trous et les électrons contribuent au flux de courant. Lorsqu'une différence de potentiel est appliquée, les électrons se déplacent vers le potentiel plus élevé et que les trous se dirigent vers le potentiel inférieur.

Il existe de nombreux matériaux qui agissent comme des semi-conducteurs, et certains sont des éléments et certains sont des composés. Le silicium et le germanium sont des éléments aux 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 de semi-conducteur intrinsèque.

En savoir plus sur les semi-conducteurs extrinsèques

En ajoutant différents éléments, les propriétés semi-conductrices peuvent être affinées pour mener plus de courant. Le processus d'ajout est connu sous le nom de dopage tandis que le matériau ajouté est connu sous le nom d'impuretés. Les impuretés augmentent le nombre de porteurs de charge dans le matériau, permettant une meilleure conductivité. Sur la base du transporteur fourni, les impuretés sont classées comme accepteurs et donateurs. Les donateurs 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, les éléments du groupe III Boron, l'aluminium agissent comme des accepteurs, tandis que les éléments du groupe V phosphore et de l'arsenic agissent comme donateurs. Pour les semi-conducteurs composés du groupe II-V, le sélénium, le tellurium agissent comme des donateurs, tandis que le béryllium, le zinc et le cadmium agissent comme accepteurs.

Si un certain nombre d'atomes accepteurs sont ajoutés comme impureté, le nombre de trous augmente et le matériau a un excès de porteurs de charge positive qu'auparavant. Par conséquent, le semi-conducteur dopé à l'impureté accepteur est appelé semi-conducteur de type positif ou de type P. De la même manière, un semi-conducteur dopé d'impureté donneuse, qui laisse le matériau en excès d'électrons, est appelé un type négatif ou un semi-conducteur de type n.

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

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

• Les semi-conducteurs qui ne sont pas dopés sont appelés semi-conducteurs intrinsèques, tandis qu'un matériau semi-conducteur dopé avec des impuretés est connu sous le nom de 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 est modifié; d'où inégal dans les semi-conducteurs extrinsèques.

• Les semi-conducteurs intrinsèques ont une conductivité relativement plus faible que les semi-conducteurs extrinsèques.