Quels sont les différents types de matériel semi-conducteur?

Les semi-conducteurs sont des composants essentiels des appareils électroniques modernes et l'un des éléments constitutifs fondamentaux de la technologie moderne.Pour convenir en tant que matériau semi-conducteur, une substance doit avoir une conductivité électrique qui se situe entre celle des isolateurs, qui conduisent très peu d'électricité et les conducteurs, qui permettent à l'électricité de s'écouler très facilement.La plupart des matériaux semi-conducteurs sont des solides inorganiques cristallins, bien que les semi-conducteurs fabriqués à partir de solides et de liquides amorphes existent également.Les matériaux semi-conducteurs courants comprennent le silicium, l'arséniure de gallium et le nitrure de gallium, bien que d'autres existent également.En plus de ces matériaux principaux, les semi-conducteurs contiennent souvent également de petites quantités d'autres substances, appelées dopants.

Une conductivité des matériaux semi-conducteurs peut être augmenté en le soumettant à l'énergie électrique, aux champs magnétiques ou à d'autres stimuli qui augmentent les niveaux d'énergie de laMaterial Electrons, faisant passer certains d'entre eux de la bande de valence à faible énergie vers la bande de conduction de plus à énergie supérieure et moins encombrée.Cela permet aux électrons énergisés de se déplacer plus librement dans le matériau tout en créant des lacunes chargées positivement dans la bande de valence appelée trous d'électrons.Cela permet à l'électricité de passer à travers le semi-conducteur.En manipulant une conductivité semi-conducteurs, il peut être utilisé comme commutateur.Les semi-conducteurs sont également utilisés pour la production d'énergie solaire et les capteurs de détection de la lumière, car ils peuvent produire un flux de courant électrique lorsqu'ils sont convenablement énergisés par des photons de lumière entrants.

Le matériau semi-conducteur le plus utilisé est le silicium, le 14e élément sur le tableau périodiqueet l'un des éléments les plus courants de la croûte terrestre.La plupart des semi-conducteurs de silicium ont une structure cristalline régulière dans laquelle leurs atomes sont disposés, mais le silicium non cristallin ou amorphe peut également être utilisé.Les semi-conducteurs de silicium amorphe ont des performances inférieures par rapport au silicium cristallin, mais le silicium amorphe peut être déposé dans des couches beaucoup plus minces, ce qui peut diminuer le coût du matériau.

Le prochain matériau semi-conducteur le plus courant est l'arséniure de gallium composé (GAAS).L'arséniure de gallium est supérieur au silicium à plusieurs égards, comme une commutation plus rapide et une plus grande résistance à la chaleur.Il est également plus coûteux et plus difficile à traiter, cependant, et est donc généralement utilisé uniquement pour les applications dans lesquelles le silicium est inadéquat.Il souffre également d'une consommation d'énergie plus élevée.L'arséniure de gallium est couramment utilisé à des fins telles que l'électronique à grande vitesse et les cellules photovoltaïques à haute efficacité.

Un autre composé de gallium utilisé pour les semi-conducteurs est le nitrure de gallium (GAN), qui peut fonctionner à des températures et tensions très élevées et est donc souvent utilisé pourapplications impliquant des micro-ondes.Le nitrure de gallium est également utilisé dans les diodes électroluminescentes (LED) et les diodes laser à haute fréquence, ainsi que dans certains radars militaires.Il peut également être combiné avec un autre matériau semi-conducteur, le nitrure d'indium (auberge), pour produire un mélange appelé nitrure d'indium gallium.Le nitrure d'indium gallium est couramment utilisé dans les LED et peut également être un matériau extrêmement efficace pour les cellules solaires.

Les semi-conducteurs contiennent fréquemment de petites quantités de dopants pour modifier leurs propriétés conductrices en fonction de leur fonction.Les dopants communs dans le silicium comprennent les éléments bore, phosphore et arsenic.L'arséniure de gallium et le nitrure de gallium dopés avec des métaux tels que le manganèse ont à la fois des propriétés semi-conductrices et ferromagnétiques.