Journal de génie électrique et de technologie électronique

Matériaux fonctionnels pour l'électronique, les capteurs, les détecteurs et l'énergie

David Craft

Les semi-conducteurs jouent un rôle essentiel dans le contrôle des appareils dans une multitude de domaines, tels que le fonctionnement des climatiseurs à une température ambiante confortable, l'amélioration de la sécurité des véhicules, le traitement au laser dans les soins hospitaliers modernes et bien d'autres. En outre, les progrès de la technologie des semi-conducteurs ont favorisé l'efficacité des systèmes, la miniaturisation et les économies d'énergie, ce qui contribue à préserver l'environnement mondial, à assurer une vie sûre et confortable et à créer un avenir prospère. Les matériaux semi-conducteurs définis ici sont des cristaux et des atomes disposés selon un modèle périodique tridimensionnel. Illustration dimensionnelle simplifiée d'un cristal de silicium intrinsèque qui contient des impuretés négligeables. Chaque atome de silicium du cristal est entouré de ses voisins les plus proches. Chaque atome a quatre électrons dans son orbite externe et partage ces électrons avec ses quatre voisins. Chaque paire d'électrons partagée constitue une liaison covalente. La force d'attraction entre les électrons et les deux noyaux maintient les deux atomes ensemble. Pour les atomes isolés dans un gaz plutôt que dans un cristal, les électrons ne peuvent avoir que des niveaux de force discrets. Cependant, lorsqu'une grande quantité d'atomes est réunie pour former un cristal, l'interaction entre les atomes provoque le déploiement des niveaux de résistance discrets en bandes de résistance. Bien qu'il n'y ait pas de vibration thermique à basse température, les électrons d'un cristal isolant ou semi-conducteur rempliront entièrement un certain nombre de bandes de puissance, laissant le reste des bandes d'énergie vides.