La conduction électrique des corps purs peut se représenter à
l'aide des bandes d'énergie
Dans les isolants la bande
interdite qui sépare les deux bandes est importante de l'ordre de 6eV (électron
volt, 1,6 10-19Joule) Intéressons nous aux molécules qui sont des associations d'atomes. Un corps dont la couche de valence est pleine ou qui comporte 8 électrons est stable Les gaz rares:
Néon, Argon, Krypton ,
Xénon ... possèdent une couche de valence munie de 8
électrons il sont stables et isolants. Pour les rendre conducteur il faut leur
fournir beaucoup d'énergie et lorsqu'ils reviennent à l'état initial ils
restituent cette énergie sous la forme de photons tels les flashes pour la
photographie. Les liaisons ioniques . Prenons comme exemple l'association d'un atome d'oxygène de valence 6 à deux atomes d'hydrogène de valence 1 . L'oxygène se retrouve avec 8 électrons sur sa couche périphérique. Si nous soumettons ces molécules d'eau à un champ électrique suffisamment important, nous allons faire l'électrolyse de l'eau , nous allons casser des molécules mais l'oxygène va avoir tendance à conserver les électrons de l'hydrogène. L'atome d'oxygène, ionisé négativement va migrer vers l'anode et l'hydrogène ionisé positivement va à la cathode d'où le nom de liaison ionique. Les liaisons covalentes.
Elles unissent les atomes qui comportent 4 électrons sur leur couche
périphérique . L'atome concerné comme le carbone, le
silicium, le germanium va s'associer avec 4 atomes
Les liaisons métalliques. Les métaux sont des cas
particuliers, ils possèdent sur leur couche périphérique Ces atomes lorsqu'ils perdent leur (ou leurs) électron (s) de valence, se retrouvent avec une couche extérieure pleine. Pour s'associer, les atomes vont former avec leurs électrons de valence un nuage électronique qui va constituer le ciment de la matière. Ces électrons libres dés qu'ils sont soumis à un champ électrique se déplacent, le corps est conducteur de l'électricité. Le dopage des semi-conducteurs Les semi-conducteurs à l'état pur et température normale sont
des isolants parfaits. Ils sont dits intrinsèques. Du fait de la faible
épaisseur de la bande interdite (gap) , un apport d'énergie accidentel ou
volontaire peut les rendre conducteur. Un apport accidentel d'énergie dans un
composant électronique est souvent thermique. Cette sensibilité à la chaleur
peut limiter l'emploi des semi-conducteurs particulièrement le germanium dont le
gap n'est que de 0,66 eV , le silicium avec son gap de 1,12 eV sera moins
sensible.
La jonction PN Si nous accolons deux morceaux de silicium, l'un dopé N l'autre P, nous réalisons une jonction PN.
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La production des semi-conducteurs; En 2020 la production des semi-conducteurs dans le monde représentait un chiffre d'affaire de 466 milliards de dollars les prévisions étaient de 560 en 2021 et de 1000 en 2030. Cette même année, 29 nouvelles usines dans le monde étaient en construction: 8 en Chine , 8 à Taiwan, 6 au Etats Unis, 3 en Europe 2 au Japon,et 2 en Corée du sud. Les étapes jusqu'aux CCD Si vous souhaitez approfondir, Un conseil de lecture l'ouvrage suivant: | |||||
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