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Types de matériaux semi-conducteurs "Groupes et classifications

Types de matériaux semi-conducteurs

Il existe de nombreux types de matériaux semi-conducteurs.

Ces différents types de semi-conducteurs ont des propriétés légèrement différentes et se prêtent à différentes applications dans diverses formes de dispositifs à semi-conducteurs.

Certains peuvent être applicables pour des applications de signaux standard, d'autres pour des amplificateurs haute fréquence, tandis que d'autres types peuvent être applicables pour des applications d'alimentation et des environnements difficiles ou d'autres pour des applications émettant de la lumière. Toutes ces différentes applications ont tendance à utiliser différents types de matériaux semi-conducteurs.

Types / classifications de semi-conducteurs

Il existe deux groupes ou classifications de base qui peuvent être utilisés pour définir les différents types de semi-conducteurs:

  • Matériau intrinsèque: Un type intrinsèque de matériau semi-conducteur conçu pour être chimiquement très pur. De ce fait, il possède un niveau de conductivité très faible avec un très petit nombre de porteurs de charge, à savoir des trous et des électrons, qu'il possède en quantités égales.
  • Matériau extrinsèque: Les types de semi-conducteurs extrinisques sont ceux dans lesquels une petite quantité d'impureté a été ajoutée au matériau intrinsèque de base. Ce «dopage» utilise un élément d'un groupe différent du tableau périodique et de cette manière il aura soit plus ou moins d'électrons dans la bande de valence que le semi-conducteur lui-même. Cela crée un excès ou un manque d'électrons. De cette manière, deux types de semi-conducteurs sont disponibles: Les électrons sont des porteurs chargés négativement.
    • Type N: Un matériau semi-conducteur de type N a un excès d'électrons. De cette manière, des électrons libres sont disponibles dans les réseaux et leur mouvement global dans une direction sous l'influence d'une différence de potentiel se traduit par un flux de courant électrique. Ceci dans un semi-conducteur de type N, les porteurs de charge sont des électrons.
    • Type P: Dans un matériau semi-conducteur de type P, il y a une pénurie d'électrons, c'est-à-dire qu'il y a des `` trous '' dans le réseau cristallin. Les électrons peuvent passer d'une position vide à une autre et dans ce cas on peut considérer que les trous se déplacent. Cela peut se produire sous l'influence d'une différence de potentiel et les trous peuvent être vus s'écouler dans une direction, ce qui entraîne un courant électrique. Il est en fait plus difficile pour les trous de se déplacer que pour les électrons libres de se déplacer et, par conséquent, la mobilité des trous est inférieure à celle des électrons libres. Les trous sont des supports chargés positivement.

Groupes de matériaux semi-conducteurs

Les matériaux semi-conducteurs les plus couramment utilisés sont les solides inorganiques cristallins. Ces matériaux sont souvent classés selon leur position ou leur groupe dans le tableau périodique. Ces groupes sont déterminés par les électrons dans l'orbite externe des éléments particuliers.

Alors que la plupart des matériaux semi-conducteurs utilisés sont inorganiques, un nombre croissant de matériaux organiques sont également étudiés et utilisés.

Liste des matériaux semi-conducteurs

Il existe de nombreux types différents de matériaux semi-conducteurs qui peuvent être utilisés dans les appareils électroniques. Chacun a ses propres avantages, inconvénients et domaines dans lesquels il peut être utilisé pour offrir des performances optimales.


MatérielSymbole chimique
/ formule
GroupeDétails
GermaniumGeIVCe type de matériau semi-conducteur a été utilisé dans de nombreux dispositifs anciens, des diodes de détection radar aux premiers transistors. Les diodes montrent une conductivité inverse et un coefficient de température plus élevés, ce qui signifie que les premiers transistors pourraient souffrir d'emballement thermique. Offre une meilleure mobilité des porteurs de charge que le silicium et est donc utilisé pour certains appareils RF. Pas aussi largement utilisé de nos jours car de meilleurs matériaux semi-conducteurs sont disponibles.
SiliciumSIVLe silicium est le type de matériau semi-conducteur le plus utilisé. Son avantage majeur est qu'il est facile à fabriquer et présente de bonnes propriétés électriques et mécaniques générales. Un autre avantage est que lorsqu'il est utilisé pour des circuits intégrés, il forme de l'oxyde de silicium de haute qualité qui est utilisé pour les couches d'isolation entre différents éléments actifs du CI.
Arséniure de galliumGaAsIII-VL'arséniure de gallium est le deuxième type de semi-conducteur le plus utilisé après le silicium. Il est largement utilisé dans les appareils RF hautes performances où sa mobilité électronique élevée est utilisée. Il est également utilisé comme substrat pour d'autres semi-conducteurs III-V, par ex. InGaAs et GaInNAs. Cependant, il s'agit d'un matériau fragile et a une mobilité de trou inférieure à celle du silicium, ce qui rend les applications telles que les transistors CMOS de type P irréalisables. Il est également relativement difficile à fabriquer et cela augmente les coûts des dispositifs GaAs.
Carbure de siliciumSiCIVLe carbure de silicium trouve des utilisations dans un certain nombre d'applications. Il est souvent utilisé dans les appareils de puissance où ses pertes sont nettement inférieures et les températures de fonctionnement peuvent être plus élevées que celles des appareils à base de silicium. Le carbure de silicium a une capacité de claquage qui est environ dix fois supérieure à celle du silicium lui-même. Les formes de carbure de silicium étaient des types de matériaux semi-conducteurs qui étaient utilisés avec certaines formes précoces de LED jaunes et bleues.
Nitrure de galliumGaNIII-VCe type de matériau semi-conducteur commence à être plus répandu dans les transistors hyperfréquences où des températures et des puissances élevées sont nécessaires. Il est également utilisé dans certains circuits intégrés micro-ondes. Le GaN est difficile à doper pour donner des régions de type p et il est également sensible aux ESD, mais relativement insensible aux rayonnements ionisants. A été utilisé dans certaines LED bleues.
Phosphure de galliumÉcartIII-VCe matériau semi-conducteur a trouvé de nombreuses utilisations dans la technologie LED. Il a été utilisé dans de nombreuses premières LED à luminosité faible à moyenne produisant une variété de couleurs dépendant de l'ajout d'autres dopants. Le phosphure de gallium pur produit une lumière verte, dopée à l'azote, il émet du jaune-vert, dopé au ZnO il émet du rouge.
Sulfure de cadmiumCdSII-VIUtilisé dans les photorésistances et aussi les cellules solaires.
Sulfure de plombPbSIV-VIUtilisé comme galène minérale, ce matériau semi-conducteur a été utilisé dans les tout premiers détecteurs radio connus sous le nom de «Cat's Whiskers», où un contact ponctuel a été établi avec le fil d'étain sur la galène pour rectifier les signaux.

Voir la vidéo: Porteur libre et les types de semi conducteur dopé N et P (Novembre 2020).