Semi-conducteur
La petite histoire
Comprendre simplement
Domaines de présence
Son interprétation dans l'avenir
Les références
Mais encore …
by Pepe ©
 
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La petite histoire  Up Page
Origine, raisons, hasard
L’agitation thermique qui libère un électron, laisse à sa place un manque appelé trou ou lacune qui peut être comblé par la capture d’un électron voisin et ainsi de suite. Un électron est une charge négative élémentaire; un trou correspond à une charge positive virtuelle. Un atome ayant perdu un électron est un ion positif puisqu’il lui manque une charge négative.
Un atome ayant un électron supplémentaire sur son orbite est un ion négatif, puisqu’il a une charge négative excédentaire.
Les électrons et les lacunes sont mobiles respectivement réellement et virtuellement. Les ions sont liés au réseau cristallin et ne peuvent se déplacer.
Un cristal intrinsèque est celui dans lequel l’agitation thermique crée autant d’électrons que de lacunes; ce n’est vrai que pour un cristal parfaitement pur. En pratique on dit qu’un semi-conducteur non dopé est intrinsèque.
Une faible contamination diminue rapidement la résistivité du cristal. Les semi-conducteurs appartiennent au groupe IV de la classification de Mendeleïev, chaque atome possède 4 électrons de valence. Les impuretés de dopage ont, soit 3, soit 5 électrons de valence.
 
Impuretés du groupe V utilisées
Le phosphore (P), l’arsenic (As) et l’antimoine (Sb) sont des donneurs qui forment des semi-conducteurs de type N à conduction électronique, puisqu’ils apportent un électron supplémentaire.
L’électron supplémentaire de l’atome d’impureté ne peut pas se loger dans l’arrangement régulier du réseau cristallin. De ce fait il est lié faiblement au noyau. Son énergie d’ionisation est de l’ordre de 0.05 eV, contre 1eV pour la bande interdite du semi-conducteur. De ce fait, à la température ordinaire, l’énergie de vibration du réseau est suffisante pour ioniser tous les atomes de l’impureté. C’est l’ionisation totale des atomes donneurs.

Comprendre simplement  Up Page
Définition
Un semi-conducteur est un corps dont la résistivité ρ (rho) (ρ≈Ω.cm) se classe entre celles des conducteurs (ρ≈μΩ.cm) et celle des isolants (ρ≈108 à1018Ω.cm) à la température ordinaire. A 27°C, germanium (ρ=0,5Ω.m), silicium (ρ=2400Ω.m).
Les semi-conducteurs à 0K (-273°C) sont des isolants, l’agitation thermique est nulle et il n’y a pas d’électrons libres. Lorsque la température augmente l’agitation thermique devient suffisante pour que des électrons franchissent la bande interdite (~1eV), passant dans la bande de conduction et deviennent libres. Leur résistivité diminue lorsque la température augmente; ils ont donc un coefficient de température négatif.
Dans les semi-conducteurs, pour libérer des électrons de valence, il faut une énergie faible: étain (0,1eV), germanium (0,72eV), silicium (1,12eV). Pour information, dans le cas du carbone, cette énergie est de 7eV, ce qui considérable; ce sera donc un très bon isolant.
 
Résumé
Conducteur électrique dont la résistance diminue sous l’effet d’une élévation de température ou de la présence d’impuretés.
 
Semi-conducteur intrinsèque: élément pur
Corps pur: carbone, germanium, silicium, étain, plomb et sélénium.
Corps composés: carbone de silicium, sulfures de plomb, oxydes de cuivre ou de  fer.
 
Semi-conducteur intrinsèque: élément dopé
La conductibilité intrinsèque due aux ruptures de liaisons de valence par le mouvement brownien (augmentation de la température) existe toujours, mais elle est négligeable devant la conductibilité extrinsèque due aux impuretés.
En conséquence, il y a beaucoup d’électrons libres que l’on appelle porteurs majoritaires. Les trous sont appelés porteurs minoritaires.
 
Impureté ou dopeur N :
_Atome de référence positif
_Porteur de charges négatives
_Excès d’électrons, ou électrons libres
Impureté ou dopeur  P :
_Atome de référence négatif
_Porteur de charges positives
_Manque d’électrons, ou trou d’électrons libres

Domaines de présence  Up Page
Semis-condcuteurs organiques
Une équipe de chercheurs israéliens a fabriqué des nouveaux semi-conducteurs organiques en attachant des protéines d'une certaine manière. Appelés peptides électroniques, ils pourraient être utilisés pour construire des écrans plats et flexibles, que l'on pourrait rouler comme un tapis, tout en présentant une meilleure résolution que les écrans actuels.
Pour construire ces peptides, les chercheurs du Technion ont imité la nature: les peptides sont créés en attachant des acides aminés ensemble. Dans son laboratoire, l'équipe du Pr Nir TESSLER a utilisé un synthétiseur automatique de peptides pour attacher ensemble des combinaisons artificielles d'acides aminés et créer de nouveaux peptides possédant les propriétés des semi-conducteurs. Le Pr TESSLER compare son expérience avec les briques LEGO: une fois qu'on sait lier deux blocs, on sait tous les lier, pas besoin d'inventer un processus chimique différent à chaque fois.
Contrairement à d'autres semi-conducteurs organiques, celui-ci ne perdrait pas ses propriétés électriques avec le temps. Ces peptides peuvent être intégrés dans les appareils électroniques mais ne remplaceront pas les puces électroniques au silicium d'aujourd'hui. La principale application sera pour les écrans plats, puisque ces nouveaux semi-conducteurs consomment moins d'énergie.
L'équipe de recherche a déposé un brevet et la compagnie israélienne Peptronics Ltd. développera le produit sur le marché.

Son interprétation dans l'avenir  Up Page
Histoire
Physicien américain et prix Nobel en 1956, John Bardeen (1908-1991) apporta sa contribution dans ses travaux sur les semi-conducteurs. Tout comme Pierre Gilles de Gennes (1932-), il apportera sa contribution aux semi-conducteurs.

Les références  Up Page
Réseau Pepe
BE Israël
 
Pourquoi ce site
Je crois que, si les êtres humains que nous sommes ne parviennent pas toujours à évoluer comme ils le souhaiteraient _à s'épanouir professionnellement, sentimentalement et sexuellement (ce que j'appelle les trois pôles d'intérêts) c'est parce qu'il y a des barrages qui entravent leur désir d'accéder à un rêve inachevé. Je pars du principe que tout est possible, à condition de s'entourer de gens qui nous poussent à croire en nous.
 
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