Éléments de physique des semi-conducteurs

Intermédiaires entre isolants et conducteurs, les semi-conducteurs ont des propriétés mises à profit dans les composants électroniques.
Quelques considérations générales rappellent les mécanismes de liaisons inter-atomiques et les niveaux d’énergie entre la conduction et la valence. Ceci permet de décrire les propriétés des semi-conducteurs intrinsèques vis à vis des isolants et des conducteurs dans le mécanisme de recombinaison des électrons libres et des trous (vacance d’électron) au sein des réseaux cristallins. On remarque cependant une grande dépendance de la quantité de charges libres avec la température, ce qui conduit à mieux contrôler ces porteurs de charges par dopage du semi conducteur : entre type N, si des électrons supplémentaires sont introduits, et type P si des charges positives (défauts d’électrons) apparaissent.
Ces deux types de semi-conducteurs sont assemblés. La jonction PN ainsi constituée commence par un processus de diffusion qui instaure un champ électrique. Celui-ci se stabilise pour constituer une barrière de potentiel dont l’expression est déterminée à partir de considérations simples de physique des semi-conducteurs. La polarisation de cette jonction par une source de tension extérieure montre un comportement dissymétrique qui est à l’origine de la première grande application des semi-conducteurs dopés : la diode à jonction.