Semi-conducteurs

[hugo63]

Bonsoir,
j'ai récemment eu une série de cours sur les semi-conducteurs, en le relisant il y a quelque chose que je n'ai pas compris. Lorsque un semi conducteurs (au silicium par exemple) est dopé N on peut dire que la concentration en atome donneur est environ égale à la concentration en électron libre, cependant j'ai du mal à comprendre comment ceci est possible car par exemple dans le cas du dopage N d'un cristal de silicium avec des atomes de phosphore la quantité d'atome de phosphore est inférieur à celle d'atome de silicium, en imaginant que tout les atomes de phosphore sont ionisés chacun "amène" un électron libre cependant chaque atome de silicium aussi, et de plus les atomes de silicium sont majoritaires donc la quantité d'électron "amené" par le silicium devrait au moins être égale a celle des atomes de phosphore. Je ne comprends donc par pourquoi on peut négligé les électrons "amené" par les atomes de silicium est dire que la quantité total d'électron libre est égale à la quantité d'atome de phosphore.
Si ceci vient du fait que tout les atomes de silicium n'émettent pas un électron dans la bande de conduction, est ce que si on augmentait la température du semi-conducteur dopés cette quantités ne serait plus négligeable ?
J'espère avoir été assez clair, merci d'avance et bonne soirée à vous.
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[ThM55]

Bonsoir. Vous avez certainement que dans le semi conducteur intrinsèque les électrons dans la bande de conduction viennent de la bande de valence. Il a fallu suffisamment d'énergie (photon, phonon...) pour les faire monter dans la bande de conduction et laisser des trous. En fait on voit la queue d'une distribution de Fermi-Dirac à température positive. Ce n'est pas la même chose pour les électrons apportés par un donneur N. Si je ne me trompe pas et si mes souvenirs sont bons (mes études sur le sujet remontent à de nombreuses années) le dopage crée un niveau supplémentaire dans le gap entre la bande de valence et la bande de conduction pour l'électron supplémentaire. Les électrons supplémentaires du donneur ont donc besoin de beaucoup moins d'énergie pour devenir des électrons de conduction. Il suffit alors d'une très faible concentration d'atomes dopant pour atteindre la concentration voulue en électrons de conduction.

[hugo63]

D'accord très bien merci, de plus je me demandais comment ce fait il en sachant que peut importe le dopage et que n.p=ni^2 donc que ni^2 a toujours la même valeur comment la conductivité peut elle augmentait en faisant varier n et p ?

[gts2]

Je ne réponds pas sur la cause de l'augmentation de conductivité, mais sur le lien avec la loi d'action de masse.

Avec np=10²⁰ (au hasard, sans unité !), on peut avoir n=p=10¹⁰ ou n=10⁵ et p=10¹⁵ donc pas du tout le même nombre de porteurs et si on tient compte du fait que les mobilités sont différentes, il parait logique que la conductivité puisse varier.

[A voir en vidéo sur Futura]

[hugo63]

Très bien merci.