Matériau non conducteur à l’état pur, mais susceptible de contribuer à un courant électrique suite à un traitement spécifique nommé dopage, qui peut s’effectuer soit par diffusion, par implantation ionique, par transmutation nucléaire ou par technique laser. Un semi-conducteur est un matériau électriquement intermédiaire entre un matériau isolant et un matériau conducteur.
Le dopage est donc une technique qui consiste à introduire dans le matériau des impuretés convenables et en quantité contrôlée, ce qui a pour effet d’en augmenter la conduction. Dans les semi-conducteurs de type N (pour négatif), la conduction est assurée par des électrons libres de valence (comme dans les métaux), les dopants sont As, Sb, P… ; dans des semi-conducteurs de type P (pour positif), la conduction est assurée par des trous libres (un trou équivalent à une absence d’électrons), les dopants sont B, Al, Ga, In… La concentration d’impuretés de dopage permet de contrôler très précisément la conductivité du semi-conducteur.
Plus simplement, définissons deux types de semi-conducteurs :
- Les semi-conducteurs intrinsèques sont non dopés et possèdent un taux d’impuretés très faible, leur conductivité électrique ne dépend que de leur structure et de la température ; à très basse température ils se comportent comme des isolants ;
- Les semi-conducteurs extrinsèques ont besoin d’adjonction d’impuretés pour modifier leurs propriétés de conductivité.
Depuis les années 50, l’avènement des matériaux semi‐conducteurs a révolutionné l’électronique, l’informatique, l’optoélectronique en permettant l’élaboration d’une très grande variété de composants discrets et de circuits intégrés. De nos jours, nous les retrouvons dans nos dispositifs de télécommunications, dans nos automobiles, et même dans nos appareils électroménagers, ils ont donné naissance à toute une cohorte de composants : transistors, capteurs à semi-conducteurs [E3092], lasers à semi-conducteurs [E2660], composants MOS, semi-conducteurs de puissance [D3113], céramiques semi-conducteurs [E2080], nanocristaux semi-conducteurs [NM2030]…
Le silicium est le matériau semi-conducteur le plus massivement utilisé, plusieurs raisons à cela : ses bonnes propriétés, son abondance naturelle et son coût faible de mise en œuvre. Citons-en quelques autres : le germanium, l’arséniure de gallium ou le carbure de silicium.
