3.

Dopage

L'ajout d'impuretés au semi-conducteur, ou dopage, est un autre moyen d'augmenter la conductivité électrique du corps. Les atomes du matériau de dopage, ou dopant (donneurs ou accepteurs d'électrons), et ceux de l'hôte ont un nombre différent d'électrons périphériques. Le dopage produit ainsi des particules électriques chargées positivement (type P) ou négativement (type N). Ce concept est illustré par le schéma, qui représente un cristal de silicium (Si) dopé au phosphore et à l'aluminium. Chaque atome de silicium dispose de quatre électrons périphériques (représentés par des points). Deux électrons (un par atome) sont nécessaires pour former une liaison covalente entre deux atomes. Dans le silicium de type N, des atomes de phosphore (P) à cinq électrons périphériques remplacent des atomes de silicium : ils offrent donc des électrons (des charges négatives) supplémentaires (un par atome de phosphore). Dans le silicium de type P, des atomes d'aluminium (Al) avec trois électrons périphériques entraînent un défaut d'électrons (création de charges positives) et engendrent la formation de trous (un par atome d'aluminium). Les électrons en excès ou les trous conduisent l'électricité.

Lorsque des zones de semi-conducteurs de type P et de type N sont adjacentes, elles forment une diode ; la zone de contact est appelée jonction N-P. Une diode est un dispositif de résistance élevée au courant électrique dans un sens et de faible résistance dans l'autre sens : elle ne laisse donc passer le courant que dans un seul sens. Les propriétés de conductance de la jonction N-P dépendent du sens de la tension appliquée, qui peut donc être utilisée pour contrôler la nature électrique du dispositif. Des séries de jonctions de ce type sont utilisées pour fabriquer des transistors et d'autres dispositifs semi-conducteurs, comme les cellules solaires (voir solaire, énergie), les lasers à jonction N-P, les démodulateurs ou les redresseurs.