Un semi-conducteur est un corps non cristallin non conducteur à l’état pur, mais susceptible de conduire de l’électricité suite à un traitement spécifique, le dopage. Cette semi-conduction est obtenue en introduisant des impuretés, par dopage n (pour négatif) ou p (pour positif) : cela augmente la conductivité des semi-conducteurs.
Ce traitement est utilisé dans le cas du silicium qui est à la base des cellules photovoltaïques qui constituent les panneaux solaires. La conductivité électrique d’un semi-conducteur est intermédiaire entre celles des métaux (bons conducteurs) et celle des isolants.
Le silicium est le matériau semi-conducteur le plus utilisé commercialement, du fait de ses bonnes propriétés, de son abondance naturelle et de son coût de mise en œuvre économique. On peut toutefois en citer quelques autres : le germanium, l’arséniure de gallium ou le carbure de silicium.
Un semi-conducteur est un matériau isolant, qui ne laisse donc pas passer le courant électrique, mais que l’on peut rendre conducteur dans certaines conditions (en augmentant sa température par exemple).
C’est le déplacement électrique qui s’opère au sein d’un matériau qui détermine s’il est conducteur, isolant ou semi-conducteur. Autrement dit, il s’agit de savoir comment les électrons s’y déplacent.
Placés autour de l’atome, les électrons sont caractérisés par leur appartenance à des plages d’énergies appelées bandes. On distingue les bandes de « valence » et de « conduction ».
La première correspond aux électrons situés en périphérie de l’atome. Ils sont nombreux mais peu mobiles car ils interagissent avec les atomes voisins pour assurer la cohésion locale du matériau. La seconde correspond à des électrons d’énergie importante, libres dans le matériau mais en nombre réduit.
Les semi-conducteurs, en ouvrant la possibilité de piloter un basculement entre deux états au sein de la matière, ont largement contribué au développement de l’électronique numérique, base de nombreux systèmes en particulier informatiques.
Par exemple, la mémoire des ordinateurs est constituée de cellules indépendantes implantées sur un substrat de silicium, l’un des matériaux semi-conducteurs les plus utilisés.
De nombreux autres systèmes utilisent les semi-conducteurs. Par exemple, les capteurs d’images ou les cellules photovoltaïques présentes sur les panneaux solaires, qui exploitent leurs propriétés de photoémission (émission d’électrons sous l’impact des photons d’un rayonnement lumineux).
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