TP Matériaux

TP Matériaux

Table Des Matières
1 - Les semi-conducteurs 4
1.1 Conducteurs électriques............................................................................................................................4
1.2 Les semi-conducteurs...............................................................................................................................5
1.3 La jonction PN.........................................................................................................................................6
1.4 Les cellules photoélectriques.....................................................................................................................7
1.5 TP semi-conducteurs................................................................................................................................9
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1 - Les Semi-conducteurs 1
Conducteurs électriques
Définition : Conducteurs et isolants
Un conducteur électrique est un matériau, à l'inverse des isolants, capable de conduire le
courant électrique.
Il est caractérisé par sa résistivité exprimé en
Les matériaux conducteurs sont les métaux purs (cuivre, argent, fer, or,...), les alliages, le
graphite.
Résistance électrique
La résistance d'un conducteur est la
grandeur définie par le rapport :
Elle s'exprime en Ohm (Ω).
Elle dépend des caractéristiques physiques
(longueur, aire de la section) du
conducteur.
Si la résistance est constante on parle de
résistors ou de conducteurs ohmiques.
Conduction métallique et effet Joule
Les conducteurs ont la particularité de posséder
un électron libre par atome.
Ces électrons sont capable de se déplacer sous
l'effet d'un champ électrique créé par un
générateur.
Le mouvement d'ensemble de ces électrons
entraîne la production de chaleur qui échauffe le
conducteur, c'est l'effet Joule.
Ce phénomène est en général gênant dans la
mesure où il fait perdre de l'énergie sauf dans le
cas où précisément on désire produire de la
chaleur (radiateur). On cherche donc en général
à diminuer la résistance et donc la résistivité
des conducteurs en élaborant de nouveaux
alliages.
Résistors
Conduction
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Complément : Résistivité
matériau aluminium argent cuivre fer graphite or zinc
résistivité 0,028 0,016 0,017 0,10 8 0,022 0,061
Les semi-conducteurs
La conduction
Un matériau semi-conducteur se situe entre un isolant et un conducteur du point de vue de la
conductivité.
Il possède un électron sur la dernière couche électronique capable de conduire le courant à
condition de lui fournir une énergie suffisante.
Le schéma suivant montre les différences entre les niveaux d'énergie des bandes de
conduction et de valence entre les conducteurs ; les isolants et les semi-conducteurs.
Bandes de conduction et de valence
électrons et trous
La conduction dans un semi-conducteur est réalisé par les électrons qui se situent dans la
bande de conduction mais aussi par les trous (absence d'électrons) qui se trouvent dans la
bande de valence.
En effet, il peut y avoir déplacement d'électrons d'un trou à l'autre, ce qui revient à déplacer
le trou. De par sa nature le trou est donc considéré comme une charge positive.
Semi-conducteurs N et P
Les semi-conducteurs font tous partie de la colonne du Carbone, soit le Silicium (Si) et le
Germanium (Ge).
Ils possèdent donc 4 électrons sur leur dernière couche électronique.
Pour améliorer la conductivité on ajoute des "impuretés" c'est-à-dire des atomes possédant
soit 5 électrons périphériques (Phosphore P, Arsenic As), le semi-conducteur possède alors un
excès d'électrons et devient de type P. On parle de dopage N (négatif).
Dans le cas où on ajoute un élément possédant seulement 3 électrons périphériques
(Aluminium Al, Gallium Ga). Le semi-conducteur possède un excès de trous et devient de
type P (positif).
Les semi-conducteurs
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