Composant semi-conducteurvignette|Aperçu de quelques dispositifs semi-conducteurs encapsulés Un composant semi-conducteur est un composant électronique dont le fonctionnement repose sur les propriétés électroniques d'un matériau semi-conducteur (principalement le silicium, le germanium et l'arséniure de gallium, ainsi que des semi-conducteurs organiques). Sa conductivité se situe entre les conducteurs et les isolants. Les composants semi-conducteurs ont remplacé les tubes à vide dans la plupart des applications.
Valence and conduction bandsIn solid-state physics, the valence band and conduction band are the bands closest to the Fermi level, and thus determine the electrical conductivity of the solid. In nonmetals, the valence band is the highest range of electron energies in which electrons are normally present at absolute zero temperature, while the conduction band is the lowest range of vacant electronic states. On a graph of the electronic band structure of a semiconducting material, the valence band is located below the Fermi level, while the conduction band is located above it.
Semi-conducteurUn semi-conducteur est un matériau qui a les caractéristiques électriques d'un isolant, mais pour lequel la probabilité qu'un électron puisse contribuer à un courant électrique, quoique faible, est suffisamment importante. En d'autres termes, la conductivité électrique d'un semi-conducteur est intermédiaire entre celle des métaux et celle des isolants. Le comportement électrique des semi-conducteurs est généralement modélisé, en physique de l'état solide, à l'aide de la théorie des bandes d'énergie.
Trou d'électronEn physique du solide, un trou d'électron (habituellement appelé tout simplement trou) est l'absence d'un électron dans la bande de valence, qui serait normalement remplie sans le trou. Une bande de valence remplie (ou presque remplie) est une caractéristique des isolants et des semi-conducteurs. Le concept de trou est essentiellement une façon simple d'analyser le mouvement d'un grand nombre d'électrons en traitant cette absence d'électron comme une quasi-particule. Les trous sont dus à l'interaction des électrons avec le réseau cristallin.
Théorie des bandesredresse=1.5|vignette|Représentation schématique des bandes d'énergie d'un solide. représente le niveau de Fermi. thumb|upright=1.5|Animation sur le point de vue quantique sur les métaux et isolants liée à la théorie des bandes En physique de l'état solide, la théorie des bandes est une modélisation des valeurs d'énergie que peuvent prendre les électrons d'un solide à l'intérieur de celui-ci. De façon générale, ces électrons n'ont la possibilité de prendre que des valeurs d'énergie comprises dans certains intervalles, lesquels sont séparés par des bandes d'énergie interdites (ou bandes interdites).
Carrier generation and recombinationIn the solid-state physics of semiconductors, carrier generation and carrier recombination are processes by which mobile charge carriers (electrons and electron holes) are created and eliminated. Carrier generation and recombination processes are fundamental to the operation of many optoelectronic semiconductor devices, such as photodiodes, light-emitting diodes and laser diodes. They are also critical to a full analysis of p-n junction devices such as bipolar junction transistors and p-n junction diodes.
Dopage (semi-conducteur)Dans le domaine des semi-conducteurs, le dopage est l'action d'ajouter des impuretés en petites quantités à une substance pure afin de modifier ses propriétés de conductivité. Les propriétés des semi-conducteurs sont en grande partie régies par la quantité de porteurs de charge qu'ils contiennent. Ces porteurs sont les électrons ou les trous. Le dopage d'un matériau consiste à introduire, dans sa matrice, des atomes d'un autre matériau. Ces atomes vont se substituer à certains atomes initiaux et ainsi introduire davantage d'électrons ou de trous.
Band bendingIn solid-state physics, band bending refers to the process in which the electronic band structure in a material curves up or down near a junction or interface. It does not involve any physical (spatial) bending. When the electrochemical potential of the free charge carriers around an interface of a semiconductor is dissimilar, charge carriers are transferred between the two materials until an equilibrium state is reached whereby the potential difference vanishes.
Semimétalredresse=1.75|vignette| Diagramme représentant la distribution des électrons dans les bandes de différents types de matériaux à l'équilibre. De gauche à droite : métal ; semimétal ; semiconducteur (dopé p, intrinsèque, dopé n) ; isolant. L'énergie est représentée par l'axe vertical, tandis que l'épaisseur horizontale des bandes représente la densité d'états.La densité électronique par niveau d'énergie suit la statistique de Fermi-Dirac et est représentée par un dégradé de noir.
Electron mobilityIn solid-state physics, the electron mobility characterises how quickly an electron can move through a metal or semiconductor when pulled by an electric field. There is an analogous quantity for holes, called hole mobility. The term carrier mobility refers in general to both electron and hole mobility. Electron and hole mobility are special cases of electrical mobility of charged particles in a fluid under an applied electric field. When an electric field E is applied across a piece of material, the electrons respond by moving with an average velocity called the drift velocity, .
Magnetic semiconductorMagnetic semiconductors are semiconductor materials that exhibit both ferromagnetism (or a similar response) and useful semiconductor properties. If implemented in devices, these materials could provide a new type of control of conduction. Whereas traditional electronics are based on control of charge carriers (n- or p-type), practical magnetic semiconductors would also allow control of quantum spin state (up or down).
Masse effectiveredresse=1.5|vignette|Structure de bande générée pour Si, Ge, GaAs et InAs massifs par la méthode . La masse effective est une notion utilisée en physique du solide pour l'étude du transport des électrons. Plutôt que de décrire des électrons de masse fixée évoluant dans un potentiel donné, on les décrit comme des électrons libres dont la masse effective varie. Cette masse effective peut-être positive ou négative, supérieure ou inférieure à la masse réelle de l'électron.
Bande interditeredresse=.9|vignette|Bandes d'un semiconducteur. La bande interdite d'un matériau, ou gap, est l'intervalle, situé entre la bande de valence et la bande de conduction, dans lequel la densité d'états électroniques est nulle, de sorte qu'on n'y trouve pas de niveau d'énergie électronique. La largeur de bande interdite, ou band gap en anglais, est une caractéristique fondamentale des matériaux semiconducteurs ; souvent notée , elle est généralement exprimée en électronvolts (eV). Fichier:Band filling diagram.
Nanoélectroniquevignette|Structure d'un transistor FinFET La nanoélectronique fait référence à l'utilisation des nanotechnologies dans la conception des composants électroniques, tels que les transistors. Bien que le terme de nanotechnologie soit généralement utilisé pour des technologies dont la taille est inférieure à environ , la nanoélectronique concerne des composants si petits qu'il est nécessaire de prendre en compte les interactions interatomiques et les phénomènes quantiques.
Electrical resistivity and conductivityElectrical resistivity (also called volume resistivity or specific electrical resistance) is a fundamental specific property of a material that measures its electrical resistance or how strongly it resists electric current. A low resistivity indicates a material that readily allows electric current. Resistivity is commonly represented by the Greek letter ρ (rho). The SI unit of electrical resistivity is the ohm-metre (Ω⋅m).
Spectroscopie photoélectronique résolue en anglevignette|Dispositif expérimental de spectroscopie photoélectronique résolue en angle|alt=|300x300px La spectroscopie photoélectronique résolue en angle (ARPES), est une technique expérimentale directe permettant l'observation de la distribution des électrons (plus précisément, la densité des excitations électroniques) dans l'espace réciproque des solides. Cette technique est une spécialisation de la spectroscopie de photoémission ordinaire. L'étude de la photoémission des électrons contenus dans un échantillon est habituellement réalisée en illuminant avec des rayons X doux.
Anderson's ruleAnderson's rule is used for the construction of energy band diagrams of the heterojunction between two semiconductor materials. Anderson's rule states that when constructing an energy band diagram, the vacuum levels of the two semiconductors on either side of the heterojunction should be aligned (at the same energy). It is also referred to as the electron affinity rule, and is closely related to the Schottky–Mott rule for metal–semiconductor junctions. Anderson's rule was first described by R. L. Anderson in 1960.
Semi-conducteur à large bandevignette|Schéma d'un semi-conducteur à large bande Un semi-conducteur à large bande est un semi-conducteur dont la largeur de la bande interdite, entre la bande de valence et la bande de conduction, est significativement plus importante que celle du silicium. Le seuil exact dépend du domaine d'utilisation. Commercialement, du fait de ses caractéristiques et de son abondance, le silicium est le semi-conducteur le plus utilisé. Les composants électroniques basés sur le silicium peuvent cependant présenter des limites fonctionnelles.
Two-dimensional electron gasA two-dimensional electron gas (2DEG) is a scientific model in solid-state physics. It is an electron gas that is free to move in two dimensions, but tightly confined in the third. This tight confinement leads to quantized energy levels for motion in the third direction, which can then be ignored for most problems. Thus the electrons appear to be a 2D sheet embedded in a 3D world. The analogous construct of holes is called a two-dimensional hole gas (2DHG), and such systems have many useful and interesting properties.
Densité de chargeLa densité de charge électrique désigne la quantité de charge électrique par unité d'espace. Selon que l'on considère un problème à 1, 2 ou 3 dimensions, c'est-à-dire une ligne, une surface ou un volume, on parlera de densité linéique, surfacique ou volumique de charge. Leurs unités sont respectivement le coulomb par mètre (), le coulomb par mètre carré () et le coulomb par mètre cube () dans le Système international. Comme il existe des charges négatives comme des charges positives, la densité de charge peut prendre des valeurs négatives.
