Dans un matériau pur, on introduit des impuretés par dopage. Pour que celui-ci soit contrôlable, il faut que le degré de pureté initial global soit supérieur au taux du dopage. Les taux de dopage utilisés sont de l'ordre de
à
. Une mole de silicium (
) correspond à
atomes et la densité du silicium est voisine de 7 :
de silicium contient donc environ
atomes. Avec un taux de dopage de l'ordre
, il y a environ
atomes d'impureté par
Dopage de type N
On introduit dans la matrice de silicium des atomes d'impuretés pentavalents tels que le phosphore
, l'arsenic
et l'antimoine
.
Chaque atome d'impureté amène un électron de valence supplémentaire. Cet électron est peu lié au noyau (
) et passe aisément dans la bande de conduction. La conductivité du matériau (conductivité extrinsèque) devient à cause du taux de dopage, très supérieure à celle du matériau pur. Les atomes pentavalents ou donneurs deviennent des ions positifs après le passage des électrons excédentaires dans la bande de conduction.
Les données numériques précédentes montrent que le nombre des électrons dans le matériau, fonction du taux de dopage, est supérieur au nombre des trous, fonction de la température, d'un facteur supérieur à
. La conduction dite de type
(négative) est assurée par des électrons.
Attention :
Les électrons sont les porteurs majoritaires.
Type P
On introduit dans le réseau une impureté trivalente : bore
, aluminium
, gallium
, indium
. Il manque à l'impureté un électron de valence pour assurer les 4 liaisons avec les atomes de silicium voisins. Un faible apport d'énergie (
) suffit pour qu'un électron d'un silicium voisin soit capté par l'impureté : il y a formation d'un trou peu lié et donc mobile. Les atomes trivalents (accepteurs) deviennent des ions négatifs par capture d'un électron. Compte tenu des taux de dopage, ces trous sont beaucoup plus nombreux que les porteurs intrinsèques du cristal pur. La conduction de type
(positive) est assurée par des trous.
Attention :
Les trous sont les porteurs majoritaires.
