Les semi-conducteurs de type négatif (N) sont des matériaux partiellement conducteurs et partiellement isolants qui donnent des électrons dans les appareils électroniques. Les semi-conducteurs de type N, comme leur homologue de type positif (P), sont fabriqués à partir d’éléments tels que le silicium et le germanium. Ensemble, les semi-conducteurs de type N et les semi-conducteurs de type P sont les éléments constitutifs des dispositifs à semi-conducteurs modernes.
Les électrons de valence dans le modèle atomique sont des électrons dans la couche la plus externe de l’orbite. Le silicium, par exemple, a quatre électrons dans la couche de valence. Cela fait du silicium un semi-conducteur ou un conducteur partiel et un isolant partiel. Les conducteurs pleins, tels que le cuivre et l’aluminium, ont plus d’électrons sur la couche de valence, ce qui facilite la mobilité des électrons et conduit à une conductivité élevée.
Lors de la préparation du silicium pour la production de semi-conducteurs, le dioxyde de silicium est chauffé à des températures très élevées en l’absence d’oxygène. Le dioxyde de silicium est le sable commun trouvé presque partout. Les équipements spéciaux qui produisent du silicium pur et ses formes extrinsèques constituent l’essentiel des investissements dans la production de semi-conducteurs.
Les semi-conducteurs extrinsèques sont des semi-conducteurs purs qui ont été dopés avec des éléments d’impuretés, tels que le phosphore ou le bronze, pour avoir la caractéristique de donneur ou d’accepteur d’électrons. Lorsqu’un élément électronique à quatre valences est dopé avec un élément électronique à cinq valences, il en résulte des semi-conducteurs de type N. L’utilisation d’un élément à trois valences donne un semi-conducteur de type P. La quantité d’impureté est d’environ 1 atome d’impureté pour 100 millions d’atomes de silicium.
Le phosphore a cinq électrons de valence. Si 100 millions d’atomes de silicium sont dopés avec un atome de phosphore, il en résulte des semi-conducteurs de type N. Le matériau de type N, associé à un matériau de type P, devient un élément constitutif du semi-conducteur le plus simple, connu sous le nom de diode. Pour construire une diode, une jonction est réalisée entre un semi-conducteur de type N et un semi-conducteur de type P. Sur les côtés opposés à la jonction, des fils métalliques sont reliés à l’extrémité libre des semi-conducteurs.
Le courant circule librement dans un sens dans une diode, mais presque aucun courant ne circule dans l’autre sens, ce qui fait de la diode un dispositif standard pour la rectification ou le processus de conversion du courant alternatif (AC) en courant continu (DC). Une diode est également utilisée pour la détection d’enveloppe où les niveaux de crête d’un signal radiofréquence (RF) sont extraits à l’aide d’un circuit détecteur à diode. Ce concept suggère le processus d’extraction audio en modulation d’amplitude (AM). Une diode associée à un circuit résistance-condensateur (RC) de la bonne constante de temps génère de l’audio à partir d’une enveloppe AM RF.