Les semi-conducteurs intrinsèques sont une forme pure d’éléments qui ont généralement quatre électrons de valence. Un processus spécial peut être effectué pour transformer des semi-conducteurs intrinsèques en semi-conducteurs de type négatif (N) ou positif (P). Les utilisations des semi-conducteurs de type P et de type N comprennent les transistors à jonction bipolaire (BJT), les transistors à effet de champ (FET) et les redresseurs commandés au silicium (SCR).
Les bons conducteurs d’électricité, comme le cuivre, perdent facilement des électrons au profit d’autres atomes à l’intérieur du matériau, tandis que les semi-conducteurs sont partiellement conducteurs et partiellement isolants. Le silicium et le germanium sont tous deux des éléments à quatre valences. Le silicium est un matériau courant pour les semi-conducteurs, bien que le germanium soit également utilisé pour les applications à haute fréquence. La différence entre le silicium et le germanium est que la chute de tension directe dans le germanium est d’environ 0.2 volt (V), contre 0.7 V dans le silicium.
Lors de la fabrication de semi-conducteurs intrinsèques, le silicium est fondu à très haute température dans un gaz inerte ou sous vide. Le matériau fondu qui en résulte ressemble beaucoup à un verre fondu. Grâce à un processus appelé croissance, un cultivateur en rotation tire lentement le silicium fondu dans un matériau intrinsèque de silicium sous la forme d’une tige d’environ quelques centimètres de diamètre.
Les matériaux intrinsèques en silicium, appelés semi-conducteurs non dopés, semi-conducteurs intrinsèques de type (i), ou semi-conducteurs intrinsèques, sont peu utiles à l’industrie électronique. La forme utile du silicium est le résultat de l’ajout d’éléments spéciaux, appelés dopants, dans un processus appelé dopage, dans lequel des dopants, tels que le phosphore ou le bore, sont ajoutés alors que le silicium est encore en fusion. Lorsque du phosphore est ajouté au silicium, un électron supplémentaire fait du silicium un semi-conducteur de type N. L’étape suivante après la croissance d’une tige de silicium de type N est le tranchage, dans lequel le matériau en forme de tige en forme de verre sera tranché pour produire de fines tranches de silicium. Des techniques spéciales, telles que l’onde acoustique de surface (SAW), sont utilisées pour trancher un matériau très dur, tel que le silicium dopé au phosphore.
Les plaquettes de silicium générées par tranchage peuvent être tracées sur l’axe des x puis sur l’axe des y, résultant en une énorme quantité de semi-conducteurs de type N. Plus tard, des semi-conducteurs de type P sont également produits et préparés pour le processus d’assemblage. À ce stade, les semi-conducteurs intrinsèques ont été transformés en semi-conducteurs extrinsèques. L’assemblage le plus simple d’un semi-conducteur de type N et de type P est une jonction positive-négative (PN) connue sous le nom de diode, qui ressemble à une valve unidirectionnelle. La jonction PN qui a été générée par le contact des semi-conducteurs de type N et de type P a maintenant une caractéristique spéciale connue sous le nom de conductivité unidirectionnelle.