Électronique Générale

Selon les propriétés électriques, les matériaux solides sont classés en trois catégories, conducteurs, isolants et semi-conducteurs.

3.1.  Conducteurs :

  Les conducteurs sont des matériaux qui conduisent aisément le courant électrique car sa résistance est très faible (R→0 ). Pour les conducteurs, la bande de valence et la bande de conduction n'existe pas dans les matériau : les deux bandes de valence et de conduction se chevauchent. Les électrons peuvent donc passer directement dans la bande de conduction et circuler dans tout le solide. La conductivité est bonne.

Exemples des conducteurs électriques : Le cuivre, l'argent, l'or et l'aluminium.

3.2.  Isolants :

  Les isolants sont des matériaux qui ne conduisent pas le courant électrique sous des conditions normales. Les isolants ont une très grande résistivité : elle est supérieure à 106 Ωm. La bande de conduction est vide à zéro degré Kelvin. La bande de valence (BV) et la bande de conduction (BC) sont séparées par un gap (BI) de l'ordre de 7 eV.

Quand la température augmente, des électrons passent dans la bande de conduction. Quand la température augmente mais en quantité infime : la conductivité croît, mais l'isolant reste non-conducteur.

Exemples d'isolants électriques : Le papier, le verre, le bois, le tissu, l'air et les matières plastiques.

3.3.  Semi-conducteurs :

 Les semi-conducteurs ont une résistivité comprise entre 10-4 et 102 Ωm. Dans un semi-conducteur, la bande de conduction est vide à la température de zéro Kelvin : c'est alors un isolant. La distance qui sépare les deux bandes (BC et BV) est de l'ordre de 1 eV.

Les bandes d'énergie correspondent donc aux niveaux d'énergie qui sont permis, ou interdits, aux électrons des éléments ou des composés formant le matériau solide. La dernière bande remplie est appelée bande de valence (BV), la bande immédiatement supérieure bande de conduction (BC). La bande d'énergie comprise entre ces deux bandes est appelée bande interdite (BI). C'est la valeur de l'énergie de cette bande qui va fixer les propriétés électriques du matériau (Figure 1.2) :

Figure 1.2: Position des bandes d'énergie pour un conducteur, un semi-conducteur et un isolant.