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Réseau cristallin d'un semi conducteur
Dans un élément de semi-conducteur pur ou intrinsèque tel que le silicium ou le germanium, 4 des 8 places électroniques de la couche de valence sont occupées (l'atome de silicium ou de germanium possède en effet 4 électrons sur sa couche de valence), les quatre autres emplacements sont libres, puisque comme nous l'avons déjà vu la bande de valence comporte au maximum 8 places possibles pour les électrons.
L'atome est donc dans un état instable et pour acquérir une structure stable il peut emprunter temporairement 4 électrons à ses atomes voisins et met lui-même à disposition ses 4 électrons. Ainsi il s'établit une sorte de liaison entres atomes voisins, cette liaison inter atomes s'appelle liaison de covalence.
Cet assemblage fait que la bande de valence de chaque atome comporte maintenant huit électrons et est donc saturée.
La diode et la triode
Nous voici en 1883 ou Thomas EDISON remarque lors d’une expérience qu’il existe un
courant électrique entre la plaque métallique de son ampoule et le filament de celle-ci. Le
physicien français J.PERIN expliquera plus tard que cela est du à un déplacement
d'électrons émis par le filament porté à haute température. Viendra ensuite en 1904 la
première diode conçue par JA.FLEMMING qu'il nommera "Valve". Puis en 1906 Lee
de FOREST ajoute une troisième électrode à la diode, cette troisième électrode permet
alors de contrôler le courant circulant entre la cathode et l'anode. Cette découverte
portera le nom de "triode". Ce premier « tube à vide » fut certainement une découverte
considérable nous faisant faire un grand bond vers la conquête de l‘électronique moderne.
La découverte du Transistor
La découverte du transistor ou plutôt de l'effet transistor est sans doute l'une des plus grandes invention du 20e siècle en matière d’électronique. L’importance de cette découverte va démonter par la suite la place de la recherche scientifique dans le domaine de l'industrie.
En 1945 Mervin Joe Kelly, directeur de la recherche des laboratoires Bells s'intéresse de près aux semi-conducteurs notamment au silicium présent dans les radars de l’époque, celui décide de faire appel à William Bradford Shockley ( physicien américain à l’origine de la création de la Silicon Valley) afin de rassembler une équipe capable de trouver une solution (à base de semi-conducteur) pour réaliser un amplificateur.
WB.Shokley est fortement influencé par les travaux sur l'effet de champ effectués par Julius Edgar.Lilienfeld en 1928 (JE.Lilienfeld physicien et inventeur austro-hongrois est indirectement et sans aucun doute à l'origine de la découverte de l'effet transistor) et oriente la recherche sur un système reposant sur l'effet de champ, capable d'amplifier un signal.
WB.Schokley fait appel à deux brillants ingénieurs Walter Houser Brattain et John Bardeen pour donner naissance au projet.
Le 30 juin 1948 Ralph Bown, actuel directeur de recherche des laboratoires Bells annonce la découverte du transistor. A l’époque personne n'a alors en vue l'incroyable révolution technologique que le transistor va déclencher, les journaux de l’époque dont le New York Times ne parle de cette découverte que dans ses dernières pages.
Les portes logiques
En 1958, Jack Kilby et R.Noyce réaliseront le premier circuit intégré en reliant entre eux différents transistors pour créer des fonctions logiques de base. L’industrialisation de ce prototype permettra par la suite une production de puces en silicium contenant plusieurs transistors. Ce sera le début de l’ère technologique des circuits numériques. Ce nouveau concept révolutionnaire concentre dans un volume incroyablement réduit, un maximum de fonctions logiques, auxquelles on peut accéder de l'extérieur au travers des connexions
réparties sur la périphérie du circuit.
Le premier microprocesseur
Dès 1972 est commercialisé le premier microprocesseur 4 bits, le « 4004 » par la société Intel. Le 4004 comportait 2.300 transistors et Il était capable d'effectuer 90.000 opérations à la seconde. Pour souligner cet exploit technologique de l'époque, c'est un circuit « 4004 » qui équipa la sonde pionner X lors de son départ terrestre le 2 mars 1972 et qui se trouve aujourd'hui aux confins de notre système solaire.