1. Absorption du photon :lorsqu'un photon doté d'une énergie suffisante interagit avec un matériau semi-conducteur, il peut être absorbé par un atome du réseau semi-conducteur. Cette énergie est transférée à un électron à l’intérieur de l’atome, ce qui l’excite vers un état énergétique plus élevé.
2. Génération d’une paire électron-trou :l’électron excité quitte sa position d’origine, créant un trou chargé positivement là où il se trouvait auparavant. Cela forme une paire électron-trou, qui sont les porteurs de charge initiaux dans le semi-conducteur.
3. Transfert d'énergie :l'électron excité interagit en outre avec d'autres atomes du semi-conducteur, transférant son excès d'énergie par le biais de collisions. Lorsqu’il entre en collision avec des atomes, il perd de l’énergie et finit par retomber dans un état énergétique inférieur.
4. Ionisation par impact :Au cours de ces collisions, l'électron excité peut transférer suffisamment d'énergie aux autres électrons du réseau semi-conducteur, les provoquant à être excités et finalement délogeés de leur position d'origine. Ce processus est connu sous le nom d’ionisation par impact. En conséquence, chacun de ces électrons excités supplémentaires peut créer de nouvelles paires électron-trou, multipliant ainsi le nombre de porteurs de charge.
5. Effet d'avalanche :Ces paires électron-trou nouvellement générées peuvent en outre subir une ionisation par impact, générant encore plus de porteurs de charge. Cet effet en cascade crée une avalanche de porteurs de charge, amplifiant le signal original du photon unique absorbé.
Grâce à ce processus, un seul photon peut générer plusieurs paires électron-trou, créant ainsi quatre porteurs de charge – deux électrons et deux trous – dans le matériau semi-conducteur. Ce phénomène est particulièrement important dans les dispositifs semi-conducteurs tels que les photodiodes et les cellules solaires, où l'absorption des photons conduit à la production de courant électrique.
