Imaginez un morceau de matériau semi-conducteur, comme le silicium. Il est rempli d'atomes, chacun ayant son propre noyau et des électrons en orbite. Dans le modèle le plus simple, nous avons deux principaux types de porteurs de charge:
1. Électrons libres: Ce sont des électrons qui ont gagné suffisamment d'énergie pour se libérer de leurs atomes parents et se promener dans le matériau. Ils peuvent facilement se déplacer et contribuer au courant électrique lorsqu'un champ électrique est appliqué.
2. Trous: Ce ne sont pas des particules réelles mais plutôt l'absence d'un électron dans la bande de valence de l'atome. Imaginez un trou comme un endroit vacant où un électron * devrait * être. Lorsqu'un électron saute d'un atome à un autre, laissant son emplacement d'origine, un trou est créé. Ce trou agit comme un support de charge positif car il attire des électrons à proximité.
Voici un diagramme simplifié:
`` '
+ ----- + + ----- + + ----- +
| SI | | SI | | SI |
+ ----- + + ----- + + ----- +
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E- | | E- | | E- | | e-
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+ ----- + + ----- + + ----- +
Trou | | Trou | | Trou
+ ----- + + ----- + + ----- +
`` '
* électrons libres (e -) sont représentés comme de petits points bleus se déplaçant au hasard dans le matériau.
* trous sont représentés comme des espaces vides dans la structure de l'atome.
Maintenant, considérons un champ électrique:
Imaginez l'application d'une tension à travers le semi-conducteur, créant un champ électrique. Ce champ poussera les électrons libres dans une direction et tirera des trous dans la direction opposée. Ce mouvement des électrons et des trous libres constitue le courant électrique .
Voici comment cela fonctionne:
* électrons libres: Le champ électrique les oblige à dériver dans la direction opposée au champ.
* trous: Bien que les trous eux-mêmes ne bougent pas physiquement, ils sont remplis par des électrons à proximité qui y sautent. Cela crée une "réaction en chaîne" de sauts d'électrons, ce qui donne l'impression que les trous eux-mêmes se déplacent dans le sens du champ électrique.
En substance, les électrons et les trous libres contribuent à l'écoulement du courant en portant des charges dans des directions opposées sous l'influence d'un champ électrique.
Points clés:
* Les électrons et trous libres sont des porteurs de charge en semi-conducteurs.
* Les électrons libres se déplacent librement, tandis que les trous sont l'absence d'électrons.
* Les deux contribuent à l'écoulement de courant en se déplaçant dans des directions opposées sous un champ électrique.
Ce modèle simplifié fournit une compréhension de base de la façon dont les électrons et les trous libres contribuent au courant électrique dans les semi-conducteurs. Le mécanisme réel est plus complexe et implique la mécanique quantique, mais cette illustration donne un bon point de départ.
