En général, les semi-conducteurs sont des matériaux, inorganiques ou organiques, qui ont la capacité de contrôler leur conduction en fonction de la structure chimique, de la température, de l’éclairement et de la présence de dopants. Le nom de semi-conducteur vient du fait que ces matériaux ont une conductivité électrique entre celle d’un métal, comme le cuivre, l’or, etc., et celle d’un isolant, comme le verre. Ils ont une bande interdite inférieure à 4 eV (environ 1 eV). En physique du solide , cette bande interdite ou bande interdite est une plage d’énergie entre la bande de valence et la bande de conduction où les états électroniques sont interdits. Contrairement aux conducteurs, les électrons dans un semi-conducteur doivent obtenir de l’énergie (par exemple à partir d’un rayonnement ionisant) pour traverser la bande interdite et atteindre la bande de conduction.
Excitation optique et thermique dans les semi-conducteurs
L’énergie pour l’excitation peut être obtenue de différentes manières.
Excitation thermique
Des paires électron-trou sont également générées en permanence à partir d’énergie thermique, en l’absence de toute source d’énergie externe. L’excitation thermique ne nécessite aucune autre forme d’impulsion de démarrage. Ce phénomène se produit également à température ambiante. Elle est causée par des impuretés, une irrégularité du réseau de structure ou par un dopant. Cela dépend fortement de l’ Egap (une distance entre la valence et la bande de conduction), de sorte que pour un Egap inférieur le nombre de porteurs de charge excités thermiquement augmente. Étant donné que l’excitation thermique entraîne le bruit du détecteur, un refroidissement actif est nécessaire pour certains types de semi-conducteurs (par exemple le germanium). Les détecteurs à base de silicium ont un bruit suffisamment faible même à température ambiante. Ceci est dû à la grande bande interdite du silicium (Egap = 1,12 eV), qui nous permet de faire fonctionner le détecteur à température ambiante, mais le refroidissement est préféré pour réduire le bruit.
Excitation optique
Notez que l’énergie d’un seul photon du spectre de la lumière visible est comparable à ces bandes interdites. Les photons de longueurs d’onde 700 nm – 400 nm ont des énergies de 1,77 eV 3,10 eV. En conséquence, la lumière visible est également capable d’exciter des électrons vers la bande de conduction. En fait, c’est le principe des panneaux photovoltaïques qui génèrent du courant électrique.
Voir également:
Propriétés des semi-conducteurs [ /lgc_column]
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