{"id":116983,"date":"2022-05-26T01:41:29","date_gmt":"2022-05-26T00:41:29","guid":{"rendered":"https:\/\/material-properties.org\/quest-ce-quune-paire-electron-trou-dans-les-semi-conducteurs-definition\/"},"modified":"2022-05-31T12:00:05","modified_gmt":"2022-05-31T11:00:05","slug":"quest-ce-quune-paire-electron-trou-dans-les-semi-conducteurs-definition","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/material-properties.org\/fr\/quest-ce-quune-paire-electron-trou-dans-les-semi-conducteurs-definition\/","title":{"rendered":"Qu’est-ce qu’une paire \u00e9lectron-trou dans les semi-conducteurs – D\u00e9finition"},"content":{"rendered":"

Dans le semi-conducteur, les porteurs de charge libres sont les \u00e9lectrons et les trous d’\u00e9lectrons (paire \u00e9lectron-trou).\u00a0Les \u00e9lectrons et les trous sont cr\u00e9\u00e9s par l’excitation de l’\u00e9lectron.\u00a0Propri\u00e9t\u00e9s des mat\u00e9riaux<\/div><\/div><\/span><\/p>\n

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\"extrins\u00e8que<\/a><\/strong>Dans le semi-conducteur,\u00a0<\/span>les porteurs de charge libres<\/span><\/strong>\u00a0sont\u00a0<\/span>les \u00e9lectrons<\/span><\/strong>\u00a0et\u00a0<\/span>les trous d’<\/span><\/strong>\u00a0\u00e9lectrons (paires \u00e9lectron-trou).\u00a0Les \u00e9lectrons et les trous sont cr\u00e9\u00e9s par\u00a0<\/span>excitation d’\u00e9lectrons<\/span><\/strong>\u00a0de la bande de valence \u00e0 la bande de conduction.\u00a0Un trou d’\u00e9lectron (souvent simplement appel\u00e9 un trou) est l’absence d’un \u00e9lectron \u00e0 une position o\u00f9 il pourrait exister dans un\u00a0<\/span>atome<\/span><\/a> ou r\u00e9seau atomique.\u00a0C’est l’un des deux types de porteurs de charge responsables de la cr\u00e9ation de courant \u00e9lectrique dans les mat\u00e9riaux semi-conducteurs.\u00a0\u00c9tant donn\u00e9 que dans un atome normal ou un r\u00e9seau cristallin, la charge n\u00e9gative des \u00e9lectrons est \u00e9quilibr\u00e9e par la charge positive des noyaux atomiques, l’absence d’\u00e9lectron laisse une charge positive nette \u00e0 l’emplacement du trou.\u00a0Les trous charg\u00e9s positivement peuvent se d\u00e9placer d’un atome \u00e0 l’autre dans les mat\u00e9riaux semi-conducteurs lorsque les \u00e9lectrons quittent leur position.\u00a0Lorsqu’un \u00e9lectron rencontre un trou, ils se recombinent et ces porteurs libres disparaissent effectivement.\u00a0La recombinaison signifie qu’un \u00e9lectron qui a \u00e9t\u00e9 excit\u00e9 de la bande de valence \u00e0 la bande de conduction retombe \u00e0 l’\u00e9tat vide dans la bande de valence, connu sous le nom de trous.<\/span><\/p>\n

La conductivit\u00e9 d’un semi-conducteur peut \u00eatre mod\u00e9lis\u00e9e en termes de\u00a0<\/span>th\u00e9orie des bandes des solides<\/span><\/strong>.\u00a0Le mod\u00e8le de bande d’un semi-conducteur sugg\u00e8re qu’\u00e0 des temp\u00e9ratures ordinaires, il existe une possibilit\u00e9 finie que les \u00e9lectrons puissent atteindre la bande de conduction et contribuer \u00e0 la conduction \u00e9lectrique.\u00a0Dans le semi-conducteur, des porteurs de charge libres (\u00a0<\/span>paires \u00e9lectron-trou<\/span><\/strong>) sont cr\u00e9\u00e9s par l’excitation de l’\u00e9lectron de la bande de valence \u00e0 la bande de conduction.\u00a0Cette excitation a laiss\u00e9 un trou dans la bande de valence qui se comporte comme une charge positive et une paire \u00e9lectron-trou est cr\u00e9\u00e9e.\u00a0Les trous peuvent parfois pr\u00eater \u00e0 confusion car ils ne sont pas des particules physiques comme le sont les \u00e9lectrons, mais plut\u00f4t l’absence d’un \u00e9lectron dans un atome.\u00a0<\/span>Les trous peuvent se d\u00e9placer d’un atome \u00e0 l’autre <\/span><\/strong>dans les mat\u00e9riaux semi-conducteurs lorsque les \u00e9lectrons quittent leur position.<\/span><\/p>\n

Excitation d’\u00e9lectrons dans les semi-conducteurs<\/span><\/h2>\n

L’\u00e9nergie pour l’excitation<\/span><\/strong>\u00a0peut \u00eatre obtenue de diff\u00e9rentes mani\u00e8res.<\/span><\/p>\n

Excitation thermique<\/span><\/h3>\n

Des paires \u00e9lectron-trou sont \u00e9galement g\u00e9n\u00e9r\u00e9es en permanence \u00e0 partir d’\u00e9nergie thermique, en l’absence de toute source d’\u00e9nergie externe.\u00a0L’excitation thermique ne n\u00e9cessite aucune autre forme d’impulsion de d\u00e9marrage.\u00a0Ce ph\u00e9nom\u00e8ne se produit \u00e9galement \u00e0 temp\u00e9rature ambiante.\u00a0Elle est caus\u00e9e par des impuret\u00e9s, une irr\u00e9gularit\u00e9 du r\u00e9seau de structure ou par un dopant.\u00a0Cela d\u00e9pend fortement de l’ Egap<\/sub><\/span> (une distance entre la valence et la bande de conduction), de sorte que pour un Egap <\/sub><\/span>inf\u00e9rieur le nombre de porteurs de charge excit\u00e9s thermiquement augmente. \u00c9tant donn\u00e9 que l’excitation thermique entra\u00eene le bruit du d\u00e9tecteur, un refroidissement actif est n\u00e9cessaire pour certains types de semi-conducteurs (par exemple le germanium).\u00a0Les d\u00e9tecteurs \u00e0 base de silicium ont un bruit suffisamment faible m\u00eame \u00e0 temp\u00e9rature ambiante.\u00a0Ceci est d\u00fb \u00e0 la grande bande interdite du silicium (Egap<\/sub> = 1,12 eV), qui nous permet de faire fonctionner le d\u00e9tecteur \u00e0 temp\u00e9rature ambiante, mais le refroidissement est pr\u00e9f\u00e9r\u00e9 pour r\u00e9duire le bruit.<\/span><\/p>\n

Excitation optique<\/span><\/h3>\n

Notez que l’\u00e9nergie d’un seul photon du spectre de la lumi\u00e8re visible est comparable \u00e0 ces bandes interdites.\u00a0Les photons de longueurs d’onde 700 nm – 400 nm ont des \u00e9nergies de 1,77 eV 3,10 eV.\u00a0En cons\u00e9quence, la lumi\u00e8re visible est \u00e9galement capable d’exciter des \u00e9lectrons vers la bande de conduction.\u00a0En fait, c’est le principe des panneaux photovolta\u00efques qui g\u00e9n\u00e8rent du courant \u00e9lectrique.<\/span><\/p>\n

Excitation par rayonnement ionisant<\/span><\/h3>\n

Les \u00e9lectrons peuvent atteindre la bande de conduction, lorsqu’ils sont\u00a0<\/span>excit\u00e9s par des rayonnements ionisants<\/span><\/strong> (c’est-\u00e0-dire qu’ils doivent obtenir une \u00e9nergie sup\u00e9rieure \u00e0 Egap<\/sub>).\u00a0En g\u00e9n\u00e9ral,\u00a0<\/span>les particules charg\u00e9es lourdes<\/span><\/a> transf\u00e8rent de l’\u00e9nergie principalement par:<\/span><\/p>\n