Page 20 - Bulletin novembre 2021

e la diode aux panneaux photovoltaïques il n’y a qu’un pas semé de nombreuses em-
Dbûches et difficultés. Au début se trouve la théorie des semi-conducteurs et la structure
de la lumière. Pas simple donc.

Le passage quasi obligé est d‘abord de bien comprendre la structure atomique des semi-
conducteurs Silicium et Germanium essentiellement, et des dopants, Bore, Phosphore, Ar-
senic... et de leurs propriétés.
Puis il faut aborder la structure de la lumière et des photons, particules pleines d’énergie et
de vibration.

Alors commençons par le début. Un atome est constitué
d’un noyau, au centre, entouré d’électrons qui gravitent
dans des bandes d’énergie sphériques centrées sur ce
noyau. Entre les deux, des zones interdites...
En fonction de l’énergie dont il dispose, un électron ne
peut graviter autour du noyau que dans l’une des bandes
permises, et s’il veut passer dans une bande supérieure, il
lui faudra un supplément d’énergie. L’énergie thermique,
ambiante par exemple, peut permettre ce saut de bande,
s’il y a de la place pour l’accueillir dans une nouvelle bande.
Lorsque les atomes sont liés les uns aux autres, dans un
solide, les bandes d’énergie les plus éloignées du noyau, celles qui vont nous intéresser, sont

Pajol : activité 2

au même niveau. Si nous disposons par exemple
d’un morceau de silicium pur à 100%, les bandes
d’énergie de tous les atomes sont identiques et donc
les électrons de la dernière bande sont tous au
même niveau d’énergie. Cette bande dans laquelle
se trouvent ces électrons de liaison entre atomes
voisins est dite bande de valence.
Le Silicium par exemple dispose sur sa couche pé-
riphérique (sa couche de valence) de quatre élec-
trons tous occupés à lier les atomes entre eux pour
former le silicium solide. Ce solide est stable et

chaque atome dispose alors de huit électrons dans
sa bande de valence : ses quatre électrons person-
nels plus les quatre autres qu’il partage avec ses voisins. La bande de valence d’un atome est
la bande d’énergie la plus haute qui contient et est saturée d’électrons. Aucun autre électron
ne pourrait s’y ajouter.

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