Bandes d'énergie - Porteurs

Objectifs

Énergie des électrons dans un cristal

Concept de masse effective

Concept de trou

Isolant - Conducteur

Conclusions


Bandes d'énergies - Porteurs :  2.4 Concept de trou.

2.4.1 Définition.

boule Le courant I traversant un cristal de longueur L (modèle linéaire) contenant N électrons ayant une vitesse quelconque est donné par le théorème de RAMO-SHOCKLEYSchockley .

Supposons que la bande d'énergie soit entièrement remplie. A chaque valeur de l'énergie E on peut trouver 2 vecteurs d'onde k de même module mais opposés (E(k) est parabolique) correspondant à deux vitesses de même module mais de sens opposé.

key Une bande d'énergie pleine ne conduit pas l'électricité. Tout cristal ne possédant que des bandes d'énergie permises entièrement pleines suivies de bandes entièrement vides doit être un ISOLANT.

bouleSi maintenant dans la bande pleine, il manque un seul électron (numéro j). Si on ajoute la contribution de l'électron manquant : + (-q vj) et qu'on la retranche : - (-q vj)  

La conduction résultant du mouvement des N-1 électrons est équivalente à celle d'une seule particule positive que l'on appelle un TROU (hole) dont la vitesse est celle de l'électron manquant.

La masse effective du trou mh = - me

2.4.2 Interprétation physique.

boule Un  électron absent dans une bande pleine correspond à une place vide sur une liaison de covalence entre des atomes.

boule L'atome qui a perdu l'un de ses électrons périphériques est devenu positif.

boule Sous l'effet de l'agitation thermique, un électron d'une liaison voisine peut passer sur une liaison vide.

boulePar conséquent le trou se déplace d'atome en atome. C'est pour cela que l'on peut le considérer comme une particule positive qui se déplace dans le réseau.

boule

Masses effectives des électrons et des trous
Trous Électron

Si

0.59 m0 1.06 m0

Ge

0.36 m0 0.55 m0
GaAs 0.64 m0 0.066 m0


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Bandes d'énergie - Porteurs

Objectifs

Énergie des électrons dans un cristal

Concept de masse effective

Concept de trou

Isolant - Conducteur

Conclusions

Dernière mise à jour : le 13 novembre, 2003 Auteur : Bernard BOITTIAUX