On a ainsi une création de paires électron-trou qui croît exponentiellement
avec la température. Dans le cas du silicium, à 300° K par exemple, le nombre d’électrons (ou de trous) par cm 3 , est de l’ordre de 7 · 10 10 comparé à 10 23
pour les métaux.
c) Les semi-conducteurs extrinsèques (Ex : Si, Ge dopés)
Si on diffuse dans du silicium intrinsèque de valence 4 des atomes à
5 électrons de valence (As, P), ces derniers libèrent chacun un électron, devenant des ions positifs fixes. Les électrons libérés ont une densité égale à celle
des atomes donneurs. Si le taux d’impuretés introduites ou dopage est de
10 −7 , cette densité est égale à 10 23 × 10 −7 = 10 16 électrons/cm 3 , comparée
à 10 23 pour les métaux. Un tel semi-conducteur est dit de type N (pour négatif).
Inversement, si on diffuse dans du silicium des atomes à 3 électrons de
valence (Ga, In), ces derniers vont capter chacun un électron, ce qui revient à
libérer un trou de charge +e. Ces atomes dits accepteurs vont devenir des ions
négatifs fixes. Le semi-conducteur est alors dit de type P (pour positif).
d) Les électrolytes
Dans ce cas, les molécules se dissocient en deux ions de signes contraires. Il
n’y a pas de charges fixes. Les densités volumiques des ions libres positifs et
négatifs sont égales et opposées. Elles sont de l’ordre de 10 16 à 10 21 /cm 3 .
e) Les gaz ionisés
Les molécules d’un gaz à faible pression peuvent être ionisées par libération
ou capture d’électrons. Les ions obtenus constituent des charges libres,
respectivement positives ou négatives.
6.2. LE COURANT ÉLECTRIQUE
6.2.1 Vecteur densité de courant
On peut se limiter, pour le moment, à un seul type de porteurs, les électrons
par exemple.
Sous l’action d’un champ électrique
E, chaque électron acquiert une vitesse.
En désignant par
v , la vitesse moyenne de l’ensemble des électrons (on dit
aussi vitesse d’entraînement ou de dérive), et par ρ la charge volumique du
milieu, on définit le vecteur de courant en tout point du milieu par :
j = ρ v
(6.1)
6.2 LE COURANT ÉLECTRIQUE
149
© Dunod. La photocopie non autorisée est un délit.
avec la température. Dans le cas du silicium, à 300° K par exemple, le nombre d’électrons (ou de trous) par cm 3 , est de l’ordre de 7 · 10 10 comparé à 10 23
pour les métaux.
c) Les semi-conducteurs extrinsèques (Ex : Si, Ge dopés)
Si on diffuse dans du silicium intrinsèque de valence 4 des atomes à
5 électrons de valence (As, P), ces derniers libèrent chacun un électron, devenant des ions positifs fixes. Les électrons libérés ont une densité égale à celle
des atomes donneurs. Si le taux d’impuretés introduites ou dopage est de
10 −7 , cette densité est égale à 10 23 × 10 −7 = 10 16 électrons/cm 3 , comparée
à 10 23 pour les métaux. Un tel semi-conducteur est dit de type N (pour négatif).
Inversement, si on diffuse dans du silicium des atomes à 3 électrons de
valence (Ga, In), ces derniers vont capter chacun un électron, ce qui revient à
libérer un trou de charge +e. Ces atomes dits accepteurs vont devenir des ions
négatifs fixes. Le semi-conducteur est alors dit de type P (pour positif).
d) Les électrolytes
Dans ce cas, les molécules se dissocient en deux ions de signes contraires. Il
n’y a pas de charges fixes. Les densités volumiques des ions libres positifs et
négatifs sont égales et opposées. Elles sont de l’ordre de 10 16 à 10 21 /cm 3 .
e) Les gaz ionisés
Les molécules d’un gaz à faible pression peuvent être ionisées par libération
ou capture d’électrons. Les ions obtenus constituent des charges libres,
respectivement positives ou négatives.
6.2. LE COURANT ÉLECTRIQUE
6.2.1 Vecteur densité de courant
On peut se limiter, pour le moment, à un seul type de porteurs, les électrons
par exemple.
Sous l’action d’un champ électrique
E, chaque électron acquiert une vitesse.
En désignant par
v , la vitesse moyenne de l’ensemble des électrons (on dit
aussi vitesse d’entraînement ou de dérive), et par ρ la charge volumique du
milieu, on définit le vecteur de courant en tout point du milieu par :
j = ρ v
(6.1)
6.2 LE COURANT ÉLECTRIQUE
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