半导体

Composant électronique et semi-conducteur

Pourquoi un semi-conducteur conduit-il moins qu’un conducteur ?

Dans un SC, il faut fournir une énergie minimale aux électrons pour qu’ils passent de la bande valence à la bande de conduction.

需要一定的能量，电子才能从价带跳到导带。

Définitions

BC    Bande de conduction
      导带
      电子进入这里之后可以自由移动并导电

BV    Bande de Valence
      价带
      电子原本呆的地方，通常不能自由导电

Eg    Bande interdite
      禁带
      价带和导带之间的电势差

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Liaison covalente

Liaison covalente : entre chaque atome.

共价键：两粒子或几个原子之间使用它们的外层电子。

Porteurs de charge dans un semi-conducteur

Dans un semi-conducteur, 2 types de porteurs de charge :

positif (porteur) : trous de la bande de valence
载流子 / 空穴

négatif (porteur) : électrons de la bande de conduction

Dans un SC, la conduction est assurée par les électrons et les trous.

在半导体中，导电由电子和空穴共同完成。

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Énergie de photon

光子的能量公式：Énergie de photon

E = h f = h c / λ

h  普朗克常数：6.62 × 10^-34
f  频率
c  光速：3 × 10^8 m/s
λ  光子的波长

Pour créer une paire électron-trous, l’énergie du photon > Eg.

Dopage

Dopage

纯净半导体叫：Semi-conducteur intrinsèque
本征半导体

纯净半导体导电能力不够强，所以我们要加入少量杂质：掺杂，dopage。

有两种：

dopage de type N

dopage de type P

Dopage de type N

Dopage de type N

On ajoute un atome avec un électron de plus.

Dopage de type P

Dopage de type P

Création de trous

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Jonction PN

Jonction PN

P 型和 N 型接触后就形成 PN 结。

Une jonction PN laisse passer le courant dans un seul sens.

Polarisation directe

Polarisation directe

P 区有空穴，空穴带正电，被正极排斥，往中间推。

N 区有 electrons，带负电，被负极排斥，往中间推。

Zone de déplétion 变窄了，载流子可以通过，所以电流通过了。

Polarisation inverse

Polarisation inverse

P 区有空穴，被负极吸引，离开中间。

N 区有 electrons，被正极吸引，离开中间。

Zone de déplétion augmente, le courant ne passe presque pas.

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Cellule photovoltaïque

光伏电池 cellule photovoltaïque

La lumière crée des paires électrons-trous, puis le champ électrique de la jonction PN sépare les charges.

LED

LED

Un électron de la bande de conduction peut passer dans une bande de valence.

Dans une diode, la recombinaison émet un photon.

La couleur dépend du gap Eg du matériau.

LED homojonction

LED homojonction : utiliser le même matériau pour les régions P et N.

同质结 LED

LED hétérojonction

LED hétérojonction : les différents matériaux SC.

异质结 LED

Elle permet de mieux confiner les porteurs et d’améliorer le rendement.

LED à puits quantique

LED à puits quantique : On fait croître une couche A entre deux couches B.

量子阱 LED

B doit être > A (gap).