Structure de bande des semi-conducteurs
Voir conduction électrique et semi-conducteur pour une description plus détaillée de la structure de bande.
Dans les solides, la capacité des électrons à agir comme porteurs de charge dépend de la disponibilité d’états électroniques vacants. Cela permet aux électrons d’augmenter leur énergie (c’est-à-dire d’accélérer) lorsqu’un champ électrique est appliqué. De même, les trous (états vides) dans la bande de valence presque remplie permettent également la conductivité.
Ainsi, la conductivité électrique d’un solide dépend de sa capacité à faire circuler les électrons de la bande de valence vers la bande de conduction. Ainsi, dans le cas d’un semi-métal avec une région de recouvrement, la conductivité électrique est élevée. Si la bande interdite (Eg) est petite, le flux d’électrons de la bande de valence à la bande de conduction n’est possible que si une énergie externe (thermique, etc.) est fournie ; ces groupes à petite Eg sont appelés semi-conducteurs. Si l’Eg est suffisamment élevé, alors le flux d’électrons de la bande de valence à la bande de conduction devient négligeable dans des conditions normales ; ces groupes sont appelés isolants.
Il existe cependant une certaine conductivité dans les semi-conducteurs. Ceci est dû à l’excitation thermique – certains des électrons obtiennent suffisamment d’énergie pour sauter la bande interdite en une seule fois. Une fois dans la bande de conduction, ils peuvent conduire l’électricité, tout comme le trou qu’ils ont laissé derrière eux dans la bande de valence. Le trou est un état vide qui laisse aux électrons de la bande de valence un certain degré de liberté.