L’atome

Tous les corps sont constitués d’atomes. Un atome comprend un noyau très dense constitué de protons de charge électrique positive et de neutrons neutres électriquement.
Un nombre d’électron égal au nombre de protons du noyau tourne autour de celui-ci. La charge électrique de l’électron est négative et opposée à celle du proton. L’atome est donc électriquement neutre. Ces électrons sont disposés en couches concentriques et seuls ceux de la couche externe interviennent dans les phénomènes électriques et chimiques. Cette couche comprend de 1 à 8 électrons dont le nombre correspond à la valence.

Constitution d’un semi conducteur

Les semi conducteurs sont de valence 4. Leurs atomes sont disposés régulièrement selon les sommets d’un cube (comme le diamant). Chacun des 4 électrons d’un atome est lié à un électron d’un des 4 atomes qui l’entoure ce qui fait que tous les électrons sont liés entre eux et qu’aucun n’est disponible pour assurer le passage d’un courant. C’est pourquoi un semi conducteur parfaitement pur (on dit intrinsèque) n’est pas conducteur de l’électricité.

Semi conducteurs n et p

Si par contre on remplace dans cette structure quelques atomes de silicium par des atomes d’un corps pentavalent (avec 5 électrons sur sa couche externe) par exemple de l’antimoine, de l’arsenic ou du phosphore, un de ces électrons ne trouvera pas dans le réseau cristallin d’autre électron à qui se lier et sera libre pour participer à un courant électrique. On a ainsi constitué du silicium de type n (pour négatif) qui conduira d’autant mieux le courant que le taux d’atomes pentavalents sera élevé. Si par contre on procède de même avec un corps trivalent (par exemple du bore ou du gallium) il restera dans chaque atome de bore une place disponible pour un électron. Cette place s'appelle un trou, et correspond à une charge positive. On a du silicium de type p.

Silicium pur	Silicium n
Silicium p

La jonction n p

Plaquons face à face un morceau de Silicium p et un de Silicium n. Il y a à droite de la jonction un excès d’électrons libres et un manque à gauche. Un équilibre va se produire par migration des électrons de droite à gauche, ce qui va provoquer un potentiel positif du côté n et négatif du côté p, créant ainsi une barrière de potentiel. Cette barrière va s’opposer au passage du courant si on met une tension positive du côté droit mais le favorisera dans l’autre sens. On a constitué une diode qui laissera passer le courant dans le sens p---> n et le bloquera dans l’autre.