La bande de valence est la dernière bande remplie, et la bande de conduction est la suivante, vide ou partiellement vide.
Les électrons de valence, situés sur les couches externes de l'atome, permettent aux atomes de se lier entre eux.
La conduction électrique dépend de la structure des bandes d'énergie, notamment du gap, qui conditionne le passage des électrons selon le type de matériau.
Semi-conducteurs élémentaires : matériaux dont la structure électronique est caractérisée par la présence de bandes d’énergie, dont la bande de valence et la bande de conduction, séparées par un gap d’énergie. Leur conductivité électrique dépend de la possibilité pour les électrons de passer d’une bande à l’autre.
Silicium (Si) : semi-conducteur élémentaire dont le gap d’énergie est d’environ 1,12 eV, ce qui lui permet de devenir conducteur sous éclairement en excitant les électrons de valence vers la bande de conduction.
Germanium (Ge) : semi-conducteur élémentaire, également capable d’absorber des longueurs d’onde inférieures à 1100 nm, sensible à la lumière. Il possède un gap d’énergie plus faible que le silicium, ce qui facilite la conduction sous excitation.
Les semi-conducteurs élémentaires, notamment le silicium et le germanium, se distinguent par leur capacité à devenir conducteurs sous éclairement grâce à leur gap modéré, ce qui en fait des matériaux clés pour les applications optoélectroniques et industrielles. Le silicium, plus abondant et stable, est privilégié pour ces usages.
Les semi-conducteurs absorbent principalement les longueurs d’onde inférieures à environ 1200 nm, correspondant à l’énergie nécessaire pour exciter les électrons à travers le gap.
L’adéquation entre le spectre solaire et l’absorption du silicium justifie son usage dans les panneaux solaires pour une conversion efficace de l’énergie lumineuse en électricité.
| Type de matériau | Espace de la bande interdite | Exemples |
|---|---|---|
| Conducteur | Chevauchement des bandes | Cuivre, Argent, Or |
| Isolant | Environ 6 eV | Silicium, Germanium |
| Semi-conducteur | Environ 1 eV | Silicium, Germanium |
| Type de matériau | Longueur d'onde absorbée | Correspondance avec le spectre solaire |
|---|---|---|
| Silicium | Inférieure à 1100 nm | Absorbe efficacement dans cette gamme |
| Germanium | Moins utilisé, mais similaire | Absorbe dans la gamme solaire, moins courant |
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Matériau conducteur — structure ?
Bande de conduction et valence se chevauchent.
Bande de valence — définition?
Dernière bande complètement remplie d'électrons.
Rôle électrons de valence — conduction ?
Permettent la formation de liaisons et la conduction.
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