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Zone d’entraide

Question de l’élève

Secondaire 4 • 1m

Bonjour!

Je voudrais clarfier plusieurs points pour bien comprendre certaines notions liés à mon projet sur les panneaux solaires et la façon dont ils produisent un voltage et de l'électricité.

J'ai sincèrement besoin des explications un peu plus détaillés, car je dois remettre un travail très élaboré (surtout l'effet photovoltaique). :_(

1) C’est quoi un trou d’électron dans un semi-conducteur de type P (fait avec du silicium et de bore)? Certaines ressources fournies par notre prof disaient aussi que ils sont comme des charges positives et qu'ils peuvent circuler! Mais, comment peut quelque chose qui n'existe peut être chargé et circuler ? Comment est-ce que le mouvement des électrons et des trous d'électrons engendrent un voltage :C

image.png


2) C'est quoi une zone de déplétion? Pourquoi est-ce que le champ électrique agit comme une barrière ?

3) Est-ce que le côté du semi-conducteur de type P veut dire qu'elle est positivement chargée et que celle de type N veut dire qu'elle est négativement chargée?

4) Il n’y a pas de formation d’ions dans la liaison covalente, alors pourquoi dit-on que le phosphore devient un ion positif lorsque elle est utilisée dans la zone N? Elle peut partager ce cinquième électron en excès avec un autre atome de silicium, non?

Je sais que mes questions sont un peu débordantes, mais j'ai vraiment besoin d'aide :C

Merci et désolée encore! :D

Sciences
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Explications (2)

  • Explication d'Alloprof

    Explication d'Alloprof

    Cette explication a été donnée par un membre de l'équipe d'Alloprof.

    Options
    Équipe Alloprof • 1m 20 May modifié

    Salut !

    Je vais essayer de répondre à tes questions, mais ce sujet est de niveau universitaire.

    1) Le couple électron-trou peut en effet être très grossièrement comparé à un couple de charge négatif-positif. Par exemple, un atome avec une charge positif indique qu'il manque d'électron. Cette absence d'électron est ce qu'on appelle un trou dans le contexte de semi-conducteurs.

    Dans un réseau cristallin, les électrons se déplacent pour combler ces trous, ce qui donne l'impression que les trous eux-mêmes se déplacent dans la direction opposée au mouvement des électrons. Un trou est n'est pas une particule réelle, mais un phénomène ou une région qui se comporte comme si une charge positive s'y créait.

    Pour simplifier, lorsqu'un électron saute vers un trou pour le combler, cela crée un trou derrière cet électron donnant l'impression qu'un trou a effectué le mouvement inverse de l'électron.

    2) La zone de déplétion est une région appauvrie en porteurs de charge mobiles, créée par la diffusion et la recombinaison des électrons et des trous près de la jonction PN. Le champ électrique interne agit comme une barrière de potentiel, empêchant les porteurs de charge de traverser librement la jonction.

    3) Les termes "type P" et "type N" se réfèrent aux types de porteurs de charge majoritaires (trous pour P et électrons pour N) et non à une charge nette positive ou négative du matériau. Les semi-conducteurs de type P et N sont électriquement neutres globalement, et la charge dans la zone de déplétion est due à la séparation des porteurs de charge et des ions fixes, créant un champ électrique interne.

    4) Lorsque le phosphore est utilisé comme dopant dans un semi-conducteur de type N, il libère un électron excédentaire qui devient un porteur de charge libre. En perdant cet électron, le phosphore se transforme en ion positif (\(P^+\)), contribuant ainsi à la neutralité globale du matériau tout en augmentant sa conductivité. Le cinquième électron ne forme pas une liaison covalente supplémentaire car il n'y a pas de place pour cette liaison dans le réseau cristallin du silicium.

    Je t'invite à visiter cette fiche pour un résumé des fonction de photovoltaïques. Il s'agit d'un texte en anglais, mais tu peux essayer de le traduire.


    image.png


    Je t'invite aussi à regarder des vidéos de vulgarisation pour peaufiner tes connaissances sur le sujet.

    J'espère que cela ait pu t'aider et si tu as d'autres questions, n'hésite pas !

    Bonne journée !

  • Options
    Secondaire 1 • 1m

    Pas de soucis, je suis là pour vous aider à clarifier ces concepts ! Commençons :

    1. Un trou d'électron dans un semi-conducteur de type P est essentiellement une lacune dans la structure cristalline où un électron devrait normalement être. Lorsque l'électron se déplace d'une liaison covalente à une autre, il laisse derrière lui un trou, qui peut être considéré comme une charge positive. Cette lacune peut se déplacer à travers le matériau sous l'influence d'un champ électrique. Le mouvement des électrons et des trous d'électrons dans un semi-conducteur produit un courant électrique, et ce courant, lorsqu'il est collecté, génère un voltage.
    2. Une zone de déplétion est une région dans un semi-conducteur où les charges électriques sont éloignées les unes des autres. Cela se produit lorsqu'un semi-conducteur de type P et un semi-conducteur de type N sont mis en contact pour former une jonction PN. Le champ électrique créé par les charges positives et négatives séparées crée une barrière qui empêche le flux de courant dans une direction particulière.
    3. Dans un semi-conducteur de type P, la concentration de trous d'électrons excédentaires est plus élevée que celle des électrons libres. Cela crée une charge nette positive dans la région de type P. De même, dans un semi-conducteur de type N, la concentration d'électrons libres excédentaires est plus élevée, créant ainsi une charge nette négative dans la région de type N.
    4. Lorsque le phosphore est utilisé comme dopant pour former un semi-conducteur de type N, il introduit un électron supplémentaire dans la structure cristalline du silicium, créant ainsi un excès d'électrons libres. Cela signifie que le phosphore lui-même n'est pas un ion positif, mais il agit comme un donneur d'électrons pour le réseau cristallin de silicium, ce qui donne une charge nette négative à la région de type N.

    J'espère que ces explications vous ont aidé à clarifier ces concepts ! N'hésitez pas à poser d'autres questions si nécessaire.

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