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Lequel des énoncés suivants décrit le mieux le sens net du mouvement des électrons libres dans un réseau de silicium ? (A) Le mouvement net des électrons libres est sur le côté le plus long du réseau. (B) Le mouvement net des électrons libres est à travers le côté le plus court du réseau. (C) Il n’y a pas de mouvement net d’électrons libres. Ou (D) le mouvement net des électrons libres est périodique.
Pour commencer, rappelons que les électrons libres sont des électrons d’énergie supérieure qui ne sont pas strictement liés à un atome particulier. Ils sont plutôt appelés porteurs de charge libre, car ils peuvent se déplacer relativement librement dans le réseau de silicium, ce qui contribue à rendre une substance plus conductrice. C’est pourquoi les électrons libres sont utiles pour un semi-conducteur. Ce sont des particules chargées qui sont disponibles pour répondre facilement à une différence de potentiel appliquée. Ainsi, le semi-conducteur est capable de conduire de l’électricité ou de faciliter le flux de charge électrique.
Mais notez que dans cette question, il n’est pas fait mention d’une différence de potentiel appliquée au réseau, ce qui déplacerait les électrons dans un sens, et aucune mention de différence de densité électronique dans une zone du réseau par rapport à une autre. Bien que l’un ou l’autre influence le sens général du mouvement des électrons libres dans le réseau, ce n’est pas le but de cette question.
Cependant, sans influence extérieur, les électrons libres ne restent pas simplement immobiles. Au lieu de cela, ils se déplacent constamment en raison de leur énergie thermique. Et ils entrent en collision à plusieurs reprises avec d’autres électrons et atomes libres dans le réseau. Ce type de mouvement, dans lequel une particule se déplace rapidement et subit des collisions, est caractérisé par son caractère aléatoire apparent. Un électron libre est également susceptible d’être redirigé dans n’importe quel sens à tout moment, ce qui signifie que tout électron libre donné a tendance à avoir un déplacement net nul.
Sachant cela, la réponse (C) semble être le meilleur choix. Il est vrai que, généralement, les électrons libres subissent un mouvement aléatoire dû à des collisions répétées. Et un tel mouvement aléatoire ne constitue pas le mouvement net d’électrons dans un sens quelconque. La réponse (C) est donc correcte. Il n’y a pas de mouvement net d’électrons libres dans un réseau de silicium.
