Vidéo question :: Identifier le réseau de silicium qui représente le mieux la recombinaison Physique

Transcription de la vidéo

La figure ci-dessous montre un réseau d’atomes de Si où un électron libre est adjacent à une lacune. Laquelle des figures suivantes représente le plus correctement le réseau quelques instant plus tard ?

Parmi nos réponses, nous avons cinq options, (A), (B), (C), (D) et (E), pour la meilleure représentation du moment qui vient juste après celui indiqué sur la figure d’origine. Sur cette figure de départ, nous avons un réseau d’atomes de silicium où les électrons de la couche de valence sont représentés par des points bleus. Ces électrons de valence sont régulièrement disposés à travers ce réseau, sauf pour un emplacement. Nous remarquons qu’ici, dans notre réseau, il y a un trou ou une lacune indiqués. Parallèlement à cela, il y a un électron libre. Nous pouvons dire que cet électron est libre parce qu’il est en mouvement, comme indiqué par sa queue bleue ; nous pouvons voir qu’il se déplace directement vers la lacune.

La charge relative effective d’un trou ou d’une lacune est plus un. En ce sens, une lacune attire les électrons. Les électrons libres peuvent se combiner avec des trous dans un processus appelé recombinaison. Cela s’appelle la recombinaison, car pour qu’un électron soit libre, il a dû être libéré d’un état lié à un moment donné. Sur notre figure de départ, nous voyons que notre électron libre est susceptible d’occuper ce trou. Parmi nos cinq options de réponse, nous chercherons celle qui nous montre que le trou est occupé par un électron.

Dans le choix de réponse (A), cet emplacement sur la figure est ici. Cela montre bien que le trou est occupé par un électron, mais un autre trou s’est formé juste à côté de lui. Le problème est que cette nouvelle lacune apparaît à un endroit du réseau où aucun électron de valence n’existait auparavant. Un électron libre existait à cet endroit, mais pas un électron de valence qui se déplacerait et laisserait un trou derrière lui. Pour cette raison, nous ne choisirons pas l’option (A) comme réponse.

Dans le choix de réponse (B), l’emplacement qui était marqué comme une lacune sur notre figure de départ n’est plus là, mais maintenant il y a une lacune à la gauche de cet endroit ainsi qu’un électron libéré ou libre. Cela ne reflète pas ce qui se passerait peu de temps après le scénario illustré ici sur notre figure. Par conséquent, nous éliminerons également l’option de réponse (B). Dans l’option de réponse (C), nous voyons que la lacune, qui était vide dans notre état d’origine, est toujours vacante et il semble que l’électron libre ait complètement disparu. Ce n’est pas ce qui est susceptible de se produire. Nous allons donc barrer le choix de réponse (C).

Dans l’option (D), la lacune qui était vide est maintenant occupée par un électron. Cependant, nous voyons qu’une nouvelle lacune s’est formée entre ces quatre électrons de valence qui sont partagés par leurs atomes de silicium adjacents. Cette lacune ne correspond cependant pas à l’emplacement de l’un des électrons de valence de notre figure de départ. Nous notons que cette lacune se trouve juste ici sur cette figure où il n’y a pas d’électron de valence. Comme il n’y a pas d’électron qui peut quitter cet endroit en premier lieu, aucune lacune ne se formera là-bas.

Cela nous amène à répondre à l’option (E), où nous voyons que la lacune de notre figure de départ est maintenant remplie par un électron. À tous les autres emplacements sur cette option de réponse, les électrons de valence sont restés en place. Le choix (E) est alors la meilleure représentation de ce qui se passerait peu de temps après le scénario qui nous est présenté sur notre figure de départ. Le trou dans cette figure de départ sera rempli par l’électron libre, et le résultat sera un électron de valence restauré à l’emplacement indiqué. Nous choisissons le choix de réponse (E).