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Vidéo question :: Comprendre les jonctions p–n Physique • Troisième année secondaire

Une jonction p–n se compose de 2 types de semi-conducteurs différents : un semi-conducteur de type p et un semi-conducteur de type n. Le semi-conducteur de type p a _ d’électrons libres qu’un semi-conducteur pur et le semi-conducteur de type n a _ d’électrons libres qu’un semi-conducteur pur. Lorsque les semi-conducteurs de type p et de type n sont joints, les électrons du semi-conducteur _ se recombinent avec des lacunes électroniques du semi-conducteur _, créant une zone entre les deux matériaux qui agit comme un _.

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Transcription de la vidéo

Remplissez les espaces vides. Une jonction p–n se compose de deux types de semi-conducteurs différents : un semi-conducteur de type p et un semi-conducteur de type n. Le semi-conducteur de type p a –espace vide– d’électrons libres qu’un semi-conducteur pur et le semi-conducteur de type n a –espace vide– d’électrons libres qu’un semi-conducteur pur. Lorsque les semi-conducteurs de type p et de type n sont joints, les électrons du semi-conducteur –espace vide– se recombinent avec des lacunes électroniques du semi-conducteur –espace vide–, créant une zone entre les deux matériaux qui agit comme un –espace vide–. (A) plus, moins, de type n, de type p, conducteur. (B) moins, plus, de type p, de type n, conducteur. (C) moins, plus, de type n, de type p, isolant. (D) plus, moins, de type n, de type p, isolant. Ou (E) moins, plus, de type p, de type n, isolant.

Dans cette question, nous devons rappeler quelques informations sur les semi-conducteurs de type p et de type n, ainsi que les effets de leur mise en contact pour créer une jonction p–n.

Une jonction p–n est ce qui donne à certaines diodes leur capacité électrique spécialisée à laisser passer un courant dans un sens mais pas dans le sens opposé. Fait intéressant, comprendre cela nous permettra de remplir d’abord le dernier espace vide de la question. Pour remplir cet espace vide, nous devons déterminer si la zone entre les deux semi-conducteurs, qui fait référence à la jonction p–n, agit comme un conducteur ou un isolant.

Rappelons qu’un conducteur permet à la charge de circuler librement, contrairement à un isolant. Ainsi, afin de permettre le flux de charge dans un sens, mais pas dans l’autre sens, ce que fait une diode, la jonction p–n doit agir comme un isolant d’une certaine façon.

On peut le voir comme cela. Si nous essayions de créer une diode à partir d’un seul type de semi-conducteur, de type n ou de type p, cela permettrait le flux de charge d’aller dans les deux sens dans le composant. En effet, un semi-conducteur dopé est composé d’une substance qui a été modifiée pour augmenter sa capacité à conduire l’électricité. Ainsi, pour créer une diode fonctionnelle dans laquelle le courant ne peut passer que dans un sens, certaines propriétés isolantes doivent être introduites, ce qui se fait en formant une jonction p-n.

Nous savons donc que le dernier blanc doit être rempli avec le mot isolant. Nous pouvons donc éliminer les options (A) et (B) car elles disent conducteur.

Revenons maintenant aux deux premiers espaces vides de la question. Ici, on dit : « Le semi-conducteur de type p a –espace vide– d’électrons libres qu’un semi-conducteur pur, et le semi-conducteur de type n a –espace vide– d’électrons libres qu’un semi-conducteur pur ». Les options pour l’un ou l’autre de ces espaces vides sont plus ou moins. Ainsi, nous devons considérer la quantité d’électrons libres dans un semi-conducteur de type p et un semi-conducteur de type n par rapport à un semi-conducteur pur.

Rappelons que dans un semi-conducteur pur, la quantité d’électrons libres est égale à la quantité de lacunes électroniques. Nous pouvons choisir de doper un semi-conducteur pur pour qu’il devienne de type p ou n, selon le type d’impureté utilisé pour le dopage. Ensuite, une fois qu’un semi-conducteur est dopé, le nombre d’électrons libres et de lacunes électroniques n’est plus égal. En effet, le processus de dopage introduit plus d’électrons libres ou de lacunes dans le réseau du semi-conducteurs.

Rappelons que la quantité d’électrons libres dans un semi-conducteur est représentée par la lettre 𝑛. La quantité de lacunes électroniques dans un semi-conducteur est représentée par la lettre 𝑝. C’est de là que viennent les appellations type n et type p.

Dans un semi-conducteur de type p, davantage de lacunes électroniques ont été introduites, ce qui augmente la valeur de 𝑝. L’augmentation de la quantité de lacunes diminue la quantité d’électrons libres. Ainsi, un semi-conducteur de type p a moins d’électrons libres qu’un semi-conducteur pur, nous devons donc remplir le premier espace vide avec le mot moins.

Dans un semi-conducteur de type n, plus d’électrons libres ont été introduits, ce qui augmente la valeur de 𝑛. Ainsi, un semi-conducteur de type n a plus d’électrons libres qu’un semi-conducteur pur. Nous devons donc remplir le deuxième espace vide avec le mot plus. Avec ces ajouts, nous savons que l’option (D) est incorrecte, donc éliminons-la.

Donc, il ne reste plus que les troisième et quatrième espaces vides. Ici, on dit : « Lorsque les semi-conducteurs de type p et de type n sont joints, les électrons du semi-conducteur –espace vide– se recombinent avec des lacunes électroniques du semi-conducteur –espace vide– ». Et les options pour les espaces vides sont de type p et de type n. Pour remplir ces espaces vides, nous pouvons utiliser les informations que nous avons rappelées afin de compléter les premier et deuxième espaces vides.

Ici, nous avons des électrons libres qui se recombinent avec des lacunes électroniques. Nous devons reconnaître quel type de semi-conducteur fournit quel type de porteurs de charge. Logiquement, parce que le semi-conducteur de type n a une abondance d’électrons libres, il est logique que le semi-conducteur de type n fournisse la majorité des électrons libres pour la recombinaison. Ainsi, pour le troisième espace vide, nous devrions écrire de type n.

De même, comme le semi-conducteur de type p a une abondance de lacunes, il est logique que le semi-conducteur de type p fournisse la majorité des lacunes pour la recombinaison. Ainsi, pour le quatrième espace vide, nous devrions écrire de type p.

Ces ajouts nous permettent d’éliminer l’option (E). Cela nous laisse avec l’option (C), qui correspond à la façon dont nous avons choisi de remplir tous les espaces vides.

L’option (C) est donc correcte. Une jonction p–n se compose de deux types de semi-conducteurs différents : un semi-conducteur de type p et un semi-conducteur de type n. Le semi-conducteur de type p a moins d’électrons libres qu’un semi-conducteur pur, et le semi-conducteur de type n a plus d’électrons libres qu’un semi-conducteur pur. Lorsque les semi-conducteurs de type p et de type n sont joints, les électrons du semi-conducteur de type n se recombinent avec les lacunes électroniques du semi-conducteur de type p, créant une zone entre les deux matériaux qui agit comme un isolant.

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