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Le schéma montre un réseau d’atomes de silicium dans un semi-conducteur. Le côté gauche du réseau a été dopé avec des atomes donneurs. Cela s’appelle le côté n. Le côté droit du réseau a été dopé avec des atomes accepteurs. Ce côté du réseau s’appelle le côté p. Les zones de chaque côté de la ligne de division sont de taille égale, et la concentration en ions est la même des deux côtés. Le semi-conducteur est à l’équilibre thermique. Vers quel côté du réseau les électrons libres auront-ils tendance à se déplacer par diffusion ? (A) Le côté p, (B) le côté n, (C) les deux côtés.
La question nous demande de déterminer de quel côté de la jonction les électrons libres auront tendance à se déplacer par diffusion. Ici, nous avons un semi-conducteur dopé pour lequel le côté n est à gauche et le côté p est à droite. Le côté n a été dopé avec du phosphore, qui a cinq électrons dans sa couche externe. Cela signifie que chaque atome de phosphore a un électron libre. Le côté p est dopé avec du bore, qui a trois électrons dans la couche externe. Par conséquent, chaque atome de bore fournit un trou ou une charge effective positive.
La question indique que les deux zones ont la même taille et ont la même concentration d’ions, c’est-à-dire la densité des atomes accepteurs ou donneurs. Cela signifie qu’il y aura le même nombre d’électrons libres du côté n et de trous du côté p. Puisque les électrons chargés négativement se repoussent, les électrons libres à la limite entre le côté n et le côté p auront une plus grande force de répulsion nette du côté n que du côté p. C’est-à-dire qu’il y a une force nette globale sur ces électrons libres du côté n vers le côté p. Ces électrons auront donc tendance à se déplacer vers le côté p. Cela signifie que la bonne réponse est la réponse (A), le côté p.
