Les semi-conducteurs

Dans les solides, constitués d'un assemblage de nombreux d’atomes, les niveaux d'énergie de chacun d'entre eux s'associent et finissent même par se superposer. Il se forme alors des "bandes" d'énergie qu'on peut classer en trois catégories :

• la bande de valence : pour ces niveaux d'énergie, les électrons du matériau sont au repos ;
• la bande de conduction : grâce à des niveaux d'énergie plus élevés que dans la bande de valence, les électrons peuvent se déplacer librement et donc conduire un courant électrique ;
• la bande interdite : lorsqu'elle existe, cette bande vient séparer la bande de valence et la bande de conduction. Elle ne dispose d'aucun niveau d'énergie et empêche donc le passage spontané d'un électron d'un état de repos à la conduction d'un courant électrique.
  

Les positions relatives de ces bandes permettent de distinguer trois familles de matériaux : les conducteurs, les semi-conducteurs et les isolants.

Contrairement à celle d'un isolant, la bande interdite d'un semi-conducteur est suffisamment petite pour être "sautée" par un électron présent dans la bande de valence. Cependant, pour que ce passage d'une bande à l'autre puisse s'effectuer, un petit apport énergétique est nécessaire. Ce dernier peut par exemple être apporté par un photon : c'est l'effet photoélectrique.