notion de trou (jonction PN et dans un conducteur)

[docEmmettBrown]

Bonjour,

voila j'ai beaucoup de mal avec la notion de trou, car pour moi c'est un concept physique non une réalité. Or mon prof dit que "dans une jonction PN les électrons et les trous se déplacent", mais comment un trou peut se déplacer, c'est juste le déplacement de l'électron qui fait que le trou s'est décalé. Et "dans un conducteur, seul les électrons se déplacent mais pas les trous".... je comprend rien car dans les conducteurs il n'y a plus de trou qui se décale ?

merci d'avance pour votre aide
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[LPFR]

Bonjour.
Je comprends votre problème, et vous avez raison de l’avoir.
Un trou n’est pas simplement « un électron qui manque ».
Et les trous ne sont pas une exclusivité des semi-conducteurs. Les porteurs de charge mobiles dans certains métaux, comme le tungstène, sont des trous et non des électrons.
Le problème est qu’on essaye d’expliquer les semi-conducteurs avec un modèle des électrons comme des billes, alors que la structure de bandes et les trous sont dus au comportement ondulatoire des électrons.
Je vous recopie une explication que j’avais donnée il y a quelque temps :

On explique souvent qu’un trou est un électron qui manque. Et on donne comme explication celle des bulles d’air dans l’eau. C'est-à-dire que si on met un champ positif à gauche et négatif à droite, l’électron à droite du trou se déplace à gauche à la place du trou ce qui fait que le trou apparaît à droite, à la place qu’occupait l’électron.
C’est faux.
Mettez des billes sur une table horizontale et soulevez un côté ; les billes se déplacent vers le bas.
Enlevez une ou plusieurs billes et soulevez un côté : les billes et les trous se déplacent dans la même direction.
Toutes les explications avec l’analogie avec des particules libres et vouée à l’échec. Les trous existent uniquement à cause de l’interaction des électrons avec le réseau cristallin (ou non). Les semi-conducteurs amorphes existent et on fait même des panneaux solaires.
Les trous sont le résultat du comportement bizarre des électrons en haut des bandes. Ceux du bas des bandes se comportent presque comme des électrons libres et leur énergie totale augmente quand leur vitesse augmente. Ceux en haut des bandes on un comportement bizarre : quand on augmente leur énergie totale, leur vitesse diminue. La raison est que leur énergie totale est la somme de leur énergie cinétique plus celle d’interaction avec le réseau.

Au lieu de s’emm…quiquiner avec ces électrons qui ralentissent quand leur énergie augmente, on les remplace par des particules imaginaires qui accélèrent quand leur énergie augmente et qui se comportent comme des particules libres : les trous.

Les trous ne sont pas une exclusivité des semi-conducteurs. Des métaux « ordinaires » comme le cadmium et le tungstène conduisent avec des trous et non des électrons libres. Ceci est du à la configuration (compliquée) des bandes en trois dimensions, qu font que la bande de conduction est presque pleine.

J’ai écrit un fascicule à un niveau presque « grand public » pour expliquer ces choses et le fonctionnement des diodes et transistors à jonction :
http://forums.futura-sciences.com/at...ducteurs-a.pdf
Il faut le lire dans l’ordre, sans sauter des chapitres. On peut sauter les formules mais non les dessins ni le « baratin ».
Au revoir.