Dans les solides cristallins, les atomes sont parfaitement ordonnés sur des distances très grandes par rapport à la distance qui les sépare de leurs voisins
La mécanique quantique montre que la propagation de l'onde associée à un électron dans un cristal donne lieu à des interférences induits par le réseau cristallin entraînant l'existence d'intervalles d'énergie appelés bandes d'énergie interdite à la propagation électronique est impossible:un électron avec une telle énergie à une probabilité de présence dans le cristal qui décroît expondentiellement avec sa distance à la surfaces ,au contraire,et c'est un résultat fort de la mécanique quantique,un électron dans une bande d'énergie permise se propage librement dans un cristal périodique parfait, à condition de négliger son interaction avec les autres électrons et les vibrations du réseau.
Donc lorsqu'on remplit l'atome d'électron la dernière bande totalement pleine est appelée Bande de Valence .Tandis que la première bande au moins partiellement vide est appelée Bande de Conduction
les métaux ont une bande de conduction partiellement remplie le courant peut passer
tandis que les isolants ont toutes les bandes occupées a température nulle le courant ne passe pas
La différence d'énergie entre l'état occupée de plus haute énergie et l'état vide de la plus basse énergie est appelée énergie de bande interdite ou gap
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Si le gap est petit c'est un semi conducteur
Si on dope par un donneur,donneur d'électrons supplémentaires cette impureté diminue la résistivité
Si on dope par un accepteur un corps qui manque des électrons on crée des trous chargés positivement
La jonction PN
c'est une jonction d'un semi conducteur dopée n et d'un semi conducteur dopé p et le courant ne peut passer que dans un seul sens
+ l'absorption du photon dans la bande de valence dans un semi conducteur à gap direct où l'énergie minimale de la bande de conduction et l'énergie maximale de la bande de valence sont obtenue par des vecteurs d'ondes identiques.
+L'émission doit se faire avec un semiconducteur à gap direct et que coexistent au même endroit des électrons de la bande de conduction et dans la bande de valence ceci est résolu en polarisant une jonction pn dans le sens passant,en effet la recombinaison des paires electron-trou,injectées dans une jonction pn peut donner une émission de photons,dont l'énergie émise est égale à l'énergie de la bande interdite du matériau.