III.3 Le dopage dans les SC – Déplacement du niveau de Fermi

Dès qu'il y a dopage, on parle de porteurs majoritaires (électrons pour un dopage de type N et trous pour un dopage de type P)

et de porteurs minoritaires (trous pour un dopage de type N et pour électrons un dopage de type P).

Dans un SC intrinsèque l'égalité des densités de porteurs engendre un niveau de Fermi quasiment au milieu de la bande interdite. Il n'en est évidemment pas de même pour un SC extrinsèque (dopé).

n ¯ = N C . exp − ( E C − E F kT ) bar n= N_{C}.exp -{({E_{C}- E_{F}}over {kT})}

n ¯ = N C . exp − 2 ( E C − E V + E V − E F 2 kT ) bar n= N_{C}.exp -2({E_{C}- E_{V}+E_{V}-E_{F}}over {2kT})

n ¯ = N C . exp − ( E C − E V 2 kT ) exp − ( E C − E V + 2 E V − 2 E F 2 kT ) bar n= N_{C}.exp -({E_{C}- E_{V}}over {2kT})exp -({E_{C}- E_{V}+2E_{V}-2E_{F}}over {2kT})

n ¯ = n i . exp [ − ( E C + E V 2 kT ) + E F kT ] bar n= n_{i}.exp [-({E_{C}+ E_{V}}over {2kT})+ { E_{F}} over {kT} ]

n ¯ = n i . exp − ( E FI − E F kT ) bar n= n_{i}.exp -({E_{FI}- E_{F}}over {kT}) avec

Définition

E FI = E C + E V 2 {E_{FI}= {E_{C}+ E_{V}}over {2}} = niveau de Fermi intrinsèque

De même, on trouve : p ¯ = n i . exp − ( E F − E FI kT ) bar p= n_{i}.exp -({E_{F}- E_{FI}}over {kT})

Fondamental

Plus la densité de porteurs majoritaires est importante, plus le niveau de Fermi se rapproche de l'une des bandes permises et s'éloigne de EFI

Dopage de type P : la densité de trous devient majoritaire. Le niveau de Fermi se rapproche de la bande de valence.
Dopage de type N : la densité d'électrons devient majoritaire. Le niveau de Fermi se rapproche de la bande de conduction.