Prenons l'exemple du silicium. Le silicium a quatre électrons de valence et les atomes de silicium dans un réseau cristallin forment quatre liaisons avec les atomes voisins.

Les transistors et autres semi-conducteurs sont constitués de cristal de silicium avec de petites quantités de dopants ajoutée. Ces dopants modifient les propriétés électriques en raison de la manière dont ils interagissent avec le réseau cristallin. Le phosphore, par exemple, a 5 électrons de valence. Il est toujours électriquement neutre (nombre de protons = nombre d'électrons) mais comme la structure cristalline de silicium ne nécessite que 4 liaisons par atome, il y a un électron «supplémentaire» qui ne participe pas vraiment à la structure cristalline. Avec un peu d'énergie supplémentaire, cet électron ira dans la bande de conduction et se promènera librement autour du réseau cristallin. Cela correspond à un semi-conducteur de type n.

Il existe un processus similaire pour les semi-conducteurs de type p - le bore, par exemple, n'a que 3 électrons de valence.

La bonne réponse peut être trouvée ici, prise d'un point de vue physique.

Les termes dopés de type n et p ne font référence qu'aux porteurs de charge majoritaires. Chaque porteur de charge positive ou négative appartient à un dopant fixe chargé négatif ou positif.

Les matériaux de type p et n ne sont PAS chargés positivement et négativement.

Un matériau de type n en lui-même a principalement des porteurs de charge négatifs (électrons) qui peuvent se déplacer librement, mais il est toujours neutre car les atomes donneurs fixes, ayant donné des électrons, sont positifs.

De même, le matériau de type p a en lui-même une charge principalement positive porteurs (trous) qui peuvent se déplacer relativement librement, mais il est toujours neutre car les atomes accepteurs fixes, ayant accepté des électrons, sont négatifs.

https: // physique. stackexchange.com/questions/81488/how-can-doped-semiconductor-be-neutral

Le semi-conducteur a à la fois une charge libre (électrons et trous) et une charge immobile (électrons de bande inférieure, protons nucléaires et donneurs et accepteurs ionisés).

Lorsqu'un donneur (par exemple) est ionisé, il crée un électron libre, mais aussi il crée un atome donneur positivement ionisé. La charge de l'électron libre et du donneur ionisé est égale et opposée. Donc tant que l'électron ne va nulle part, la charge nette reste nulle.

Ils ne sont pas toujours électriquement neutres.

Un semi-conducteur de type n a un excès d'électrons `` libres '' - des électrons qui peuvent se déplacer librement dans le semi-conducteur (très similaire aux électrons dans un métal). Ces électrons sont «donnés» par des impuretés donneuses immobiles dopées dans le semi-conducteur.

Si vous imaginez partir de cet état, alors le résultat est toujours neutre. Cependant, comme les électrons peuvent se déplacer, ils ont tendance à se diffuser loin des régions à forte concentration. Si vous connectez un autre matériau (par exemple de type p) au type n (formant une jonction pn), les électrons diffuseront de la région à concentration élevée vers la région à faible concentration. Cela ne durera pas éternellement (sauf si vous avez une source d'alimentation connectée), car en quittant la région de type n, ils laissent une charge + derrière. Cela crée un champ électrique de restauration, et à un moment donné, ce champ de restauration équilibrera le processus de diffusion et un équilibre sera obtenu. Les spécificités de ceci dépendent des matériaux, du dopage et de la température, ainsi que de toute tension externe appliquée entre les 2 matériaux formant la jonction pn.

Depuis (à partir du neutre), les électrons (charge négative) ont a quitté la région de type n, il deviendra net chargé positivement, et le type p chargé négativement. De la même manière, les trous («anti-électrons») du type p se diffusent vers le type n, le chargeant en outre positivement.

Un comportement similaire se produirait si vous connectiez un type n fortement dopé à un légèrement dopé (en fait, il se produit à chaque fois qu'il y a un gradient de concentration (ou de température)).

Le matériau dans son ensemble n'est pas chargé (juste polarisé), mais si vous le connectez à un autre conducteur (par exemple un fil), la charge se déplacerait entre le nuage d'électrons libres dans le fil et le semi-conducteur, mettant un filet charge négative dessus. Bien qu'il soit petit, il pourrait en principe être détecté en observant des forces électrostatiques. Il ne peut pas être mesuré (par exemple) en connectant un voltmètre au semi-conducteur et au métal, car les charges circuleraient également dans les conducteurs du voltmètre, annulant exactement et ne laissant aucune tension réseau. S'il y avait en fait une différence de température, vous pourriez mesurer une tension - c'est l'effet Seebeck (thermocouple).

Version simple:

Lors du dopage n en ajoutant du phosphore, nous ajoutons en fait un ion phosphore positif , plus un électron mobile.

Lors du dopage p en ajoutant du bore, nous ajoutons en fait un ion bore négatif , ainsi qu'un "trou" mobile.