Il existe deux grands types de semi-conducteurs parmi lesquels les ingénieurs peuvent choisir : un semi-conducteur direct et un indirect. Les deux fonctionnent de différentes manières avec les bandes de conduction et de valence, qui sont importantes en énergie électrique, mais les deux tentent également de trouver la différence minimale entre les deux bandes. Un semi-conducteur direct est utilisé lorsque les bandes de valence et de conduction ont la même quantité de mouvement. Ce semi-conducteur est important dans la recombinaison radiative, dans laquelle un électron saute d’une bande à l’autre.
Dans la science de l’énergie, un semi-conducteur direct fonctionne avec deux bandes. La bande inférieure est connue sous le nom de bande de cantonnière. Cela représente la quantité minimale d’énergie dont dispose un électron, car l’électron est toujours lié à un atome ; ces électrons ont très peu de quantité de mouvement. La plus haute des bandes est la bande de conduction. Cela se produit lorsque l’électron est libéré d’un atome et est capable de se déplacer librement dans un réseau atomique, produisant de l’énergie.
Un semi-conducteur direct est utilisé pour atténuer l’énergie d’une bande à l’autre. Pour faciliter le processus de déplacement des électrons, le semi-conducteur trouve le chemin le plus court, ou le chemin avec la plus faible quantité d’énergie, pour qu’un électron se sépare de la bande de valence et saute dans la bande de conduction. Le chemin le plus simple entre les deux est lorsque la bande de conduction descend et que la bande de valence monte, créant un petit écart entre les deux bandes d’énergie.
Le semi-conducteur direct ne peut être utilisé que si les deux bandes effectuent ce mouvement en même temps. Cela signifie que les deux bandes doivent avoir la même quantité de mouvement électronique. Ceci est courant principalement dans les appareils électroniques et les appareils à faible consommation, car il n’y a pas beaucoup d’élan requis et les bandes peuvent généralement se déplacer de manière synchronisée.
Pour que le semi-conducteur direct fonctionne, un électron doit sortir de la bande de valence. Cela l’amène à percer un trou dans la bande de valence et l’énergie résultante devient un photon. En même temps, la bande de conduction descend pour accepter l’énergie, car elle se déplace de la bande de valence et à travers le semi-conducteur.
Un semi-conducteur indirect est similaire à un semi-conducteur direct, mais la différence se trouve dans la façon dont les deux bandes se déplacent. Dans ce schéma, les bandes de valence et de conduction se déplacent séparément, de sorte que la valence montera à un moment donné, tandis que la conduction redescendra plus tard. Le semi-conducteur indirect prend la charge de la bande de valence, la retient et attend que la bande de conduction baisse pour déposer l’énergie.