La jonction
Là où il se passe quelque chose de très intéressant, c'est lorsque on met en contact une zone dopée P avec une zone dopée N. Les électrons de la zone N vont rencontrer les trous de la zone P et ils vont se recombiner. Pile à l'interface entre les deux milieux, il y a une zone dans laquelle il n'y a ni trous ni électrons parce qu'ils se sont recombinés. Cette zone est donc une zone isolante, en quelque sorte. C'est la zone de déplétion.
Imaginons qu'on essaie de faire passer un courant dans une jonction. En gros, on pousse le électrons d'un côté et on les tire de l'autre. Si on essaie de tirer les électrons de la zone N, cela signifie qu'il faut (de proche en proche) en tirer de la jonction. Donc qu'il faut créer des paires électron-trou. Or, c'est très difficile. Dans ce sens, le courant ne passe donc pas, ou quasiment pas.
Imaginons l'autre sens. Cette fois, on injecte des électrons dans la zone N et on en tire de la zone P. Si on tire des électrons de la zone P, c'est qu'on crée des trous. Ces trous se déplacent vers la jonction, où ils rencontrent les électrons qui ont été injectés dans la zone N. Ils n'ont plus qu'une chose à faire alors : se recombiner. Ce qu'ils font volontiers, et en masse. Il est donc très facile de faire passer du courant dans ce sens là.
La jonction forme ainsi ce qu'on appelle une diode : un composant qui laisse passer le courant dans un sens, mais pas dans l'autre. Mais vous allez voir que les propriétés de la jonction ne s'arrêtent pas là...
Quand les électrons et les trous se recombinent, l'électron perd de l'énergie en reprenant sa place parmi les électrons qui ne peuvent pas se déplacer librement. Dans un semi-conducteur un peu quelconque, comme le silicium, cette énergie est transformée en chaleur. Mais dans certains semi-conducteurs, comme l'Arséniure de Gallium, l'électron émet de la lumière quand il se recombine avec le trou ! C'est le principe de ce qu'on appelle les LED : les diodes électro-luminescentes. La conversion de l'énergie électrique en lumière est très bonne, et ça se comprend bien vu le fonctionnement de la jonction.
 | Voici une DEL ou LED en fonctionnement, donc émettant de la lumière. Les électrons se déplacent de la droite vers la gauche, alors que les trous se déplacent de la gauche vers la droite. Du coup, ils n'ont qu'à se recombiner dans la zone de déplétion, au milieu, en émettant de la lumière. |
La lumière de la LED est envoyée dans un peu n'importe quelle direction. En se débrouillant convenablement, on peut arriver à faire en sorte que la lumière qui sorte n'aille que dans une seule direction et qu'elle ait une couleur très précise : c'est une lumière LASER. Dans ce cas, on arrive à provoquer la recombinaison des électrons et des trous en leur faisant émettre des photons (des grains de lumière) qui vont exactement dans la bonne direction. On trouve des diode laser absolument partout : dans les imprimantes laser, les pointeurs laser, les lecteurs CD ou DVD (qui ne se différencient que par la couleur du laser).