Les fondements de la physique quantique
Au début du XXe siècle, les physiciens étaient complètement perdus devant un phénomène bizarre : quand on excite un gaz et qu'on décompose sa lumière, on n'obtient pas un spectre continu mais des raies distinctes. Personne ne comprenait pourquoi !
En 1913, Niels Bohr a tout éclairci en expliquant que les atomes ne peuvent pas prendre n'importe quelle valeur d'énergie. Les électrons sautent entre différents niveaux d'énergie : ils absorbent de l'énergie pour monter vers un niveau supérieur, et émettent un photon quand ils redescendent.
Cette découverte a donné naissance à la physique quantique dans les années 1920, qui décrit le comportement de la matière à l'échelle atomique.
Les semi-conducteurs : entre conducteur et isolant
Les électrons des atomes se répartissent dans deux zones d'énergie : la bande de valence et la bande de conduction. Cette répartition détermine les propriétés électriques des matériaux.
Dans les conducteurs, ces deux bandes se chevauchent complètement, permettant aux électrons de circuler librement. Les isolants, eux, ont un écart trop important entre les bandes - impossible pour les électrons de passer !
Les semi-conducteurs sont le juste milieu parfait : avec un petit apport d'énergie (comme des photons), les électrons peuvent basculer vers la bande de conduction. Le matériau passe alors d'isolant à conducteur !
💡 Astuce : Pense aux semi-conducteurs comme des interrupteurs contrôlés par la lumière - c'est exactement ce principe qui rend possible l'énergie solaire.