La jonction PN idéale

Objectifs et Définitions

La jonction PN non polarisée

La jonction PN polarisée en direct

La jonction PN polarisée en inverse

La jonction PN en régime dynamique

Conclusions Exercices


La jonction PN idéale - 1.1 Objectif et définitions.

1.1.1 Objectifs.

Décrire la jonction PN de manière quantitative  et découvrir  les mécanismes fondamentaux de son fonctionnement.

Comprendre l'influence d'une tension V extérieure appliquée sur la jonction pour calculer la caractéristique I(V) qui en résulte.

Mettre en évidence les  propriétés particulières lorsque le jonction est soumise à un signal dynamique.

1.1.2 Définitions.

Jonction PN (PN junction) : A l'intérieur du même cristal le semiconducteur  passe du type "P" au type "N".

Homojonction  : le semiconducteur de type "P" est  constitué du même matériau (Si, Ge, GaAs) que le semiconducteur de type "N". Dans le cas contraire on parle d'hétérojonction.

Jonction métallurgique : le plan où le semiconducteur change de type.

fig100 Dans le modèle unidimensionnel, la distribution des impuretés sera étudiée uniquement selon un axe Ox.

Le profil de dopage (impurity profile) est la différence entre la densité des atomes accepteurs - la densité des atomes donneurs (NA - ND ).

Pour simplifier on supposera que du coté "P" l'excédent de la densité des atomes accepteurs vaut NA (cm-3) et, du côté "N" , l'excédent de la densité des atomes donneurs vaut ND (cm-3).

Jonction abrupte (step junction) : le passage de la région "P" à la région "N" s'effectue sur une épaisseur infiniment fine.

Jonction graduelle (linearly graded junction) : le passage de la région "P" à la région "N" s'effectue selon une loi linéaire.

en réalité, le profil de dopage est assez bien représenté par la fonction erfc(x) : c'est la jonction réelle.

fig101 La diode PN est constituée d'une épaisseur de semiconducteur "P", d'une jonction PN et d'une épaisseur de semiconducteur "N".

En pratique, les diodes PN modernes sont fortement dissymétriques : le dopage de l'une des zones est beaucoup plus important que l'autre.

Si le côté P est beaucoup plus dopé que le côté N on parle d'une diode P+N.

Si le côté N beaucoup plus dopé que le coté P, on parle d'une diode PN+.

En souvenir de la diode à vide, on appelle parfois anode la partie "P" de la diode semiconductice et cathode la partie "N".

La diode PN présente la particularité de laisser passer le courant dans un seul sens (le sens "passant") .

Quand la partie "P" de la jonction est au même potentiel que la partie "N", la jonction est non polarisée.

Quand la partie "P" de la jonction est à un potentiel positif par rapport à la partie "N", la jonction est polarisée en direct (forward bias). Il existe un courant direct, la diode est passante.

Quand la partie "P" de la jonction est à un potentiel négatif par rapport à la partie "N", la jonction est polarisée en inverse (reverse bias). Il existe un courant inverse quasi nul, la diode est bloquée.

Une jonction est à l'équilibre thermodynamique lorsqu'elle est à température uniforme et soumise à aucune perturbation extérieure (électrique, lumineuse, mécanique, radiative ....).

La jonction PN idéale

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La jonction PN non polarisée

La jonction PN polarisée en direct

La jonction PN polarisée en inverse

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Dernière mise à jour : le 15 mars, 2004 Auteur : Bernard BOITTIAUX