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 - 1.2 La jonction PN non polarisée.

ball Envisageons une jonction PN abrupte (dopage P constant = NA, dopage N constant = ND) à l'équilibre thermodynamique (jonction idéale).

1.2.1. La barrière de potentiel.

fig102 ballImaginons que le semiconducteur "P" soit séparé du semiconducteur "N"

ballDans le semiconducteur "P" le niveau de FERMI se situe à une distance au dessus du maximum de la BdV telle que :

Rel028

ball Dans le semiconducteur "N" le niveau de FERMI se situe en dessous du minimum de la BdC à une distance telle que :

Rel025

ball Si les deux semiconducteurs font partie du même réseau cristallin et à l'équilibre thermodynamique les niveaux de FERMI s'alignent

EG = qVb + En + Ep

ball Il apparaît une distorsion des bandes d'énergie. La différence entre le minimum de la BdC du côté P et le minimum de la BdC du côté N correspond à la variation de l'énergie potentielle de l'électron de conduction.

Cela se traduit par l'apparition d'une barrière de potentiel :

rel100 (eV)

Vb : potentiel de barrière ou potentiel de diffusion (built-in voltage, diffusion potential)

ball En introduisant la définition du nombre intrinsèque, la relation précédente devient :

rel101 (eV)

ball  Il existe une variation du potentiel en traversant une jonction  PN même si la polarisation extérieure est nulle.

ball A dopages NA et ND identiques, plus EG plus Vb :
Les hauteurs de barrière de potentiel sont grandes dans les semiconducteurs à BI importantes .

 ballPour EG  fixé, plus le produit NAND plus Vb
Plus les dopages des parties P et N sont grands, plus le potentiel de barrière de la jonction est important.

ball Lorsque la température de fonctionnement de la jonction augmente, EG varie peu donc  la hauteur de la barrière de potentiel diminue :
Plus la température augmente, plus le potentiel de barrière de la jonction diminue.

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