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 - 1.4 La jonction PN polarisée en inverse.

1.4.1. La polarisation inverse.

Polariser en inverse : porter la partie "P" de la jonction à un potentiel négatif par rapport à la partie "N".

Vj la différence de potentiel créée par la source extérieure au niveau de la jonction est négative.

fig106 Le potentiel de la partie  "N" est le même, dans le diagramme énergétique ci-contre le niveau de FERMI  du côté "N" ne bouge pas.

Les énergies étant croissantes vers le haut, pour une diminution du potentiel, - qV est positif , donc le niveau d'énergie "monte".

Lorsque la différence de potentiel Vj négative est appliquée sur la jonction, le niveau de FERMI du côté "P" monte de la quantité qVj.

La hauteur de la barrière de potentiel qui était de qVb sans polarisation est maintenant plus grande et elle vaut :

qV"b = qVb - qVj (eV)

En appliquant une polarisation inverse, on  augmente la hauteur de la barrière de potentiel qui existait quand la jonction n'était pas polarisée.

1.4.2. Épaisseur de la ZCE en polarisation inverse.

Dans la relation : rel104 en  intègre : V"b = Vb - Vj , on obtient :

rel121 (µm)

En appliquant une polarisation inverse (Vj < 0), on augmente la largeur de la zone désertée.

Évolution de la capacité de transition de la jonction en fonction de la tension appliquée

En tenant compte de l'évolution de l'épaisseur de la ZCE en fonction de la tension de polarisation dans l'expression de la capacité de transition de la jonction on trouve :

rel122 (pF)

Plus on augmente la polarisation inverse, (Vj de plus en plus négative), plus la capacité de la jonction diminue.

1.4.3 Calcul du champ électrique maximum.

La jonction étant abrupte, le champ électrique dans la ZCE a une forme triangulaire et : E"M = - 2 V"b/W" :

rel120 (V/cm)

En appliquant une polarisation inverse, on augmente le champ électrique dans la ZCE.

1.4.4. Le courant inverse.

fig108 en polarisation inverse, la densité des trous à la sortie de la ZCE du côté "N" devient :

p"n = pn exp-(qV"b/kBT) avec : V"b = Vb - Vj et :

rel123 (cm-3)

de la même manière la densité des électrons à la sortie du la ZCE du côté "P" est :

rel124 (cm-3)

Le même calcul que pour le courant direct mène à la même relation  :

rel115

mais comme Vj est négative exp(qVj/kBT) tend vers 0, le courant inverse Ii est :

Ii = - Is (nA.)

Le courant inverse traversant une jonction polarisée en inverse est très faible, indépendant de la tension appliquée et varie fortement avec la température.

Simulation du courant et de la capacité de la jonction en fonction de la polarisation : http://jas2.eng.buffalo.edu/applets/education/pn/cv/index.html

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


page_prec La jonction PN polarisée en inverse page_suivRetour à la table des matières


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