Les diodes semiconductrices

Objectifs et Définitions

Caractéristique statique de la diode PN

La diode PN en commutation

Les diodes particulières

Les hétérojonctions

Conclusions Exercices


Les diodes semiconductrices - 2.4 Les diodes particulières.

2.4.4. La diode P.I.N.

Vapaille et Castagné p 105

A) Caractéristiques de la diode PIN idéale:

En pratique, on ne sait pas réaliser des couches parfaitement intrinsèques, la région I sera donc légèrement P (diode PN) ou légèrement N (diode PN).

fig 137 Par rapport à la diode P+N, la diode PIN possède une région centrale (WI) où le champ électrique est constant. En l'absence de polarisation le champ électrique est trapézoïdal. La hauteur de la barrière de potentiel est plus grande que dans une diode PIN.

fig138

 B) Comportement de la diode PIN en polarisation directe.

Deux régimes de fonctionnement :

un régime bas niveau
caractérisé par de faibles tensions directes
il y a deux jonctions injectantes une jonction P+I (chute de tension Vp) et une jonction N+I (chute de tension Vn). La tension directe est alors : Vd = Vp + VI + Vn  et elle est indépendante du courant direct. La diode présente donc une résistance RI 1/ID (application en atténuateur variable).
un régime haut niveau
fig 139 on a toujours

Vd = Vp + VI + Vn

mais en augmentant la densité des porteurs présents dans WI, il y apparition d'une ZCE positive du côté P+ et d'une ZCE négative du côté N+, il en résulte l'apparition d'un champ électrique qui explique la valeur de VI.

On montre que dans ce cas ID K V2.

B) Comportement de la diode PIN en polarisation inverse.

fig 140 Pour une diode P+N la capacité de la jonction évolue en fonction de la tension appliquée car l'épaisseur de la zone désertée varie.

Pour une diode PIN, dès que la zone WI est désertée, la capacité de la jonction reste constante. Pour les diodes PIN hyperfréquences, elle peut être très faible (0.1 pF)

Dans le cas d'une diode PIN idéale, le champ électrique dans la zone I est constant et lorsqu'il atteint le champ d'avalanche on a le claquage inverse de la diode PIN.

Pour des diodes de grandes épaisseurs WI, les tensions de claquage peuvent être très grandes (plusieurs kV.).

B) Utilisations de la diode PIN.

Redresseurs de puissance en BF.  La structure PIN peut tenir des tensions inverses très grandes ( 10 kV) et la chute de tension en direct est de l'ordre du volt pour des courant de 100 A/cm2.

Applications hyperfréquences.

a) interrupteurs
on utilise 2 propriétés de la structure :

on insère la structure sur le chemin de propagation de l'onde hyperfréquence, en polarisation inverse le signal passe, en polarisation directe il est réfléchi.

b) modulateurs, atténuateurs variables :
on utilise la variation de la résistance en fonction du courant direct, la structure étant toujours insérée dans le chemin de propagation de l'onde hyper.

http://www.avtechpulse.com/faq.html/IV.13/  

http://www.eecs.umich.edu/dp-group/research/pinDIODEs.html

http://www.eecs.umich.edu/dp-group/PIN/

Théorie du progrès de Hawkin. Le progrès, ce n'est pas de remplacer un théorie fausse par une théorie juste. C'est de remplacer une théorie fausse par une théorie plus subtilement fausse.

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Dernière mise à jour : le 19 mars, 2004 Auteur : Bernard BOITTIAUX