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 - 2.5 Les hétérojonctions.

2.5.1. Définitions.

Dans la diode PN, la partie P et la partie N étaient constituées du même semiconducteur : on a une homojonction (homojunction).

Une jonction constituée de 2 semiconducteurs différents (par exemple silicium et germanium) est une hétérojonction (heterojunction). Quand les deux semiconducteurs sont du même type (P ou N) on parle d'une hétérojonction isotype, dans le cas contraire on a une hétérojonction anisotype.

Les bandes interdites des 2 semiconducteurs étant différentes, la diagramme d'énergie de l'hétérojonction présente une discontinuité à l'interface.

Pour réaliser une hétérojonction on fait croître une couche du semiconducteur 2 sur le semiconducteur 1. Pour cela il faut que :

 Les systèmes les plus courants sont :

  1. GaAs sur Ge (structures zinc-blende sur diamant, paramètre de maille 5,6531 sur 5,6575 A°) réalisation d'hétérotransistor.
  2. GaAlAs sur GaAs (structures zinc blende, paramètre de maille de 5,6531 pour GaAs à 5,6622 A° pour AlAs) réalisation d'hétérotransistor, de diodes électroluminescentes, de diodes lasers).

Pour bien comprendre le mécanisme de fonctionnement d'une hétérojonction, il peut être utilise d'étudier d'abord le fonctionnement de la diode SCHOTTKY qui peut être considérée comme une hétérojonction particulière (métal sur semiconducteur).

L'étude approfondie de l'hétérojonction est relativement complexe ( ), nous envisageons ici uniquement les principes utiles pour comprendre le fonctionnement d'une hétérojonction.

Nous nous limitons à deux types d'hétérojonctions : nGe-pGaAs et nGe-nGaAs.

Quelques définitions importantes.

Niveau du Vide (vacuum level) : énergie d'un électron dans le vide sans énergie cinétique.

Travail de sortie q (work function) : distance qui sépare le niveau de FERMI du niveau du Vide.

Ordre de grandeur 2.2 à 5.7 eV pour les métaux, dépend du dopage pour les semiconducteurs.

Affinité électronique qchi (electron affinity) : distance qui sépare le minimum de la BdC au niveau du vide.

  Si Ge GaP GaAs GaSb SiO2
q (eV) 4.01 4.13 4.30 4.07 4.06 1.1

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