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. Hétérojonction à l'équilibre thermodynamique

diagramme d'énergie avant contact.

Considérons un semiconducteur 1 (Ge ) dopé 'P', de bande interdite Ego d'affinité électronique q1 et de travail de sortie q1 et un semiconducteur 2 (GaAs) dopé 'N' de bande interdite Ego d'affinité électronique q2 et de travail de sortie q2 avec  Ego > Ego (hétérojonction anisotype).

 A l'interface il apparaît une discontinuité des bandes de conductions :

Ec = - q(1 - 2) (eV.)

Et une discontinuité des bandes de valence :

D Ev = Ev1 - Ev2 = - qc 1 + qc 2 + Eg2 - Eg1

en conséquences :

Ev = Eg2 - Eg1 + Ec  (eV.)

fig142

Hétérojonction non polarisée.

La construction du diagramme des bandes d'énergie d'une hétérojonction présente des difficultés supplémentaires dues à la différences des hauteurs des B.I. : Eg2 et Eg1.

Hétérojonction non polarisée : les niveaux de FERMI sont alignés, les valeurs des travaux de sortie : q1  et q2  permettent de tracer les niveaux du vide loin de la jonction.

Les niveaux du vide se raccordent au niveau de la jonction, la variation la plus importante se trouvant dans le milieu le moins dopé. La forme exacte de l'évolution se trouve déterminée par le dopage de chaque semiconducteur.

La diffusion des électrons du GaAs 'N' où ils sont majoritaires vers le Ge "P" ou ils sont minoritaires est bloquée par une barrière de potentiel qVb1 (ZCE d'épaisseur x2).

La diffusion des trous de Ge vers GaAs est bloquée par une barrière qVb2 ( ZCE d'épaisseur x1)

La barrière de potentiel total est telle que :

qVb = qf 1 - qf 2 = qVb1 + qVb2 

Le calcul de l'épaisseur totale de la ZCE est similaire à celui de la jonction PN , à partir de la densité des charges et en appliquant l'hypothèse de SCHOKLEY, on obtient :

et

 Les niveaux de valence et de conduction se connectent à la jonction métallurgique par des segments de droites verticales ( Ec, D Ev ) appelés discontinuités de bande (Band edge).

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serveur eudil Dernière mise à jour : le 8 mars, 2001 Auteur : Bernard BOITTIAUX