-->

Jonction PN

Jonction PN a base de silicium

📎Introduction

C’est la jonction la plus simple et la plus importante.
Russel Ohl fabriqua en 1939 du silicium pur à 99,8% et le hasard permit qu’une craquelure dans le matériau induise une contrainte avec apparition d’une zone très riche en électrons et une zone très riche en trous, la première diode à jonction PN était née.

 📎Formation de la jonction PN

La jonction PN constitue l’élément de base de toute l’électronique, et constitue le module élémentaire dont dépend le fonctionnement d’un grand nombre de dispositifs à semi- conducteurs. Les résultats obtenus trouveront leurs applications dans de nombreux composants plus complexes.
Une jonction PN est constituée de deux zones respectivement dopées P et N et juxtaposées d'une façon que nous supposerons abrupte , c'est-à-dire que la transition de la zone P à la zone N se fait brusquement. Lorsque l'on assemble les deux régions, la différence de concentration entre les porteurs des régions P et N va provoquer la circulation d'un courant de diffusion tendant à égaliser la concentration en porteurs d'une région à l'autre. Les trous de la région P vont diffuser vers la région N laissant derrière eux des atomes ionisés, qui constituent autant de charges négatives fixes. Il en est de même pour les électrons de la région N qui diffusent vers la région P laissant derrière eux des charges positives. Il apparait aussi au niveau de la jonction une zone contenant des charges fixes positives et négatives. Ces charges créent un champ électrique E qui s'oppose à la diffusion des porteurs de façon à ce qu'un équilibre électrique s'établisse.

figure de la jonction PN

📎 Diagramme d’énergie

L’analyse du diagramme d’énergie est en pratique un élément très pratique et très puissant pour comprendre ou prédire le fonctionnement d’un dispositif.
Au niveau de la jonction, la bande d’énergie est centrée autour du niveau de Fermi , et il  existe, autour de cette énergie, une largeur de bande interdite séparant la bande de valence et la bande de conduction. Pour créer un courant dans la jonction PN, il est nécessaire :                              
§  Soit d’abaisser la barrière de potentiel en polarisant la jonction (effet utilisé pour les diodes de redressement).
§  Soit d’apporter une énergie supplémentaire aux porteurs dans la bande de valence (énergie thermique, énergie lumineuse...). et de collecter rapidement les charges ayant traversé la bande interdite avant leur recombinaison
Diagramme énergétique de la jonction PN

📎 Polarisation de la jonction PN

Si l’on polarise une jonction PN, on obtient la caractéristique  donnée sur la figure suivante, Le modèle mathématique associé à cette caractéristique est donné par :
modele mathematique de la diode

Avec :
Id: Courant d’obscurité des porteurs minoritaires (saturation).
VT: Potentiel thermique  
η: Coefficient dépendant du matériau (η=2 pour le silicium aux courants faibles,η=1 pour le
silicium aux courants forts).

En polarisation directe, la barrière de potentiel est abaissée et un courant de
porteurs majoritaires important peut se développer. En polarisation inverse, le courant de 
porteurs minoritaires est très faible et varie très peu avec la tension appliquée tant que
cette tension est inférieure à la tension de claquage (diode Zener). Ce courant inverse est
par contre très sensible à la température au niveau de la jonction.

caracterisation de la diode
La tension directe  aux bornes de la jonction varie peu à partir d’un seuil dont la valeur
dépend du matériau (  0,3 à 0,8V pour Si).



📖 Vos commentaires nous font toujours plaisir et contribuent à la vie de ce site, n'hésitez pas à en laisser, que ce soit pour nous encourager, nous remercions, nous critiquer ou nous poser toutes sortes de questions ! et merci beaucoup

🎯 N'oublier de partager cet article sur les réseaux sociaux z

Enregistrer un commentaire

0 Commentaires