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Les Matériaux Semi-Conducteurs

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La diode est un élément qui ne laisse passer le courant que dans un sens. ? La diode à semi-conducteur présente aussi des propriétés photoélectriques.



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  • Quels sont les différents types de semi-conducteurs ?

    Les principaux semi-conducteurs sont le germanium (Ge), le silicium (Si), le sélénium (Se), les composés binaires : arséniure de gallium (GaAs), antimoniure d'indium (InSb), phosphure de gallium (GaP) et phosphure d'indium, ainsi que les composés ternaires et quaternaires.

  • Quel est le principe de fonctionnement d'un semi-conducteur ?

    Les semi-conducteurs comme le silicium ont un faible gap qui peut être franchi par les électrons de valence si on leur apporte un supplément d'énergie thermique, lumineuse, électrique ou magnétique. Ils passent alors d'un état isolant à un état conducteur.

  • Quels sont les composants d'un semi-conducteur ?

    Les éléments semi-conducteurs sont l'antimoine, l'arsenic, le bore, le carbone, le germanium, le sélénium, le silicium, le soufre et le tellure. Sans conteste le plus connu, le silicium entre dans la composition de la plupart des circuits intégrés.
  • Conclure sur la nature électrique du matériau
    On conclut sur la nature électrique du matériau en fonction de la valeur énergétique du gap ou de la bande interdite (BI) : Si E_{gap} =0 eV, alors le matériau est un conducteur. Si E_{gap} \\leqslant 1 eV, alors le matériau est un semi-conducteur.
Diapositive 1

Pascal MASSON Les diodes

Les diodes

-Antipolis

Cycle Initial Polytechnique

Pascal MASSON

(pascal.masson@unice.fr)

Edition 2015-2016

Pascal MASSON Les diodes

Sommaire

I. Historique

II. La diode PN : caractéristique

III. La diode PN : applications

VI. Effet photoélectrique : absorption

V. La diode Zener

VII. Effet photoélectrique : émission

IV. La diode PN : physique

Pascal MASSON Les diodes

I.1. Définition

I. Historique

1903
1901

LED Solaire Photosensible Laser OLED

1950 1956

1939

Pascal MASSON Les diodes

I.2. Histoire de la diode à semi-conducteur

I. Historique

1956
1901

Chandra BOSE pour de la

galène avec contact métallique comme détecteur électromagnétiques.

Russell OHL.

découvert en 1948 par William SHOCKLEY.

Pascal MASSON Les diodes

I.3. Histoire de la diode à tube

I. Historique

GUTHRIE. Cet effet est redécouvert par Thomas EDISON en 1880 (puis breveté en 1883).

1903 1950

1879
brevette la diode à vide.

Pascal MASSON Les diodes

I.3. Histoire de la diode à tube

I. Historique

‰ Fonctionnement vide filament

Pascal MASSON Les diodes

I.3. Histoire de la diode à tube

I. Historique

‰ Fonctionnement vide filament

Pascal MASSON Les diodes

I.3. Histoire de la diode à tube

I. Historique

‰ Fonctionnement vide filament

Pascal MASSON Les diodes

I.3. Histoire de la diode à tube

I. Historique

‰ Fonctionnement vide filament

Pascal MASSON Les diodes

I.3. Histoire de la diode à tube

I. Historique

‰ Fonctionnement vide filament I I

Pascal MASSON Les diodes

I.3. Histoire de la diode à tube

I. Historique

‰ Fonctionnement vide filament I = 0 I = 0

Pascal MASSON Les diodes

II.1. Définition de la jonction PN

II. La diode PN : caractéristique

électrons sont majoritaires) avec un semi-conducteur dopé P (les trous sont majoritaires).

II.2. Représentation

cathode anode VD ID P N anneau de repérage

Pascal MASSON Les diodes

II.3. Caractéristique idéale

II. La diode PN : caractéristique

VD (V) 0 1 1

ID (mA)

inverse directe 1 sinon elle en laisse passer sans limitation. Cela revient à un interrupteur qui est ouvert ou fermé directe. cathode anode VD ID P N

Pascal MASSON Les diodes

EG VR VD R ID

II.3. Caractéristique idéale

EG = VD + VR

II. La diode PN : caractéristique

variable EG qui peut prendre des valeurs positives et négatives. uniquement positif. résistance :

Pascal MASSON Les diodes

II.3. Caractéristique idéale

tension

EG (V)

t 0 1 1 t 0 1 1

VD (V)

t 0 1

ID (mA) EG = VD + VR

II. La diode PN : caractéristique

EG VR VD R ID

Pascal MASSON Les diodes

II.3. Caractéristique idéale EG (V)

t 0 1 1 t 0 1 1

VD (V)

t 0 1

ID (mA)

II. La diode PN : caractéristique

tension

EG = VD + VR

EG VR VD R ID

Pascal MASSON Les diodes

II.3. Caractéristique idéale EG (V)

t 0 1 1 t 0 1 1

VD (V)

t 0 1

ID (mA)

II. La diode PN : caractéristique

tension

EG = VD + VR

EG VR VD R ID

Pascal MASSON Les diodes

II.3. Caractéristique idéale EG (V)

t 0 1 1 t 0 1 1

VD (V)

t 0 1

ID (mA)

II. La diode PN : caractéristique

tension

EG = VD + VR

EG VR VD R ID

Pascal MASSON Les diodes

II.3. Caractéristique idéale EG (V)

t 0 1 1 t 0 1 1

VD (V)

t 0 1

ID (mA)

II. La diode PN : caractéristique

tension

EG = VD + VR

EG VR VD R ID

Pascal MASSON Les diodes

II.3. Caractéristique idéale EG (V)

t 0 1 1 t 0 1 1

VD (V)

t 0 1

ID (mA)

II. La diode PN : caractéristique

tension

EG = VD + VR

EG VR VD R ID

Pascal MASSON Les diodes

II.3. Caractéristique idéale EG (V)

t 0 1 1 t 0 1 1

VD (V)

t 0 1

ID (mA)

II. La diode PN : caractéristique

tension

EG = VD + VR

EG VR VD R ID bloquée passante

Pascal MASSON Les diodes

II.4. Caractéristique réelle

II. La diode PN : caractéristique

VD (V) 0

ID (mA)

inverse directe bloquée passante ‰ Modification de la caractéristique idéale

Pascal MASSON Les diodes

II.4. Caractéristique réelle

conducteur utilisé et de ses dopages.

II. La diode PN : caractéristique

‰ Modification de la caractéristique idéale

VD (V) 0

ID (mA)

inverse directe VS bloquée passante

Pascal MASSON Les diodes

II.4. Caractéristique réelle

idéale).

II. La diode PN : caractéristique

VD (V) 0

ID (mA)

inverse directe VS bloquée passante conducteur utilisé et de ses dopages. ‰ Modification de la caractéristique idéale

Pascal MASSON Les diodes

II.4. Caractéristique réelle

en inverse qui conduit

à la destruction de la diode.

II. La diode PN : caractéristique

VD (V) 0

ID (mA)

inverse directe VS bloquée passante idéale). conducteur utilisé et de ses dopages. ‰ Modification de la caractéristique idéale

Pascal MASSON Les diodes

II.4. Caractéristique réelle

II. La diode PN : caractéristique

VD (V) 0

ID (mA)

inverse directe VS bloquée passante en inverse qui conduit

à la destruction de la diode.

idéale). conducteur utilisé et de ses dopages. ‰ Modification de la caractéristique idéale

Pascal MASSON Les diodes

II.4. Caractéristique réelle

II. La diode PN : caractéristique

VS = 0,64 V

RS = 3,7

‰ Exemple le la diode 1N4004 qui sera étudiée en TP

Pascal MASSON Les diodes

II.4. Caractéristique réelle

VD (V) 0 1 1

t 0 1 1

VD (V)

t 0 1

ID (mA)

ID (mA)

1 1 EG VR VD R ID inverse directe

EG = VD + VR

II. La diode PN : caractéristique

‰ Impact sur O·H[HPSOH précédent

Pascal MASSON Les diodes

II.4. Caractéristique réelle

VD (V) 0 1 1

t 0 1 1

VD (V)

t 0 1

ID (mA)

ID (mA)

1 1 EG VR VD R ID inverse directe VS VS

EG = VD + VR

II. La diode PN : caractéristique

‰ Impact sur O·H[HPSOH précédent

Pascal MASSON Les diodes

II.4. Caractéristique réelle

VD (V) 0 1 1

t 0 1 1

VD (V)

t 0 1

ID (mA)

ID (mA)

1 1 EG VR VD R ID inverse directe VS VS

EG = VD + VR

II. La diode PN : caractéristique

bloquée passante ‰ Impact sur O·H[HPSOH précédent

Pascal MASSON Les diodes

II.4. Caractéristique réelle

VD (V) 0 1 1

t 0 1 1

VD (V)

t 0 1

ID (mA)

ID (mA)

1 1 EG VR VD R ID inverse directe VS VS

EG = VD + VR

II. La diode PN : caractéristique

bloquée passante ‰ Impact sur O·H[HPSOH précédent

Pascal MASSON Les diodes

II.4. Caractéristique réelle

II. La diode PN : caractéristique

que deux paramètres : VD 0 ID inverse directe VS d SDD

SDSDSD

VV si 0I

VV si VVR

1I

9 VS (V) : tension de seuil de la diode

9 RS () : résistance série de la diode

‰ Expression du courant ‰ Détermination de la résistance série D D D DSI V dI dVR VD 0 ID VS ID VD

Pascal MASSON Les diodes

II.4. Caractéristique réelle

II. La diode PN : caractéristique

VD 0 ID inverse directe VS ‰ Modèle équivalent de la diode

SDSDVVR

1I bloquée passante VD

ID ID = 0

VD ID VS RS

DSSDI.RVV

Pascal MASSON Les diodes

II.5. Point de polarisation

II. La diode PN : caractéristique

‰ Equations du circuit EG VR VD R ID

DDRDGI.RVVVE DSSDI.RVV

1) 2) ‰ Résolution des 2 équationsquotesdbs_dbs29.pdfusesText_35
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