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La relation entre le courant I D et la tension V D théorique de la jonction polarisée est : 1 Avec I S : courant inverse ou courant de saturation q = 1,6 10- 19 C

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Jonction p-n à l'équilibre, Jonction p-n hors-équilibre 4 Gradients de concentration ⇨ il existe un courant de diffusion ⇨ Jdiff Courant de saturation

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Théoriquement, le seul courant inverse est le courant de saturation IS correspondant au déplacement des charges minoritaires des zones N et P attirées par le

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La jonction P-N Correction Données pour le TD : on considérera une jonction P-N réalisée en Silicium avec une partie P dopée avec IS courant de saturation

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avec IS courant de saturation donné par : 2 p n S i p D n A D D I Sqn LN LN ⎛ ⎞ = + │ │ │ │ ⎝ ⎠ 2) Jonction P-N polarisée en inverse On porte

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Comme nous allons le découvrir, la diode pn a une caractéristique courant- 2 iinv est le courant de saturation inverse ou courant de fuite Il est dû au transport

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3- Caractéristique statique courant-tension de la diode peuvent franchir librement la jonction P-N, celle-ci devient passante et un courant Zone de saturation

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Les semi-conducteurs - Jonction

PN Les semi-conducteurs• Un semi-conducteur est un élément qui présente une conductivité électrique intermédiaire entre celle des métaux et celle des isolants • Exemples (Silicium, germanium,...) • Le comportement des semi-conducteurs, comme celui des métaux et des isolants est décrit viala théorie des bandes • Dans la suite, nous utiliserons des modèles simplifiés pour prévoir et analyser le comportements des diodes et des transistors (se reporter au cours sur les semi- conducteurs pour avoir une explication physique et quantitative des phénomènes de conduction

Semi-conducteurs intrinsèques (purs)• Les semi-conducteurs appartiennent à la 4èmecolonne de la

classification périodique des éléments - Par exemple les atomes de silicium qui possèdent 4 électrons sur leur dernière couche se regroupent entre eux en échangeant leurs

électrons de valence (liaison de covalence)

- Chaque électron est mis en commun par deux atomes voisins de manière à ce que le noyau se trouve entouré par une couche de 8 électrons - Cette structure est très stable. • A la température de 0K, tous les électrons de valence sont utilisés dans des liaisons de covalence - Pas d"électrons libresaucune possibilité de conduction - le cristal est un isolant • Quand la température augmente, l"agitation thermique donne à certains électrons un supplément d"énergie suffisant pour briser la liaison de covalence - Ces électrons libres peuvent alors se déplacer sous l"action d"un champ électrique extérieurle cristal est devenu conducteur

Semi-conducteurs extrinsèques - le dopage• Le dopage d"un cristal intrinsèque consiste à substituer

des atomes de semi-conducteurs du réseau par des atomes étrangers - Deux cas peuvent se présenter : •Des semi-conducteurs de type P Introduction d"atomes trivalents (3 électrons sur la dernière couche càd dans la bande de valence) Il manque un électron à l"atome pour qu"il puisse s"entourer d"un octet complet donc chaque impureté créé un trou (absence

d"électron) qui ne demande qu"à être comblé par un électron libre•Des semi-conducteurs de type N

Introduction d"atomes possédant 5 électrons sur la dernière couche (dans la bande de valence) L"atome d"impureté a un électron de trop pour constituer un octet. Cet électron excédentaire est libre dans le cristaltrouélectron excédentaire Atome d"impureté sa représentation symbolique- Atome d"impureté sa représentation symbolique La jonction PN• Mise en contact d"un semi-conducteur de type P et d"un semi-conducteur de type N Diffusion : les électrons de la zone N viennent combler les trous dans la zone P Création d"une zone dépourvue de porteur mobile (zone de déplétion ou zone de charge d"espace) - Il existe alors une différence de potentiel et donc un champ interne qui s"oppose à la diffusion des

électrons de la zone N vers la zone P

PN Rappel : les électrons se déplacent dans le sens opposé du champ électrique

Zone de charge d"espace

Polarisation d"une jonction par une femextérieure• Polarisation dans le sens inverse + du générateur est relié à la zone N et le - à la zone P

Le champ électrique extérieur

appliqué par le générateur a le même sens que le champ interne de la jonction dont il renforce l"actionAucun courant ne circule (en réalité un courant très faible existe de l"ordre du nano-ampère) PN Polarisation d"une jonction par une femextérieure• Polarisation dans le sens direct - du générateur est relié à la zone N et le + à la zone P

Le champ électrique extérieur

s"oppose au champ interne si , un courant important peut traverser la jonction. PN

La relation entre le courant I

D et la tension V D théorique de la jonction polarisée est : 1

Avec I

S: courant inverse ou courant de saturation

q = 1,6 .10 -19 C k : constante de Boltzmann k = 1,38 .10 -23 J/K : facteur d"idéalité

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