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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[PDF] Les semi-conducteurs - 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
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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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Jonction p-n
IV. La jonction p-n
Caractéristiques de base
A l'équilibre
Zone de charge d'espace
caractéristiques courant-tensionChamp de claquage
Hétérojonction
Chapitre 5
Science et génie des matériaux, Romuald Houdré - 2006 /2007 1Plan du cours
1. Introduction
- Caractéristiques physiques des semiconducteurs - Quels Matériaux pour quel type d'applications2. Propriétés électroniques des semiconducteurs
- Structure de bandes - Statistiques d'occupation des bandes - Propriétés de transport - Processus de recombinaison3. Jonctions et interfaces
- Jonctions métal/semi-conducteurs - Jonction p-n à l'équilibre, Jonction p-n hors-équilibre4. Composants électroniques
- Transistors bipolaires - Transistors à effet de champ - Dispositifs quantiques - Nouveaux matériaux5. Composants optoélectroniques
- Détecteurs - Diodes électroluminescentes - Diodes lasers - Lasers à émission par la surface - Lasers à cascade quantique 1/3 bases1/3 transport1/3 optique 2Circuits microélectroniques
3La jonction p-n
Une jonction p-n correspond à la juxtaposition de deux matériaux identiques ou non de type p et de type n Type nType p VUne jonction p-n est une diode
4La jonction p-n
Applications• Transistors bipolaires
• Diodes électroluminescentes • Diodes laser • Cellules solaires • Détecteurs 5Substrat type n
Fabrication
Pendant la croissance
Si + donneurs
Si + accepteurs
Image SEM d'une jonction p-n
6Fabrication
Par implantation ou diffusion
7Jonction p-n fabrication
8Fabrication
Composant final
9La jonction p-n
Type n Type p 10Diagramme de bande
• A l'équilibreType p
Type n
E V E C Gradients de concentration il existe un courant de diffusion J diff Les impuretés ne sont plus compensées un champ électrique se forme J condLes deux courants sont de signe opposé
11Diagramme de bande
• A l'équilibre 12Diagramme de bande
• A l'équilibre (pas d'excitation externe)Le niveau de Fermi doit être constant
J n n grad V F or grad V F = 0 d'où J n = 0 (idem pour J p J = J dérive + J diffusion = 0Equation générale des courantsIl n'y a pas de courant dans la jonction
Le courant de dérive compense exactement le courant de diffusion 13Zone de charge d'espace
La zone de charge d'espace ou zone de déplétionCharges fixesCharges mobiles
14Diagramme de bande
• A l'équilibre (pas d'excitation externe) Cette barrière de potentiel est la conséquence directe de l'apparition de zones chargées positivement et négativement sous l'effet de la diffusion des porteurs. C'est ce qui conduit à l'équilibreavec (nN D et pN ACalcul de la hauteur de barrière de potentiel
En considérant que toutes les impuretés sont ionisées, nous obtenons (built-in potential) qV bi =E g k B TlnN v N c N A N D qV bi = E G -(E C - E F n - (E F - E V p 15 Zone de char g e d'es p ace ZCEApproximation d'une jonction abrupte
-x p x n N D - N AType pType n
Calcul du champ électrique dans ZCE
Neutralité électrique: x
p N A = x n N DExtension de la ZCE: W = x
p + x n nDp A xxpourNqdxdxxpourNqdxd 00 222216