Fig.1.1: Mobilité des électrons dans le silicium

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1 Fig.1.1: Mobilité des électrons dans le silicium
en fonction de la température a) Si-dopé n b) Si- dopé p A basse température, les mobilités obtenues pour différents taux de dopage montrent le rôle dominant des impuretés sur la mobilité qui est d’autant plus grande que ND(A) est faible.

2 Fig.2.1 : Formation d’une jonction
E vide E vide c c efsn efsp Ec Ec + + + + + + Efn Efv - - - - - - Ev Ev Niveaux d’énergie du semiconducteur dopé p (à gauche) et dopé n (à droite). L’affinité électronique c est identique pour les SC n et p alors que le travail de sortie efs est différent suivant la nature du dopage n ou p.

3 Fig.2.2 : Jonction p-n à l’équilibre thermodynamique:
Courants de diffusion et courants de conduction Électrons Trous eDf0 jdh Courant de conduction jde jch jce F(z) Courant de diffusion Le courant total est nul: jdh + jde + jch + jce= 0

4 EF est le niveau de Fermi de la jonction
Fig.2.3 : Jonction pn abrupte à l’équilibre thermodynamique: tension de diffusion et largeur de la zone dépeuplée Ecp Evn Zone dépeuplée eDf0 wp wn Evp Électrons Ecn EF Trous EF est le niveau de Fermi de la jonction La zone dépeuplée a pour largeur : w= wn + wp La tension de diffusion est DF0.= Ecp – Ecn Région n: n = NCexp[(Ecn- EF)/kBT] = ND Région p: npo = NCexp[(Ecp- EF)/kBT] = ni2/NA

5 Zone dépeuplée, champ et potentiel
Fig.2.4: Jonction p-n abrupte à l’équilibre: Zone dépeuplée, champ et potentiel z (z) Zone dépeuplée Type p Type n Jonction p-n abrupte Concentration des porteurs p et n Densité volumique de charges Champ électrique F(z) e) Potentiel électrostatique F (z)

6 Fig.2.5 : Jonction pn polarisée en direct Quasi niveaux de Fermi
Courants de diffusion et de conduction n(z=-wp) = ND exp[ - e (Df0 – V)/kBT] = np0 exp[ eV/kBT] eV e(Df0 – V) Evn Ecn Evp Efp Efn jdh F(z) Courant de diffusion Courant de conduction jde jch jce

7 Fig.2.6 : Jonction pn polarisée en direct
Densité des porteurs Dn (z= - wp) = np0 (exp[ eV/kBT] – 1) Evn eV e(Df0 – V) Ecn Evp Efp Efn Concentration des porteurs Excès d’électrons Dn Excès de trous Dp p(z) n(z) z Injection de porteurs minoritaires Dn : région de diffusion p de largeur Ln de l’ordre de 20 mm. Injection de porteurs minoritaires Dp : région de diffusion n de largeur Lp de l’ordre de 20 mm.

8 Figure 2. 7 : Caractéristique de la jonction p-n ( I0 est pris égal à 10-10 A)