1 DIODES DIODE A JONCTION PN DIODE ZENER DIODES ELECTROLUMINESCENTES LED PHOTODIODE AUTRES DIODES
2 DIODE A JONCTION PN Création d’une jonction PN Polarisation d’une jonction PN Caractéristique statique d’une diode Point de fonctionnement d’une diode Limitation d’emploi d’une diode Applications de la diode
3 CREATION D’UNE JONCTION PN Trous majoritaires Electrons majoritaires ZCE l I D l = l I m l A l’équilibre: I = l I D l - l I m l = 0 IDID ImIm I = l I D l - l I drift l = 0
4 POLARISATION D’UNE JONCTION PN Sens passant l I D l > l I m l I = l I D l - l I m l Sens bloquant l I m l > l I D l I = l I m l - l I D l Courant important Courant faible diode à jonction PN ou diode semiconductrice
5 POLARISATION D’UNE JONCTION PN diode à jonction PN ou diode semiconductrice
6 CARACTERISTIQUE STATIQUE I(V) Relation représentant les deux états de la diode SC Is est le courant inverse de saturation. V T est la tension thermodynamique qui vaut V T = kT/e (k est la constante de Boltzmann, T la température absolue en K et e la charge électrique élémentaire. A 25°C, V T = 25mV; n est le coefficient d’émission. Il dépend du matériau, voisin de 1 dans les diodes au Ge, et compris entre 1 et 2 dans les diodes au Si. anodecathode + V d -
7 CARACTERISTIQUE STATIQUE I(V) Relation représentant les deux états de la diode SC Polarisation directe Polarisation inverse sens passant: V d > 0 ; V d >> V T sens bloquant: V d < 0 ; V d << V T I d = - I S
8 CARACTERISTIQUE STATIQUE I(V) Caractéristiques réelle et idéale d’une diode SC Polarisation directe Caractéristique idéale d’une diode SC v + - i i v IsIs + - i idealiv Caractéristique réelle d’une diode SC
9 POINT DE FONCTIONNEMENT Polarisation d’une diode SC déterminer I d et V d ? Droite de charge I d f(V d ) RsRs + - VsVs + V - I Q (pt. de fonctionnement) saturation blocage diode I V (V s,0) (0, V s /R s ) (?,?) éq. droite de charge V s = R s I + V Le pt. des 2 courbes est appelé le pt. de fonctionnement Q
10 LIMITATION D’EMPLOI D’UNE DIODE Pour un fonctionnement normal d’une diode SC I VMVM IMIM V A ne pas dépasser: V IM I Courant maximal: I < I M Tension inverse maximale: Puissance maximale: (effet Joule) Hyperbole de dissipation maximale Température de la jonction: Si tj = 200 °C Ge tj = 100 °C V I < V IM Z F
11 APPLICATIONS DE LA DIODE Fonctionnement en redresseur Transformateur Dispositif de redressement Dispositif de filtrage Dispositif de régulation Récepteur Tension Alternative Adaptée Tension Alternative Tension Variable A signe Constant Tension Continue Non Régulée Tension Continue Régulée V(t)=Asinωt Comment obtenir une tension continue à partir d’une tension alternative?
12 APPLICATIONS DE LA DIODE Fonctionnement en redresseur
13 APPLICATIONS DE LA DIODE Fonctionnement en redresseur
LED = Light Emitting Diodes np _ + recombinaison électron-trou dans la jonction avec émission de lumière h = E GaAs x P 1-x gap variable Polarisation directe GaX GaP GaAs GaSb Eg (eV) 2,25vert 1,43 rouge 0,68 I.R. La lumière émise dépend du gap DIODES ELECTROLUMINESCENTES
GaP E g = 2,3 eV vert (gap indirect) GaAs E g = 1,4 eV rouge (gap direct) GaAs 1-x P x 1,4 ≤ E g ≤ 2,3 eV GaN
DIODES ELECTROLUMINESCENTES Diode bleue 1992 (Nichia Chemical - Japon) GaN - InGaN LED bleue : GaN nm Nakamura
DIODES ELECTROLUMINESCENTES réflecteur
DIODES ELECTROLUMINESCENTES
Décoration de Noël 2004 vitrine de ‘Sachs’ 5 th Avenue - N.Y. 50 flocons de neige géants LEDs 7 m DIODES ELECTROLUMINESCENTES
Diode Laser dopage ‘n’ >> dopage ‘p’ Inversion de population dans la zone dépeuplée au-delà d’une tension seuil n p e-e- p+p+ + - Pierre Aigrain
Diodes laser = hétérojonctions e-e- émission dans la couche de GaAs Guide d ’onde n 1 ≠ n 2 laser p n + - GaAs Al x Ga 1-x As np p+p+ Eg = 1,9 eV 1,4 eV
Diode Laser face réfléchissante face semi-réfléchissante Jonction émission laser
Diode laser pointeur laser Imprimante laser compact disque