DIODES DIODE A JONCTION PN DIODE ZENER DIODES ELECTROLUMINESCENTES LED PHOTODIODE AUTRES DIODES

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

CREATION D’UNE JONCTION PN ID ZCE Electrons majoritaires Trous majoritaires Im A l’équilibre:  l ID l = l Im l I = l ID l - l Im l = 0 I = l ID l - l Idrift l = 0

 diode à jonction PN ou diode semiconductrice POLARISATION D’UNE JONCTION PN Sens passant Sens bloquant l ID l > l Im l l Im l > l ID l I = l ID l - l Im l I = l Im l - l ID l Courant important Courant faible  diode à jonction PN ou diode semiconductrice

 diode à jonction PN ou diode semiconductrice POLARISATION D’UNE JONCTION PN  diode à jonction PN ou diode semiconductrice

Relation représentant les deux états de la diode SC CARACTERISTIQUE STATIQUE I(V) Relation représentant les deux états de la diode SC anode cathode + Vd - Is est le courant inverse de saturation . VT est la tension thermodynamique qui vaut VT = kT/e (k est la constante de Boltzmann, T la température absolue en K et e la charge électrique élémentaire. A 25°C, VT = 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.

Relation représentant les deux états de la diode SC CARACTERISTIQUE STATIQUE I(V) Relation représentant les deux états de la diode SC Polarisation directe sens passant: Vd > 0 ; Vd >> VT sens bloquant: Vd < 0 ; Vd << VT Id = - IS Polarisation inverse

Caractéristiques réelle et idéale d’une diode SC CARACTERISTIQUE STATIQUE I(V) Caractéristiques réelle et idéale d’une diode SC Polarisation directe v + - i Is + - i ideal v Caractéristique réelle d’une diode SC Caractéristique idéale d’une diode SC

 Polarisation d’une diode SC  déterminer Id et Vd ? POINT DE FONCTIONNEMENT  Polarisation d’une diode SC  déterminer Id et Vd ?  Droite de charge  Id f(Vd) Le pt.  des 2 courbes est appelé le pt. de fonctionnement Q Rs + - Vs V I Q (pt. de fonctionnement) saturation blocage diode I V (Vs,0) (0, Vs/Rs) (?,?) éq. droite de charge Vs = RsI + V

Pour un fonctionnement normal d’une diode SC LIMITATION D’EMPLOI D’UNE DIODE Pour un fonctionnement normal d’une diode SC I A ne pas dépasser: Courant maximal: I < IM Tension inverse maximale: Puissance maximale: (effet Joule)  Hyperbole de dissipation maximale Température de la jonction: Si  tj = 200 °C Ge  tj = 100 °C IM Z F VI < VIM VIM VM V Z F II

  APPLICATIONS DE LA DIODE Fonctionnement en redresseur Comment obtenir une tension continue à partir d’une tension alternative? V(t)=Asinωt redressement Dispositif de Dispositif filtrage de Dispositif régulation de   Transformateur Récepteur Tension Alternative Tension Alternative Adaptée Tension Variable A signe Constant Tension Continue Non Régulée Tension Continue Régulée

APPLICATIONS DE LA DIODE Fonctionnement en redresseur

APPLICATIONS DE LA DIODE Fonctionnement en redresseur

recombinaison électron-trou dans la jonction avec émission de lumière DIODES ELECTROLUMINESCENTES LED = Light Emitting Diodes Polarisation directe n p _ + recombinaison électron-trou dans la jonction avec émission de lumière hn = DE GaX GaP GaAs GaSb Eg (eV) 2,25 vert 1,43 rouge 0,68 I.R. La lumière émise dépend du gap GaAsxP1-x gap variable

DIODES ELECTROLUMINESCENTES GaP Eg = 2,3 eV vert (gap indirect) GaAs Eg = 1,4 eV rouge (gap direct) GaAs1-xPx 1,4 ≤ Eg ≤ 2,3 eV GaN

Diode bleue 1992 (Nichia Chemical - Japon) DIODES ELECTROLUMINESCENTES Diode bleue 1992 (Nichia Chemical - Japon) GaN - InGaN LED bleue : GaN 445 - 485 nm Nakamura

DIODES ELECTROLUMINESCENTES réflecteur

DIODES ELECTROLUMINESCENTES

50 flocons de neige géants DIODES ELECTROLUMINESCENTES Décoration de Noël 2004 vitrine de ‘Sachs’ 5th Avenue - N.Y. 50 flocons de neige géants 72.000 LEDs 7 m

Diode Laser + - dopage ‘n’ >> dopage ‘p’ Inversion de population dans la zone dépeuplée au-delà d’une tension seuil Pierre Aigrain - 1958 n p e- p+ + -

Diodes laser = hétérojonctions GaAs AlxGa1-xAs n p p+ Eg = 1,9 eV 1,4 eV Diodes laser = hétérojonctions émission dans la couche de GaAs Guide d ’onde n1 ≠ n2 laser p n + -

Diode Laser face réfléchissante semi-réfléchissante Jonction émission

Diode laser pointeur laser Imprimante laser compact disque