IV. La jonction. Jonction PN. Diodes et transistors Soit 2 « portions » de Si dopées P et dopées N. Si ces 2 portions sont «jointes » (+ qu’un contact) Il y a diffusion des h+ (très concentrés à gauche) vers la droite et diffusion des e- (très concentrés à droite) vers la gauche Mais les atomes, eux, sont fixes se créent des zones chargées – et + Zone de « charge d’espace ZCE », de largeur W0 . Il se crée donc un champ électrique de + vers -

La jonction PN en court-circuit : On peut noter que les 2 niveaux de Fermi s’égalisent. C’est une loi générale On établira les relations entre DE, VF, n et p en TD

La jonction PN en court-circuit : D’abord : la présence d’un champ implique une différence de potentiel, nommée VF, donc une barrière d’énergie qVF Il y a alors 2 phénomènes : 1- Un courant dû aux porteurs majoritaires IM (les e- d’énergie > Ec sautent, ainsi que les h+ d’énergie < Ev) 2- Un courant dû aux porteurs minoritaires entraînés par le champ électrique Im Courant dû aux porteurs minoritaires entraînés par le champ E Ces 2 courants se compensent. A l’équilibre, It =IM + Im = 0 IM = I0 exp (- ) avec UT = kT/e VF UT

La jonction PN en polarisation inverse : Cela revient à imposer un potentiel (Vinv) + à droite, et – à gauche (et donc un champ Einv) Dans ces conditions, on a déjà vu que l’énergie à droite va descendre de eVinv On voit tout de suite qu’on défavorise le courant des porteurs majoritaires : IM = 0 Par contre, on favorise le courant de dérive, puisque E = E0 + Einv. Mais I est très faible, car la concentration des porteurs minoritaires est limitée par leur arrivée par génération thermique. Im+IS = 0 (limité par IS) e(VФ+Vinv) e(VФ+Vinv) Courant inverse de saturation Eg IS = AT3 exp (- ) (IS prop. à ni2) kT

La jonction PN en polarisation directe : Cela revient à imposer un potentiel (Vdirect) - à droite, et + à gauche (et donc un champ Edirect) Cette fois-ci, l’action du champ renforce la polarisation interne. La barrière de potentiel est bcp. + basse. De nbx. porteurs majoritaires passent dans « le camp adverse ». Dans ce cas, ils se recombinent immédiatement. Cette recombinaison consomme les porteurs. Il y a alors diffusion, pour compenser cette consommation. e(VФ-Vdirect) e(VФ-Vdirect) Id Vdirect Courant direct passant Id = IS exp ( ) - 1 avec UT = kT/e UT Is est constant. Ce qui augmente le courant : la recombinaison

Application : le modèle électrique de la diode