1 DIODES  DIODE A JONCTION PN  DIODE ZENER  DIODES ELECTROLUMINESCENTES LED  PHOTODIODE  AUTRES DIODES.

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1 1 DIODES  DIODE A JONCTION PN  DIODE ZENER  DIODES ELECTROLUMINESCENTES LED  PHOTODIODE  AUTRES DIODES

2 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 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 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 5 POLARISATION D’UNE JONCTION PN  diode à jonction PN ou diode semiconductrice

6 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 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 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 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 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 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 12 APPLICATIONS DE LA DIODE Fonctionnement en redresseur

13 13 APPLICATIONS DE LA DIODE Fonctionnement en redresseur

14 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

15 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

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

17 DIODES ELECTROLUMINESCENTES réflecteur

18 DIODES ELECTROLUMINESCENTES

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

20 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 - 1958

21 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

22 Diode Laser face réfléchissante face semi-réfléchissante Jonction émission laser

23 Diode laser pointeur laser Imprimante laser compact disque