DIODES DIODE A JONCTION PN DIODE ZENER DIODES ELECTROLUMINESCENTES LED

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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
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

4  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

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

6 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.

7 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

8 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

9  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

10 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

11   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

12 APPLICATIONS DE LA DIODE
Fonctionnement en redresseur

13 APPLICATIONS DE LA DIODE
Fonctionnement en redresseur

14 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

15 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

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

17 DIODES ELECTROLUMINESCENTES
réflecteur

18 DIODES ELECTROLUMINESCENTES

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

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

21 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 + -

22 Diode Laser face réfléchissante semi-réfléchissante Jonction émission

23 Diode laser pointeur laser Imprimante laser compact disque