Chapitre 22 • Diode à jonction
Un semi-conducteur intrinsèque est un semi-conducteur le plus pur possible. Pour
contrôler les propriétés et surtout la conductivité s (ou résistivité r = s
–1 ) de celui-ci,
on ajoute des impuretés dans le semi-conducteur. On réalise en fait un dopage. On parle
alors de semi-conducteur extrinsèque.
Après dopage, un semi-conducteur peut présenter un excès d’électrons libres ou de
trous. On distingue alors deux types de semi-conducteurs :
• les semi-conducteurs de type p (p comme positif) dans lesquels la conduction est
presque exclusivement assurée par les trous. Ici, la concentration des trous est alors
bien supérieure à celle des électrons. Ces derniers seront appelés porteurs minoritaires
et les trous, porteurs majoritaires,
• les semi-conducteurs de type n (n comme négatif) dans lesquels la conduction est
presque exclusivement assurée par les électrons libres. Dans ce cas, la concentration
des électrons est très supérieure à la concentration des trous. Les électrons sont dits
porteurs majoritaires et les trous, porteurs minoritaires.
22.2 JONCTION PN OU DIODE À JONCTION
22.2.1 Jonction à l’équilibre
Lorsqu’on place en contact deux zones (l’une dopée p et l’autre dopée n), on forme un
dipôle appelé diode à jonction. On constate alors plusieurs phénomènes (Fig. 22.1).
zone
dopée N
N
P
zone
dopée P
jonction
cathode
anode
−
−
−
−
+
+
+
+
∆V
migration
de trous
migration
d'électrons
barrière de
potentiel ∆ V
zone de
déplétion
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
N
P
E i
Figure 22.1 La jonction pn
Les deux régions étant en contact et en l’absence de tension de polarisation, on
constate qu’il y a diffusion des trous de la région p vers la région n et diffusion des
électrons de la région n vers la région p. Les électrons minoritaires dans la région n se
recombinent rapidement avec un trou et il en va de même pour les trous minoritaires qui
ont migré vers la région p. Ceci crée un courant de diffusion I d dû au déplacement des
porteurs majoritaires entre les deux régions.
Le phénomène de recombinaison se limite aux abords de la jonction, créant ainsi une
zone de charge d’espace appauvrie en porteurs majoritaires. On appelle cette zone la
couche d’appauvrissement ou couche de déplétion, ou encore la zone désertée. Entre
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“Gautron_9782100543007” (Col. : ScienceSup3-193x250) — 2010/6/15 — 17:13 — page 432 — #442
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Un semi-conducteur intrinsèque est un semi-conducteur le plus pur possible. Pour
contrôler les propriétés et surtout la conductivité s (ou résistivité r = s
–1 ) de celui-ci,
on ajoute des impuretés dans le semi-conducteur. On réalise en fait un dopage. On parle
alors de semi-conducteur extrinsèque.
Après dopage, un semi-conducteur peut présenter un excès d’électrons libres ou de
trous. On distingue alors deux types de semi-conducteurs :
• les semi-conducteurs de type p (p comme positif) dans lesquels la conduction est
presque exclusivement assurée par les trous. Ici, la concentration des trous est alors
bien supérieure à celle des électrons. Ces derniers seront appelés porteurs minoritaires
et les trous, porteurs majoritaires,
• les semi-conducteurs de type n (n comme négatif) dans lesquels la conduction est
presque exclusivement assurée par les électrons libres. Dans ce cas, la concentration
des électrons est très supérieure à la concentration des trous. Les électrons sont dits
porteurs majoritaires et les trous, porteurs minoritaires.
22.2 JONCTION PN OU DIODE À JONCTION
22.2.1 Jonction à l’équilibre
Lorsqu’on place en contact deux zones (l’une dopée p et l’autre dopée n), on forme un
dipôle appelé diode à jonction. On constate alors plusieurs phénomènes (Fig. 22.1).
zone
dopée N
N
P
zone
dopée P
jonction
cathode
anode
−
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+
+
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∆V
migration
de trous
migration
d'électrons
barrière de
potentiel ∆ V
zone de
déplétion
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Figure 22.1 La jonction pn
Les deux régions étant en contact et en l’absence de tension de polarisation, on
constate qu’il y a diffusion des trous de la région p vers la région n et diffusion des
électrons de la région n vers la région p. Les électrons minoritaires dans la région n se
recombinent rapidement avec un trou et il en va de même pour les trous minoritaires qui
ont migré vers la région p. Ceci crée un courant de diffusion I d dû au déplacement des
porteurs majoritaires entre les deux régions.
Le phénomène de recombinaison se limite aux abords de la jonction, créant ainsi une
zone de charge d’espace appauvrie en porteurs majoritaires. On appelle cette zone la
couche d’appauvrissement ou couche de déplétion, ou encore la zone désertée. Entre
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