22.2. Jonction pn ou diode à jonction
les extrémités de cette couche apparaît une différence de potentiel (ou barrière de potentiel) DV qui va s’opposer à la circulation des porteurs majoritaires (et par conséquent au
courant de diffusion I d ) mais qui favorise la traversée des porteurs minoritaires entre les
deux régions (cette traversée donne lieu à un courant dénommé courant de saturation I s ).
À l’équilibre (en l’absence de tension de polarisation) les courants I d et I s sont égaux
et le courant résultant est par conséquent nul.
22.2.2 Jonction soumise à une tension de polarisation continue
L’application d’une différence de potentiel V de part et d’autre du cristal modifie l’épaisseur de la barrière de potentiel. Si le pôle + est relié à la région p, la jonction est
polarisée en directe. L’épaisseur de la barrière de potentiel diminue favorisant ainsi la
circulation d’un courant de porteurs majoritaires I d . Ce courant a pour expression :
I d = I s · e
qV
hkT
I s étant le courant de saturation ou courant de porteurs minoritaires, q la charge de
l’électron (1,6 · 10
–19 C), k la constante de Boltzmann (1,38 · 10
–23 J · K
–1 ). h est un
coefficient d’ajustement qui dépend du cristal utilisé. Il est proche de 2 pour le silicium
et de 1 pour le germanium.
Si le pôle + de V est relié à la région n, la jonction est alors polarisée en inverse. Le
courant de diffusion I d diminue très rapidement. Il ne reste que le courant de saturation I s
qui est indépendant de la barrière de potentiel.
Le courant total qui circule dans la diode résulte de la superposition des deux courants
soit :
I = I d + I s = I s ·
e
qV
hkT − 1
22.2.3 Caractéristique tension-courant d’une diode à jonction
La caractéristique principale d’une diode à jonction vient du fait que le courant ne peut
circuler que dans un seul sens (de l’anode vers la cathode pour la diode ou du pôle + vers
le pôle – du générateur). On constate que dans le cas passant, le courant direct augmente
brutalement lorsque la tension V approche 0,7 V pour une diode au silicium (de l’ordre
de 0,3 V pour le germanium). Le courant augmentant, la tension aux bornes de la diode
s’écarte peu de cette valeur. Il s’agit d’une certaine façon d’une tension de déblocage
mais on parlera plus couramment de tension de seuil de la diode que l’on notera V seuil .
Cette tension sera particulièrement mise en évidence lorsque l’on introduira les schémas
équivalents linéaires dans le prochain paragraphe.
Cependant, on remarque qu’il ne s’agit pas d’un composant idéal dans la mesure où
il existe un très faible courant inverse lorsque la diode est polarisée en inverse.
©
Dunod – La photocopie non autorisée est un délit
433
“Gautron_9782100543007” (Col. : ScienceSup3-193x250) — 2010/6/15 — 17:13 — page 433 — #443
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les extrémités de cette couche apparaît une différence de potentiel (ou barrière de potentiel) DV qui va s’opposer à la circulation des porteurs majoritaires (et par conséquent au
courant de diffusion I d ) mais qui favorise la traversée des porteurs minoritaires entre les
deux régions (cette traversée donne lieu à un courant dénommé courant de saturation I s ).
À l’équilibre (en l’absence de tension de polarisation) les courants I d et I s sont égaux
et le courant résultant est par conséquent nul.
22.2.2 Jonction soumise à une tension de polarisation continue
L’application d’une différence de potentiel V de part et d’autre du cristal modifie l’épaisseur de la barrière de potentiel. Si le pôle + est relié à la région p, la jonction est
polarisée en directe. L’épaisseur de la barrière de potentiel diminue favorisant ainsi la
circulation d’un courant de porteurs majoritaires I d . Ce courant a pour expression :
I d = I s · e
qV
hkT
I s étant le courant de saturation ou courant de porteurs minoritaires, q la charge de
l’électron (1,6 · 10
–19 C), k la constante de Boltzmann (1,38 · 10
–23 J · K
–1 ). h est un
coefficient d’ajustement qui dépend du cristal utilisé. Il est proche de 2 pour le silicium
et de 1 pour le germanium.
Si le pôle + de V est relié à la région n, la jonction est alors polarisée en inverse. Le
courant de diffusion I d diminue très rapidement. Il ne reste que le courant de saturation I s
qui est indépendant de la barrière de potentiel.
Le courant total qui circule dans la diode résulte de la superposition des deux courants
soit :
I = I d + I s = I s ·
e
qV
hkT − 1
22.2.3 Caractéristique tension-courant d’une diode à jonction
La caractéristique principale d’une diode à jonction vient du fait que le courant ne peut
circuler que dans un seul sens (de l’anode vers la cathode pour la diode ou du pôle + vers
le pôle – du générateur). On constate que dans le cas passant, le courant direct augmente
brutalement lorsque la tension V approche 0,7 V pour une diode au silicium (de l’ordre
de 0,3 V pour le germanium). Le courant augmentant, la tension aux bornes de la diode
s’écarte peu de cette valeur. Il s’agit d’une certaine façon d’une tension de déblocage
mais on parlera plus couramment de tension de seuil de la diode que l’on notera V seuil .
Cette tension sera particulièrement mise en évidence lorsque l’on introduira les schémas
équivalents linéaires dans le prochain paragraphe.
Cependant, on remarque qu’il ne s’agit pas d’un composant idéal dans la mesure où
il existe un très faible courant inverse lorsque la diode est polarisée en inverse.
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Dunod – La photocopie non autorisée est un délit
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