Partie 1

Chapitre I
GENERALITE SUR LA PHYSIQUE
DES SEMI-CONDUCTEURS
1
I.
Niveau d’énergie. Bande d’énergie
Niveau d’énergie
Niveau
d’énergie
Si =14
proton
r3
r2
r1
valence
Noyau
2
Bande d’énergie
Liaison
covalente
E
Conduction
Bande interdite
Valence
Bande permise
Représentation d’un réseau
cristallin de Silicium
3
Différents matériaux
Conducteurs
Isolant
Semi-Conducteurs
Type N
Intrinsèque
Extrinsèque
Type P
4
Conducteurs
E
Conduction
Valence
5
Isolant
BC vide
E =10 eV
BV totalement occupée
6
Semi-conducteurs intrinsèques
E
E
Conduction
Trou
0.1à 3eV
Valence
7
Si
Si
Si
Si
Si
Si
P
Si
T
augmente
Si
Si
Si
Si
Si
Si
P
Si
A °0K
8
Semi-conducteurs extrinsèques
En ajoutant au semi-conducteur intrinsèque un élément dit
dopeur qui joue le rôle d’impureté on obtient un semiconducteur extrinsèque.
conductivité est due essentiellement à cet
élément dopeur.
Pour dopé le silicium ou le germanium on utilise
les éléments trivalents ou pentavalent.
9
Semi-conducteur type N
Si
Si
Si
Si
Si
Si
P
Si
Semi-conducteur type P
Si
Si
majoritaire : Électrons du
donneur et du SC intrinsèque ;
minoritaire : Trous
Si
majoritaires : Trou
minoritaires : Électrons.
10
III. jonction PN
1.
Formation de la jonction PN
type N
type P
11
P
N
apparition d’un flux de diffusion des électrons libre
12
Jonction PN sans champ extérieur
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2. Polarisation de la diode
a. Polarisation direct
Création d’un courant directe
14
b. Polarisation inverse
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IV. CARACTÉRISTIQUES ÉLECTRIQUES
D’UNE DIODE.
Etat passant
Id
Vd
État bloqué
Id
Vd
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1. Schéma équivalent
Diode idéale
Diode avec seuil
17
Diode avec seuil et résistance
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V. La diode en commutation
Id
R
Vc
If
D
(+E,-E)
Vd
-E
B
Vc=+E, la diode est conductrice
RF=Vd/IF
If
Rf
Caractéristique reste
quasiment constante
C
Ir Vd
Vc = -E, la diode est
bloquée, le courant Ir
est quasiment nul
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Exercice:
Si la diode est passante calculer le courant qui la traverse.
La diode possède une tension seuil Vs = 0.6V et une
résistance dynamique nulle. On traitera les deux cas.
R1
a) E = 2V
b) E = 6V
R1 = 4 K
R2 = 1 K
R3 = 200 
R1 = 8 K
R2 = 2 K
R3 = 200 
E
R2
R3
20