Technologie des diodes à jonction

1. Introduction

• L’application la plus immédiate des propriétés de la jonction PN est la diode à semi-conducteur,
• Par analogie, la diode est conductrice dans le sens anode-cathode, la région P est appelée anode et la région N, cathode,

 

2. Caractéristique courant-tension

2.4. Interprétation de la caractéristique

• La croissance du courant en fonction de la tension est d’abord exponentielle, puis tend à devenir linéaire,
• Cette déformation est due à la résistance non négligeable du semi-conducteur situé de part et d’autre de la zone de jonction,
• Par ailleurs, on constate la présence d’un seuil de tension à partir du quel la croissance du courant devient importante,
• Ce seuil est appelé, seuil de redressement, est généralement défini par l’intersection de l’axe des tensions avec la partie rectiligne de la caractéristique,
• La caractéristique directe peut être assimilée à une droite passant par E₀, l’équation de cette droite s’écrire :

3. Résistance dynamique et tension de seuil

Par définition la résistance dynamique est le rapport d’une petite variation de tension (DU) par la variation correspondante du courant (DI) autour du point de fonctionnement.

 

                                                                                                         

3.2. Tension de seuil

• On appelle tension de seuil d’une diode, la tension directe à partir de la quelle la conduction de cette diode devient nette,
• Graphiquement, c’est l’intersection du prolongement de la partie linéaire de la caractéristique directe avec l’axe des tensions,
la tension seuil est de 0,4V pour les diodes au germanium et de 0,6V pour les diodes au silicium,

5.1. Considérations pratiques

• Dans la pratique, une diode à jonction présente en sens direct une très faible résistance qu’on peut toujours négliger et une tension de seuil également faible qui est toujours négligeable,
• En sens inverse, sa résistance est très grande qu’on peut considérer comme infini,
• Une telle diode simplifiée est appelée diode idéale,

6. Limite d’utilisation d’une diode à jonction

6.1. Echauffement des diodes

Dans le sens direct, la puissance : P_d = U_d I_d, se transforme entièrement en chaleur dans tout le cristal. Il ne faut pas dépasser une valeur limite de la température,

Exemple : un cristal de germanium supporte une température maximale de 75°C, alors que celle du silicium est de 150°C,

6.2. Courant direct maximal

La d.d.p U_d étant très faible, c’est e courant I_d qui peut prendre des valeurs considérables (). Le constructeur donne le direct maximum que peut supporter la diode,

6.3. Tension inverse maximale

En sens inverse, la puissance dissipée généralement est très faible (P_u<<P_d), mais il ne faut pas atteindre la tension de claquage de la jonction, le constructeur précise également la valeur a ne pas dépasser,

 

Remarque :

Une diode est caractérisée par son courant nominal et sa tension inverse maximale,