Quelles sont les caractéristiques d'un diode?
Définition du diode
Nous utilisons des matériaux semi-conducteurs (Si, Ge) pour former divers dispositifs électroniques. Le dispositif le plus basique est le diode. Le diode est un dispositif à deux bornes formé par une jonction PN. La jonction PN est formée en mettant en contact un matériau de type P avec un matériau de type N. Lorsqu'un matériau de type P est mis en contact avec un matériau de type N, les électrons et les trous commencent à se recombiner près de la jonction. Cela entraîne un manque de porteurs de charge à la jonction, qui est alors appelée région de déplétion. Lorsque nous appliquons une tension aux bornes de la jonction PN, nous l'appelons diode. L'image ci-dessous montre le symbole d'un diode à jonction PN.
Un diode est un dispositif unidirectionnel qui permet au courant de circuler dans un seul sens, selon la polarisation.
Polarisation directe
Lorsque la borne P est connectée à la borne positive de la batterie et la borne N à la borne négative, le diode est polarisé en avant.
En polarisation directe, la borne positive de la batterie repousse les trous dans la région P et la borne négative repousse les électrons dans la région N, les poussant vers la jonction. Cela augmente la concentration de porteurs de charge près de la jonction, provoquant une recombinaison et réduisant la largeur de la région de déplétion. À mesure que la tension de polarisation directe augmente, la région de déplétion se rétrécit davantage, et le courant augmente exponentiellement.
Polarisation inverse
En polarisation inverse, la borne P est connectée à la borne négative de la batterie et la borne N à la borne positive. Ainsi, la tension appliquée rend le côté N plus positif que le côté P.
La borne négative de la batterie attire les porteurs majoritaires, les trous, dans la région P et la borne positive attire les électrons dans la région N et les tire loin de la jonction. Cela entraîne une diminution de la concentration de porteurs de charge près de la jonction et une augmentation de la largeur de la région de déplétion. Un faible courant circule en raison des porteurs minoritaires, appelé courant de polarisation inverse ou courant de fuite. À mesure que la tension de polarisation inverse augmente, la région de déplétion continue de s'élargir et aucun courant ne circule. On peut conclure que le diode ne fonctionne que lorsqu'il est polarisé en avant. Le fonctionnement du diode peut être résumé sous forme de graphique des caractéristiques I-V du diode.
Lorsque la tension de polarisation inverse est encore augmentée, la largeur de la région de déplétion augmente et un point arrive où la jonction se rompt. Cela entraîne un fort courant. La rupture est le genou de la courbe des caractéristiques du diode. La rupture de la jonction se produit en raison de deux phénomènes.
Effondrement avalanche
À des tensions inverses élevées, l'effondrement avalanche se produit lorsque les porteurs minoritaires gagnent suffisamment d'énergie pour libérer des électrons des liaisons, entraînant un fort courant.
Effet Zener
L'effet Zener se produit à des tensions inverses plus faibles, où un champ électrique élevé rompt les liaisons covalentes, provoquant une augmentation soudaine du courant et la rupture de la jonction.
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