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DIODESDIODES

DIODE A JONCTION PN DIODE A JONCTION PN

DIODE ZENERDIODE ZENER

DIODES ELECTROLUMINESCENTES DIODES ELECTROLUMINESCENTES LEDLED

PHOTODIODEPHOTODIODE

AUTRES DIODESAUTRES DIODES

2

DIODE A JONCTION PNDIODE A JONCTION PN

Création d’une jonction PN Création d’une jonction PN

Polarisation d’une jonction PNPolarisation d’une jonction PN

Caractéristique statique d’une diodeCaractéristique statique d’une diode

Point de fonctionnement d’une diodePoint de fonctionnement d’une diode

Limitation d’emploi d’une diodeLimitation d’emploi d’une diode

Applications de la diode Applications de la diode

3

CREATION D’UNE JONCTION PNCREATION D’UNE JONCTION PN

Trous majoritaires

Electrons majoritairesZCE

l ID l = l Im l

A l’équilibre:

I = l ID l - l Im l = 0

ID

Im

I = l ID l - l Idrift l = 0

4

POLARISATION D’UNE JONCTION PNPOLARISATION D’UNE JONCTION PN

Sens passant

l ID l > l Im l

I = l ID l - l Im l

Sens bloquant

l Im l > l ID l

I = l Im l - l ID l

Courant important

Courant faible

diode à jonction PN ou diode semiconductrice

5

POLARISATION D’UNE JONCTION PNPOLARISATION D’UNE JONCTION PN

diode à jonction PN ou diode semiconductrice

6

CARACTERISTIQUE STATIQUE I(V)CARACTERISTIQUE STATIQUE I(V)

Relation représentant les deux états de la diode SC

Id IS eVdVT 1

Is est le courant inverse de saturation .

VT est la tension thermodynamique qui vaut VT = kT/e (k

est la constante de Boltzmann, T la température absolue

en K et e la charge électrique élémentaire. A 25°C, VT = 25mV;

n est le coefficient d’émission. Il dépend du matériau,

voisin de 1 dans les diodes au Ge, et compris entre 1 et 2

dans les diodes au Si.

anode cathode+ Vd -

7

CARACTERISTIQUE STATIQUE I(V)CARACTERISTIQUE STATIQUE I(V)

Relation représentant les deux états de la diode SC

Id IS eVdVT 1

Polarisation directe

Polarisation inverse

sens passant: Vd > 0 ; Vd >> VT

T

d

VV

Sd eII

sens bloquant: Vd < 0 ; Vd << VT

Id = - IS

8

CARACTERISTIQUE STATIQUE I(V)CARACTERISTIQUE STATIQUE I(V)

Caractéristiques réelle et idéale d’une diode SC

Polarisation directe

Caractéristique idéale d’une diode SC

v

+

-

iiii

vv

Is

+

-

ii

ideal

ii

vv

Caractéristique réelle d’une diode SC

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POINT DE FONCTIONNEMENTPOINT DE FONCTIONNEMENT

Polarisation d’une diode SC déterminer Id et Vd ? Droite de charge Id f(Vd)

Rs

+

-

Vs

+V-

I

Q (pt. de fonctionnement)

saturation

blocage

diodeI

V(Vs,0)

(0, Vs/Rs)

(?,?)

éq. droite de chargeVs = RsI + V

Le pt. des 2 courbes est appelé le pt. de fonctionnement Q

10

LIMITATION D’EMPLOI D’UNE DIODELIMITATION D’EMPLOI D’UNE DIODE

Pour un fonctionnement normal d’une diode SC

I

VM

IM

V

A ne pas dépasser:

VIM

II

Courant maximal: I < IM

Tension inverse maximale:

Puissance maximale: (effet Joule)

Hyperbole de dissipation maximale

Température de la jonction:Si tj = 200 °CGe tj = 100 °C

VI < VIMZ F

Z F

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APPLICATIONS DE LA DIODEAPPLICATIONS DE LA DIODE

Fonctionnement en redresseur

Tra

nsfo

rmate

ur

Dis

posit

ifd

ere

dre

ssem

en

t

Dis

posit

ifd

efi

ltra

ge

Dis

posit

ifd

eré

gu

lati

on

Récep

teu

r

TensionAlternati

veAdaptée

TensionAlternative

TensionVariableA signe

Constant

TensionContinue

NonRégulée

TensionContinueRégulée

V(t)=Asinωt

Comment obtenir une tension continue à partird’une tension alternative?

12

APPLICATIONS DE LA DIODEAPPLICATIONS DE LA DIODE

Fonctionnement en redresseur

13

APPLICATIONS DE LA DIODEAPPLICATIONS DE LA DIODE

Fonctionnement en redresseur

LED = Light Emitting Diodes

np _+

recombinaison électron-trou dans la jonction avec émission de lumière

h = E

GaAsxP1-x gap variable

Polarisation directe

GaX

GaP

GaAs

GaSb

Eg (eV)

2,25 vert

1,43 rouge

0,68

I.R.

La lumière émise dépend du gap

DIODES ELECTROLUMINESCENTESDIODES ELECTROLUMINESCENTES

DIODES ELECTROLUMINESCENTESDIODES ELECTROLUMINESCENTES

GaPEg = 2,3 eV

vert (gap indirect)

GaAs

Eg = 1,4 eV

rouge (gap direct)

GaAs1-xPx

1,4 ≤ Eg ≤ 2,3 eVGaN

DIODES ELECTROLUMINESCENTESDIODES ELECTROLUMINESCENTES

Diode bleue 1992 (Nichia Chemical - Japon)

GaN - InGaN

LED bleue : GaN

445 - 485 nm Nakamura

DIODES ELECTROLUMINESCENTESDIODES ELECTROLUMINESCENTES

réflecteur

DIODES ELECTROLUMINESCENTESDIODES ELECTROLUMINESCENTES

Décoration de Noël 2004

vitrine de ‘Sachs’5th Avenue - N.Y.

50 flocons de neige géants72.000 LEDs

7 m

DIODES ELECTROLUMINESCENTESDIODES ELECTROLUMINESCENTES

Diode Laser

dopage ‘n’ >> dopage ‘p’

Inversion de population dans la zone dépeupléeau-delà d’une tension seuil

n

p

e-

p+

+

-

Pierre Aigrain - 1958

Diodes laser = hétérojonctionse-

émission dans la couche de GaAs

Guide d ’onde n1 ≠ n2

laser

p

n

+

-

GaAs

AlxGa1-xAsAlxGa1-xAs

np

p+

Eg = 1,9 eV1,4 eV

Diode Laser

faceréfléchissante

face semi-réfléchissante

Jonction

émissionlaser

Diode laser

pointeur laser

Imprimante laser

compact disque