A) Si-dopé n b) Si- dopé p A basse température, les mobilités obtenues pour différents taux de...
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a) Si-dopé n b) Si- dopé p A basse température, les mobilités obtenues pour différents taux de dopage montrent le rôle dominant des impuretés sur la mobilité qui est d’autant plus grande que N D(A) est faible. g.1.1: Mobilité des électrons dans le silicium en fonction de la température
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a) Si-dopé nb) Si- dopé pA basse température, les mobilités obtenues pour différents taux de dopage montrent le rôle dominant des impuretés sur la mobilité qui est d’autant plus grande que ND(A) est faible.
Fig.1.1: Mobilité des électrons dans le silicium
en fonction de la température
Fig.2.1 : Formation d’une jonction
Niveaux d’énergie du semiconducteur dopé p (à gauche) et dopé n (à droite).
L’affinité électronique est identique pour les SC n et p alors que le travail de sortie es est différent suivant la nature du dopage n ou p.
Ec Ec
+ + + + + +
- - - - - -
-
+
- -
+ + +++
- - - Ev
E vide E vide
Ev
Efv
Efn
esp
esn
e0
Fig.2.2 : Jonction p-n à l’équilibre thermodynamique:Courants de diffusion et courants de conduction
jdh
Courant de conduction
jde
jch
jce
F(z)
Courant de diffusion
Le courant total est nul: jdh + jde + jch + jce= 0
Trous
Électrons
Fig.2.3 : Jonction pn abrupte à l’équilibre thermodynamique:
tension de diffusion et largeur de la zone dépeuplée
EF est le niveau de Fermi de la jonction
La zone dépeuplée a pour largeur : w=wn+ wp
La tension de diffusion est Ecp – Ecn
Région n: n = NCexp[(Ecn- EF)/kBT] = ND
Région p: npo = NCexp[(Ecp- EF)/kBT] = ni2/NA
Ecp
Evn
Zone dépeuplée
e0
wp wn
Evp
ÉlectronsEcn
EF
Trous
Fig.2.4: Jonction p-n abrupte à l’équilibre:
Zone dépeuplée, champ et potentiel
a) Jonction p-n abrupte
b) Concentration des porteurs p et n
c) Densité volumique de charges
d) Champ électrique F(z)
e) Potentiel électrostatique (z)
z
(z)
(z)
z
z
z
z
Zone dépeuplée
Type p Type n
z
z
z
z
z
Fig.2.5 : Jonction pn polarisée en directQuasi niveaux de Fermi
Courants de diffusion et de conduction
n(z=-wp) = ND exp[ - e (0 – V)/kBT] = np0 exp[ eV/kBT]
eV
e(0 – V)Evn
Ecn
Evp
Evn
Efp
Efn
jdh
F(z)
Courant de diffusion
Courant de conduction
jde
jch
jce
Fig.2.6 : Jonction pn polarisée en directDensité des porteurs
Concentration
des porteurs
Excès d’électrons n Excès de trous p
p(z)n(z)
z
n (z= - wp) = np0 (exp[ eV/kBT] – 1)
Evn
eV
e(0 – V)
Ecn
Evp
Evn
Efp
Efn
Injection de porteurs minoritaires n : région de diffusion p de largeur Ln de l’ordre de 20 m.
Injection de porteurs minoritaires p : région de diffusion n de largeur Lp de l’ordre de 20 m.
Figure 2. 7 : Caractéristique de la jonction p-n
( I0 est pris égal à 10-10 A)
