1
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
9
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
11
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