Jonction PN : propriétés, circuit, 7 applications importantes

 

CONTENU

Dans cet article, nous allons en apprendre davantage sur la diode de jonction PN et ses caractéristiques comme suit:

  • Qu'est-ce que la diode de jonction PN?
  • Définition de la diode de jonction PN:
  • Principe de fonctionnement de la diode de jonction PN
  • Propriétés de la diode de jonction PN
  • Circuit et symbole de la diode de jonction PN
  • Circuit équivalent de la diode de jonction PN:
  • Jonction PN Flux de courant
  • Relation courant-tension idéale
  • Caractéristiques de la jonction PN
  • Niveaux quasi-fermi de diode
  • Applications de la diode de jonction PN

Qu'est-ce qu'une diode à jonction PN?

Définition de la diode de jonction PN:

"Une diode à jonction PN est un dispositif semi-conducteur à deux bornes ou à deux électrodes."

«Une diode est appelée diode de jonction PN si elle est formée de type P d'un côté et de type N de l'autre ou en sens inverse. »

"La diode doit être polarisée en direct pour permettre la circulation du courant électrique. à travers."

  • Si une tension positive est connectée aux bornes P, le courant passe alors de la région P à N car une tension positive aide à traverser la région d'appauvrissement. Lorsque nous utilisons un tension négative est appliqué au type p, la zone de déplétion augmente et empêche le courant de circuler.

Comment fonctionne une diode de jonction PN?

Diode de jonction PN
Diode de jonction PN

Principe de fonctionnement de la diode de jonction PN:

Dans une diode à jonction PN, nous considérerons la jonction pn avec une tension de polarisation directe utilisée. Nous pouvons déterminer les caractéristiques courant-tension. La barrière de potentiel de cette jonction pn est réduite lorsqu'une tension de polarisation directe lui est appliquée. Cela permettra à l'e- et au trou de fuir à travers la région de charge d'espace.

Lorsque les trous commencent à traverser la région p dans toute la zone de charge d'espace, ils reçoivent un excès de porteur minoritaire, à savoir un trou et un porteur extra minoritaire par dérive, recombinaison et processus de diffusion.

De même, lorsque les électrons de la région commencent à s'écouler à travers la région de charge d'espace vers P. Ils reçoivent des électrons porteurs minoritaires en surplus.

Lorsque des appareils semi-conducteurs avec des jonctions pn sont utilisés dans des amplificateurs linéaires, par exemple, des signes variant dans le temps sont superposés sur les courants et tensions continus. Une minuscule tension sinusoïdale appliquée à une tension continue appliquée à travers une jonction pn déclenchera un courant à petit signal.

La proportion du courant à la tension génère l'admittance de petit signal de cette intersection pn. L'admittance d'une intersection pn polarisée en direct comprend à la fois les paramètres de conductance et de capacité.

Quel est le courant de jonction PN?

Lorsqu'une tension polarisée en direct est appliquée à une jonction pn, un courant est généré dans l'appareil. C'est ce qu'on appelle le courant de jonction PN.

Définissez la relation idéale courant-tension:

DG1 2

Courant de jonction PN idéal:

Le courant idéal à une intersection pn repose sur les composants importants du quatrième principe mentionné dans la section précédente. Le courant total à l'intersection est la somme de ces électrons et courants de trous, qui restent stables dans la zone d'appauvrissement.

Les gradients des concentrations de porteurs minoritaires créent des courants de diffusion, et parce que nous considérons que le champ électrique est «0» au bord de la charge d'espace, nous pouvons ignorer le courant de dérive pour minorité dans cette approche.

Circuit équivalent de la diode de jonction PN:

Le circuit équivalent à petit signal de la jonction pn polarisée en direct est dérivé d'une équation.

Y = gd+ Jωcd

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Circuit équivalent de la diode de jonction PN

Il est nécessaire d'ajouter la capacité de jonction en parallèle à la résistance de diffusion (rd) et capacité de diffusion. Le dernier élément du circuit équivalent est une série de résistances. Les régions n et p neutres ont un nombre «C» de résistances pf, de sorte que la jonction pn réelle comprend une résistance série dont le circuit équivalent complet est représenté sur la figure ci-dessus.

La la tension à travers la jonction réelle est - la tension réelle (Va) et la tension totale appliquée à la diode pn est spécifié par (Vapp) Donc l'expression de la condition idéale est la suivante :

              Vappli = Va+ Irs

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Caractéristiques IV polarisées en direct pour diode à jonction PN avec effet de résistance série

La figure ci-dessus est la caractéristique VI qui révèle l'impact de la résistance série. Une tension, qui peut être supérieure en général, est nécessaire pour trouver exactement la même valeur actuelle lorsqu'une série d'immunité est incluse. Dans la majorité des diodes, la résistance de spectacle sera probablement négligeable.

Dans certains appareils semi-conducteurs avec des jonctions pn, mais la résistance série appartiendra à une boucle de rétroaction.

Courant de recombinaison polarisé inverse:

Si une diode à jonction PN est en polarisation inverse, on a appris que les trous mobiles et les électrons étaient effacés de la section de charge d'espace. Le signal négatif explique un taux de recombinaison négatif ; par conséquent, nous générons en fait des paires électron-trou à l'intérieur de la région de charge d'espace polarisée en inverse.

La recombinaison des trous et des électrons en excès lors de la procédure lors de la tentative de rétablissement de l'équilibre thermique. Considérant que la concentration de trous et d'électrons est essentiellement nulle dans la zone de polarisation inverse, des trous et des électrons sont générés à travers le niveau de piège, qui tente également de rétablir l'équilibre thermique.

Puisque les trous et les électrons sont générés, ils sont piégés de la zone de charge d'espace par le champ électrique. Le flux de charge est dans le sens du courant d'une polarisation inverse. Ce courant de production de polarisation inverse, qui est principalement le résultat de la création de trous et d'électrons dans la région de charge d'espace, est ajouté au courant de saturation idéal de polarisation inverse.

Courant de recombinaison biaisé vers l'avant:

Pour une jonction PN polarisée en inverse, les électrons et les trous sont principalement éliminés de la région de charge d'espace. Sous polarisation directe, cependant, des électrons et des trous sont injectés à travers la région de charge d'espace; pendant ce temps, certains frais de transport supplémentaires peuvent être dans la région de frais d'espace.

Il existe une certaine possibilité que certains de ces électrons et trous se recombinent également pendant cette période.

Niveaux quasi-fermi de diode

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Niveaux quasi-fermi de diode
Crédit image: Brasse bienNiveaux quasi-fermi de diodeCC BY-SA 3.0

Quelles sont les utilisations de la jonction PN, diode?

Applications importantes de la diode de jonction PN:

Les applications critiques des diodes à jonction PN sont:

  • La diode de jonction PN peut être utilisée comme photodiodes.
  • La diode de jonction PN peut être utilisée comme cellules solaires.
  • La diode de jonction PN polarisée en direct est utilisée comme LED.
  • Diode de jonction PN utilisée comme redresseur dans un appareil commandé en tension dans des varactors.

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